Що таке коротке замикання і перевантаження мережі

Коротке замикання (КЗ) - це виникнення електричного контакту між різними фазами, фазою і нульовим робочим або захисним проводом. У мережі з глухозаземленою нейтраллю коротким замиканням можна вважати контакт між фазним провідником і землею.

Причинами короткого замикання можуть бути:

• погіршення або пошкодження ізоляції;
• попадання сторонніх предметів, які проводять електричний струм, на струмопровідні частини;
• механічні пошкодження або руйнування електричних машин і апаратів;
• помилки працівників при монтажі або обслуговуванні електрообладнання;
• аварійні режими роботи мережі, пов'язані з виникненням в ній перенапруг або різких стрибків струму.

Згодом ізоляція старіє і втрачає свої властивості. Це відноситься в рівній мірі і до кабелів, і до обмоток електродвигунів, і до ізоляторів. Цій властивості схильні до і ізоляційні поверхні: корпусу автоматичних вимикачів, запобіжників. На погіршення властивостей ізоляторів впливає середовище, в якій вони працюють: ступінь забрудненості, наявність вологи, пилу, агресивних газів. Варто з'явитися невеликому струмопровідних ділянці, і він починає грітися і розростатися, поки струм через нього не досягне критичної величини. Він лавиноподібно зросте, розігріє і обвуглилися поверхню, по якій протікає. З цього моменту ділянку з ослабленою ізоляцією стає місцем короткого замикання.

Прикладом сторонніх предметів на струмопровідних частинах є дерева, які падають на дроти ліній електропередач. Самі вони створюють контакт між землею і фазними провідниками, додатково обриваються дроти або замикаються між собою.

Знос підшипників електродвигунів теж може привести до короткого замикання. Ротор при обертанні чіпляє своїми обмотками за внутрішні деталі або обмотку статора. Ізоляція пошкоджується і виникає КЗ. Кабелі, прокладені в землі, неминуче піддаються механічних деформацій. Над ними проїжджає транспорт, а при зміні пір року переміщення грунту відчувають їх на міцність.

Неуважність, неакуратність, недотримання правил безпеки теж можуть привести до КЗ. При цьому додатково наноситься шкода здоров'ю працівників.

Перенапруги самі по собі не є причинами КЗ. Вони лише прискорюють їх виникнення на ділянках зі зниженою ізоляцією, де рано чи пізно замикання все одно б сталося.

Розрахунок і вимір струмів короткого замикання

При короткому замиканні вся потужність електричної мережі зосереджується на маленькій ділянці. Якби кабелі, проводи й комутаційні апарати не мали б власних опорів, струм КЗ досягав би величезних величин. Але насправді він обмежується сумарним опором лінії від джерела живлення (трансформатора на підстанції, генераторів енергосистеми) до точки КЗ.

При проектуванні електроустановок величину цього струму обов'язково розраховують. Для цього використовуються дані про опорах (активних і реактивних) всього електрообладнання, встановленого на шляху КЗ. Струм вважається для найвіддаленішої від джерела точки, щоб перевірити, відключить його захист.

В експлуатації або після монтажу ток КЗ вимірюють спеціальними приладами: вимірювачами петлі фаза-нуль. Робиться це для того, щоб упевнитися в правильності розрахунків або в місцях, для яких цей розрахунок виконати неможливо.

Прилад MZC-200 для вимірювання петлі фаза-нуль

Чим далі точка КЗ від джерела, тим струм замикання менше. При певному віддаленні може вийти ситуація, коли струму буде не вистачати для спрацьовування отсечек автоматичних вимикачів. В цьому випадку:

• замість модульних вимикачів з характеристикою «С» (кратність відсічення 5-10) застосовують «В» (кратність 3-5);
• збільшують перетин проводів живлення.

Дія короткого замикання на електрообладнання

Коротке замикання - аварійний режим роботи для електричної мережі. При виникненні він надає на електрообладнання одночасно дві дії:

Відповідно до законів фізики, при проходженні струму по двом провідникам, розташованим поруч, вони взаємодіють один з одним. Залежно від напрямку струму вони або притягуються, або відштовхуються. Зі збільшенням струму і зменшенням відстані сила взаємодії збільшується.

На цьому принципі і відбувається електродинамічне вплив струму КЗ на шини, проводи, обмотки електричних машин. На підстанціях та інших енергооб'єктах, де значення струмів замикання досягають десятків і сотень тисяч ампер, після КЗ обладнання може прийти в повну непридатність через механічні руйнувань. При цьому саме КЗ може статися десь в стороні.

Термічний вплив засноване на нагріванні провідників при проходженні по них електричного струму. При цьому температура іноді підвищується настільки, що дроти або шини розплавляються.

У побутових умовах яскравіше виражене термічний вплив КЗ, динамічне можна не враховувати через невеликі значень струмів.

перевантаження мережі

Це теж аварійний режим роботи. Все електрообладнання розраховане на номінальний струм, перевищення якого неприпустимо. Інакше контактні системи комутаційних апаратів, жили кабелів і проводів починають нагріватися. Перегрів призводить до розплавлення або обвуглювання ізоляції, яке незабаром може призвести до пожежі або короткого замикання.

Причинами перевантаження є:

• підключення навантаження до групової лінії, що перевищує ту, на яку розрахований її кабель і автоматичний вимикач. Це або пов'язане з підключенням потужного електроприймача або перевищенням сумарної потужності групи електроприймачів.
• несправності, що виникають в одному з електроприймачів. Наприклад, виткове замикання в електродвигуні, частковий вихід з ладу нагрівального елементу в калорифері.

Оцініть якість статті. Нам важлива ваша думка: