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Einphasiger Kurzschluss nach Erde. Phasenkurzschluss und Möglichkeiten, damit umzugehen. Gefahr eines doppelten Kurzschlusses

Erdschlüsse und Erdungen

Evgeniy Ivanov, Co-Vorsitzender des Problemausschusses „Elektrische Sicherheit“ der Internationalen Akademie für Ökologie und Lebenssicherheitswissenschaften, Doktor der technischen Wissenschaften, Professor der Abteilung für Lebenssicherheit an der SPGETU „LETI“

In früheren Ausgaben unseres Magazins haben wir uns mit dem Thema Grundlagen der elektrischen Sicherheit befasst moderne Anforderungen Wir haben über die Arten der Einwirkung von elektrischem Strom auf eine Person, über Schemata zum Anschließen einer Person an einen Stromkreis, über den Isolationswiderstand und die Kapazität elektrischer Anlagen gegenüber der Erde geschrieben. Der Schwerpunkt dieses Materials liegt auf Erdschlüssen und Erdungsgeräten.

Zusammenfassung: In diesem Artikel wird eine Methode zur Berechnung des Werts des stationären Stromzustands vorgestellt Kurzschluss bei einem Erdungsfehler in einem Stromversorgungssystem, das mit einem geerdeten Neutralleiter betrieben wird, und die Verteilung dieses Stroms im gesamten System. Es werden konstante Impedanzen angenommen und elektromotorische Kräfte im System und elektrisch kurze Zeilen, A Durchsatz Linien werden vernachlässigt. Wenn die Verteilung des Laststroms im System zum Zeitpunkt des Erdschlusses bekannt ist, kann mit dieser Methode der Gesamtstrom in jedem Teil des Systems im Fehlerfall berechnet werden.

Elektrische Verletzungen treten in den meisten Fällen im einphasigen (einpoligen) Modus auf, wenn eine Person ein spannungsführendes Teil einer Elektroinstallation oder ein nicht stromführendes Teil berührt Metallkonstruktionen aufgrund einer Beschädigung versehentlich unter Spannung stehen elektrische Isolierung. Brandgefährliche Situationen entstehen in den meisten Fällen auch bei einphasigen (einpoligen) Erdschlussarten stromführender Teile einer Elektroinstallation aufgrund betriebsbedingter Schäden an der Isolierung. In diesen Modi werden die Werte der Ströme in den Stromkreisen „stromführender Teil – Erde“ oder „stromführender Teil – menschlicher Körper – Erde“ durch die Parameter der Stromkreise bestimmt, die stromführende Teile mit der Erde verbinden, nicht nur durch den Ableitwiderstand , wie im vorherigen Artikel angegeben, aber auch durch Kurzschlusswiderstandserdung oder künstliche Erdung stromführender Teile, die im Elektroinstallationsprojekt übernommen wurden.

Mit „Gesamtstrom“ ist die Summe des Teils des Fehlerstroms gemeint, der im betrachteten Zweig auftritt, und normaler Strom in der Filiale aufgrund von Belastungen. Letztere Strömung kommt im Wein natürlich nicht vor. Für in der Praxis übliche dreiphasige Transformator- und Generatoranschlüsse werden Formeln und Ersatzschaltbilder angegeben. Die Verwendung solcher Diagramme ermöglicht die Berechnung des Fehlerstroms und seiner Verteilung im Stromnetz aus einem äquivalenten einphasigen Netz. Da die Strömungen in Dreiphasennetz Unter ausgeglichenen Bedingungen kann auch aus einem einphasigen Netzwerk berechnet werden, so dass es möglich ist, den Gesamtstrom in jedem Zweig eines geerdeten Sternnetzwerks für die Erdung auf jeder Phase vollständig auf einphasiger Zweileiterbasis zu berechnen.

