Snadná detekce zkratu

Téměř všechny události v každodenním životě související s elektřinou způsobují zkrat v obvodu. Následky mohou být velmi různé – od prostého výpadku sítě až po poškození drahého zařízení a požár. Pojďme analyzovat, co tento jev je, na jaké typy se dělí, jaké jsou jeho příčiny, důsledky a metody detekce a také jaká opatření lze přijmout, abychom mu zabránili.

Zapálení elektroinstalace a zařízení je jedním z důsledků zkratu v síti Zdroj cap.ru

Zkrat – co to je a proč se tak nazývá, podstata jevu, důsledky, druhy

Když se vytvoří kontakt mezi fází a neutrálem nebo fází a zemí (nebo “+” a “-” ve stejnosměrné síti), nebo mezi dvěma nebo třemi fázemi, dojde ke zkratu. Jev je charakterizován prudkým skokem v síle proudu, překročením jmenovité hodnoty 10-100krát a poklesem napětí téměř na 0.

Samotný název “krátký” znamená, že dráha pohybu elektrického proudu je snížena na minimum. Protože v obvyklém případě připojení zařízení také zahrnuje zkrat, ale na rozdíl od uvažovaného případu se správně vypočítaným zatížením.

Abychom pochopili, co se děje, pojďme analyzovat podstatu jevu z fyzikálního hlediska:

1. Proud je definován jako poměr napětí k odporu.
2. Pokud předpokládáme, že do sítě bude zahrnuta velmi malá zátěž, například 0,01 Ohm, pak bude proudová síla = 220 / 0,01 = 22000 A nebo 22 kA.
3. Zároveň domácí zásuvka vydrží 16 A, nikoli 22 kA.

Z toho není těžké odhadnout výsledek experimentu. Právě tato situace nastane při připojení fázových a nulových měděných vodičů. Protože měď v kabeláži má velmi malý odpor.

Tvorba jisker, elektrický oblouk a uvolňování tepla jsou některé z vnějších příznaků zkratu Source laboratoria.by

Následky

Pokud byl do okruhu prozíravě instalován správně vybraný jistič, pak s největší pravděpodobností událost skončí výpadkem sítě. Pokud se síť nevypne včas, důsledky mohou být následující:

• Výrazný pokles napětí v síti. V důsledku toho se připojené zařízení vypne nebo selže.
• Fyzické poškození částí elektrického obvodu – prasknutí, roztavení, spálení.
• Zapálení izolace elektrických rozvodů, spotřebičů, blízkých předmětů.
• Elektromagnetické účinky na přesná elektronická zařízení.
• Ohrožení života a zdraví lidí a zvířat – v případě zkratu vzniká silný elektrický oblouk, stoupá teplota a vytvářejí se další škodlivé faktory.
• Výpadku napájení.

K poznámce! Ve většině případů zkrat způsobí požár. Běžná automatizace přitom nechrání 100 %. Proto je lepší opotřebované části elektroinstalace a zařízení včas vyměnit.

V síti střídavého proudu existují v elektrickém obvodu následující typy zkratů:

1. 1-fázový – fáze + zem. Nejběžnějším typem jevu je, když fáze prorazí do těla. Ten se zase v té či oné míře vždy dotýká země.
2. 1-fázový – fáze + nula. Ke zkratu dochází přímo v zařízení mezi fází a nulou.
3. 2-fázové – fáze + fáze. Vyskytuje se ve 3fázové síti na kontaktu libovolných 2 fází.
4. 2-fázové – 2 fáze + zem. Kromě toho, že jsou fáze vzájemně propojeny, jsou navíc zkratovány k zemi.
5. 3-fázové – propojení 3 fází k sobě.
6. 3-fázové vůči zemi – když jsou 3 fáze uzavřeny nejen vůči sobě, ale i vůči zemi.

Více než polovina případů v každodenním životě je způsobena zkratem mezi fází a zemí. Podíl 3-fázových obvodů není větší než 5% – jedná se především o poruchy mezi pouzdrem a vinutím motoru.

