Содержание
Ток короткого замыкания: определение и причины
Несмотря на свою очевидную пользу, электрическая энергия, в определенных условиях, представляет серьезную опасность. Среди всех негативных факторов, более всего оказывает отрицательное воздействие ток короткого замыкания, способный нанести вред не только приборам, бытовой технике, оборудованию, но и обслуживающему персоналу. КЗ возникает в результате электрического взаимодействия разных фаз друг с другом или с землей. В точках соприкосновения в цепи наблюдается резкий рост силы тока, многократно превышающий предельно допустимые значения. В результате, возникает аварийная ситуация.
Содержание
Понятие короткого замыкания
Короткое замыкание — КЗ возникает при незапланированном электрическом контакте между точками цепи с разными потенциалами, не предусмотренном нормативными правилами эксплуатации. Зону контакта отличает низкое сопротивление, что приводит к резкому росту силы тока, превышающему номинальное значение.
В качестве наглядного примера можно взять обычную лампочку на 100 Вт, подключенную к напряжению 220В. Для того чтобы сравнить токи в нормальном и аварийном режиме, необходимо воспользоваться законом Ома. При этом, сопротивление источника тока и проводников не учитывается при расчетах.
Сила тока в нормальном рабочем режиме составит I = P/U = 100/220 равно около 0,45А. Далее рассчитывается сопротивление нагрузки: R = U/I = 220/0,45 = около 489 Ом.
Когда появляется ток короткого замыкания, формула показывает, что параметры цепи существенно изменяются. Замыкание между двумя точками осуществляется проводником, сопротивление которого составляет 0,01 Ом. Известно, что ТКЗ всегда выбирает путь с минимальным сопротивлением. С связи с этим, произойдет резкое увеличение силы тока: I = U/R = 220/0,01 = 22000A. Поэтому данное явление и получило свое название, поскольку ток КЗ идет по наиболее минимальному пути, минуя нагрузку. Такое высокое значение получается лишь теоретически, на самом же деле такого роста не произойдет из-за падения напряжения у потребителя.
Таким образом, отвечая на вопрос, что такое короткое замыкание по-простому, можно отметить, что в этом случае положительный и отрицательный проводники создают для тока самый короткий путь, сопротивление начинает стремиться к нулю. Физика утверждает, что без сопротивления схема перестает нормально функционировать, работа источника напряжения сбивается и происходит замыкание с образованием разрушительного тока.
Причины опасной ситуации
Аварийная ситуация и короткое замыкание цепи не может возникнуть просто так.
В каждом конкретном случае имеются определенные причины и негативные факторы:
- Высокий уровень напряжения при замыкании. Обычно возникает в результате резкого скачка, при котором наблюдается превышение всех допустимых норм. Вероятность пробоя изоляции или всей схемы становится очень высокой. Повышаются токовые утечки с одновременным повышением температуры дуги. При коротком замыкании большое напряжение всегда создает кратковременный дуговой разряд.
- Старые изношенные слои изоляционного покрытия. Подобные ситуации чаще всего встречаются, когда замена проводки не проводилась в течение длительного времени. Слабая изоляция оказывается наиболее подверженной электрическому пробою, чему причина – выработка своего ресурса.
- Внешние механические воздействия. Защитная оболочка проводников постепенно перетирается, а изоляционное покрытие оказывается нарушенным. Жилы проводов также подвержены повреждениям, вызывающим не только КЗ, но и возгорания.
- В электрическую цепь иногда попадают посторонние предметы – пыль, мусор и т.д. Попадая на проводник, они создают собственную дополнительную цепочку, способную вызвать ток короткого замыкания источника.
- Удары молний, создающие высокое напряжение, легко пробивающее всю электрическую схему или изоляцию проводников.
Разновидности коротких замыканий
В зависимости от конкретных обстоятельств и компонентов, участвующих в этом процессе, все аварийные ситуации подобного рода условно разделяются на следующие виды коротких замыканий:
- Трехфазное (№ 1 на рисунке). В этом случае между собой контактируют все три фазы, без каких-либо перекосов. Распределение токов происходит симметрично, поэтому силу тока и ЭДС КЗ рассчитать достаточно легко. Главную опасность такого замыкания составляют тепловые и электродинамические воздействия, существенно превышающие такие же факторы в других случаях. Дополнительное замыкание на землю не оказывает какого-либо влияния на общий процесс, что характерно для подобной ситуации.
