Короткое замыкание на землю: Короткое замыкание на землю в электроустановке

КЗ — это аббревиатура слов «короткое замыкание».

Короткое замыкание – это соединение между собой токопроводящих частей с разным электрическим потенциалом, которые в нормальном режиме работы не соприкасаются друг с другом.

В данной статье речь пойдет о коротком
замыкании в электроэнергетических установках.

Например, если в результате разрушения
изоляции внутри кабеля или провода фазный и нулевой проводник соединятся между собой, произойдет
короткое замыкание.

Так как замкнутые в результате КЗ провода
имеют разный электрический потенциал, по ним начинает протекать электрический
ток, величина которого зависит от значения разности потенциалов и сопротивления
короткозамкнутого участка.

Слово “короткое” указывает на то, что длина
цепи тока значительно меньше нормальной, соответственно и её сопротивление
также значительно меньше.

Согласно закона Ома, ток в цепи
обратнопропорционален его сопротивлению. Так как сопротивление цепи значительно
уменьшилось, ток в ней значительно возрос (по сравнению с нормальным режимом
работы).

По закону Джоуля-Ленца количество теплоты, выделяемой в проводнике при прохождении тока, пропорционально квадрату тока (Q=I²·R·t). В результате протекания тока КЗ, значение которого может превосходить значение рабочего тока в десятки, сотни и даже тысячи раз, происходит интенсивный нагрев проводников. Это приводит к их расплавлению, разрушению изоляции. В результате нагрева возможно воспламенение изоляции и возникновение пожара. Поэтому короткое замыкание – очень опасный режим, который следует как можно быстрее ликвидировать. Для этой цели существуют различные устройства защиты.

В трехфазной электрической сети в зависимости
от вида повреждения различают:

• трехфазное короткое замыкание К⁽³⁾ – когда все три фазы замыкаются между собой накоротко.
• однофазное короткое замыкание К⁽¹⁾ – возникает в системе с глухо или эффективно заземленной нейтралью при замыкании фазы на землю.
• двухфазное короткое замыкание К⁽²⁾ – возникает при соединении между собой  двух фаз.
• двухфазное КЗ на землю К^(1,1) – одновременное соединение между собой двух фаз электрической сети и земли в системе с глухо или эффективно заземленной нейтралью.

Следует отметить, что однофазное замыкание на
землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью не является
«коротким». В такой сети замыкание фазы на землю не приводит к значительному
росту тока на замкнутом участке, соответственно отсутствует опасный нагрев
проводников. ПУЭ в ряде случаев допускают работать до двух часов при наличии
однофазного замыкания на землю.

Для наглядности ниже приведено несколько видео
короткого замыкания в различных электроустановках.

Алексей Бобков

Автор статьи, инженер-проектировщик систем релейной защиты станций и подстанций

Замыкание на землю и короткое замыкание: в чем разница?

Ряд проблем с электричеством может вызвать один и тот же очевидный симптом: цепь, которая внезапно выходит из строя, что приводит к прекращению работы света и приборов. Две тесно связанные ситуации, которые могут вызвать эту проблему, — это короткие замыкания и замыкания на землю. Существует много путаницы в отношении точной разницы между этими условиями, и даже профессиональные электрики иногда расходятся во мнениях относительно точных определений.

Что такое короткое замыкание и что его вызывает?

Что такое замыкание на землю?

Электрическая система может испытывать ряд различных типов неисправностей, определяемых как любой ненормальный поток электроэнергии. Замыкание на землю — это тип неисправности, при котором непреднамеренный путь блуждающего электрического тока протекает непосредственно на землю (в землю). Здесь также цепь является «короткой» в том смысле, что она обошла проводку цепи, поэтому замыкание на землю технически можно определить как один из типов короткого замыкания. И, как и в случае любого короткого замыкания, непосредственным воздействием является внезапное снижение сопротивления, что приводит к беспрепятственному протеканию тока. Как и другие типы коротких замыканий, замыкание на землю вызывает срабатывание автоматического выключателя из-за неконтролируемого потока.

Но для электрика замыкание на землю обычно определяется как ситуация, когда горячий провод соприкасается либо с заземляющим проводом, либо с заземленной частью системы, такой как металлическая электрическая коробка. Поэтому электрики считают замыкание на землю чем-то отличным от короткого замыкания, хотя инженер-электрик видел бы это несколько иначе.