V důsledku zkratu typu „fáze + země“ se v každodenním životě nejčastěji vznítí domácí spotřebiče, například pračka Zdroj zelenograd24.ru

Příčiny

Porušení izolačního pláště vodičů způsobuje zkraty v každodenním životě nejčastěji. K tomu však může vést několik faktorů:

• Prudký nárůst napětí. Když potenciál stoupne nad normu, objeví se v izolaci sousedních vodičů místo úniku proudu, které se pak roztáhne a vede k průrazu oblouku.
• Přehřátí v důsledku přetížení. Při připojení k zátěžovému obvodu přesahujícímu normu se vodiče začnou přehřívat a izolace se roztaví. V důsledku to vede ke kontaktu holých vodičů s proudem.
• Zhoršení elektroinstalace. Postupem času ztrácí izolační vrstva své pracovní vlastnosti. Praskání, delaminace, destrukce vede k tomu, že nechráněné kovové části přicházejí do vzájemného kontaktu.
• Usazování prachu, nečistot, vody. V místech bez izolace jsou kovové prvky pokryty vodivou vrstvou prachových částic a vlhkosti. V určitém okamžiku takový povlak vede k přerušení proudu.
• Vliv biologických faktorů. Za doprovodných podmínek hlodavci často poškozují ochranný obal a vytvářejí nevyhnutelné předpoklady pro zkrat.

• Přírodní katastrofy. Úder blesku může vést k roztavení izolace, elektrickému selhání a poškození zařízení a materiálů.
• Lidský faktor. Omylem mohou elektrikáři připojit fázové kontakty k nulovým nebo zemnicím vodičům. Při použití proudu dojde ke zkratu.

Důležité! Šroubové spoje vyžadují pravidelnou kontrolu uvolnění kontaktů. Protože právě oni se díky relaxaci často přehřívají a pálí.

Detekční metody

Pokud se stroj vypnul při zkratu bez viditelných známek, bude nutné určit místo poškození. To lze provést několika způsoby:

• Inspekce. Nejprve byste měli zkontrolovat spoje vodičů, spojovacích krabic, zásuvek a spínačů. Následky jsou zpravidla patrné okamžitě – zuhelnatělou izolací s charakteristickým zápachem.
• Výjimka. Vypínání zařízení po etapách – dokud stroj nepřestane bourat, můžete najít přesně to zařízení, které výpadek způsobilo.

• Použití speciálních měřičů. Podstatou metody je spojitost obvodu pomocí multimetru. Když je detekován uzavírací sektor, začne vysílat signál.

Poškozenou oblast lze také detekovat zvukem, zábleskem světla a kouřem v okamžiku zkratu.

Preventivní opatření

Provedení následujících preventivních opatření pomůže snížit pravděpodobnost nebo zcela zabránit zkratu:

1. Vyberte vhodný průřez kabelu pro zatížení podle norem PUE.
2. Provádějte pravidelné kontroly kontaktních bodů, zásuvek, spínačů, štítů.
3. Pokud je to možné, instalujte moderní a správně vypočítané modely strojů.
4. Připojte k síťovému zařízení výkonem odpovídajícím vlastnostem elektroinstalace.
5. Ve vlhkých místnostech používejte vodiče a zařízení s požadovaným stupněm ochrany proti vlhkosti.

Staré elektroinstalace, které byly používány po dlouhou dobu, by měly být vyměněny, zejména pokud jsou použity hliníkové vodiče. Jelikož průměrná životnost vodiče s hliníkovým jádrem nepřesahuje 15 let – a za stejných podmínek vydrží měď dvakrát tak dlouho.

Popis videa

Video o tom, co je zkrat v síti:

Nejdůležitější znaky

Ke zkratu dochází v důsledku kontaktu mezi fází a zemí nebo nulou, stejně jako mezi několika fázemi nebo kontakty plus a minus ve stejnosměrné síti. Jev se tak nazývá, protože proud začíná procházet nejkratší cestou – s minimálním odporem.