- Двухфазное (№ 2). Подобное замыкание, как и все остальные называется несимметричным из-за происходящих процессов. В результате, они сопровождаются обязательным перекосом напряжения. В кабельных ЛЭП двухфазных процесс может легко превратиться в трехфазный. Это случается из-за высокой температуры в точке замыкания, под действием которой разрушается изоляция токоведущих частей.
- Две фазы замыкаются с землей (№ 3). Ситуация характерна для систем, имеющих заземленную нейтраль.
- Одна фаза замыкается на землю (№ 4). Считается наиболее частым коротким замыканием, встречающимся на жилых и промышленных объектах.
- Замыкание двух фаз на землю (№ 5). Каждая из них замыкается по-отдельности, не контактируя между собой. Обычно такое положение приобретает схема, где имеется заземленная нейтраль.
В этом случае между собой контактируют все три фазы, без каких-либо перекосов. Распределение токов происходит симметрично, поэтому силу тока и ЭДС КЗ рассчитать достаточно легко. Главную опасность такого замыкания составляют тепловые и электродинамические воздействия, существенно превышающие такие же факторы в других случаях. Дополнительное замыкание на землю не оказывает какого-либо влияния на общий процесс, что характерно для подобной ситуации.
Опасность и последствия
Практически все короткие замыкания приводят к негативным последствиям различной степени тяжести. Если кратко, то наибольшую опасность представляет возможное возгорание, нередко переходящее в полноценный пожар. В аварийной ситуации сила тока значительно увеличивается, а в проводниках в большом количестве выделяется теплота, оказывающая разрушающее действие на изоляцию.
В большинстве случаев, особенно в быту, при возникновении дугового КЗ между проводниками и местом замыкания образуется электрический разряд большой мощности, способный легко воспламенить находящиеся рядом предметы. Резкое выделение тока и тепла представляет особую опасность для людей, проживающих в доме, и обслуживающего персонала предприятий.
Аварийные ситуации с замыканиями называются просадочными из-за значительных понижений напряжения в данной сети.
Особенно большие просадки образуются непосредственно в месте КЗ. Подобные скачки отрицательно влияют на электроприборы и оборудование, особенно с электрическими двигателями. Чувствительные устройства нередко попадают под воздействие сильных электромагнитных волн.
Предотвратить разрушительные последствия, определяемые термином коротких замыканий, вполне возможно при помощи различных защитных средств. Они определяются еще на стадии проектирования в индивидуальном порядке для каждой электроустановки.
Защитные и профилактические мероприятия
Полностью защититься от КЗ практически невозможно, поскольку во многих случаях оно происходит под влиянием случайных факторов. Поэтому основная роль отводится профилактическим мероприятиям, от чего зависит снижение вероятности аварийных ситуаций.
В обязательном порядке планируется и выполняется следующее:
- Контроль и определение состояния изоляционного слоя токоведущих частей электроустановок или ЛЭП. В помещениях производственного назначения изоляция проводов проходит испытание 1 раз в 3 года или чаще. Домашние сети нормируются сроками максимальной эксплуатации. Например, скрытая проводка из медного провода может эксплуатироваться в течение 40 лет.
- Перед тем как найти скрытую проводку перед сверлением стен, необходимо заранее свериться со схемой или проектом электрических сетей. Это существенно снизит вероятность повреждений, хотя более точные результаты можно получить только с помощью специального поискового прибора.
- Выходя из дома следует отключать все электроприборы, особенно мощное оборудование – нагреватели, электроплиты, посудомоечные машины и т.д.
- В помещениях, где есть признаки повышенной влажности, количество электрических устройств должно быть минимальным. Допускается эксплуатация приборов только с соответствующим классом защиты.
- Не должна подключаться к сети поврежденная электротехника.
- Не выходить за рамки установленных норм потребления электроэнергии.