Erdschlüsse
Gemäß den Elektroinstallationsregeln (Abschnitt 1.7.10) ist ein Erdschluss eine versehentliche Verbindung spannungsführender Teile einer Elektroinstallation mit nicht vom Erdreich isolierten Bauteilen oder direkt mit dem Erdreich.
In der Nähe des Ortes des Erdschlusses bildet sich eine Stromausbreitungszone – ein Raum auf dessen Oberfläche elektrische Potentiale von Null verschieden sind. Das Konzept dieser Zone ist eines der grundlegendsten in der Theorie der elektrischen Sicherheit. Daher werden wir es am Beispiel einer elektrischen Stromübertragungsleitung (PTL) genauer betrachten.
Lassen Sie es aus irgendeinem Grund zu einem Kurzschluss kommen Phasendraht C zu einem Stromleitungsträger (Feuchtigkeit, Verschmutzung von Isolatoren, Vogelflügeln usw.). Der Erdschlussstrom fließt entlang des Stromkreises: Phase C – Stromleitungsträger – Erde – Erdungswiderstand des Neutralleiters R0 des Stromleitungstransformators – Neutralleiter 0 des Transformators (Abb. 1).
In der Nähe der Stromleitungshalterung bildet sich eine Stromausbreitungszone (ihr Radius wird mit 20 m angenommen). In dieser Zone fließt der Strom im Erdreich entlang von Radien in alle Richtungen vom Stützfundament aus. Vereinfacht kann daher der Querschnitt der leitenden Erdschicht als Halbkugel betrachtet werden, deren Fläche
S = 2p x 2,
wobei x der Abstand zum Träger ist. Das heißt, wenn man sich vom Fundament der Stütze entfernt, fließt der Erdschlussstrom wie durch einen Leiter mit variablem Querschnitt und nimmt mit der Entfernung vom Fehlerpunkt zu. Die höchste Stromdichte j Stellvertreter wird in der Nähe der Fehlerstelle beobachtet (hier ist der kleinste Leiterquerschnitt die Erde). Wenn Sie sich von der Fehlerstelle entfernen, nimmt der Querschnitt Leiter - Erde zu und daher nimmt die Stromdichte j Deputy = I Deputy / 2p x 2 allmählich auf einen verschwindend kleinen Wert ab. Die Spannung ändert sich entsprechend elektrisches Feld in der aktuellen Ausbreitungszone E = r j Stellvertreter (hier r - Widerstand Boden) - vom Maximalwert auf Null. Das heißt, die Potentiale des elektrischen Feldes in der Stromausbreitungszone ändern sich vom Maximalwert von j am Ort des Erdschlusses auf einen Wert nahezu Null in einer Entfernung von 20 m vom Ort des Erdschlusses. Dieses Muster ist typisch für jede Art von Erdschluss (ein Fehler an einer Stromleitungshalterung wird nur aus Gründen der Klarheit betrachtet).

Einrichten einer äquivalenten Zweidrahtleitung einphasige Netze, ähnlich denen, die für den Dreiphasenfall verwendet werden, ist normalerweise klein, wenn die Anzahl der Phasen drei übersteigt. Bei der herkömmlichen ungefähren Kurzschlussberechnungsmethode wird das tatsächliche Netzwerk durch ein einphasiges Neutralleiternetz ersetzt. Obwohl diese Methode weniger Arbeit erfordert als die in der Arbeit vorgeschlagene, sind die erhaltenen Ergebnisse ungenau und der Einfluss außerirdischer Lasten wird normalerweise ignoriert. Die Arbeitsweise erfordert viel weniger Arbeit als es erfordert Dreiphasenberechnungen, was die gleiche Genauigkeit ergibt.

Widerstand der aktuellen Ausbreitungszone
Da im Stromausbreitungsgebiet elektrische Potenziale vorhanden sind, kann eine Gefahr für Menschen entstehen. Daher ist es immer notwendig, eine quantitative Bewertung seiner Parameter durchzuführen, insbesondere um den Wert des maximalen Potenzials j des Stellvertreters zu bestimmen. Dieses Potenzial entspricht dem Spannungsabfall über der Stromausbreitungszone im Erdschlussstromkreis: j Deputy = I Deputy R Deputy, wobei R Deputy der Widerstand der Stromausbreitungszone ist. Ebenso wie der Widerstand der elektrischen Isolierung ist der Widerstand der Stromausbreitungszone ein verteilter Parameter, dessen quantitativer Wert nur durch spezielle Messungen ermittelt werden kann.
Machen wir ein Experiment. Wir stecken zwei Elektroden E1 und E2 in den Boden und verbinden sie über das Amperemeter A mit einer Messspannungsquelle Umeas (Abb. 2).
In der Nähe jeder dieser Elektroden erscheinen Zonen der Stromausbreitung I Deputation mit den maximalen Potentialen j Deputation 1 und j Deputation 2 und j Deputation 1 + j Deputation 2 = U meas. Die Werte dieser Potentiale relativ zur Erde können gemessen werden. Zu diesem Zweck wird eine zusätzliche Elektrode verwendet, die außerhalb der Stromausbreitungszone platziert wird, sodass das Potential auf der Erdoberfläche j 0 nahe Null liegt.
Der Messwert des zwischen der Zusatz- und der Hauptelektrode angeschlossenen Voltmeters V beträgt U = j Stellvertreter - j 0 = j Stellvertreter. Wenn wir den Wert des Erdschlussstroms aus der Anzeige des Amperemeters A kennen, erhalten wir die Widerstandswerte der Stromausbreitungszonen R dm1 = j dm1 / I dm und R dm2 = j dm2 / I dm. Üblicherweise wird anstelle von zwei Instrumenten – einem Amperemeter und einem Voltmeter – ein Ratiometer verwendet, mit dem man direkt das Potenzial-Strom-Verhältnis ermitteln kann (Erdungsmessgerät Typ M 416).
Lassen Sie uns einige quantitative Werte des Widerstands der aktuellen Ausbreitungszonen präsentieren. Im Falle eines Drahtbruchs der Stromleitung und eines Kurzschlusses zur Erde hängt der Widerstand der Stromausbreitungszone von der Art des Bodens ab; Es wird grob berechnet, dass bei einem Kurzschluss auf Schotter der Widerstand der Stromausbreitungszone 10 kOhm beträgt, auf Asphalt 1 kOhm und auf feuchter Erde 100 Ohm. Wenn ein Kurzschluss auftritt Wasserrohr, dann kann der Widerstand der Stromausbreitungszone um ihn herum mit 100 Ohm angenommen werden. Wenn eine Person auf dem Boden steht und ein spannungsführendes Teil berührt, entsteht unter ihren Füßen auch eine Stromausbreitungszone mit einem Widerstand von etwa 30 Ohm (nasse Erde), 1000 Ohm (trockene Erde), 10 kOhm (Schotter).

