Šta je jednofazni kratki spoj? Kratki spoj u električnim instalacijama. Struja i napon kratkog spoja

Kratki spoj - ovo je pojava u elektrotehnici koju prati kratki spoj (električni spoj) između dvije ili tri faze, faza na neutralni vodič, kratki spoj faznog provodnika sa zemljom u mrežama sa čvrstim uzemljenjem, kao i efektivno uzemljeno neutralno V trofazna mreža. Osim toga, međuzavojni kratki spoj u električnim strojevima je kratki spoj.

Karakteristike ovaj proces- ovo je značajno povećanje struje i pada napona. Struja se povećava na vrijednosti nekoliko puta veće od nominalne vrijednosti.

Općeprihvaćena slovna skraćenica za ovu pojavu je KZ. Ovisno o broju faza koje se zatvaraju, razlikuje se nekoliko vrsta kratkih spojeva. Radi jasnoće, prikazat ćemo dijagrame koji ilustriraju jednu ili drugu vrstu kratkog spoja u trofaznom električna mreža.

Vjerojatnost jednofaznih kratkih spojeva je najveća i iznosi više od 60% od ukupnog broja kratkih spojeva. Dvofazni kratki spojevi, uključujući i uzemljenje, se javljaju rjeđe, vjerovatnoća da se ova vanredna situacija dogodi je 20%. Trofazni kratki spojevi su prilično rijetki, vjerovatnoća njihovog nastanka je 10%.

Uzroci kratkog spoja

Glavni razlog kratki spoj- kršenje izolacije elektroinstalacijske opreme, uključujući kablovske i nadzemne dalekovode. Evo nekoliko primjera kratkih spojeva koji nastaju zbog kvara izolacije.

Prilikom dirigovanja zemljani radovi visokonaponski kabl je oštećen, što je dovelo do kratkog spoja faza-faza. U ovom slučaju, oštećenje izolacije je nastalo kao posljedica mehaničkog udara na kabelski vod.

Na otvorenom razvodni uređaj nastala trafostanica jednofazni kvar na tlo kao rezultat sloma potpornog izolatora zbog starenja njegovog izolacijskog premaza.

Još jedan prilično čest primjer je pad grane ili drveta na žice nadzemnog dalekovoda, što dovodi do pucanja ili lomljenja žica.

Metode zaštite opreme od kratkih spojeva u električnim instalacijama

Kao što je gore spomenuto, kratki spojevi su praćeni značajnim povećanjem struje, što dovodi do oštećenja električne opreme. Shodno tome, zaštita električne instalacijske opreme od ovog hitnog režima je glavni zadatak energetskog sektora.

Za zaštitu od kratkih spojeva, kao hitni rad opreme, u električnim instalacijama distributivnih trafostanica koristiti razne zaštitnih uređaja.

Glavni cilj svih uređaja relejne zaštite je dio mreže gdje je došlo do kratkog spoja.

U električnim instalacijama napona 6-35 kV za zaštitu vodova od kratkih spojeva koristi se prekostrujna zaštita (MCP). Za zaštitu vodova 110 kV od kratkih spojeva, kao glavna zaštita vodova koristi se fazna diferencijalna zaštita. Osim toga, za zaštitu dalekovoda 110 kV, kao rezervne zaštite koriste se daljinska i uzemljiva zaštita (TZNP).

U niskonaponskim mrežama koriste se za zaštitu kola od kratkih spojeva. prekidači.

Kratak spoj je električni priključak razne faze koje su netipične za normalan rad. Kao rezultat toga, struja u vodiču naglo raste, što dovodi do štetnih posljedica. Razmotrimo što je kratki spoj, klasifikaciju fenomena, potencijalne prijetnje i načine za sprječavanje kratkih spojeva.

Kratki spoj se dijeli ovisno o fazi mreže. U jednofaznom sistemu razlikuje se sljedeća klasifikacija:

faza i nula- najčešći tip u svakodnevnom životu. Do kratkog spoja dolazi ako koristite električnih uređaja, koji nisu dizajnirani za standardne veličine struje ili ako postoji loš kontakt u utičnici. Kao rezultat, dolazi do pregrijavanja i oštećenja izolacije žica;
faza i uzemljenje- situacija u kojoj fazna žica počinje dodirivati uzemljeni okvir druge opreme.