Домашние сети нормируются сроками максимальной эксплуатации. Например, скрытая проводка из медного провода может эксплуатироваться в течение 40 лет.Большое значение имеет использование защитных средств в электрической цепи – автоматов или плавких предохранителей.
Они устанавливаются на вводе и на всех внутренних линиях проводки. В случае короткого замыкания произойдет срабатывание и сеть окажется обесточенной. Отработанные предохранители заменяются аналогичными устройствами того же типа. Элементы с меньшими номиналами приведут к ложным срабатываниям, а превышение допустимых токов вызовет повреждение оборудования и проводов.
Как использовать короткое замыкание
КЗ может не только наносить вред, но в чем-то – приносить ощутимую пользу в работе. Если говорить простым языком, то типичным примером такого использования служит дуговая сварка. Принцип действия сварочной аппаратуры заключается во взаимном контакте стержня-электрода и поверхности свариваемого металла.
Свойства КЗ обеспечивают нагрев поверхности до температуры плавления, после чего образуется сварочный шов из сплава металлов, обеспечивающий высокую прочность соединения. С технической точки зрения происходит замыкание сварочного электрода и контура заземления.
Работа сварочного аппарата в режиме электродвижущей силы КЗ происходит в течение короткого времени.
В момент соприкосновения электрода с металлом появляется ток короткого замыкания с нестандартным зарядом и высокой ЭДС, сопровождающийся выделением большого количества тепла. Этой теплоты вполне достаточно, чтобы расплавить металл и образовать сварочный шов.
Кроме того, режимы КЗ используются в промышленной автоматике, некоторых видах электроники, в электродинамических датчиках сейсмических приемников и индукционных виброметров.
Допустимые токи односекундного короткого замыкания
ТомсккабельПродукцияСправочная информацияДопустимые токи односекундного короткого замыкания
- Кабель и провод
- Наличие на складе
- Импортозамещение
- ТОФЛЕКС СРГК
- ТОФЛЕКС Р
- ТОФЛЕКС ЭМС
- ТОФЛЕКС КГШРЭКП
- Печатные каталоги
- Оборудование для кабельного производства
- Медная проволока марки ММ
- Медная луженая проволока марки ММЛ
- Полимерные маты
- Справочная информация
- СКАНКАБ
- Спецтехника по специальным ценам
- Индивидуальная конструкция кабеля под заказ
- Политика в области качества
|
Номинальное сечение жилы, мм² |
Допустимый ток односекундного короткого замыкания кабелей, кА, с изоляцией |
|||
|---|---|---|---|---|
|
из поливинилхлоридного пластиката |
из сшитого полиэтилена |
|||
|
с медной жилой |
с алюминиевой жилой |
с медной жилой |
с алюминиевой жилой |
|
|
1,5 |
0,17 |
— |
0,21 |
— |
|
2,5 |
0,27 |
0,18 |
0,34 |
0,22 |
|
4,0 |
0,43 |
0,29 |
0,54 |
0,36 |
|
6,0 |
0,65 |
0,42 |
0,81 |
0,52 |
|
10,0 |
1,09 |
0,70 |
1,36 |
0,87 |
|
16,0 |
1,74 |
1,13 |
2,16 |
1,40 |
|
25,0 |
2,78 |
1,81 |
3,46 |
2,24 |
|
35,0 |
3,86 |
2,50 |
4,80 |
3,09 |
|
50,0 |
5,23 |
3,38 |
6,50 |
4,18 |
|
70,0 |
7,54 |
4,95 |
9,38 |
6,12 |
|
95,0 |
10,48 |
6,86 |
13,03 |
8,48 |
|
120,0 |
13,21 |
8,66 |
16,43 |
10,71 |
|
150,0 |
16,30 |
10,64 |
20,26 |
13,16 |
|
185,0 |
20,39 |
13,37 |
25,35 |
16,53 |
|
240,0 |
26,80 |
17,54 |
33,32 |
21,70 |
При продолжительности короткого замыкания, отличающейся от 1 с, значения токов короткого замыкания, указанные в таблице , необходимо умножить на коэффициент
где τ – продолжительность короткого замыкания, с.
