к какой категории опасности можно отнести короткое замыкание
Что такое короткое замыкание?
Определение и особенности.
Короткое замыкание (short-circuit) — это случайный или преднамеренно созданный проводящий путь между двумя или более проводящими частями, вызывающий уменьшение разности электрических потенциалов между этими проводящими частями до нуля или значения, близкого к нулю (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]).
Харечко Ю.В. в своей книге [2] дополняет:
« Короткое замыкание характеризуется током короткого замыкания, который может многократно превышать значение номинального тока электрической цепи и допустимые длительные токи ее проводников. Даже кратковременное воздействие тока короткого замыкания на элементы электроустановки здания может вызвать их возгорание и явиться причиной пожара в здании. Поэтому в электроустановках зданий всегда проводят мероприятия, направленные на снижение вероятности возникновения короткого замыкания, а также выполняют защиту от короткого замыкания с помощью устройств защиты от сверхтока – автоматических выключателей и плавких предохранителей. »
Причины возникновения короткого замыкания.
Харечко Ю.В. в своей книге [2] описывает причины возникновения короткого замыкания следующим образом:
« Короткое замыкание обычно возникает в условиях единичного или множественных повреждений изоляции каких-то проводящих частей, находящихся под разными электрическими потенциалами. Эти проводящие части замыкаются друг на друга, образуя между собой электрические контакты с ничтожно малыми переходными сопротивлениями. Такие короткие замыкания обычно возникают из-за случайных повреждений изоляции проводящих частей. »
« В электроустановках зданий могут происходить однофазные короткие замыкания, когда замыкаются фазный и нейтральный проводники, двух- и трехфазные короткие замыкания, когда замыкаются два или три фазных проводника. В условиях повреждений возможно также короткое замыкание на землю, когда части, находящиеся под напряжением, замыкаются на открытые и сторонние проводящие части, а также защитные проводники. Если подобное короткое замыкание на землю происходит в электроустановке здания, соответствующей типу заземления системы TN‑S, TN‑C или TN‑C‑S, ток замыкания на землю может быть равен току однофазного короткого замыкания. »
В качестве примера, на рисунке 1 показан путь протекания тока замыкания на землю Iз для распространенной системы TN-C-S, который возник при коротком замыкании между фазным и нейтральным проводниками в электроустановке здания. При этом, максимальное значение тока замыкания на землю в системе TN-C-S равно току однофазного короткого замыкания между фазным и нейтральным проводниками.
Рис. 1. Путь протекания тока замыкания на землю в системе TN-C-S (на основе рисунка 2 из [4] автора Харечко Ю.В и Харечко В.Н)
Короткое замыкание также может быть результатом действий, совершаемых персоналом при монтаже и эксплуатации электроустановки здания, когда по ошибке соединяют между собой проводящие части, которые в нормальных условиях находятся под разными электрическими потенциалами. Например, ошибочное электрическое соединение между собой фазного и нейтрального проводников или двух фазных проводников разных фаз какой-то электрической цепи переменного тока, полюсного и среднего проводников или двух полюсных проводников электрической цепи постоянного тока неминуемо приводит к короткому замыканию.
Частные виды коротких замыканий.
В стандарте МЭК 60909‑0 [3] также определены следующие термины, характеризующие частные виды короткого замыкания:
В электрических системах переменного тока первому термину соответствует термин «двухфазное короткое замыкание», посредством которого идентифицируют замыкание между двумя фазными проводниками разных фаз. Применительно к электрическим системам постоянного тока применяют термин «двухполюсное короткое замыкание», с помощью которого определяют замыкание между двумя полюсными проводниками. Аналогом второго термина является термин «короткое замыкание на землю».
Короткое замыкание
Содержание
Определение [ править ]
Короткие замыкания в электроустановках переменного тока [ править ]
Виды коротких замыканий в электроустановках переменного тока [ править ]
Виды КЗ можно разделить на две группы – симметричные и несимметричные КЗ.
Симметричные короткие замыкания [ править ]
К симметричным КЗ относится только трёхфазное короткое замыкание.
Несимметричные короткие замыкания [ править ]
К несимметричным КЗ относятся:
Примечание: Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью коротким не является.
Обозначения на схемах [ править ]
Для краткости для обозначения различных видов КЗ обычно применяют следующие сокращения:
Расчёт токов короткого замыкания в электроустановках переменного тока [ править ]
Расчёт токов КЗ в электроустановках переменного тока предназначен для:
Для расчётов токов КЗ необходимо все элементы электроэнергетической системы представить в виде эквивалентных электрических параметров в схеме замещения.
Для расчета несимметричных КЗ рекомендуется предпочтительно использовать метод симметричных составляющих, принимая полную симметрию по фазам всех элементов электроэнергетической системы.
ГОСТ Р 52735-2007 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчёта в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ.
Последствия короткого замыкания
“Кто-нибудь, сделайте что-нибудь! Кто-нибудь, позвоните кому-нибудь!” – возникли в моем мозгу фразы из фильма “Семь”, когда я увидел эту картину.