Основная опасность замыканий на землю заключается в вероятности удара током, если человек окажется в контакте с землей по пути наименьшего сопротивления. Вот почему опасность поражения электрическим током гораздо более выражена в ситуациях, когда человек стоит на земле или в сыром месте.

Защита от замыканий на землю обеспечивается автоматическими выключателями, которые срабатывают при внезапном увеличении потока электроэнергии, и системой заземляющих проводов в цепях, которые обеспечивают прямой путь обратно к земле, если ток выходит за пределы установленной проводки цепи. Существуют также розетки прерывателя цепи замыкания на землю, которые можно использовать в ситуациях, когда замыкания на землю особенно вероятны, например, на открытом воздухе, рядом с сантехническими приборами и в местах ниже уровня земли.

Смотреть сейчас: Розетка GFCI против автоматического выключателя GFCI

Что такое короткое замыкание?

Короткое замыкание — это любой электрический поток, выходящий за пределы его предполагаемой цепи с небольшим сопротивлением этому потоку или без него. Обычной причиной является соприкосновение оголенных проводов друг с другом или ослабление соединений проводов. Немедленное воздействие заключается в том, что внезапно начинает течь большой ток. Это, в свою очередь, вызывает срабатывание автоматического выключателя, мгновенно останавливая весь ток. Это состояние известно как «короткое замыкание», потому что ток обходит проводку полной цепи и немедленно возвращается к источнику по более короткому пути.

Для электриков короткое замыкание обычно определяется как ситуация, в которой горячий провод соприкасается с нейтральным проводом, например, когда горячий провод отсоединяется от своего соединения и контактирует с нейтральным проводом или наоборот.

Короткое замыкание может произойти, когда изоляция на проводах плавится и обнажает оголенные провода. Основной опасностью короткого замыкания является искрение или искрение, которые могут возникнуть при переходе электрического тока от горячего провода к нейтрали. Эта ситуация может легко привести к пожару. Короткие замыкания также могут возникать в проводке отдельных устройств, таких как лампы или другие электроприборы. Изношенные или иным образом поврежденные электрические удлинители или шнуры электроприборов также могут стать причиной короткого замыкания.

Защита от коротких замыканий в основном обеспечивается автоматическими выключателями, которые срабатывают и отключают цепь, когда ток начинает течь неконтролируемым образом. В настоящее время широко используется специальный тип автоматического выключателя, прерыватель цепи дугового замыкания (AFCI). Он определяет возникновение дуги или искрения и отключает ток еще до того, как протекающий ток перегрузит выключатель.

При замыкании на землю или коротком замыкании

Как короткие замыкания, так и замыкания на землю могут произойти, если вы не отключите питание цепи перед началом работы с ней. Оголенные провода могут неизбежно касаться неправильных мест: горячий провод к нейтральному проводу означает короткое замыкание, вызывающее искры; горячий провод к заземляющему проводу или к заземленному металлическому ящику означает замыкание на землю и возможный удар, но искры снова полетят и могут произойти ожоги, если вы прикоснетесь к заземляющему проводу или металлическому ящику. Чтобы избежать этих серьезных проблем, всегда выключайте цепь, прежде чем начинать работу с какой-либо ее частью.

Распространенные причины замыканий на землю

• Утечка воды в электрическую коробку может вызвать замыкание на землю, так как вода является проводником электричества.
• Изношенные провода под напряжением или провода под напряжением, которые не полностью вставлены в свои клеммы, могут соприкасаться с проводами заземления, заземляющими устройствами или коробками.
• Электроинструменты или электроприборы без надлежащей изоляции могут вызвать замыкание на землю, если неисправная проводка вызывает протекание тока непосредственно на землю. При работе на открытом воздухе или ниже уровня земли всегда подключайте инструменты к розеткам GFCI или используйте удлинители с защитой GFCI.

Распространенные причины коротких замыканий

• Ненадежное соединение одного из двух проводов в распределительной коробке или розетке или неправильное подключение могут вызвать короткое замыкание.
• Короткое замыкание может произойти, когда провод соскользнет с клеммы электрического устройства, например розетки. При касании другого провода происходит короткое замыкание.
• Устройство может столкнуться с проблемой внутренней проводки, в результате чего горячий провод и нейтральный провод случайно соприкоснутся.
• Насекомые или грызуны могут погрызть изоляцию проводов и вызвать короткое замыкание между двумя проводами в жгуте кабелей.

