Sokette kısa devre. Kısa devre ve ağ aşırı yükü nedir

Kısa devre (SC)- bu, aralarında elektriksel temasın meydana gelmesidir farklı aşamalar, faz ve nötr çalışma veya koruyucu tel. ile çevrimiçi sağlam topraklanmış nötr Kısa devre, faz iletkeni ile toprak arasındaki temas olarak düşünülebilir.

Kısa devrenin nedenleri şunlar olabilir::

• yalıtımın bozulması veya hasar görmesi;
• vurmak yabancı objeler, elektrik akımının canlı parçalara iletilmesi;
• mekanik hasar veya tahribat elektrikli makineler ve cihazlar;
• elektrikli ekipmanın kurulumu veya bakımı sırasında işçilerin yaptığı hatalar;
• aşırı gerilimlerin veya ani akım dalgalanmalarının ortaya çıkmasıyla ilişkili acil ağ çalışma modları.

Zamanla Yalıtım eskir ve özelliklerini kaybeder.. Bu aynı şekilde kablolar, elektrik motoru sargıları ve yalıtkanlar için de geçerlidir. Yalıtım yüzeyleri de bu özelliğe tabidir: devre kesicilerin ve sigortaların mahfazaları. İzolatörlerin özelliklerinin bozulması, çalıştıkları ortamdan etkilenir: kirlenme derecesi, nem, toz ve agresif gazların varlığı. Küçük bir iletken alan ortaya çıktığı anda, içinden geçen akım kritik bir değere ulaşana kadar ısınmaya ve büyümeye başlar. Çığ gibi artacak, aktığı yüzeyi ısıtacak ve kömürleştirecek. Bu andan itibaren izolasyonu zayıflamış olan bölge kısa devre alanı haline gelir.

Örnek Canlı parçalar üzerindeki yabancı cisimler ağaçlar elektrik hatlarının üzerine mi düşüyor? Toprak ile faz iletkenleri arasında kendileri temas yaratırlar; ayrıca teller kopabilir veya birbirlerine kısa devre yapabilirler.

Elektrik motoru yataklarının aşınması aynı zamanda kısa devreye de yol açabilir. Rotor döndüğünde sargıları birbirine yapışır. iç parçalar veya stator sargısı. Yalıtım hasar görür ve kısa devre meydana gelir. Yere döşenen kablolar kaçınılmaz olarak mekanik deformasyona maruz kalır. Araçlar üzerlerinden geçiyor ve mevsimler değiştikçe toprak hareketleri araçların gücünü test ediyor.

Dikkatsizlik, dikkatsizlik, güvenlik kurallarına uymamak aynı zamanda kısa devreye de yol açabilir. Bu da çalışanların sağlığına zarar veriyor.

Aşırı gerilim tek başına kısa devre nedeni değildir. Yalnızca yalıtımın azaldığı, er ya da geç kısa devrenin meydana geleceği alanlarda oluşumlarını hızlandırırlar.

Kısa devre akımlarının hesaplanması ve ölçülmesi

Kısa devre durumunda tüm güç elektrik ağı odaklanır küçük alan. Kabloların, tellerin ve anahtarlama cihazlarının kendi dirençleri olmasaydı kısa devre akımı çok büyük değerlere ulaşırdı. Ancak aslında, güç kaynağından (trafo merkezindeki trafo, güç sistemi jeneratörleri) kısa devre noktasına kadar olan hattın toplam direnci ile sınırlıdır.

Elektrik tesisatlarını tasarlarken bu akımın büyüklüğü hesaplanmalıdır. Bu amaçla kısa devre yolu boyunca kurulan tüm elektrikli ekipmanların direncine (aktif ve reaktif) ilişkin veriler kullanılır. Korumanın onu kapatıp kapatmayacağını kontrol etmek için akım, kaynağa en uzak nokta için sayılır.

Çalışma sırasında veya kurulumdan sonra kısa devre akımı ölçülür özel cihazlar: faz-sıfır döngü metreler. Bu, hesaplamaların doğru olduğundan veya bu hesaplamanın yapılamadığı yerlerde emin olmak için yapılır.

• “C” karakteristiğine (kesme oranı 5-10) sahip modüler anahtarlar yerine “B” (kesme oranı 3-5) kullanılır;
• Güç kablolarının kesitini arttırın.

Kısa devrenin elektrikli ekipman üzerindeki etkisi

Kısa devre – elektrik şebekesi için acil durum çalışma modu. Meydana geldiğinde elektrikli ekipmanlar üzerinde aynı anda iki etkisi olur:

• elektrodinamik;
• termal.

Fizik yasalarına göre, yakınlarda bulunan iki iletkenden akım geçtiğinde birbirleriyle etkileşime girerler. Akımın yönüne göre ya çekerler ya da iterler. Akım arttıkça ve mesafe azaldıkça etkileşim gücü artar.

Bu, bunun gerçekleştiği prensiptir kısa devre akımının elektrodinamik etkisi lastiklerde, tellerde, elektrikli makinelerin sargılarında. Arıza akım değerlerinin onlarca ve yüzbinlerce ampere ulaştığı trafo merkezlerinde ve diğer enerji tesislerinde, kısa devre sonrasında mekanik hasar nedeniyle ekipman tamamen kullanılamaz hale gelebilir. Bu durumda, yan tarafta bir yerde kısa devre meydana gelebilir.

Termal etki içlerinden geçen ısıtma iletkenlerine dayalı elektrik akımı. Bu durumda sıcaklık bazen o kadar yükselir ki teller veya baralar erir.

İÇİNDE yaşam koşulları Kısa devrenin termal etkisi daha net ifade edilir; küçük akım değerlerinden dolayı dinamik etki göz ardı edilebilir.

Ağ tıkanıklığı

Bu aynı zamanda bir acil durum çalışma modudur. Tüm elektrikli ekipmanlar, aşılması kabul edilemez olan nominal akıma göre tasarlanmıştır. Aksi takdirde sistemlerle iletişime geçin anahtarlama cihazları kabloların ve tellerin damarları ısınmaya başlar. Aşırı ısınma, yalıtımın erimesine veya kömürleşmesine neden olur ve bu da kısa sürede yangına veya kısa devreye yol açar.

Aşırı yüklenmenin nedenleri:

• Kablosunun ve devre kesicinin tasarlandığı yükü aşan bir yükü bir grup hattına bağlamak. Bunun nedeni ya güçlü bir güç alıcısının bağlanması ya da bir grup güç alıcısının toplam gücünün aşılmasıdır.
• elektrik alıcılarından birinde meydana gelen arızalar. Örneğin bir elektrik motorunda dönüş kısa devresi, kısmi arıza Isıtma elemanıısıtıcıda.

ELEKTRİK KABLOLARINDA KISA DEVRE
Olası yangın nedenleri

Vladimir Balıkadam, Baş Uzman, "ElectroschitTMSamara" şirketler grubu, "EnergosetproektNNSESH" şubesi, Nizhny Novgorod

Daha önce konut binalarındaki yangınların ana nedeni "yangının dikkatsizce ele alınması" olarak görülüyordu, artık bunların nedeni "elektrik kablolarında kısa devre" olarak adlandırılıyor. Konut sektörünün hızla elektrifikasyonu, bizi evdeki elektrik tesisatını (elektrik kabloları, elektrikli cihazlar, koruyucu ve anahtarlama ekipmanları) yangın riski açısından daha dikkatli analiz etmeye zorluyor.
Vladimir Semenovich Fishman, alçak gerilim şebekelerinde kısa devre süreçlerini hesaplamanın özelliklerinden zaten bahsetmişti (“Elektrik Mühendisliği Haberleri” No. 2(32) 2005, No. 3(33) 2005). Bugün kısa devrenin gerçekte yangına neden olabileceği koşulları inceliyor.

Düzenleme gereksinimleri

PUE'ye göre, konut ve kamu binalarının 1 kV'a kadar gerilime sahip elektrik şebekeleri, kısa devre akımlarından ve aşırı yük akımlarından korunmalıdır. İşte PUE'den birkaç alıntı:
madde 3.1.10. “Yanıcı bir dış kılıfa veya izolasyona sahip, açık şekilde döşenen iletkenlerle yapılan iç mekan ağları aşırı yükten korunmalıdır.
Ayrıca aşağıdakilerin iç mekan ağının aşırı yüklenmesinden korunması gerekir:

• konutlarda aydınlatma ağları ve kamu binaları, perakende satış tesislerinde, hizmet tesislerinde endüstriyel Girişimcilik ev tipi ve taşınabilir elektrik alıcılarına yönelik ağlar (ütü, su ısıtıcısı, ocak, oda buzdolapları, elektrikli süpürgeler, çamaşır ve yıkama makineleri) dahil dikiş makineleri vb.) yanı sıra yangın tehlikesi olan alanlarda.”

• Sigorta bağlantısının nominal akımı veya yalnızca maksimum anlık açmaya (kesme) sahip bir devre kesicinin ayar akımı için %80 - polivinil klorür, kauçuk ve benzeri termal özelliklere sahip yalıtımlı iletkenler için; patlayıcı olmayan alanlara döşenen iletkenler için üretim tesisleri endüstriyel işletmelere %100 izin verilir;
• Düzenlenmemiş ters akım karakteristiğine sahip bir devre kesici bobininin nominal akımı için (kesme olup olmadığına bakılmaksızın) tüm markaların iletkenleri için %100.”