Unterarten des persönlichen Schutzes

Es wird ein anschauliches Beispiel bereitgestellt. Mit dem zunehmenden Einsatz neuer elektronischer Geräte Produktionsausrüstung und Energieverbrauch liegt der Schwerpunkt auf der Aufrechterhaltung der Qualität der Stromversorgung. Verteilungsnetze sind Teil des Stromnetzes, bei dem aufgrund der Verbindung elektronischer Geräte mit hoher Wahrscheinlichkeit höhere Spannungsoberschwingungen auftreten Haushaltsgeräte, elektronische Frequenzumrichter und Konverter, Natriumentladungslampen usw.

Zunehmende Vernetzung von Photovoltaik-Kraftwerken, Sanierung Öffentliche Gebäude und andere Entwicklungen in der Industrie und im Traktionssystem haben Auswirkungen auf Spannungs- und Stromverzerrungen im Verteilungsnetz. Erdschlüsse von Freileitungen in Inselnetzen werden durch eine Kompensationsspule kompensiert und deren kompensierte Leistung unter Berücksichtigung des Stroms der ersten Harmonischen berechnet. Diese Arbeit widmet sich der Problematik von Erdschlüssen in Hochspannungsnetzen bei Spannungs- und Stromoberschwingungen.

Erdungsgerät
Unter Erdung versteht man die gezielte Verbindung metallischer spannungsführender oder nicht stromführender Teile mit der Erde. Es kann verschiedene Zwecke verfolgen - Schutz vor elektrischem Schlag ( Schutzerdung), Schutz radioelektronischer Geräte vor Störungen, Erdung des Quellenneutralleiters, funktionierende Erdung(in Eindraht-Stromversorgungssystemen und Elektroschweißanlagen), Entfernen der Ladung statischer Elektrizität usw. Dies erfolgt mit einer Erdungsvorrichtung, deren Hauptelement eine Erdungselektrode ist – eine in den Boden eingegrabene Metallstruktur. IN Produktionsbedingungen Entlang der Raumkontur befindet sich eine Erdungsschiene (ein Stahl- oder Kupferband, das mit einer Erdungselektrode verbunden ist). Die geerdeten Bauwerke sind über Erdungsleiter mit der Erdungsschiene verbunden, deren Querschnitt aus Gründen der mechanischen Festigkeit (z. B. um die Möglichkeit eines unbeabsichtigten Bruchs des Leiters beim Reinigen eines Raumes auszuschließen) oder der thermischen Fehlerfestigkeit ausgewählt wird Strömungen. Anforderungen an die Gestaltung der Erdungsschiene und Erdungsleiter sind im PUE (Kapitel 1.7) aufgeführt.
Das quantitativ genormte Merkmal einer Erdungseinrichtung ist ihr Widerstand Rз, also der maximal zulässige Wert des Widerstands der Stromausbreitungszone in der Nähe der Erdungselektrode (Tabelle 1).

Bei einer leitenden Verbindung in einem kompensierten Netz entsteht ein einphasiger Fehler zwischen Phase und Erde. Durch den Erdschlussanschluss fließt ein relativ kleiner kapazitiver Strom, dessen Wert von der Entfernung zur Quelle abhängt.

In Hochspannungsnetzen fließt unter normalen Betriebsbedingungen Strom durch kapazitive Ströme kapazitive Leitung. Ihre Summe ist bei symmetrischer Stromversorgung und symmetrischem Netzwerk Null. Tritt in diesem Betriebszustand ein Erdschluss auf, fließt der kapazitive Strom der nicht betroffenen Phasen über deren Kapazität zur Erde und die Transformatorwicklungen zum Ort des Erdschlusses. Diese Erdschlussströme können insbesondere in großen Verteilnetzen erhebliche Werte erreichen. Solange die kapazitiven Ströme den Wert nicht überschreiten, kann dieses Netzwerk im zulässigen Zeitbereich betrieben werden.