Замыкание на землю

• Защита с помощью сработавшего автоматического выключателя/розеток GFCI

• Предотвращение путем тестирования оборудования замыкания на землю

• Проверка износа изоляции проводов

Короткое замыкание

• Защита с помощью сработавших автоматических выключателей/устройств AFCI

• Предотвращение путем обновления торговых точек старше 15 лет

• Ежегодное техническое обслуживание автоматического выключателя

Как работают автоматические выключатели? Распространенные причины срабатывания цепей

Короткое замыкание в электросети – типы, причины и предотвращение

Что такое короткое замыкание?

Короткое замыкание — это соединение с низким сопротивлением между двумя проводниками, подающими электроэнергию в цепь. Это приведет к избыточному потоку напряжения и вызовет чрезмерный ток в источнике питания. Электричество будет течь по «короткому» маршруту и ​​вызовет короткое замыкание.

Какие бывают типы короткого замыкания?

Существует два типа электрических коротких замыканий :

1. Нормальное короткое замыкание

Это когда горячий провод, по которому течет ток, касается нейтрального провода. Когда это произойдет, сопротивление мгновенно упадет, и большой ток потечет по неожиданному пути.

2. Замыкание на землю, короткое замыкание

Короткое замыкание при замыкании на землю происходит, когда горячий провод, по которому течет ток, входит в контакт с какой-либо заземленной частью системы. Это может быть заземленная металлическая настенная коробка, оголенный заземляющий провод или заземленная часть прибора.

Каковы основные причины короткого замыкания?

Основными причинами короткого замыкания являются:

1. Неисправность изоляции проводов цепи

Если изоляция повреждена или старая, это может привести к соприкосновению горячих проводов с нейтралью. Это вызовет короткое замыкание.

Старение провода, гвозди или шурупы могут повредить изоляцию и привести к короткому замыканию. Есть риск, что вредители перегрызут изоляцию и оголят жилы проводов.

2. Ослабленные соединения проводов

Если есть какие-либо незакрепленные соединения проводов или крепления, это позволит соприкоснуться проводу под напряжением и нейтральному проводу. Если вы видите неисправные проводные соединения, не пытайтесь исправить их самостоятельно, а немедленно вызывайте мастера.

3. Неисправность проводки прибора

Если вы включаете прибор в настенную розетку, его проводка фактически становится продолжением цепи. Поэтому, если есть какие-либо проблемы с проводкой прибора, они перерастут в проблемы с цепью. Короткое замыкание может произойти в шнурах питания, вилках или внутри прибора. Убедитесь, что у вас есть защита от короткого замыкания для всех приборов.

4. Домашние животные грызут провода

Вредители, такие как крысы, кошки и белки, жующие электрические провода, являются одной из основных причин коротких замыканий. Эта проблема широко распространена в старых домах, где проводка может быть более незащищенной. Эти вредители могут нанести большой ущерб вашему дому и вашей электрической системе.

5. Электрическая проводка, контактирующая с влагой

Попадание воды или другой жидкости на электропроводку может привести к короткому замыканию. Это связано с тем, что вода может проводить электричество, что может привести к тому, что ток будет течь через воду в землю. Это может привести к повреждению проводки и стать причиной возгорания.

6. Поврежденные розетки, выключатели и электроприборы

Если у вас мерцают лампочки или вам приходится дергать вилки, чтобы они работали, возможно, пришло время заменить розетки, выключатели и лампы. Старые или поврежденные электрические устройства могут стать причиной короткого замыкания — опасной ситуации, когда электрический ток выходит за пределы намеченного пути.

7. Аномальное нарастание электрических токов

Еще одна причина короткого замыкания — перегруженные цепи. Это происходит, когда слишком много приборов или устройств подключено к одной цепи, что приводит к перегрузке системы электрическим током.

