Причины возникновения и последствия коротких замыканий
Когда происходит контакт нулевого (заземляющего) и фазового проводов, или двух фазовых – случается короткое замыкание. Коротким оно называется из-за того, что происходит без участия электроприбора. В результате распространяется огонь и если ситуация выйдет из-под контроля – это может угрожать не только здоровью человека, но и его безопасности…
Соблюдение мер безопасности, электрофизические измерения, модернизация оборудования — все это может нивелировать причины возникновения и смягчить последствия коротких замыканий, речь о которых пойдет ниже.
Причины возникновения короткого замыкания
Самой первой причиной чрезвычайного происшествия (короткого замыкания) может стать электрическая проводка – комплекс проводов и самого разного крепежа – зажимов и клемм, которые обеспечивают проходимость электричества, гарантируя таким образом бесперебойную работу электроприборов. Когда возраст проводки достигает предела – возрастает вероятность фатального исхода и полагаться на волю случая – самое неразумное.
В результате подключения сразу нескольких мощных электроприборов к сети нагрузка на проводку значительно увеличивается, сила тока возрастает на сотни тысяч ампер. В силу резко повысившейся температуры это может спровоцировать перегрев и даже – возгорание (плавление, искрение) изоляции, особенно если её состояние и без того оставляло желать лучшего. Даже новая проводка может не справиться с таким напряжением, не говоря уже о «повидавшей виды».
Поэтому недопустимо, чтобы проводка была старой или поврежденной, а нагрузка на сеть — распределена неравномерно (она не должна превышать расчётную мощность каждой линии электросети). Таким образом, причиной пожара (короткого замыкания) может стать как техническое состояние проводки и износ изоляции в электропроводах, так и её механические повреждения.
Но перегруженная сеть и низкое качество изоляции – не единственные причины возникновения короткого замыкания. Вызвать возгорание может также неправильный монтаж электропроводки.
Например, плохой контакт в соединениях проводки и электроприборов. Поэтому главная задача электрика – обеспечить максимальную безопасность проводки, а любителям, не особенно хорошо разбирающимся в электрике – открыть пособия и руководства и изучить тему поглубже.
Читайте также: Как избежать короткого замыкания?
При осуществлении электромонтажных работ ни в коем случае нельзя сверлить стену там, где проложен сетевой кабель. Снимать изоляцию требуется крайне аккуратно, не используя нож и уж тем более – категорически запрещается разрезать провод вдоль жилы!
Если есть необходимость проложить провода – лучше всего это сделать в специальных коробках или просто – параллельно друг дружке. Но ни в коем случае не используя пучок!
Вот ещё одно условие безопасности. В норме важно поддерживать не только изоляцию, но и сами электроприборы. Они не должны быть старыми или неисправными. Ни в коем случае не должны искрить. Важно чтобы соответствовали всем условиям пожарной безопасности, да и уход за оборудованием важен соответствующий.
Говоря о причинах возникновения короткого замыкания — не стоит исключать фактор случайных обрывов на линии, а также – прямых ударов молнии и перенапряжений в результате грозовых явлений.
Статья по теме: Меры безопасности при работе с электричеством
Последствия коротких замыканий
Аварийный режим, вызванный коротким замыканием на одной линии, может остаться проблемой локальной, а может привести к общему снижению напряжения (на всей системе электроснабжения), нарушая нормальное питание неповрежденных линий.
При этом опасные последствия замыкания наиболее вероятны в местах «непосредственного очага» — максимально близких к месту аварии. Так, резко упавшее напряжение не просто может вызвать перебои в электроснабжении потребителей, но и представлять большую опасность для бытовых приборов, так как может спровоцировать их механические или термические повреждения. Более того – привести к возгораниям в электроустановках и нарушению нормальной деятельности промышленных предприятий.
Именно по этим и многим другим причинам мы предлагаем проводить измерение параметров устройств защитного отключения.