Bei bewegten Objekten (Flugzeug, Schiff usw.) ist der Erdungsleiter angebracht Metallgehäuse das Objekt selbst. Dabei wird der Widerstand des Erdungsgeräts nicht durch Sicherheitsstandards, sondern durch die Qualität (mechanische Integrität) der Schraubkontaktverbindung des Erdungsleiters mit der Metallstruktur (0,02 - 0,05 Ohm) bestimmt. Regeln für die Überwachung von Erdungsgeräten sind in den Regeln für den Betrieb elektrischer Verbraucheranlagen (Anlage 24) enthalten.

Um Erdschlussströme in der Erdung zu kompensieren, wird eine Kompensationsleistungsspule verwendet, die im Neutralknoten des Transformators installiert ist. Der kompensierte Spulenstrom fließt durch den Erdschluss und ist in Gegenphase zum kapazitiven Erdschlussstrom.

Abbildung 1 Erdschluss in einem kompensierten Verteilungsnetz. Ein vereinfachtes Blockdiagramm des Verteilungsnetzes ist in Abb. dargestellt. Reis. 2 Grafische Darstellung des Verteilnetzmodells. Wir haben die Parameter der Freileitung basierend auf der tatsächlichen Größe des Mastes und der Lage der Phasen berechnet.

Erdschlussstrom
Die Werte einphasiger Erdschlussströme werden durch die Isolationsimpedanzen der gesunden Phasen (in von der Erde isolierten Netzen) oder den Neutralleiter-Erdungswiderstand (in Netzen mit geerdetem Neutralleiter) begrenzt. Daher reagieren weder die Geräte vor verketteten Kurzschlussströmen (Maximalschutz) noch die Überlastschutzgeräte (Thermoschutz) auf einphasige Fehlerströme. Infolgedessen kann ein einphasiger (einpoliger in Zweileiternetzen) Erdschlussmodus über einen längeren Zeitraum bestehen und zu brandgefährlichen Situationen führen. Im einphasigen Fehlermodus konzentrieren sich über das Netzwerk verteilte aktive und kapazitive Ableitströme am Fehlerort. Hier – am Stromkreiswiderstand oder am Kontakt zum Erdungswiderstand – entsteht der Wirkleistung, unter deren Einfluss ein Prozess des Erwärmungstemperaturanstiegs auftreten kann. Leckströme zur Erde zwischen gesunden Phasen und Erde werden im gesamten Netzwerk entlang verteilter Leckwiderstände und daher in verschwindend kleine Ströme verteilt Feuergefahr stell es dir nicht vor. Der Fehlerstrom ist genau an der Fehlerstelle gefährlich. Nach Angaben des Allrussischen Forschungsinstituts für Brandschutz (Oberst V. V. Smirnov) gelten Ströme, die an der Stelle des Isolationsschadens eine Wirkleistung von mehr als 17 W erzeugen, als brandgefährlich. In explosionsgefährdeten Bereichen sind Erdschlussströme über 25 mA gefährlich.
Der geschätzte (mögliche) Wert des Fehlerstroms kann mit den Formeln berechnet werden: Dabei werden folgende Notationen übernommen: g a, g b, g c – aktive Leitfähigkeit der Phasenisolierung, gzam – aktive Leitfähigkeit an der Stelle der Isolationsschädigung (Leitfähigkeit von die Stromausbreitungszone), C f – Phasenkapazität relativ zur Erde, U f – Phasenspannung.

Daraus ergibt sich der berechnete Wert des Erdschlussstroms. Basierend auf dem Wert des Erdschlussstroms haben wir die Größe der Kompensationsspule bestimmt. Für die Modellierung haben wir drei Modelle erstellt. Den Einfluss der oberen Harmonischen auf Erdschlüsse haben wir nicht primär berücksichtigt. Dieses Modell wird verwendet, um die Genauigkeit der Berechnung des Erdschlussstromwerts und der vorgeschlagenen Kompensationsleistung zu überprüfen. Im zweiten Modell untersuchten wir den Einfluss der oberen Harmonischen ohne angeschlossene Kompensationsspule.

Im dritten Fall haben wir den Einfluss der oberen Harmonischen in einem kompensierten Verteilungsnetz betrachtet. Das stationäre Modell wird auf die in dieser Norm angegebene Amplitude eingestellt. Die Messungen für die Simulation befinden sich an den in Abb.