U trofaznom sistemu može doći do kratkog spoja:

jednofazni– diskutovano gore;
dvofazni– u procesu učestvuju dva sistema. Slična situacija se često dešava sa nadzemnim dalekovodima. Najčešće se to dešava tokom jak vjetar kada se žičani vodovi međusobno sijeku i stvaraju kratki spoj;
trofazna i zemlja– istovremeni kontakt tri sistema sa zemljom;
trofazni– istovremeni kontakt tri sistema, izazvan međusobnim povezivanjem provodnog objekta.

Glavni razlozi koji izazivaju pojavu kratkih spojeva:

kršenje integriteta izolacije, što može nastati zbog habanja električne opreme, zbog kontaminacije površine uređaja, kao i mehaničkih oštećenja;
mehaničko kršenje integriteta elemenata mreže (na primjer, pokvareni dalekovod);
naponski udari - propadanje izolacije vodiča, što dovodi do razvoja curenja struje i stvaranja kratkotrajnog lučnog pražnjenja;
udar groma;
kontakt životinja i ptica sa dijelovima pod naponom;
ljudski faktor - kadrovske greške prilikom prebacivanja;
namjerni kratki spoj pomoću kratkih spojeva - koristi se za uštedu prekidača. Danas ovu tehnologiju ne važi i zabranjeno je.

Koje bi mogle biti posljedice?

Tokom kratkih spojeva dolazi do naglog povećanja jačine struje, što dovodi do topljenja metala. “Prskanje” se može širiti u svim smjerovima, što dovodi do zapaljenja predmeta okolo i požara. Ovo je posebno opasno za kućne uslove, jer kratki spojevi mogu uzrokovati gubitak imovine i stanovanja. Posljedice po preduzeća su vanredna situacija, oštećenja opreme i rizik od ozljeda ljudi.

Kratki spoj, ovisno o mjestu njegovog nastanka, može dovesti do nesreće u sistemu, čije će posljedice biti ekonomska i tehnička šteta. Oprema koja je bila izložena povećanoj struji će pokvariti ili biti ozbiljno oštećena.

Druga posljedica zatvaranja je pogoršanje uslova rada za osoblje i potrošače – nagli pad pritiska dovodi do gašenja proizvodnih kapaciteta i ekonomske štete. Najveća šteta nastaje na mjestu gdje je direktno došlo do kratkog spoja.

Metode zaštite

Najpouzdaniji i na efikasan način Sprečavanje kratkih spojeva je ugradnja prekidača. Alternativa su osigurači. Mašina blagovremeno detektuje pojavu kratkog spoja i isključuje struju, što onemogućava hitan slučaj.

Ostale mjere opreza:

redovna kontrola elektroprovodnih kanala – vizuelna definicija slabe tačke kabla gde se izolacija haba i pravovremeno otklanjanje problema;
korištenje električnih reaktora koji reguliraju dovod struje;
korištenje posebnih električnih krugova koji, ako je potrebno, isključuju sekcijske sklopke;
korištenje opadajućih transformatora koji su opremljeni podijeljenim niskonaponskim namotajima.

savjet: Za kućnu upotrebu Preporučuje se ugradnja prekidača. Dizajnirani su za određenu struju, nakon prekoračenja vrijednosti koje se prekida. Ostale mjere su uglavnom indicirane za industrijsku upotrebu.

Koja je opasnost od kratkog spoja?

Kratki spoj prije svega predstavlja prijetnju ljudskom zdravlju i životu. To je povezano sa opasnost od požara: paljenje izolacije žice, paljenje okolnih predmeta, sposobnost izolacije da širi sagorevanje. Također, promjena jačine struje može biti štetna za uređaje i instrumente koji se koriste, što može dovesti do katastrofalnih posljedica. Kratki spoj može uzrokovati ekonomski gubitak, stoga je važno preduzeti mjere za sprječavanje pojave pojave i pribjeći ugradnji zaštitnih metoda.