Так, внезапное снижение напряжения может отразиться на работе двигателей – снизить их производительность или и вовсе притормозить, если не вывести из строя. Более того, неожиданная остановка оборудования может стать причиной брака продукции, не говоря о простое смены. В худшем случае может возникнуть ситуация опрокидывания двигателей.
Если короткое замыкание устраняется не сразу – на станциях, находящихся в непосредственной близости от замыкания, может произойти рассинхронизация электростанций и отдельных генераторов. И это – самое опасное, что может случиться в результате короткого замыкания.
Что бывает с проводкой при коротком замыкании?
Если завести разговор о коротком замыкании, то все мы себе представляем искры, вспышку, огонь. Безусловно, КЗ — очень частая причина пожаров, примерно 25%, то есть каждый четвертый пожар происходит из-за КЗ.
А при разговоре о последствиях картинка примерно всегда одна — что-то обгоревшее, вокруг сажа.
Такие виды всегда шокируют и вызывают опасение, если подумать и вспомнить последствия короткого замыкания, их видел каждый. Сила тока сравнима со стихией — непредсказуема и разрушительна. Но защититься от нее возможно, если знать, как именно.
Короткое Замыкание: теория
Короткое замыкание — это электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Проще говоря, соединение в электропроводке того, что не должно было соединиться.
Причины:
- Халатность и неграмотность. Неправильно подобранные аппараты и их неисправность. Несвоевременное обслуживание электрооборудования или отсутствие обслуживания. Или «работа» тех людей, что электриками только представляются, но не являются. Банальное непонимание опасности.
- Высокое напряжение. В момент скачка напряжения выше допустимых параметров (возникает при аварийных ситуациях в электросетях) присутствует возможность электрического пробоя изоляции проводника или электрической схемы. В результате развивается утечка тока до размеров КЗ, с созданием кратковременного стабильного дугового разряда.
- Прямой удар молнии. Происходит то же, что и при перенапряжении.
- Старая изоляция. Жилые и промышленные фонды, не проводившие замену электрической проводки — это первые претенденты на спонтанные КЗ. Любая изоляция, используемая в электропроводке, имеет свой ресурс. Со временем она разрушается под воздействием внешних факторов, что и приводит к возникновению замыкания.
- Внешнее механическое воздействие. Снятие изоляции с провода, ее перетирание и прочее воздействие на защитную оболочку, ослабляющее ее свойства, рано или поздно вызовут возгорание и КЗ. К примеру, в быту часто причиной возникновения короткого замыкания является повреждение проводки при сверлении стен.
- Посторонние предметы. Сюда относится пыль различного происхождения, мелкие животные, детали с соседних узлов, волей случая попавших на электрические проводники, вызвав таким образом КЗ.
При коротком замыкании резко и многократно возрастает сила тока, протекающего в цепи, что, согласно закону Джоуля — Ленца приводит к значительному тепловыделению, и, как следствие, возможно расплавление электрических проводов, с последующим возникновением возгорания и распространением пожара.
При длительном КЗ проводка сгорает !
Защита от КЗ
Для предотвращения развития КЗ и защиты электрических устройств и линий электроснабжения самым эффективным методом является установка автоматического выключателя или же плавких предохранителей (так называемые пробки).
Автомат (на фото ниже) при возникновении КЗ своевременно отключит питание, тем самым предотвратит возникновение опасной ситуации.
Еще один способ предотвратить возникновение короткого замыкания — своевременная ревизия электропроводки, благодаря которой можно визуально определить место оплавления изоляции и перейти к устранению неполадки.
Если обнаружилось проблемное место в «электрике», стоит безотлагательно прекратить эксплуатацию и немедленно обесточить до устранения неполадок.
Опять делаем вывод: можно избежать пожаров и обгорелых щитов. Как правило, КЗ случаются и проходят бесследно, но при правильной защите и соблюдении всех норм монтажа и эксплуатации электропроводки.