GÜÇ KAYNAĞI ŞEMASI

Bir konut binası için tipik bir güç kaynağı şemasını ele alalım (Şekil 1). Güç kaynağı, kural olarak, kendi 10(6)/0,4/0,23 kV dağıtım panosuna sahip ayrı bir trafo merkezidir. Binanın girişinde bir giriş dağıtım cihazı bulunmaktadır - ASU 0,4/0,23 kV. Bir sonraki aşama kat grubu dağıtım panosu (MSB), son aşama ise apartman dağıtım panosu (ADB)'dur. Bahsedilen şalt cihazları, izin verilen minimum kesitleri PUE'de belirtilen iletkenler ile birbirine bağlanır. Kabloları ve telleri hem kısa devre akımlarından hem de aşırı yüklerden koruyan cihazların anma akımları PUE'ye göre seçilir.

ELEKTRİK KABLOLARINDA YANGIN KOŞULLARI

Şu soru ortaya çıkıyor: PUE'nin yukarıdaki ve diğer gereksinimleri karşılandığında elektrik kabloları kısa devre (kısa devre) sırasında alev alabilir mi? Kablo yalıtımının türüne bağlı olarak iletken belirli bir sıcaklığa ulaştığında elektrik kablolarında yangın çıktığına inanılmaktadır. Yani, kablolar için polivinil klorür izolasyonu Günümüzde yaygın olarak kullanılan bu sıcaklık şuna eşittir: Q = 350 O C.
Kısa devre akımının akışı sırasında iletken sıcaklığındaki değişiklik, verilen formüllerle açıklanmaktadır. Bazı özellikleri, özellikle de kısa devre akım akışının kısa süresini (aşağıda tartışılacaktır) dikkate alarak, iletkenler için söz konusu durumlarda bakır teller aşağıdaki formülü kullanabilirsiniz:

(1 A)

Genel durumda, kısa devre akımı periyodik ve periyodik olmayan bileşenler içerir, yani:

Bununla birlikte, analizin gösterdiği gibi, bu durumda periyodik olmayan bileşenin etkisi, hızlı zayıflaması nedeniyle küçüktür (zayıflama zaman sabiti T 0,003 s). Koruyucu ekipmanın etki zaman aralığı (0 - 0,02 s) boyunca entegrasyon sonucunda şunu elde ederiz:

neredeydim – efektif değer kısa devre akımının periyodik bileşeni.
O halde formül (1a) şu şekli alacaktır:

(4)

Yukarıdaki formüllerden, iletkenin ateşlenmeyeceği kısa devre akımlarının sınırlayıcı değerlerinin kesitine ve kısa devre bağlantı kesme süresine bağlı olduğu açıktır.

OKUL AKIMLARININ SINIR DEĞERLERİ

Kısa devre akımlarının izin verilen minimum değerleri

Devre kesicilerin koruyucu zaman-akım özelliklerini analiz ettiğimizde (Şekil 2), iki alan görüyoruz: kısa devre akımlarını kesmek için tasarlanmış kesmenin çalışma alanı ve termal salınımların çalışma alanı, aşırı yüke karşı koruyun.
Kesme süresi saniyenin yüzde biri ve binde biri cinsinden ölçülür ve aşırı yük koruma süresi birkaç saniyeden birkaç dakikaya kadardır. Açıkçası, kısa devrelerin bağlantısı mümkün olduğu kadar çabuk kesilmelidir; devre kesicinin kesilmesi. Kısa devre yavaş etkili bir termal koruma ile kapatılırsa, yanan ark kaçınılmaz olarak bitişik iletkenlere zarar verecek ve bu da kısa devrelere neden olacaktır. Bu durumda yangın çıkması kaçınılmazdır.
Hassasiyet gerekliliklerine bağlı olarak, devre kesicilerin kesilmesinin güvenilir bir şekilde çalışacağı kısa devre akımlarının minimum değerlerini belirlemek mümkündür:

Ben biliyorum. = ben isim · 2 · 5,

makinenin nominal akımını andığım yer;
2 – güvenilirlik faktörü;
5 – kesme akımının katları.

Kısa devre akımlarının izin verilen maksimum değerleri

Elektrik kablolarında yangının henüz oluşmayacağı kısa devre akımlarının izin verilen maksimum değerlerini belirlemek için formül (1) ve (2) kullanıyoruz.
Q init iletkeninin başlangıç ​​sıcaklığını alalım. = 30 O C. Nihai sıcaklık, elektrik kablolarının yalıtımının henüz özelliklerini kaybetmediği ve daha fazla çalışmaya izin verdiği sıcaklıkta olmalıdır. Kablolar ve teller için plastik yalıtım bu sıcaklık 160 – 250°C aralığındadır. Qcon'un ortalama değerini alalım. = 200°C:

Kısa devre sırasında makinenin elektromanyetik salınımlarının tepki süresi önemli bir rol oynar. GOST R 5034599 ve benzer yabancı belgeler ne yazık ki yalnızca ilk kesme bölgesindeki devre kesicilerin çalışma süresinin (“anlık açma süresi”) 0,1 saniyeden az olması gerekliliğini içermektedir.
Bununla birlikte, makinelerin katalog zaman-akım özelliklerine bakıldığında, aslında anahtarların tepki süresinin çok daha kısa olduğu anlaşılmaktadır. Dolayısıyla LSN ve C 60a tipi devre kesiciler için bu süre 20 ms'yi aşmaz ve kısa devre akımının büyük katları için daha da azdır (Şekil 2a ve 2b). 20 ms'lik bir kapatma süresiyle, 1,5 mm2 kesitli bir bakır iletken için kısa devre akımının izin verilen maksimum değeri şöyle olacaktır:

Düzenlenmiş PUE minimum izin verilen kesit değerlerinin belirtilmesi bakır iletkenler güç kaynağı sisteminin farklı aşamalarında (Tablo 7.1.1), güç kaynağı sisteminin diğer aşamalarındaki maksimum ve minimum akım değerlerini benzer şekilde belirleyebilirsiniz. Hesaplama sonuçları tabloda verilmiştir. 1.
Kısa devre akımının izin verilen maksimum değerlerinin büyük ölçüde kısa devre sırasında devre kesicinin hızına bağlı olduğu bir kez daha vurgulanmalıdır.

Başka bir sorunu çözmeniz gerekiyorsa - belirli bir kısa devre akımı için bir kablonun veya telin izin verilen minimum kesitini ve kapanma süresini belirlemek için aşağıdaki formülü kullanabilirsiniz:

AŞIRI YÜKLENEN İLETKENLERİN ETKİSİ

Özellikle soğuk mevsimde ek ısıtma elektrikli cihazları kullanıldığında, su ısıtma sisteminde bir kaza olması durumunda, evdeki elektrik şebekesinde aşırı yüklenme meydana gelebilir.
PUE'ye göre konut ve evlerin iç elektrik ağları olmasına rağmen idari binalar aşırı yükten korunmalıdır; ancak koruyucu cihazlar iletkenlerin bir miktar aşırı yüklenmesine izin verir. Bunun nedeni, sigortaların güvenilir çalışmasının 1,6I nom'u aşan akımlarda ve otomatik devre kesiciler için - 1,45I nom'da meydana gelmesidir.
Bu nedenle, örneğin makine PUE gerekliliklerine uygun olarak seçilirse; Nominal akımı sürekli olana eşittir izin verilen akım iletken, o zaman ikincisi% 145'lik bir yük ile uzun süre çalışabilir. Bu durumda sıcaklığı aşağıdakilere ulaşabilir:

Q r = Q o + (Q d – Q r) · (I ön / I r) 2 = 30 + (65 – 25) 1,45 2 = 147 O C.

Bu değer, PUE'de belirtilen ve 65 O C'ye eşit olan plastik yalıtımlı kablolar için uzun vadede izin verilen sıcaklıktan daha yüksektir.
Uzun süreli aşırı yük sırasında kısa devre meydana gelirse, iletken sıcaklığı izin verilen maksimum 350 O C değerini aşacak ve I kısa devre = 1550 A'da (1) S = 1,5 mm2 olacaktır:

Q con. = 147 · ek + 228 (ek – 1) = 394 OC, burada k = 0,506.

Yukarıdakilere dayanarak, sonuç, olası fazlalığın ortadan kaldırılmasının mümkün olduğunu göstermektedir. izin verilen sıcaklıklar aşırı yükler ve kısa devreler sırasında elektrik kabloları anma akımları koruyucu ekipman, örneğin devre kesiciler için PUE'nin gerektirdiğinden biraz daha düşük seçilmelidir: I nom.aut. %80'ini ekliyorum.
Mevcut PUE'lerin, kısa devre akımlarına karşı termal direnç açısından 1 kV'a kadar iletkenlerin test edilmesini gerektirmediğini lütfen unutmayın. Ancak konut ve idari binalarla ilgili olarak, olası ciddi sonuçları dikkate alarak buna katılmak zordur.

BİNALARIN GÜÇ KAYNAĞI DİYAGRAMINDA OKUL AKIMLARININ GERÇEK DEĞERLERİ

1 kV'a kadar gerilime sahip güç kaynağı sistemlerindeki kısa devre akımları, GOST 2824993'te belirtilen metodolojiye göre hesaplanır. Hesaplamanın, 6-35 kV gerilime sahip ağlara göre daha karmaşık olduğu ortaya çıkıyor ve bu, bir takım koşullarla açıklanıyor:

• sadece reaktif değil aynı zamanda dikkate alınması gereken aktif dirençler devre elemanları;
• kontak bağlantılarının direncini dikkate alma ihtiyacı;
• artan sıcaklıkla iletkenin aktif direncindeki artışın dikkate alınması ihtiyacı;
• ark direncini dikkate alma ihtiyacı;
• güç kaynağı sisteminin bazı elemanlarının sıfır dizi direnci hakkında doğru veri eksikliği (iletken olmayan kılıflı kablolar, Y/Yn, Y/Zn sargı bağlantı şemasına sahip güç transformatörleri).