Následky mohou být velmi různé – od poklesu napětí až po zranění osob a zvířat a požár. Zároveň je jev klasifikován do několika typů v závislosti na typu interakce – například fáze + země, fáze + nula, fáze + fáze atd.

Důvodů pro uzavření je několik:

• Přepětí.
• Přehřátí v důsledku přetížení.
• Stárnutí izolace.
• Tvorba povrchové vrstvy nečistot a vody.
• Poškození hlodavců.
• Úder blesku.
• Elektrické chyby.

Poškozenou oblast zjistíte vizuální kontrolou, vyloučením a vytočením. Aby se zabránilo vzniku zkratu v elektroinstalaci, měla by být pravidelně přijímána preventivní opatření.

Zkrat – elektrické spojení dvou bodů elektrického obvodu s různými hodnotami potenciálu, které není zajištěno konstrukcí zařízení a narušuje jeho normální provoz. Ke zkratu může dojít při porušení izolace prvků vedoucích proud nebo v důsledku mechanického kontaktu prvků pracujících bez izolace. Zkrat je také stav, kdy je zátěžový odpor menší než vnitřní odpor napájecího zdroje.

Při implementaci zjednodušených schémat zapojení pro snižovací rozvodny se používají speciální zařízení – zkratovače, které vytvářejí záměrné zkraty, aby se rychle odpojily vzniklé škody. Spolu s náhodnými zkraty v napájecích systémech tedy existují i ​​úmyslné zkraty způsobené působením zkratů.

Typy zkratů. stůl 1

Podle zprůměrovaných údajů je počet zkratů různých typů v sítích rozdělen takto:

K (3) = 5 %, K (2) = 10 %, K (1) = 65 %, K (1.1) a K (1+1) = 20 %

1. stárnutí izolace,

3. přímý úder blesku,

4. mechanické poškození,

5. vrhání cizích předmětů na části pod proudem,

6. špatná údržba elektrického zařízení,

7. chybné jednání personálu.

1) porušení tepelné stability (zahřátí elektrického zařízení nebo tepelné poškození);

2) porušení elektrodynamického odporu (tj. vzhled velkých sil mezi částmi nesoucími proud, což vede k mechanickému poškození a zničení);

3) pokles napětí a narušení jeho symetrie, což nepříznivě ovlivňuje práci spotřebitelů (porušení technologického cyklu, vadné výrobky atd.);

4) navádění v případě asymetrických zkratů v sousedních komunikačních linkách a signalizace EMF, nebezpečných pro personál údržby a použité zařízení;

5) narušení stability jednotlivých prvků a režimu SES jako celku, vedoucí k havarijním situacím s odpojením velkého počtu spotřebitelů elektřiny;

6) zapalování elektrických instalací.

Při vzniku zkratů v napájecí soustavě klesá její celkový odpor, což vede ke zvýšení proudů v jejích větvích oproti proudům v normálním režimu a to způsobuje pokles napětí jednotlivých bodů napájecí soustavy, což je zvláště velké v blízkosti zkratu. Pokud je zkrat daleko, může být hodnota zkratového proudu jen malou částí jmenovitého proudu napájecích generátorů a vznik takového zkratu je jimi vnímán jako mírné zvýšení zátěže. Silný pokles napětí je dosažen pouze v blízkosti místa zkratu, zatímco na jiných místech v napájecí soustavě je tento pokles méně patrný. Nebezpečné následky zkratu se tak za uvažovaných podmínek projeví pouze v částech napájecího systému nejblíže místu nehody. Zkratový proud, byť malý ve srovnání se jmenovitým proudem generátorů, je obvykle mnohonásobně vyšší než jmenovitý proud větve, kde ke zkratu došlo. Proto i při krátkodobém zkratovém proudu může způsobit dodatečné zahřátí proudovodných prvků a vodičů nad přípustnou úroveň. Zkratové proudy způsobují velké mechanické síly mezi vodiči, které jsou zvláště velké na začátku zkratového procesu, kdy proud dosáhne maximální hodnoty. Při nedostatečné pevnosti vodičů a jejich upevnění může docházet k mechanickým poruchám. Náhlý hluboký pokles napětí při zkratu ovlivňuje práci spotřebitelů. Především se to týká motorů, protože i při krátkodobém poklesu napětí o 30-40% se mohou zastavit (motory se převrhnou). Přetáčení motorů má vážný dopad na provoz průmyslového podniku, protože obnovení normálního výrobního procesu trvá dlouho a neočekávané zastavení motorů může způsobit odmítnutí výrobků podniku. Při malé vzdálenosti a dostatečné době trvání zkratu je možné, že paralelně pracující stanice vypadnou ze synchronismu, tzn. narušení normálního provozu celého elektrického systému, což je nejnebezpečnější důsledek zkratu. Nesymetrické proudové systémy vznikající při zemních poruchách jsou schopny vytvářet magnetické toky dostatečné k indukci značného EMF v sousedních obvodech (komunikační vedení, potrubí), nebezpečné pro obsluhující personál a zařízení těchto obvodů.

Závěr: pro zajištění bezproblémového napájení všech spotřebitelů je nutné solární elektrárny navrhovat a stavět s ohledem na možné zkraty, což znamená, že jsou nutné výpočty přechodných jevů. Výpočty přechodových jevů umožňují určení proudů a napětí ve zkratovém obvodu za daných (vypočtených) podmínek pro zájmový bod nebo vypočítají jejich změnu v čase v závislosti na úloze.

Výpočty I_k.z. a přechodné procesy jsou nezbytné:

1. určit přípustnost možných zkratových režimů;

2. pro volbu elektrických přístrojů a vodičů podle podmínek elektrodynamického a tepelného odporu;

3. pro návrh a nastavení reléových ochran a automatizačních zařízení;

4. vybrat nejracionálnější schémata elektrického zapojení;

5. pro návrh uzemňovacích zařízení;

6. určit vliv I_k.z. na komunikační lince;

7. vybrat svodiče;

8. pro analýzu havárií v elektrických instalacích;

9. provádět různé testy v SES;

10. při hodnocení a stanovení parametrů zařízení pro tlumení magnetického pole SM;

11. při hodnocení a výběru budicí soustavy SM.

Základní předpoklady použité ve výpočtech I_kz

V sítích nad 1000V

1) zanedbat saturaci magnetických systémů všech prvků zkratového obvodu (generátory, transformátory, motory);

2) pokud r_střih/X_střih ≤ 1/3 (výsledný odpor od zdroje ke zkratovému bodu), pak se zanedbává činný odpor prvků obvodu; aktivní odpor se bere v úvahu pouze u kabelových vedení a venkovních vedení s ocelovými dráty;

3) zanedbat rozdíly v hodnotách superpřechodných indukčních reaktancí podél podélné a příčné osy synchronních strojů;

4) přibližně vzít v úvahu zatížení v ekvivalentních obvodech;

5) zanedbejte kapacitní vodivosti venkovního vedení do 220 kV, nelze to zanedbat výše, protože tam ovlivňuje přechodné procesy;

6) systém, ve kterém probíhá přechodový proces, je považován za symetrický, všechny výpočty jsou prováděny pro jednu fázi, fázi A;

7) zanedbat magnetizační proudy transformátorů a autotransformátorů (výjimka: případ zapnutí tříramenného transformátoru Y/Y napětí nulové složky).

Výpočty I_k.z. v sítích do 1000V provádět se stejnými předpoklady, ale s přihlédnutím k aktivnímu odporu výkonových prvků sítě. Schéma výpočtu zkratu musí obsahovat i odpory vodičů, kabelů, přípojnic o délce 10–15 m a více, proudové cívky jističů, primární vinutí víceotáčkových transformátorů proudu, přechodové přechodové odpory, spínací přístroje, přechodové odpory při místo zkratu, asymetrie fázových odporů.