В «теорию» глубже
В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60724-2009 «Предельные температуры электрических кабелей на номинальное напряжение 1кВ в условиях короткого замыкания» температура жил кабеля (до 300 мм2 включительно) с изоляцией из ПВХ при коротком замыкании не должна превышать 160 градусов.
Достижение этой температуры допускается при длительности короткого замыкания до 5 секунд. При такой продолжительности короткого замыкания изоляция кабеля не успевает нагреться до такой температуры. При более длительных коротких замыканиях предельная температура нагрева жил должна быть уменьшена.
Рассмотрим возникновение подобной ситуации на примере использования автоматического выключателя группы «С». Время – токовая характеристика выключателя приведена на Рис. 1.
В приведенных характеристиках выделены: зона «a» — тепловой расцепитель и зона «b» — электромагнитный расцепитель. На графике показаны две кривые 1 и 2 — это зависимости времени срабатывания выключателя от тока, которые показывают пределы технологического разброса параметров выключателя при его изготовлении.
Для автоматических выключателей группы «С» в пределах технологического разброса кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току срабатывания теплового расцепителя находится в пределах от 5 до 10.
Нас интересует только кривая 2 для переменного тока (АС), показывающая максимальное время срабатывания выключателя. Как видно из графика, при незначительном уменьшении тока короткого замыкания ниже порога срабатывания электромагнитного расцепителя время срабатывания автоматического выключателя определяется тепловым расцепителем и достигает величины порядка 6 секунд.
Из выше сказанного делаем вывод, что автоматический выключатель объединяет в себе две защиты. Защита от многократного превышения номинального тока, то есть непосредственно КЗ, и так называемый тепловой расцепитель, который срабатывает при незначительном повышении тока, то есть при перегрузках.
График №1 Время-токовая характеристика автоматов группы С.
Попробуем выяснить, что происходит с кабелями за промежуток времени, в течение которого сработает тепловой расцепитель. Для этого необходимо вычислить зависимости температуры жил кабелей от времени прохождения по ним токов, близких к порогу срабатывания электромагнитного расцепителя.
В Таблице 1 даны расчетные значения температур жил кабелей в зависимости от продолжительности короткого замыкания (при разных токах) для кабеля с медными жилами сечением 1,5 кв. мм. Кабель данного сечения повсеместно используется в осветительных групповых сетях жилых и общественных зданий.
Из Таблицы видно, что максимальный ток короткого замыкания (при несрабатывании электромагнитного расцепителя), который не вызывает нагрев жил выше 160 градусов за время 6 секунд равен примерно 100 А. То есть кабель с сечением 1,5 мм2 можно защищать автоматическим выключателем группы «С» с номинальным током не более 10А.
Вывод
Как показывает статья, избежать короткого замыкания можно, если грамотно подойти к процессу монтажа электрики в квартире. Мы рекомендуем не полагаться «на авось», а при выполнении электромонтажных да и вообще любых работ связанных с электричеством, обращаться к специалистам. Заранее найдите людей, имеющих разрешение на данные виды работ и гарантии качества их работы.
Ведь с электричеством шутки плохи!
Поделиться
Причины и последствия коротких замыканий
Обращайтесь в компанию Dreiym Engineering по любым вопросам, связанным с коррозией, электричеством или судебно-медицинской экспертизой.
Короткие замыкания, вызванные внутренними неисправностями, представляют собой аномальные токи, протекающие в оборудование. Токи, протекающие при коротком замыкании, считаются разрушительной энергией. Эту энергию необходимо удерживать в оборудовании, иначе могут быть ужасные последствия. Повреждение имущества, перегрев оборудования, пожар и даже взрывы могут произойти, если короткое замыкание не локализовано должным образом. Узнайте больше о причинах и последствиях коротких замыканий, чтобы лучше защитить свое предприятие от потенциально разрушительных последствий.