Phase-zu-Phase-Fehler ist ein Notbetriebsmodus elektrisches Netzwerk. Es tritt auf, wenn elektrische Verbindung zwischen entgegengesetzten Phasen, wenn sich die Isolierung zwischen ihnen verschlechtert, mechanischer Schaden oder Bedienungsfehler.
Zusätzlich zu Phase-zu-Phase-Fehlern gibt es einphasige Fehler, tritt auf, wenn Nullpunkt und Phase miteinander verbunden sind. Die Verbindung eines Phasenleiters mit der Erde wird als Erdschluss bezeichnet.
In Elektroinstallationen, die beides haben, kommt es zu Kurzschlüssen geerdeter Neutralleiter, wenn der Neutralleiter mit der Erdschleife verbunden und isoliert ist, wobei er durchgehend von der Erde isoliert ist. Sie können zwischen zwei Phasen, drei Phasen mit oder ohne Nullpunkt auftreten.
Kurzschlüsse können überall im Stromnetz auftreten. Sie sind anfällig für:

Der Fehler zu Beginn der Simulation betrug 15. In FIG. 3 Das Auftreten von Überspannungen wurde beobachtet gute Phasen. Zu diesem Zeitpunkt wurde 3 s parallel zum Reaktor geschaltet, was den aktiven Anteil der Störung erhöhen sollte. Der Erdschlussstrom wird auf nahezu Null verschoben. Harmonische Analyse in Abb. 4a, 4b zeigt den Verlauf der Amplitude jeder Harmonischen. Tabelle 3 beschreibt die Oauf der Sekundärseite des Transformators T1 im stationären Zustand und im Fehlerfall. Spannungsgrößen werden in Effektivwerten angegeben.

  • Stütz- und Durchführungsisolatoren, auf denen leitende Sammelschienen installiert sind;
  • Wicklungen elektrische Maschinen: Leistungstransformatoren, Elektromotoren und Generatoren;
  • Stromkabelleitungen;
  • Freileitungen;
  • Isolierelemente von Schaltgeräten: Schalter, Trennschalter, Messerschalter, Sicherungsblöcke, ;
  • Verbraucher elektrische Energie, zum Beispiel Elektroheizungen, Kondensatoreinheiten.

IN verschiedene Situationen Schließungen erfolgen auf unterschiedliche Weise. Es gibt:

Tab 2 Erdungsfehler in einem kompensierten Netz ohne Überlagerung oberer Harmonischer. Abbildung 6 zeigt den Verlauf eines Erdschlussstroms. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse der Messung des Erdschlussstroms und des Oberwellengehalts bei einer Freileitung ohne Kompensation und bei einer kompensierten Freileitung mit Parallelwiderstand. Aktuelle Werte werden in Effektivwerten angegeben.

Abbildung 7 zeigt die harmonische Analyseamplitude des Erdschlussstroms. Dies liegt daran, dass Oberschwingungsströme von der Kompensationsspule nicht kompensiert werden. Der unkompensierte Erdschlussstrom in einem Netz mit Oberschwingungen ist etwa doppelt so groß wie der Erdschlussstrom in einem Hauptoberschwingungsstromnetz. Dies bezieht sich ausschließlich auf Festnetz elektrische Systeme.

  • "Metall" Kurzschlüsse, bei denen die Verbindung der Leiter zweier Phasen einen geringen Widerstand aufweist, wodurch die Bildung von Lichtbögen und Funken verhindert wird;
  • Lichtbogenfehler, entsteht, wenn zwischen geschlossenen Leitern ein Luftspalt besteht;
  • „schwelend“ Kurzschluss, typisch für Kabelleitungen, verunreinigte Isolierflächen, wenn der Strom zwischen den Phasen durch einen Bereich mit geringem Widerstand fließt und ihn erhitzt;
  • Kurzschluss drin Halbleiter Elemente bei ihrem Zusammenbruch.

Zum Schutz vor Phase-Phase-Fehlern in 380/220-V-Elektroinstallationen werden verwendet:

Elektrische Gefahr

Der Grund für diesen Artikel sind die immer wieder ausartenden Threads in diversen Foren rund um das Thema Elektroinstallation und vor allem: Schutzvorrichtung Reststrom. Die Gefahren der Netzspannung sollten nicht unterschätzt werden. Abhängig von der Art der Störung bzw Missbrauch Dadurch kann eine Gefahr für Gesundheit oder Leben oder ein Brand entstehen.

Durch elektrischen Strom sind Gesundheit und Leben gefährdet

Nicht jede Art von Elektrizität stellt eine Gefahr für den Menschen dar. Es kommt auf den Stromweg durch den Körper, die Frequenz und den Strom an. Technisch Wechselstrom Frequenzen bis zu 500 Hz sind besonders gefährlich, da sie Kammerflimmern verursachen können. Dieser Strom verursacht bereits ein leichtes Kribbeln. Ab ca. 10 mA beginnen krampfartige Schmerzen und der unter Strom stehende Arm ist meist nicht mehr unter Kontrolle, das sogenannte „Kleben“. Bei 10 mA sind jedoch keine medizinischen Folgen zu erwarten. Alles, was mit 10 mA durch den menschlichen Körper fließt, ist immer noch von der Wirkungsdauer abhängig.