8. Гвозди или винты в проводе под напряжением

Гвозди или шурупы пробивают стены и вступают в контакт с токоведущими электрическими проводами, что может вызвать короткое замыкание. Это серьезная опасность, которая может привести к пожару и поражению электрическим током.
Короткое замыкание может произойти в шнурах питания, вилках или внутри прибора. Убедитесь, что у вас есть защита от короткого замыкания для всех приборов.

Признаки короткого замыкания

Скорее всего, у вас короткое замыкание, если вы заметили один из следующих признаков:

• Следы от ожогов или запах гари из розеток

Одним из признаков короткого замыкания является наличие на розетке следов пригорания или запаха гари. Обычно причиной этого является перегруженная цепь. Это может быть пожароопасно.

• Жужжание и хлопки из розетки

Еще один признак, на который следует обратить внимание, — это жужжание или хлопки из розетки. Это также может быть вызвано перегрузкой цепи, и это, безусловно, повод для беспокойства.

• Искры, выходящие из цепи

Искры, вылетающие из розетки, также указывают на короткое замыкание в электросети. Если вы видите искры, это означает, что по цепи протекает чрезмерный ток, что может быть опасно.

Как предотвратить короткое замыкание?

• Контроль розеток и бытовой техники

К каждой розетке подключена сеть проводов. При наличии неисправных проводов, ослабленных соединений коробки или если розетка старше 15-25 лет, это может привести к короткому замыканию. Обращайте внимание на возможные признаки неисправности розеток, в том числе:

1. Следы гари на выходе или запах гари
2. Искры из выпускного отверстия
3. Жужжание из розетки

Аналогичным образом проверьте приборы и их проводку. Неисправная проводка прибора или трещины в приборе могут вызвать короткое замыкание. Отремонтируйте такие приборы или полностью замените их.

Короткое замыкание, вызванное ударом молнии, может быть чрезвычайно опасным, поскольку огромное количество электричества может привести к повреждению. Сократите потребление электроэнергии во время грозы, поскольку это может помочь предотвратить короткие замыкания и уменьшить ущерб в случае скачка напряжения.

Позвоните сертифицированному специалисту и проводите проверку электрооборудования не реже одного раза в год. Они могут выявлять критические проблемы и устранять их до того, как они станут опасными, потому что они знают, как устранить короткое замыкание.

1. Автоматические выключатели или плавкие предохранители: Автоматический выключатель представляет собой коммутационное устройство в цепи, прерывающее аномальный ток. Он использует внутреннюю систему пружин или сжатого воздуха для обнаружения любых изменений в текущем потоке. Он «разорвет» цепь и перекроет ток. Предохранитель — это устройство, обеспечивающее защиту от перегрузки по току. Он представляет собой металлическую полоску или проволоку, которая плавится при протекании через нее большого тока. Это прерывает цепь.
2. Прерыватели цепи замыкания на землю (GFCI): GFCI работает путем сравнения величины тока, протекающего в цепи и из нее. Если есть замыкание на землю или дисбаланс между входящими и выходящими токами, GFCI отключит подачу электроэнергии.
3. Дуговые прерыватели цепи (AFCI): AFCI разрывает цепь при обнаружении электрической дуги в цепи. Это помогает в предотвращении электрических пожаров.

Посетите наш блог AFCI vs GFCI, чтобы получить дополнительную информацию о том, где следует устанавливать AFCI и GFCI.

Как устранить короткое замыкание?

Вот пошаговое руководство по действиям, которые вы можете предпринять в случае короткого замыкания. Однако будьте очень осторожны при работе с электричеством. И не забудьте вызвать профессионального электрика для осмотра и решения проблемы.

1. Найдите и выявите короткое замыкание в вашей линии и отключите автоматический выключатель

Первое, что вам нужно сделать, это найти короткое замыкание в вашей линии. Это необходимо сделать, выключив автоматический выключатель. Как только выключатель выключен, вы можете оголить провод, вызывающий проблему.

2. Ремонт закороченной линии

После того, как вы нашли провод, вы можете его починить. Это может включать сращивание провода или добавление нового куска провода. Если вам неудобно делать это, вы можете нанять электрика, который сделает эту работу за вас.

3. Добавить кабелепровод для повышения безопасности

После завершения ремонта вы можете добавить проводник в область. Это поможет предотвратить будущие шорты.

4. Верните провод и включите выключатель

Наконец, вы можете снова включить выключатель и восстановить электроснабжение области.