Максимальная продолжительность короткого замыкания не должна превышать 5 с.
Пожалуйста, подождите..
Ток короткого замыкания
: почему это важно?
Анализ токов короткого замыкания является неотъемлемой частью проектирования и безопасной эксплуатации электрических систем. Многие компании провели исследования вспышки дуги и завершили маркировку для повышения электробезопасности, но знаете ли вы, что получение оборудования, должным образом рассчитанного на короткое замыкание, так же важно, как и знание опасности вспышки дуги и ее снижение?
Все в деталях
С точки зрения электротехники короткое замыкание — это когда электрический ток протекает по непреднамеренному пути с очень низким импедансом. Это приводит к чрезвычайно высокому току, протекающему по цепи. Доступное короткое замыкание, рассчитанное в точке системы, представляет собой максимальный ток, который система может подать в эту точку. Затем рассчитывается номинальная мощность короткого замыкания электрического компонента и проверяется максимальный ток, который устройство может безопасно выдержать.
Согласно Национальному электрическому кодексу, вы должны маркировать сервисное оборудование с указанием возможного короткого замыкания. Промышленные панели управления не должны устанавливаться там, где доступный ток короткого замыкания превышает указанный номинал. Системы могут действовать непредсказуемо, когда доступная энергия короткого замыкания превышает указанную номинальную мощность оборудования.
Что может пойти не так? Контакты внутри автоматического выключателя могут перегореть и не позволить выключателю устранить неисправность. Механические нагрузки на шины внутри распределительного щита могут привести к поломке их опор и возникновению дугового разряда. Оборудование в панели управления могло «сгореть» и перестать работать должным образом. В каждом из этих случаев это может поставить под угрозу здоровье оборудования, безопасность персонала и способность установки нормально работать.
Обеспечение безопасности вашего предприятия
Чтобы избежать подобных ситуаций, при внесении изменений в электрическую систему учитывайте следующие рекомендации:
- Запасные части должны быть идентичны оригинальным, чтобы не изменить степень защиты от короткого замыкания отремонтированного оборудования.
- Проведите элементарный анализ короткого замыкания перед заказом нового оборудования и поработайте с производителем, чтобы получить рейтинг, достаточный для установки.
- Отрегулируйте конструкцию электрической системы, чтобы уменьшить доступный ток короткого замыкания, чтобы привести его в соответствие с номиналами оборудования.
В качестве примера подумайте об объекте, рассматривающем возможность модернизации воздушного компрессора. Анализ короткого замыкания вернет следующие точки данных:
- Трансформатор мощностью 2500 кВА может обеспечить ток короткого замыкания примерно 53 000 А.
- Распределительный щит 3000A рассчитан на ток 65 кА, чтобы соответствовать доступному току системы.
- Рассчитывается, что MDP на 600 А обеспечивает доступный ток короткого замыкания приблизительно 37 000 А, поэтому панель приобретается с номинальным током 42 кА, чтобы соответствовать доступному току системы.
- Рассчитанный допустимый ток короткого замыкания на воздушном компрессоре на 200 А составляет приблизительно 23 000 А, поэтому производитель поставляет воздушный компрессор с номинальным током 30 кА для согласования с доступным током системы вместо типичных номинальных значений 5 кА для этой машины.
Если вы хотите узнать больше о последствиях короткого замыкания и электробезопасности для вашего предприятия, позвоните в Interstate сегодня по телефону 712-722-1662.
Сэм Фопма, ЧП, старший инженер проекта
Этот блог изначально был опубликован в выпуске Current Connections за весну 2021 года.
определение короткого+замыкания+тока по бесплатному словарю
короткое+замыкание+ток — определение короткого+замыкания+тока по бесплатному словарю
Короткое+замыкание+ток — определение короткого+замыкания+тока по The Free Dictionary
Слово, не найденное в Словаре и Энциклопедии.
Пожалуйста, попробуйте слова по отдельности:
короткий
схема
Текущий
Некоторые статьи, соответствующие вашему запросу:
Не можете найти то, что ищете? Попробуйте выполнить поиск по сайту Google или помогите нам улучшить его, отправив свое определение.
Добавить комментарий