Причины
Существует несколько событий, которые могут вызвать короткое замыкание. Даже при наличии надлежащей защиты иногда короткое замыкание может привести к повреждению плавких предохранителей и автоматических выключателей.
Вот некоторые распространенные причины коротких замыканий.
Отсутствие мер безопасности
Если предохранители и автоматические выключатели не соответствуют требованиям оборудования объекта, могут возникнуть короткие замыкания. Следует регулярно проверять меры безопасности для оценки способности выдерживать токи, возникающие при коротких замыканиях.
Использование оборудования за пределами его диапазона
Использование оборудования на объекте вне его нормальной или ожидаемой функции может вызвать короткое замыкание. Оборудование должно использоваться только в пределах его собственных ограничений.
Изменения от поставщика коммунальных услуг
Иногда может произойти короткое замыкание, даже если на объекте не производится никаких изменений. Если поставщик коммунальных услуг вносит изменения, это может повлиять на оборудование, используемое на объекте, и даже повысить риск возникновения коротких замыканий.
Растущий объект без изменений в системе безопасности
По мере расширения объекта оборудование и способы его использования обычно меняются.
Если меры безопасности для защиты от коротких замыканий не будут обновляться по мере роста оборудования и использования, токи короткого замыкания могут прорвать неадекватные в настоящее время методы защиты.
Последствия
Некоторыми последствиями короткого замыкания являются перегрев, пожар и взрыв. Все это может привести к серьезным повреждениям и даже травмам. Одним из самых опасных последствий короткого замыкания является вспышка дуги. Если короткое замыкание приводит к взрыву вспышки дуги, результатом может стать сильный пожар, который подвергает опасности людей как на объекте, так и на прилегающей территории, а также угрожает зданию и находящемуся внутри имуществу.
Предотвращение коротких замыканий должно быть главным приоритетом для объектов. Учреждения могут получить бесплатную оценку вспышки дуги, чтобы оценить потребность в оценке вспышки дуги, которая включает осмотр объекта, анализ программного обеспечения, анализ электрической координации, анализ короткого замыкания, отчет об анализе вспышки дуги и метки вспышки дуги.
О компании «Дрейим Инжиниринг»
«Дрейим инжиниринг» — инжиниринговая компания с полным спектром услуг, предоставляющая услуги по проектированию, консультированию, закупкам и строительству. Основанная в 2014 году, мы выросли из скромного происхождения, чтобы обслуживать наших клиентов во все большем числе инженерных областей. Наша цель – найти деловых партнеров, которым нужны электротехнические, антикоррозионные или другие инженерные услуги. Наш основной офис находится к северу от Хьюстона, штат Техас, с дополнительным офисом в Остине, штат Техас. Dreiym Engineering — небольшая компания из Техаса, которая ищет наилучшие возможности для партнерства с компаниями и клиентами. Мы специализируемся на криминалистике, расследовании пожаров и коррозионной инженерии. Позвоните нам или напишите нам по любым вопросам, которые могут у вас возникнуть.
Мы также готовы ответить на любые ваши вопросы о гражданской или механической криминалистической экспертизе через наших инженеров-партнеров, которые обслуживают большую часть Соединенных Штатов и других стран.
Если вам нужна помощь с какой-либо услугой, просто свяжитесь с нами, чтобы начать.
← Предыдущая: Лучшие предупреждающие знаки перед электрическим пожаром Далее: Эффективные методы борьбы с коррозией →
Вам также может понравиться…
23 февраля 2023 г.
Когда дело доходит до электротехники, специалисты Austin Forensic Electrical Engineers не имеют себе равных. Обладая многолетним опытом, эти…
23 февраля 2023 г.
Электрическая изоляция трубопроводов — это процесс, используемый в нефте- и газопроводах для изоляции электрических систем от окружающей среды. Этот процесс важен…
3 февраля 2023
В 1752 году знаменитый филадельфец Бенджамин Франклин смело запустил воздушного змея с металлическим ключом сквозь грозу. Молния ударила в ключ, высветив сырой…
Короткое замыкание – причины и последствия
Основы электротехники
Содержание
Что такое короткое замыкание?