Zum Schutz elektrischer Anlagen mit Spannungen über 1000 V wird eine Reihe von Geräten namens Relaisschutz verwendet. Es umfasst Stromsensoren (Stromwandler), Spannungssensoren (Spannungswandler), Schutzrelais und gesteuerte Leistungsschaltelemente.
Schutzrelais können elektromechanisch, halbleiter- oder mikroprozessorbasiert sein. Die Aufgabe des Schaltelements (Öl-, Vakuum- oder SF6-Leistungsschalter) besteht darin, sicherzustellen, dass der beschädigte Bereich auf Befehl des Schutzgeräts abgeschaltet wird. Gleichzeitig muss es der Unterbrechung des Kurzschlussstroms standhalten.

Ströme über 500 mA durch den menschlichen Körper können beispielsweise bei Hochspannungsunfällen auftreten, sind außerdem gefährlich für die Hitzeentwicklung im Körper und führen zu Vergiftungen, die erst nach wenigen Tagen zum Tod führen können. Gleichstrom ist weniger gefährlich als Wechselstrom; die gleichen Folgen treten bei etwa der dreifachen Stromstärke des Wechselstroms auf.

Die Anzahl der Spannungen allein ist dabei nicht ausschlaggebend schädliche Auswirkungen Denken Sie nur an einen Weidenzaun. Es wird jedoch die maximale Berührungsspannung angegeben, die für den Menschen ungefährlich sein sollte. Bei der Installation wird davon ausgegangen, dass das Netzwerk bei voller Spannung ausreichend Strom liefern kann, was für Menschen wirklich gefährlich sein kann. Bei einem Weidezaun ist das anders, diese Spannungsquelle kann bei voller Spannung nicht genügend Strom liefern und ist daher nicht sehr gefährlich.

Phase-zu-Phase-Fehlerströme

Wichtig Elektrische Eigenschaften Kurzschluss ist sein Strom. Bei der Planung elektrischer Anlagen muss diese für mehrere Punkte nach einer bestimmten Methode berechnet werden. Dies geschieht, um die Parameter elektrischer Geräte und die Installation von Schutzeinrichtungen richtig auszuwählen: Abschaltströme von Leistungsschaltern und Ansprecheigenschaften des Relaisschutzes.
Die Größe des Kurzschlussstroms (SC) wird von folgenden Faktoren beeinflusst:

Bei der Installation stellt sich die Frage, wie stabil der menschliche Widerstand ist. Darauf sinkt er mit zunehmender Spannung. Denn Strom ist entscheidend für menschliche Schäden, Spannung lässt sich jedoch viel besser messen, indem man einfach das Ohmsche Gesetz anwendet. Das Problem bleibt bestehen variabler Widerstand Person. Aus diesem Grund kann keine sichere berührungslose Berührungsspannung, sondern nur eine möglichst sichere Berührungsspannung gewährleistet werden.

Schutz von Personen vor Stromschlägen

Der Brand kann durch eine Überlastung oder einen Kurzschluss der elektrischen Leitung verursacht werden. Besonders gefährlich sind unvollständige und Erdschlüsse, die durch Isolationsmängel verursacht werden.

Schutz vor direktem Kontakt

Schutz gegen indirekten Kontakt. Maßnahmen gegen indirekten Kontakt sind entweder Abschalten oder Melden.

  1. Entfernung vom Fehlerpunkt zu Stromquellen. Je näher die Schaltung ist leistungsstarke Transformatoren, Generatoren, desto größer ist der Stromkreis;
  2. Art, Querschnitt und Länge der Verbindungskabel und Freileitungen, die die Stromquelle mit dem Kurzschlusspunkt verbinden. Menge und Eigenschaften Schaltgeräte in dieser Schaltung und deren technischer Zustand. Bei der Berechnung werden alle diese Daten in äquivalente Netzwerkwiderstände umgerechnet. Unter Kenntnis der Leistung der Stromquelle wird der Kurzschlussstrom berechnet;
  3. Art des Phase-Phase-Fehlers: Bei einem Metallfehler ist der Strom am höchsten und wird bei der Auslegung berechnet. Bei einem Lichtbogenfehler ist der Strom geringer. Wenn der Lichtbogen jedoch instabil ist und ständig erlischt und dann wieder aufleuchtet, treten Probleme auf. transiente Prozesse, was zu einer kurzzeitigen Überschreitung der Nennströme führt.