Ancak bu ayrı bir tartışma konusu.
Hesaplamaların gösterdiği gibi, trafo merkezlerine 630 kVA veya daha fazla kapasiteye sahip transformatörler monte edilirken, tüketicinin kısa devre akımları tabloda belirtilenleri aşabilir. İzin verilen maksimum 1 değer. Bir konut binasının elektrik şebekesindeki kısa devre akımlarını sınırlamak için Y/Yn sargı bağlantı şemalarına sahip besleme transformatörleri kullanılabilir. Bu tür transformatörler, tek fazlı kısa devre akımlarını azaltan sıfır dizi dirençlerini arttırmıştır. Bazı durumlarda iletkenlerin kesitinin arttırılması gerekebilir. Dahili kablolama koşulların gerektirdiğiyle karşılaştırıldığında izin verilen yük ve PUE'de belirtilen izin verilen minimum değerler.
Yukarıdakilerin hepsinden, mevcut düzenleyici gereklilikler karşılansa bile, konut binalarının elektrik kablolarının belirli bölümlerinde kısa devre sonucu yangın koşullarının yaratılabileceği anlaşılmaktadır. Ancak bu durumda kısa devrenin kendisi yanlış bir şekilde yangının nedeni olarak sınıflandırılabilir. Yangının gerçek nedenleri ya yanlış teknik çözümler veya kullanılan koruyucu ekipmanın güvenilirliği ve performansının yetersiz olması veya aşılması düzenleme dönemi elektrikli ekipmanların vb. çalıştırılması.

Masa 1. Sınır değerleri güç kaynağı sisteminin çeşitli aşamalarında kısa devre akımı

SONUÇLAR

1. Sonuç olarak kısa devrelerÖnemli kısa devre akımı değerleri ve koruyucu ekipmanın yetersiz hızı ile, gerçek bir yangın tehlikesi veya binaların iç elektrik kablolarının yalıtım durumunun ciddi şekilde bozulması söz konusudur.
2. Özel yangın tehlikesi dikkate alınarak, düzenleyici gereklilik konut binalarında elektrik kablolarının termal direncinin kontrol edilmesi hakkında.
3. Dahili elektrik kablolarının aşırı yüklenmesini önlemek için, koruyucu cihazların nominal akımları, korunan iletkenlerin uzun süreli izin verilen akımlarının altında seçilmelidir.
4. Koruyucu cihazları seçerken Özel dikkat 0,02 s veya daha az anlık açma bölgesinde performansı garanti eden güvenilir devre kesicilere verilmelidir.

EDEBİYAT

1. Elektrik Tesisat Kuralları, 6. ve 7. baskı.
2. Rusya RAO UES Kalkınma Stratejisi ve Bilimsel ve Teknik Politikası Dairesi'nin Ts0298(e) sayılı teknik sirküleri.
3. GOST R 5034599. Devre kesiciler ev ve benzeri amaçlar için aşırı akım koruması için.
4. GOST 2824993. Elektrik tesislerinde kısa devre akımları. Elektrik tesisatlarında hesaplama yöntemleri alternatif akım 1 kV'a kadar voltaj.
5. Fedorovskaya A.I., Fishman V.S. Güç transformatörleri 10(6)/0,4kV. Kullanım alanları çeşitli şemalar sarma bağlantıları // Elektrik Mühendisliği Haberleri. – 2006. – Sayı 5.

Konut binalarının hızlı elektrifikasyonu, yangın riski açısından elektrik tesisatının (elektrik kabloları, elektrikli cihazlar, koruyucu ve anahtarlama ekipmanı) daha dikkatli bir şekilde analiz edilmesini gerektirir. Bu yazıda kısa devrenin gerçekte yangına neden olabileceği koşulları ele alacağız.

Düzenleme gereksinimleri

PUE'ye göre konut, kamu, idari ve konut binalarında gerilimi 1 kV'a kadar olan elektrik şebekesinin kısa devre akımlarından ve aşırı yük akımlarından korunması gerekmektedir.

PUE-7
3.1.10
Yanıcı dış kaplamaya veya izolasyona sahip, açık şekilde döşenen iletkenlerle yapılan iç mekan ağları aşırı yükten korunmalıdır.
Ayrıca aşağıdakilerin iç mekan ağının aşırı yüklenmesinden korunması gerekir:
konut ve kamu binalarında, perakende satış tesislerinde, endüstriyel işletmelerin hizmet binalarında, ev tipi ve taşınabilir elektrik alıcıları ağları (ütü, su ısıtıcıları, sobalar, oda buzdolapları, elektrikli süpürgeler, çamaşır ve dikiş makineleri vb.) dahil olmak üzere aydınlatma ağları ve ayrıca yangın tehlikesi olan bölgelerde.

3.1.11
Aşırı yüklerden korunan şebekelerde (bkz. 3.1.10), iletkenler anma akımına göre seçilmeli ve Bölüm tablolarında verilen uzun süreli izin verilen akım yüklerine göre durum sağlanmalıdır. 1.3'te, koruma cihazlarının çoğulluğu aşağıdakilerden fazla değildi:
Sigorta bağlantısının nominal akımı veya yalnızca maksimum anlık açmaya (kesme) sahip bir devre kesicinin ayar akımı için %80 - polivinil klorür, kauçuk ve benzeri termal özelliklere sahip yalıtımlı iletkenler için; sanayi işletmelerinin patlayıcı olmayan üretim tesislerine döşenen iletkenler için %100'e izin verilir;
Tüm markaların iletkenleri için, ayarlanamayan ters akım karakteristiğine sahip (kesme olup olmamasına bakılmaksızın) bir devre kesici bobininin nominal akımı için %100.

Pirinç. 1. Bir konut binası için tipik güç kaynağı şeması

Güç kaynağı şeması

Güç kaynağının kural olarak 10(6)/0,4/0,23 kV dağıtım panosuna sahip ayrı bir trafo merkezi olduğu tipik bir diyagramı (Şekil 1) ele alalım. Binanın girişinde ASU-0,4/0,23 kV bulunmaktadır. Bir sonraki aşama kat grubu dağıtım panosu, son aşama ise daire panosudur. Yukarıdaki dağıtım cihazları izin verilen minimum kesitleri PUE gerekliliklerinde belirtilen iletkenler ile birbirine bağlanır. Telleri ve kabloları kısa devre akımlarından ve aşırı yüklerden koruyan cihazların nominal akımları, PUE gerekliliklerine uygun olarak seçilir.

Elektrik yangınları için koşullar

Yukarıdakiler ve diğerleri yapılırsa kısa devrenin elektrik kablolarında yangına neden olup olamayacağı sorusu ortaya çıkar. PUE gereksinimleri? Bu konuyu ele alırken, kablo yalıtım tipine bağlı olarak iletken belirli bir sıcaklığa ulaştığında elektrik kablolarının tutuşmasına dikkat etmek gerekir. Şu anda bu sıcaklığın eşit olduğu yaygın olarak kullanılmaktadır: Q = 350 O C.
Kısa devre akımının akışı sırasında iletken sıcaklığındaki değişiklik, verilen formüllerle açıklanmaktadır. Aşağıda tartışılacak olan kısa devre akımının kısa süresi gibi bazı özellikler dikkate alınarak, bakır iletkenli iletkenler için söz konusu durumlarda aşağıdaki formül kullanılabilir:

nerede Q con. ve Q başlangıcı - sırasıyla iletkenin akım taşıyan çekirdeğinin son ve başlangıç ​​sıcaklıkları, O C;
k – üs:

(1 A)

burada t kısa devre akımının akış süresidir, s;
S – iletken kesiti, mm2;
– Joule integrali veya termal darbe, kA 2 /s.

Genel olarak kısa devre akımı periyodik ve periyodik olmayan bileşenler içerir, yani:

Bununla birlikte, analizin gösterdiği gibi, bu durumda periyodik olmayan bileşenin etkisi, hızlı zayıflaması nedeniyle küçüktür (zayıflama zaman sabiti T 0,003 s). Koruyucu ekipmanın etki zaman aralığı (0 - 0,02 s) boyunca entegrasyon sonucunda şunu elde ederiz:

burada ben d kısa devre akımının periyodik bileşeninin etkin değeridir.
O halde formül (1a) şu şekli alacaktır:

(4)

Yukarıdaki formüllerden, iletkenin yangının oluşmayacağı kısa devre akımlarının sınırlayıcı değerlerinin kesitine ve kısa devre kapatma süresine bağlı olduğunu görüyoruz.

Pirinç. 2(a). LSN tipi devre kesicilerin zaman-akım özellikleri

Pirinç. 2(b). C 60a tipi devre kesicilerin zaman-akım özellikleri Merlin Gerin

Kısa devre akımlarının sınır değerleri ve kısa devre akımlarının izin verilen minimum değerleri

Devre kesicilerin koruyucu zaman-akım özelliklerinin bir analizini gerçekleştirerek (Şekil 2), iki alanı gözlemliyoruz: kısa devre akımlarını kesmek için tasarlanmış kesme işlemi ve karşı koruma sağlamak için tasarlanmış termal serbest bırakma işlemlerinin çalışması. aşırı yükleme. Kesme süresi saniyenin yüzde biri ve hatta binde biri cinsinden ölçülür ve aşırı yük koruma süresi birkaç saniyeden birkaç dakikaya kadar ölçülür. Kısa devrelerin, devre kesicinin mümkün olduğu kadar çabuk açılmasıyla temizlenmesi gerektiği açıktır. Kısa devre, mevcut termik korumadan daha yavaş kapatılırsa, yanan ark nedeniyle bitişik iletkenlerde kaçınılmaz olarak hasar meydana gelir ve bu da kısa devreye neden olur. Bu durumda yangın çıkması kaçınılmazdır.
Hassasiyet gerekliliklerine bağlı olarak, devre kesicilerin kesilmesinin güvenilir bir şekilde çalışacağı kısa devre akımlarının minimum değerlerini belirlemek mümkündür:

Ben biliyorum. = ben isim · 2 · 5,

makinenin nominal akımını andığım yer;
2 – güvenilirlik faktörü;
5 – kesme akımının katları.