U ovom članku ćemo pogledati glavne glavobolja bilo koji električar - kratki spoj. Istovremeno ćemo objasniti šta je struja kratkog spoja i razbiti mit o tome šta je napon kratkog spoja, istovremeno raspravljajući o kratkom spoju (tzv. kratki spoj) sredstva za električnu mrežu. Ali prvo, malo fizike, koja će vam pomoći da zapamtite da je elektricitet prijenos naboja elektronima s jedne tačke na drugu. Dosljedan i uredan proces. Ali ponekad nesreća ometa ovaj strogi slijed, i tu morate zapamtiti ove dvije riječi „kratki spoj“.

Zašto je došlo do kratkog spoja i ko je za to kriv?

Bilo koja šema električni krug predstavlja “plus” i “minus”, kao i svaka baterija. Ako stavite sijalicu između njih, ona će početi da gori kada se krug zatvori. Ispravno sastavljeno kolo će omogućiti da sijalica gori prilično dugo, što uspješno pokazuje svaka baterijska lampa. Ali hajde da vidimo šta će se desiti ako jednostavno povežemo plus i minus baterije. Bez sijalice i bez ikakvog otpora. Da, u ovom modelu dobijamo čisto električno kolo. Žica između kontakata baterije će se zagrijati, punjenje će se skoro trenutno isprazniti, a nakon nekoliko sekundi ova baterija neće upaliti niti jednu sijalicu. Sva energija baterije će se potrošiti na maksimiziranje struje kratkog spoja, zagrijavanje žice i potpuno iscrpljivanje resursa. Takav eksperiment je siguran za eksperimentatora, jer su struje male.

Međutim, otprilike ista stvar će se dogoditi ako zabijete makaze u utičnicu da vidite šta će se dogoditi. Struja, nakon što je otkrila najkraći put (makaze), pohrliće u utičnicu upravo ovim kratkim putem od "plus" do "minus" (), zaboravljajući na druge puteve na kojima je čeka otpor kruga. Otuda i naziv ove nevolje - "kratki spoj". U stvari, kratki spoj je prilika da struja što brže i sa maksimalnim efektom dostigne od "plus" do "minus". U tom slučaju struja postaje neselektivna po svom sredstvu, na čemu se zasniva zaštita od kratkog spoja i osnovnim pravilima kako izbjeći ovu pošast.

Dakle, kratki spoj je vanredna situacija u električnoj mreži, u kojoj prolaz struje dobija najkraći i najdirektniji put da eliminiše potencijal (razlika potencijala između „plus” i „minus”), što dovodi do lavinske pojave. povećanje jačine struje i snažno zagrijavanje dijela strujnog kruga u kojem je došlo do kratkog spoja.

Imajte na umu da se stalni (kontinuirani kratki spoj) javlja iu mrežama u kojima žice za napajanje With nedovoljan nivo izolacija (nizak otpor izolacije), brojni nepotrebni priključci (okreti u razvodnim kutijama, vodovi i sl.), kao i u vlažnim prostorima.

Ispada da je za kratki spoj kriv iko, ali ne i električar koji je napravio ožičenje? Ne sigurno na taj način. Električar je dužan da prilikom polaganja vodova ili, uključujući terminalni (prolazni) uređaj, osigura nemogućnost kratkog spoja. U suprotnom će svaka zaštita od kratkog spoja biti beskorisna. Najčešće, zaštita ne uspijeva upravo u štitovima sastavljenim s kršenjima, što dovodi do katastrofalnih posljedica:

Još malo o uzrocima kratkih spojeva

Pogrešno izolovane žice ili fizičko pomeranje kontakata u terminalnim uređajima (pomeranje, rotacija, druge radnje koje mogu da povežu dve žice).
Oštećenje izolacije kablova prilikom polaganja (uključujući skrivene) dalekovoda ili tokom popravki i završnih radova.
Upotreba neispravnih uređaja (od utičnice lampe do priključnog bloka i utičnice), kod kojih postoji direktna mogućnost kratkog spoja.
Ignoriranje kratkih spojeva u električnim instalacijama tokom rada (većina uobičajena greška električari početnici), budući da se efekat kratkog spoja ne ponavlja.
„Plutajući“, „sporadični“ kvarovi na ožičenju, kojima se zbog rijetke pojave ne posvećuje dovoljno pažnje.