Всякий раз, когда в сети возникает неисправность, при которой в одной или нескольких фазах протекает большой ток, возникает короткое замыкание цепь , как говорят, произошло.
Короткое замыкание — это просто соединение с низким сопротивлением между двумя проводниками, подающими электроэнергию в любую цепь. Это приводит к протеканию чрезмерного тока в источнике питания через «короткое замыкание» и может даже привести к выходу из строя источника питания.
Если в цепи питания есть предохранитель, он выполнит свою работу и перегорит, разомкнув цепь и прекратив подачу тока. MCB также используется для защиты от короткого замыкания.
Короткое замыкание может быть в цепи постоянного или переменного тока (постоянного или переменного тока). В случае короткого замыкания батарея будет очень быстро разряжаться и нагреваться из-за протекания большого тока.
Посмотрите видео о коротком замыкании в линии электропередачи 110 кВ ниже.
Что такое ток короткого замыкания?
Когда происходит короткое замыкание, по цепи протекает сильный ток, называемый током короткого замыкания .
Это поясняется приведенным здесь рисунком. На рисунке показан однофазный генератор с напряжением V и внутренним сопротивлением Z i , питающий нагрузку Z.
Однофазный генератор с напряжением V и внутренним сопротивлением Zi, питающий нагрузку Z
При нормальных условиях ток в цепи ограничен импедансом нагрузки Z.
Однако, если клеммы нагрузки по какой-либо причине замыкаются накоротко, полное сопротивление цепи снижается до очень низкого значения; будучи Z и в данном случае. Поскольку Z и очень малы, следовательно, по цепи протекает большой ток. Это называется ток короткого замыкания .
Короткое замыкание и перегрузка
Люди обычно путают перегрузку и короткое замыкание, так как оба они одинаково вызывают проблемы в системе. Следует различать короткое замыкание и перегрузку.
При возникновении короткого замыкания напряжение в месте повреждения снижается до нуля и ток аномально большой величины течет по сети к месту повреждения.
С другой стороны, перегрузка означает, что на систему были возложены нагрузки, превышающие проектные значения. В таких условиях напряжение в точке перегрузки может быть низким, но не нулевым. Условия пониженного напряжения могут распространяться на некоторое расстояние от точки перегрузки до остальной части системы.
Токи в перегруженном оборудовании высокие, но значительно ниже, чем в случае короткого замыкания.
Что вызывает короткое замыкание?
Короткое замыкание в системе питания является результатом каких-то ненормальных условий в системе. Это может быть вызвано внутренними и/или внешними воздействиями.
- Внутренние эффекты вызываются выходом из строя оборудования или линий электропередач из-за износа изоляции генератора, трансформатора и т. д. Такие неисправности могут быть вызваны старением изоляции. неправильная конструкция или неправильная установка.
- Внешние воздействия , вызывающие короткое замыкание, включают нарушение изоляции из-за грозовых перенапряжений.
Последствия короткого замыкания
Когда происходит короткое замыкание, ток в системе увеличивается до ненормально высокого значения, а напряжение в системе падает до низкого значения.
Сильный ток из-за короткого замыкания вызывает чрезмерный нагрев, что может привести к пожар или взрыв . Иногда короткое замыкание принимает форму дуги и наносит значительный ущерб системе.
Например, дуга на линии электропередачи, которая не гаснет быстро, сильно обожжет проводник, что приведет к его разрыву, что приведет к длительному отключению линии.
Низкое напряжение , созданное неисправностью, оказывает очень вредное влияние на работу энергосистемы. Если напряжение остается низким даже в течение нескольких секунд, потребитель двигатели могут быть отключены и генераторы в энергосистеме могут стать нестабильными .