Внештатная ситуация, при которой происходит прямой контакт точек электрической цепи между собой, носит название короткое замыкание. Поскольку сопротивление в области контакта низкое, происходит резкий скачок силы тока за пределы нормативных величин. Такое явление приводит к разрушению всех элементов цепи.
Часто встречающиеся виды КЗ
Действующие нормативы разделяют несколько типов короткого замыкания.
3-х фазное
В технической документации имеет обозначение К(3). Аварийная ситуация вызывается одновременным контактом всех трёх фаз. Расхождения в фазах не происходит. Скачок силы тока симметричный, что упрощает расчёт для этого процесса. Вместе с тем, трёхфазное замыкание – самый опасный вид ситуации, при которой имеет место максимальное электродинамическое и тепловое разрушение. Контакт с землёй не влияет на характеристики процесса.
2-х фазное
Принятое обозначение – К(2). Процесс протекает несимметрично. В электрической системе происходит «перекос» фаз. По сравнению с первым видом КЗ, расчёт силы тока в данном случае усложняется. В линиях передачи электроэнергии велик риск перехода явления из 2-хфазного в 3-хфазное, т.к. диэлектрическое покрытие проводников под воздействием температуры разрушается.
2-хфазное с землёй
В технических проектах и условиях обозначается К(1,1). Этот вид короткого замыкания относится к несимметричным явлениям. В случае аварийной ситуации, имеет место расхождение в величинах напряжений, что усложняет расчёт силы тока. Процесс К(1,1) происходит в электрической цепи с нейтральной фазой «земля». В месте «коротыша» проводки напряжения повреждённых кабелей равны нулю.
1-офазное с землёй
Условное обозначение – К(1). Самый распространённый тип короткого замыкания. На практике явление имеет место в промышленных и бытовых электрических системах, в подключённом к сетям оборудовании. При повреждении, один из трёх проводников замыкается на связанный с землёй элемент или на землю. Поведение электросети зависит от качества работы нейтральной фазы. Процесс короткого замыкания протекает несимметрично.
Двойное на землю
В технической документации имеет обозначение К(1+1). Такой вид аварийной ситуации может происходить в электросетях с нейтралью «земля». Имеет место замыкание двух фаз через землю. Проводники между собой не контактируют. Двойное замыкание на землю характерно для подстанций при превышении нагрузки. Если автоматическая защита не срабатывает, происходит перегрузка на фазах.
Основные причины возникновения КЗ
Резкий скачок силы тока при условии низкого сопротивления проводки – опасная ситуация, которая в итоге нередко вызывает пожар и поломку электрооборудования. Согласно аварийной статистике, есть семь основных причин, вызывающих ток короткого замыкания:
- Износ бытовой или промышленной электросети. При длительной эксплуатации изоляционный слой токоведущих частей или электропроводки теряет защитные свойства. В системе появляется контакт, не предусмотренный электрической схемой. Определить износ проводки поможет проверка кабеля в электрических точках.
- Удар молнии в высоковольтную линию. Напряжение в электросети увеличивается сверх установленной нормы, что приводит к «коротышу» в проводке. Аварийная ситуация вызывается не только прямым попаданием молнии непосредственно в линию электропередач. Ионизация воздуха, вызванная близким разрядом, увеличивает электропроводимость кабеля. Это приводит к созданию электрической дуги в пространстве между высоковольтными линиями.
- Предельная нагрузка на цепь питания превышена. Это приводит к перегреву проводников. В результате повреждается изоляция, что приводит к КЗ.
- Механическое повреждение изолирующего слоя проводов вследствие физического воздействия – если жилы задевают перфоратором, гвоздями.
- Включение в сеть неисправной техники. Из-за снижения внутреннего сопротивления в электросети возникает КЗ.
- Контакт посторонних металлических элементов с токоведущими частями, что вызвано ненадлежащей эксплуатацией электрохозяйства.
- Человеческий фактор – несоблюдение правил электромонтажа, халатная работа сотрудников подстанции, неисправность электрооборудования. Человеческие ошибки – нередкая причина «коротыша» в проводе.
Устройства защиты от короткого замыкания
По способу реакции защитные механизмы классифицируют на пассивные и активные.
Пассивные устройства
Первостепенную роль играют системы заземления и зануления. Принцип работы этих соединений похож, но их функции различаются.
- Заземление. Если кожух электрооборудования заземлён, при пробое фазы человек не получит удар током. Электрический заряд пойдёт по проводнику с наименьшим сопротивлением – по жиле «земля».
- Зануление. Используется для защиты в системе трёхфазного тока. Техническая нейтраль – это точка соединения трёх обмоток трансформатора по схеме «звезда». При работе оборудования нулевой проводник находится под напряжением.
- Громоотвод. Устройство необходимо для защиты от электрических явлений в атмосфере – грозовых разрядов, атмосферных электрических токов, зарядов осадков и облаков и др. Вертикальный штырь, установленный на крыше здания, отводит ток в землю.
- Балластный трансформатор. Защитное оборудование предназначено для выравнивания входного напряжения. Стабилизация происходит за счёт магнитного поля сердечника. Балластный трансформатор часто используется как пассивный механизм защиты.
- Защитная металлическая оболочка кабеля (броня). Используется для подземных жил. Защищает от внешних физических повреждений, которые могут вызвать КЗ.
Активные устройства
Подразделяются на несколько видов:
- Стабилизаторы напряжения. Не допускают скачков тока в системе, чем обеспечивают бесперебойную работу техники. В сети переменного тока устанавливают выпрямители напряжения на базе автотрансформаторов. Стабилизаторы анализируют параметры тока на входе и выходе. Бывают релейные и серверные. В первой группе изменение напряжения происходит за счёт изменения позиции реле. В серверных датчиках короткого замыкания поворот бегунка на автоматическом трансформаторе выполняется за счёт электрического мотора.
- Автоматические выключатели короткого замыкания. Срабатывают на повышение температуры и притягивание кабеля под воздействием электрического тока. Главные элементы конструкции – биметаллический контакт и катушка с движущимся сердечником (соленоид). Устройства способны мгновенно отключить приборы от напряжения при скачке тока.
- Устройства защитного отключения. Принцип работы аппаратов сводится к определению разницы тока в технической нейтрали и линии фазы. УЗО выполняют функцию защиты человека и техники от последствий КЗ. Главный конструктивный элемент – дифференциальный трансформатор.
В последние годы на рынке защитных устройств появились модели, совмещающие функции автомата и УЗО.
Рекомендации для защиты от короткого замыкания: как выбрать сечение провода правильно
Определяющую роль играют условия использования силовых жил и категория подключаемого оборудования. Чем выше мощность приборов, тем больше должно быть сечение кабеля. Специальные электротехнические таблицы сориентируют в выборе нужного провода. Учитываются сила тока, производительность оборудования, мощность электросети.
Профессиональные электромонтажники могут произвести расчёт сечения кабеля для каждого конкретного случая, подобрать правильный материал.
Что необходимо делать, чтобы уберечься от КЗ?
Чтобы электропроводка служила долго и в безопасном режиме, следует соблюдать следующие правила:
- Аккуратно обращаться с электроприборами – защищать оборудование от влаги, проникновения чужеродных металлических элементов.
- Правильно выбирать сечение силового кабеля.
- Использовать электрооборудование согласно заводской инструкции.
- Установить требуемые приборы защиты от токов КЗ.
- Избегать скруток при ремонте. Использовать качественный изоляционный материал.
Наши квалифицированные сотрудники готовы дать консультацию по выбору качественной кабельно-проводниковой продукции. Звоните по телефону: +375(29)202-13-86.