Ovo je lista najviše uobičajeni razlozi kratki spojevi, kvar na stambenim i kućnim električnim mrežama, kao i požari koji se teško gase zbog stalnog dovoda vatre iz zapaljenih kablova. Očigledno, takve nevolje nikome nisu potrebne.

Još nekoliko riječi o fizici kratkih spojeva.

Vratimo se našem stolu i zapamtite da kada struja prođe, možete promatrati kako jačina struje opada kako raste otpor provodnika. To je upravo faktor zbog kojeg struja kratkog spoja značajno premašuje validni parametri. Ovako radi zaštita od kratkog spoja - prati iznenadne skokove struje, isključujući "sumnjivu" liniju.

Neće se svi sjetiti da će se, kada se ukloni otpor u vodiču, promijeniti i drugi parametar. Govorimo o tome da će napon kratkog spoja postati vrlo sumnjiv. A u prisustvu induktivnog faktora (na primjer, osoba sa fenom je pala u kadu s vodom) potpuno je nelinearna, a ne sinusna. U ovom slučaju možda neće biti direktnog kratkog spoja, ali zaštita od kratkog spoja radi i u ovom slučaju - to su RCD prekidači. Uređaj zaštitno isključivanje, čiji princip rada isključuje odgovor samo na promjene jačine struje.

Što ocjenjuju zaštitni uređaji i što trebamo znati o kratkim spojevima ako ne želimo samo da se spasimo?

Svaka električna mreža ima tačke nestabilnosti. To su kontakti, terminali, prekidači svjetla i drugi automatski prekidači koji rade na osnovu programa (na primjer, senzor za praćenje svjetla). Svaka od ovih tačaka je potencijalni izvor kratkog spoja. Na njih električar mora posvetiti maksimalnu pažnju tokom rada i instalacije;
Dostupnost uzemljenja u mreži. Iznenadit ćete se, ali kvar uzemljenja (nula) je najsigurniji kratki spoj. Da, i to će uzrokovati mnogo nevolja i nevolja, ali barem nikoga neće ubiti. Osim toga, uređaji za uzemljenje vam omogućavaju da procijenite prisutnost kvara izolacije i curenja PRIJE nego što dođe do kratkog spoja.

Mikrovalne pećnice, mašine za pranje sudova i uređaji moraju biti uzemljeni. veš mašina, zamrzivač i električna pećnica. Pogledajte zadnju stranu mikrotalasne. Vidjet ćete bakreni kontakt pričvršćen. Ovo je uzemljenje. Ne biste se trebali oslanjati na utikač sa nultim kontaktima. Pronađite profesionalca za uzemljenje ove peći. Naći ćete isti kontakt na zadnji zid električni pećnica. On zamrzivač ovaj kontakt će najvjerovatnije biti u području zavojnice za hlađenje. Ovo se radi s razlogom, pa nemojte misliti da vas viljuška može zaštititi. Pronađite način da zaista poništite ovu tehniku!

Pored navedenog, mašine takođe određuju konstantnu „ravnotežu mreže“, prateći preopterećenja i vršne razlike u strujama kratkog spoja (ili slične vrednosti) i naponima. Ali automatske mašine neće postati panaceja ako dođe do kratkog spoja na dijelu vaše mreže koji je postavljen suprotno zahtjevima i pravilima. Na primjer, žica koja prolazi ispod lista šperploče ili drugog zapaljivog materijala završni materijal. Ispod je šta će se dogoditi prilikom kratkog spoja na takvom mjestu.