Bei einem „schwelenden“ Kurzschluss ist der Strom deutlich geringer als der berechnete, so dass Schutzeinrichtungen nicht auf dessen Auftreten reagieren können. Ein schwelender Kurzschluss kann sich plötzlich in einen Lichtbogen oder einen Metallkurzschluss verwandeln, der Schutz funktioniert, aber beim erneuten Einschalten liegt der Strom wieder unter der Empfindlichkeitsschwelle. In diesem Fall ist es schwierig und unmöglich, den Ort des Schadens an elektrischen Geräten zu finden, ohne die Isolation zu messen oder mit erhöhter Spannung zu prüfen.

In beiden Netzen ist der Sternpunkt des Transformators geerdet. In beiden Netzen wird dieses Potenzial über Außenleiter zur Anschlussdose des Hauses geführt. Als Schutzeinrichtung gegen indirektes Berühren gibt es eine Überstromschutzeinrichtung und eine Fehlerstromschutzeinrichtung.

Mit Ausnahme der Motorschutzschalter sind alle Sicherungen vorhanden Elektroinstallation muss den nächsten linearen Abschnitt bis zur Änderung des Querschnitts oder des Endbenutzers schützen. Dies geschieht auf zwei Arten. Alle anderen Stromkreise müssen innerhalb von 5 Sekunden abgeschaltet werden. Alle Uhren müssen ausgeschaltet sein.

Je weiter also der Kurzschluss von der Stromquelle entfernt ist, desto geringer ist die Stromstärke. Dies erklärt sich dadurch, dass jedes Kabel, Verteilerfeld bzw Oberleitung Erhöhen Sie den Ersatzwiderstand des Stromnetzes. Nach dem Ohmschen Gesetz nimmt der Strom im Stromkreis mit zunehmendem Lastwiderstand ab.

Dies ermöglicht eine gezielte Abschaltung beschädigter Abschnitte des Stromnetzes. Automatischer Schalter am Eingang der Wohnung, wenn Nennstrom 16 A und Charakteristik „C“ hat einen Betriebsstrom elektromagnetische Freisetzung 80 – 160 A. Ein Fehlerstrom über 160 A führt garantiert zur Abschaltung. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass der Kurzschlussstrom in der Wohnung ausreicht, um den Schalter auszuschalten Umspannwerk, der das gesamte Haus mit Strom versorgt, schaltet sich bei 500 A ab. Und die Verteidigung wird ihn nicht einmal bemerken Kabelleitung, Speisung des Umspannwerks.

Auswirkungen von Phase-zu-Phase-Fehlern auf elektrische Geräte und Menschen

Wenn Phase-Phase-Fehler auftreten, zerstören sie elektrische Geräte oder stören deren Betrieb. Wenn ein Fehlerstrom durch spannungsführende Teile fließt, erfahren diese gleichzeitig dynamische und thermische Auswirkungen.

Dynamische Auswirkungen treten auf, wenn sehr hohe Ströme Dies ist vor allem in leistungsstarken Umspannwerken, Kraftwerken und Stromübertragungsleitungen des Energiesystems wichtig. Dies liegt daran, dass sich stromdurchflossene Leiter, die in einem bestimmten Abstand zueinander liegen, je nach Richtung dieser Ströme entweder anziehen oder abstoßen. Die Stärke dieser Wechselwirkung ist direkt proportional zur Stärke der Ströme und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen ihnen.

Bei schweren Unfällen wirken die Sammelschienen von Schaltanlagen so stark aufeinander ein, dass die Isolatoren, auf denen sie montiert sind, brechen. Die Wicklungen elektrischer Maschinen werden aus ihren Nuten gerissen und die Kabel winden sich wie Schlangen. Ausfälle von Stromleitern können zur Entstehung zusätzlicher geschlossener Abschnitte führen, was zur Folge hat Notfallsituation globaler.

Bei der Auslegung muss sichergestellt werden, dass alle elektrischen Betriebsmittel dem Kurzschlussstrom ohne Zerstörung standhalten. Für jedes Elektrogerät ist im Reisepass des Herstellers ein dynamischer Stabilitätsstrom angegeben, der größer sein muss als der berechnete Kurzschlussstrom.

Der thermische Effekt besteht in der Erwärmung der Leiter beim Durchgang von Kurzschlussströmen. Sie verwandeln sich in Heizelemente, auf dem Wärme erzeugt wird. Die durch einen Kurzschluss in einem Abschnitt des Stromkreises freigesetzte Leistung ist proportional zu seinem Widerstand multipliziert mit dem Quadrat des Stroms.

Zusätzlich zum Nennwert der dynamischen Stabilität weisen alle hergestellten elektrischen Geräte auch eine thermische Stabilität auf. Es muss auch anhand der berechneten Parameter des Kurzschlusses überprüft werden, zu denen zusätzlich die Einwirkzeit gehört.

Wenn in einer Wohnung ein Phase-zu-Phase-Fehler auftritt, werden Haushaltsschutzschalter fast augenblicklich aktiviert. Aber es ist an der Zeit, die Schutzvorrichtungen abzuschalten Verteilungsgeräte kann nicht gleich Null sein. Dann können sie gruppenweise ausgelöst werden, was zu massiven Ausfällen und Schwierigkeiten bei der Suche nach Schadstellen führt. Je näher das Schutzgerät am Verbraucher ist, desto kürzer ist seine Reaktionszeit. Das vorgeschaltete Gerät ist seine Reserve; es funktioniert im Falle eines Kurzschlussstroms, wenn das nachgeschaltete Gerät es nicht abschaltet. Aber seine Arbeitszeit ist etwas länger.

In Bereichen, die durch Zeitverzögerungsgeräte geschützt sind, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass Stromschienen oder Drähte bei einem Kurzschluss schmelzen. Aber selbst bei einem sofortigen Herunterfahren hat das Gerät Zeit, sich sehr aufzuwärmen.

Ein weiterer Faktor für die Auswirkungen von Phase-zu-Phase-Fehlern auf elektrische Geräte und Menschen ist der Lichtbogen. Es erhitzt die Oberflächen, mit denen es in Kontakt kommt, auf mehrere tausend Grad. Bei solchen Temperaturen schmelzen alle in der Elektrotechnik verwendeten Metalle. Während die Schutzvorrichtungen aktiviert werden, brennen manchmal mehrere Meter Sammelschienen durch, Kabelleitungen werden in zwei Hälften verbrannt.

Der Lichtbogen gibt Wärme an den umgebenden Raum ab. Wenn sich brennbare Materialien in der Nähe befinden, kann es zu einem Brand kommen. Die Isolierung von Kabeln u Transformatoröl, wird in elektrischen Geräten zum Kühlen oder Löschen des Lichtbogens beim Schalten verwendet.

Wenn sich Personen in der Nähe aufhalten, kann es zu Netzhautverbrennungen aufgrund der Blendwirkung des Lichtbogens oder zu anderen Verbrennungen kommen. Solche Verbrennungen sind schwer zu heilen, da sie mit einer Metallisierung einhergehen: Spritzer geschmolzenen Metalls fliegen in alle Richtungen. Komplikationen entstehen, wenn die Kleidung des Opfers Feuer fängt und sich sofort entzündet.

Daher ist bei Arbeiten in bestehenden Elektroinstallationen Sicherheit gegeben Besondere Aufmerksamkeit. Sie können nur dann einem Lichtbogen ausgesetzt werden, wenn bei der Durchführung von Schaltern, bei der Vorbereitung des Arbeitsplatzes oder bei Verstößen gegen die Arbeitstechnik Fehler auftreten. Es ist in der Praxis unrealistisch, sich an einem Ort zu befinden, an dem aufgrund eines Isolationsfehlers von selbst ein Kurzschluss aufgetreten ist.

Bei einem Kurzschluss wird die Spannung an der Entstehungsstelle deutlich reduziert. Dies geschieht aufgrund des gleichen Ohmschen Gesetzes: Die Spannung an einem Abschnitt des Stromkreises ist proportional zum Strom durch ihn und seinem Widerstand. Da der Widerstand am Kurzschlusspunkt viel geringer ist als im Rest des Stromkreises bis zur Stromquelle, fällt die Spannung unabhängig von der Stromstärke immer noch stark ab. Es führt zu zusätzliche Probleme: In der restlichen Elektroinstallation verschwinden Motorstarter und fallen aus elektronische Geräte, Computersteuerungssysteme. Daher werden in wichtigen Energieanlagen Steuerungs- und Überwachungssysteme für den Betrieb elektrischer Geräte von einer unabhängigen Stromquelle gespeist ( Batterie) und Computersysteme müssen über eine USV verfügen.

Vermeidung von Phasenfehlern

Die Häufigkeit von Kurzschlüssen in elektrischen Anlagen hängt von folgenden Faktoren ab:

  • Alter der verwendeten Elektrogeräte;
  • Pünktlichkeit und Qualität der geplanten vorbeugenden Wartung (PPR);
  • Einhaltung der Betriebsarten elektrischer Geräte;
  • Qualifikation des Servicepersonals.

Unternehmen führen stets eine statistische Analyse aller Notabschaltungen durch. Darauf aufbauend werden Schlussfolgerungen gezogen, um das Auftreten ähnlicher Vorfälle zu verhindern. Darüber hinaus verfügt jedes Unternehmen über einen eigenen Plan zur Modernisierung elektrischer Geräte, der den physischen und psychischen Ersatz alter Geräte vorsieht veraltete Geräte zu neuen, modernen.