Elektrik kablolarında henüz bir yangının oluşmayacağı kısa devre akımlarının izin verilen maksimum değerlerini belirlemek için formül (1) ve (2) kullanıyoruz.
Q init iletkeninin başlangıç ​​sıcaklığını alalım. = 30 O C. Nihai değer olarak, elektrik kablolarının yalıtımının henüz özelliklerini kaybetmediği ve daha fazla çalışmaya izin verdiği bir değerin kabul edilmesi gerekir. Plastik izolasyonlu kablo ve tellerde bu sıcaklık 160 – 250°C aralığındadır. Qcon'un ortalama değerini alalım. = 200°C:

Kısa devre sırasında makinenin elektromanyetik salınımlarının tepki süresi önemli bir rol oynar. GOST R 5034599 ve benzer yabancı belgeler maalesef yalnızca ilk kesme bölgesindeki devre kesicilerin çalışma süresinin (anlık açma süresi) 0,1 saniyeden az olması gerekliliğini içermektedir. Bununla birlikte, makinelerin katalog zaman-akım özelliklerine bakıldığında, aslında anahtarların tepki süresinin çok daha kısa olduğu anlaşılmaktadır. Dolayısıyla LSN ve C 60a gibi devre kesiciler için bu süre 20 ms'yi aşmaz ve kısa devre akımının büyük katlarında daha da azdır (Şekil 2a ve 2b). 20 ms'lik bir kapatma süresiyle, 1,5 mm2 kesitli bir bakır iletken için kısa devre akımının izin verilen maksimum değeri şöyle olacaktır:

Güç kaynağı sisteminin farklı aşamalarındaki bakır iletkenler için düzenlenmiş PUE minimum izin verilen kesit değerlerini belirleyerek (Tablo 7.1.1), sistemin diğer aşamalarındaki maksimum ve minimum akım değerlerini benzer şekilde belirlemek mümkündür. güç kaynağı sistemi. Hesaplama sonuçları tabloda verilmiştir. 1.

Masa 1. Güç kaynağı sisteminin çeşitli aşamalarında kısa devre akımının sınır değerleri

Kısa devre akımının izin verilen maksimum değerlerinin büyük ölçüde kısa devre sırasında devre kesicinin hızına bağlı olduğu bir kez daha vurgulanmalıdır.

Belirli bir kısa devre akımı ve bağlantı kesme süresi için bir kablonun veya telin izin verilen minimum kesitini belirlemek gerekiyorsa, aşağıdaki formülü kullanabilirsiniz:

İletken aşırı yükünün etkisi

Çoğu durumda, soğuk mevsimde ek ısıtma elektrikli cihazları kullanıldığında, su ısıtma sistemindeki kazalar sırasında vb. Konut sektöründeki elektrik şebekesinin aşırı yüklenmesi meydana gelebilir. Konut, kamu, idari ve idari tesislerin dahili elektrik ağları olmasına rağmen ev binaları PUE gerekliliklerine uygun olarak aşırı yükten korunmalıdır, ancak koruyucu cihazlar iletkenlerin bir miktar aşırı yüklenmesine izin verir. Bunun nedeni, sigortaların güvenilir çalışmasının 1,6I nom'u aşan akımlarda ve otomatik devre kesiciler için - 1,45I nom'da meydana gelmesidir.
Örneğin, makine PUE'nin gereksinimlerine göre seçilirse; nominal akımı, iletkenin uzun süreli izin verilen akımına eşittir, bu durumda ikincisi, kabul edilebilir% 145'lik bir yük ile uzun süre çalışabilir, sıcaklığı ise aşağıdakilere ulaşabilir:

Q r = Q o + (Q d – Q r) · (I ön / I r) 2 = 30 + (65 – 25) 1,45 2 = 147 O C.

Bu değer, yalnızca PUE'de belirtilen ve 65 O C'ye eşit değil, aynı zamanda GOST R 53769-2010'da belirtilenden daha büyük ve 70 O C'ye eşit olan plastik yalıtımlı kablolar için uzun süreli izin verilen sıcaklıktan daha yüksektir.
Uzun süreli aşırı yük sırasında kısa devre meydana gelirse, iletkenin sıcaklığı izin verilen maksimum 350 O C değerini aşacak ve I kısa = 1550 A'da (1) S = 1,5 mm2 olacaktır:

Q con. = 147 · ek + 228 (ek – 1) = 394 OC, burada k = 0,506.