Proces nastanka kratkog spoja. Vrijeme gašenja, razvoj procesa, posljedice

Uprkos prividnoj „trenutnosti“, proces kratkog spoja ima dobro opisane faze kada se javlja.

Pojava neovlaštenog mosta između dva provodnika;
Rušenje "izolacione barijere" strujom i pojava novog, kratkog spoja u električni dijagram;
Preusmjeravanje energije i pojava struje kratkog spoja u novom području;
Oštar porast jačina struje, pad napona i brzo zagrijavanje novog dijela "otpora" - žica u kojima dolazi do kratkog spoja;
Topljenje žica (zagrijavanje se ne zaustavlja samo od sebe, a temperature zagrijavanja znatno premašuju temperature topljenja legura i metala) uz istovremeno paljenje izolacije;
Aktiviranje prekidača koji pokušavaju isključiti problematičnu oblast;
Oslobodite napon i ispraznite liniju;
Nastavak grijanja oštećenog dijela mreže (čak i nakon isključenja, jer je grijanje mnogo duži proces) uz požar izolacije ili žica ako zaštita od kratkog spoja nije radila kako je očekivano;
Kvar mrežnog dijela u kojem je došlo do kratkog spoja.

Sve ovo traje oko 2-4 sekunde. Dovoljno vremena da se žica zagrije do 1100 stepeni i da se izolacija raspali kao šibica. U tom slučaju neće biti moguće spriječiti kratki spoj, samo da bi se šteta svela na minimum. Unatoč vremenu, čak i uz vizualno promatranje procesa zatvaranja električnih instalacija, pojave kratkog spoja, jednostavno nećete imati vremena ništa učiniti. Stoga, evo nekoliko preporuka kako izbjeći takvu katastrofu:

Ako to ne možete spriječiti, vodite ga!

Ova fraza velikog političara savršeno opisuje situaciju sa elektroenergetskom mrežom u koju puno vjerujemo. I vaš život, i udobnost, i skoro sva vaša imovina. Stoga lista jednostavnih preporuka neće biti suvišna.

Testirajte nove električne mreže i komunikacije sa viškom struje, simulirajući preopterećenje. Takav test se mora obaviti sa specijalistom; opasno je raditi ga sami.

Nemojte zanemariti mjerenje otpora izolacije u gotovoj mreži. Da, košta i oduzima vrijeme, ali takvo mjerenje će eliminirati kvarove na zemlji tipične za dugačke kablove, a također će pokazati najopasnija područja koja bi možda bilo bolje zamijeniti.

Slika pokazuje da može doći do luka (loma) bez fizičkog kontakta provodnika. Zato pri montaži utičnica i prekidača skinite izolaciju žice samo na dijelu koji je potpuno uvučen u terminal! Ne dozvolite ni nekoliko milimetara izloženih žica, jer u suprotnom ono što je prikazano na fotografiji može da se dogodi je električni luk unutar uređaja. Podsjetimo, u ovakvom incidentu zaštita od kratkog spoja gotovo garantovano kasni sa isključenjem linije!

Nepromišljeno produženje i dodavanje vodova bez zaštitnih mjera direktan je put do kratkog spoja i požara. Ovo dobar primjer nešto što nikada ne bi trebalo da se radi.

Kratki spoj javlja se pri povezivanju dvije žice kola spojenog na različite terminale (na primjer, u krugovima jednosmerna struja to su “+” i “-”) izvora kroz vrlo mali otpor, koji je uporediv sa otporom samih žica.

Struja kratkog spoja može premašiti nazivna struja u lancu mnogo puta. U takvim slučajevima, strujni krug se mora prekinuti prije nego što temperatura žica dostigne opasne vrijednosti.

Za zaštitu žica od pregrijavanja i sprječavanje paljenja okolnih predmeta, zaštitni uređaji, na primjer, osigurači, uključeni su u krug.

Uzroci kratkih spojeva

Glavni uzrok kratkih spojeva je neispravna izolacija električne opreme.

Greške izolacije su uzrokovane:

1. Prenaponi (posebno u mrežama sa izolovanim neutralnim elementima),

2. Direktni udari groma,

3. Starenje izolacije,

4. Mehanička oštećenja izolacija, vožnja ispod vodova velikih mašina,

5. Loše održavanje opreme.

Često su uzrok oštećenja na električnom dijelu električnih instalacija nekvalifikovane radnje. servisno osoblje.

Namjerni kratki spojevi

Prilikom implementacije pojednostavljenih dijagrama povezivanja za opadajuće podstanice, koristite specijalnih uređaja- kratki spojevi koji stvaraju namjerne kratke spojeve u svrhu brzog isključivanja nastalih oštećenja. Dakle, uz slučajne kratke spojeve u sistemima napajanja, postoje i namjerni kratki spojevi uzrokovani djelovanjem kratkih spojeva.

Posljedice kratkih spojeva

Kada dođe do kratkih spojeva u sistemu za napajanje, njegov ukupni otpor se smanjuje, što dovodi do povećanja struja u njegovim granama u odnosu na struje normalnog režima, a to uzrokuje smanjenje napona pojedinih tačaka sistema za napajanje, što je posebno visoko u blizini kratkog spoja.

U zavisnosti od lokacije i trajanja oštećenja, njene posledice mogu biti lokalne ili uticati na ceo sistem napajanja.

Ako je kratki spoj daleko, veličina struje kratkog spoja može biti samo mali dio nazivne struje dovodnih generatora, a pojavu takvog kratkog spoja oni doživljavaju kao blagi porast opterećenja. Jak pad napona se javlja samo u blizini kratkog spoja, dok je na ostalim tačkama u sistemu napajanja ovaj pad manje primetan. Shodno tome, u razmatranim uslovima, opasne posledice kratkog spoja javljaju se samo u delovima elektroenergetskog sistema koji su najbliži mestu nesreće.

Struja kratkog spoja, iako je mala u odnosu na nazivnu struju generatora, obično je višestruko veća od nazivne struje grane u kojoj je došlo do kratkog spoja. Stoga, čak i za vrijeme kratkotrajne struje kratkog spoja, može uzrokovati dodatne provodnike i vodiče veće od dopuštenih.

Struje kratkog spoja izazivaju velike mehaničke sile između provodnika, koje su posebno velike na početku procesa kratkog spoja, kada struja dostigne svoju maksimalnu vrijednost. Ako je čvrstoća provodnika i njihovih pričvršćenja nedovoljna, može doći do mehaničkih oštećenja.

Iznenadno duboko smanjenje napona tokom kratkog spoja utiče na rad potrošača. Prije svega, to se odnosi na motore, jer čak i uz kratkotrajno smanjenje napona za 30-40%, oni se mogu zaustaviti (motori staju). Zastoji motora imaju ozbiljan uticaj na rad industrijsko preduzeće, jer se vraća u normalu proizvodni proces Potrebno je dosta vremena i neočekivano zaustavljanje motora može uzrokovati neispravne proizvode preduzeća.

Ako je udaljenost kratka, a kratki spoj dovoljnog trajanja, moguće je da paralelne radne stanice ispadnu iz sinhronizma, tj. kršenje normalan rad cijeli električni sistem, što je najopasnija posljedica kratkog spoja.

Neuravnoteženi strujni sistemi koji nastaju tokom zemljospoja mogu stvoriti magnetne fluksove dovoljne da induciraju značajnu EMF u susjednim strujnim krugovima (komunikacijske linije, cjevovodi), koji su opasni za operativno osoblje i opremu ovih kola.

Dakle, posljedice kratkog spoja su sljedeće:

1. Mehanička i termička oštećenja električne opreme.

2. Požari u električnim instalacijama.

3. Smanjenje nivoa napona u mreži, što dovodi do smanjenja obrtnog momenta elektromotora, njihovog kočenja, smanjenja produktivnosti ili čak do njihovog prevrtanja.

4. Gubitak sinhronizacije pojedinačnih generatora, elektrana i delova električnog sistema i pojava havarija, uključujući sistemske havarije.

5. Elektromagnetski uticaj na komunikacione linije, komunikacije itd.