Yukarıdaki hesaplamalara ve analizlere dayanarak, aşırı yükler ve kısa devreler sırasında elektrik kablolarının izin verilen sıcaklıklarının olası fazlalığını ortadan kaldırmak için, koruyucu ekipmanın nominal akımlarının PUE'nin gerektirdiğinden biraz daha düşük seçilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır. örneğin devre kesiciler için: Devre kesiciyi derecelendirdim. %80'ini ekliyorum.
PUE'nin mevcut gereksinimlerinin, kısa devre akımlarına karşı termal direnç açısından 1 kV'a kadar iletkenlerin test edilmesini gerektirmediğine özellikle dikkat edelim. Ancak konut, kamu, idari ve ev binaları Olası vahim sonuçlar göz önüne alındığında buna katılmak zordur.

Binaların güç kaynağı devresindeki kısa devre akımlarının gerçek değerleri

1 kV'a kadar gerilime sahip güç kaynağı sistemlerindeki kısa devre akımları, GOST 2824993'te belirtilen metodolojiye göre hesaplanır. Hesaplamanın, 6-35 kV gerilime sahip ağlara göre daha karmaşık olduğu ortaya çıkıyor ve bu, bir takım koşullarla açıklanıyor:

• devre elemanlarının sadece reaktif değil aktif direncini de dikkate alma ihtiyacı;
• kontak bağlantılarının direncini dikkate alma ihtiyacı;
• artan sıcaklıkla iletkenin aktif direncindeki artışın dikkate alınması ihtiyacı;
• ark direncini dikkate alma ihtiyacı;
• güç kaynağı sisteminin bazı elemanlarının sıfır dizi direnci hakkında doğru veri eksikliği (iletken olmayan kılıflı kablolar, Y/Yn, Y/Zn sargı bağlantı şemasına sahip güç transformatörleri).

Ancak bu ayrı bir tartışma konusu.
Gösterildiği gibi, trafo merkezlerine 630 kVA veya daha fazla kapasiteye sahip transformatörler monte edilirken, tüketicinin kısa devre akımları tabloda belirtilenleri aşabilir. İzin verilen maksimum 1 değer. Bir konut binasının elektrik şebekesindeki kısa devre akımlarını sınırlamak için Y/Yn sargı bağlantı şemalarına sahip besleme transformatörleri kullanılabilir. Bu tür transformatörler, tek fazlı kısa devre akımlarını azaltan sıfır dizi dirençlerini arttırmıştır. Bazı durumlarda, izin verilen yük koşullarının gerektirdiğine ve PUE'de belirtilen izin verilen minimum değerlere kıyasla dahili elektrik kablo iletkenlerinin kesitini arttırmak gerekir.

Yukarıdakilerin hepsinden, mevcut düzenleyici gereklilikler karşılansa bile, kısa devre sonucunda konut binalarının elektrik kablolarının belirli bölümlerinde yangın koşullarının oluşabileceği anlaşılmaktadır. Ancak bu durumda kısa devrenin kendisi yanlış bir şekilde yangının nedeni olarak sınıflandırılabilir. Yangının gerçek nedenleri ya yanlış teknik çözümler ya da kullanılan koruyucu ekipmanın yetersiz güvenilirliği ve performansı ya da elektrikli ekipmanın standart hizmet ömrünün aşılması vb.'dir.

SONUÇLAR

1. Kısa devrelerin bir sonucu olarak, kısa devre akımının önemli değerleri ve koruyucu ekipmanın yetersiz hızı ile, binaların iç elektrik kablolarının yalıtım durumunun ciddi bir yangın tehlikesi veya ciddi şekilde bozulması söz konusudur.
2. Özel yangın riski göz önüne alındığında, konut binalarındaki elektrik kablolarının ısıl direncini test etmek için düzenleyici bir gereklilik getirilmesi tavsiye edilir.
3. Dahili elektrik kablolarının aşırı yüklenmesini önlemek için, koruyucu cihazların nominal akımları, korunan iletkenlerin uzun süreli izin verilen akımlarının altında seçilmelidir.
4. Koruyucu cihazları seçerken, 0,02 s veya daha kısa anlık açma bölgesinde performansı garanti eden güvenilir devre kesicilere özellikle dikkat edilmelidir.

Makalede kullanılan literatür

1. Elektrik Tesisat Kuralları, 6. ve 7. baskı.
2. Rusya RAO UES Kalkınma Stratejisi ve Bilimsel ve Teknik Politikası Dairesi'nin Ts0298(e) sayılı teknik sirküleri.
3. GOST R 5034599. Ev ve benzeri amaçlar için aşırı akım korumasına yönelik otomatik anahtarlar.
4. GOST 2824993. Elektrik tesislerinde kısa devre akımları. 1 kV'a kadar gerilime sahip alternatif akım elektrik tesislerinde hesaplama yöntemleri.
5. Fedorovskaya A.I., Fishman V.S. Güç transformatörleri 10(6)/0,4 kV.