Миллиметр до короткого замыкания
На “острых” концах вводного рубильника висела металлическая гайка. Меня прошибло пóтом, когда я представил, что может произойти в любое мгновение. И сколько эта гайка там висела – с прошлого обхода, или же открутилась секунду назад, во время открытия двери шкафа?
При этом производственная линия, о которой идёт речь, ехала на всех парáх. Линия такова, что её обслуживает более 10 человек, а подобных вводов с подключением от шинопровода – несколько. Поскольку сильная вибрация в этом месте – обычное дело, эта металлическая гайка, открутившаяся с вводной муфты, в любую секунду могла соскочить вниз, сдвинуться на пару миллиметров, и тогда… Что тогда – поговорим в этой статье.
Условия возникновения КЗ
Чтобы полнее ощутить проблему, про которую мы будем говорить, почитайте мою недавнюю статью – что такое ток короткого замыкания – его причины, разновидности, измерение, и т.д.
Что мы имеем? Линия питания в данном случае имеет такое строение.
Трансформатор масляный ТМ 10/0,4 кВ на КТП
В составе КТП – автоматический выключатель выкатного типа АВМ-20, сделанный при Брежневе, с неизвестными уставками по сверхтоку (перегрузке и короткому замыканию).
С выключателя АВМ-20 напряжение поступает на шинопровод ШРА-73 с алюминиевыми шинами. Номинальный ток – 630 А. Длина – около 70 м.
Шинопровод ШРА-73, бирка на шинопроводе
К шинопроводу подключены питающие одножильные гибкие кабели типа КГ сечением 95 мм². Длина этого участка – 15 м.
Подключение гибких медных проводов к шинопроводу через наконечники (на фото – другие провода, но суть та же)
Наконечники “алюмомедные”, место опрессовки мы заматываем белой изолентой. Почему не белой термоусадкой? Потому что белая изолента под рукой всегда, а белая термоусадка с феном – нет. А почему именно белой? Я рассказал подробно об этом в статье на Дзене Лайфхак с белой изолентой.
Через кабельные муфты провода вводятся в силовой шкаф на клеммы рубильника АВВ OT630E30 с номинальным током 630 А.
Рубильник ABB с номинальным током 630 А. Рубильник выключен, но на верхних контактах напряжение 400 В!
Данные питаемого оборудования:
Электротехнические данные подключенной технологической линии
Из приведенных данных можно судить, что ток КЗ в точке предполагаемого КЗ должен быть огромным – более 10 килоампер. А последствия – феерическими!
Какие могли быть последствия КЗ?
Электрики – люди, которые всегда думают о самом плохом. Конечно, это не означает, что они пессимисты. Они думают про самые плохие исходы событий – про максимально допустимый ток в цепи (из этого выбирают защитный автоматический выключатель) или про то, что большинство людей, вытаскивая вилку из розетки, думают совсем не о надежности крепления розетки в стене (поэтому нужно дополнительно крепить розетку саморезами, не надеясь на обычные “лапки”)
Что могло быть? Это не то короткое замыкание, которое произойдёт при замыкании в розетке! При этом инциденте могли произойти последствия гораздо хуже! Вот, что пришло мне на ум, когда я немного успокоился:
В конце статьи будет опрос и видео, что бывает в таких случаях.
Как устранили неисправность
Конечно, первая мысль после того, как остановили линию и обесточили шинопровод – кто виноват и что делать?
Если вы читали статью про устройство энергослужбы на нашем предприятии (ссылка выше), то знаете, кто виноват. Кроме того, монтажникам тоже минус – он не предусмотрели вероятность откручивания гайки. Нужно было садить её на фиксатор резьбы, а между полюсами устанавливать пластиковые перегородки, которые обычно идут в монтажном комплекте к силовым автоматам и рубильникам. На фото выше видно, что пазы для установки таких перегородок в рубильнике есть. Халатность.
Кстати, монтировали линию немецкие специалисты! Мы лишь помогали тянуть кабели. Не отрицаю, есть и, наш грех – никому доверять нельзя, весь монтаж нужно проверять.
Что делать? Как раз пришел момент менять данный рубильник. На этой линии уже меняли подобный рубильник ABB – у них слабые силуминовые кулачки, которые перемещают контакты. Или наши операторы слишком сильные).
В общем, было принято решение поставить автоматический выключатель от IEK типа ВА88-37. Тем, кто скривился и подумал “не комильфо, ABB менять на IEK!”, отвечу – однажды мы заказывали рубильник ABB, он приехал через пол года. Цена ИЕК – в несколько раз ниже, а купить его можно за пол часа. Кроме того, автомат обеспечивает дополнительно защиту от сверхтока, чего нет в рубильнике.
Автомат IEK установлен на место рубильника ABB
Автомат имеет номинальный ток 315 А, ток электромагнитного расцепителя 10In, отключающая способность Ics=Icu=35 кА. Подробнее, что означают эти параметры, я рассказывал в статье Характеристики автоматических выключателей.
Но это уже совсем другая история.
P.S. Если вы почему-то думаете, что металлических гаек на сальниках не существует, и проблема высосана из пальца, загуглите “Сальник PGM металлический”.
Видео
Уверен, что вы видели много видео с коротким замыканием и дуговым разрядом в интернете, а если “повезло”, то и в реальной жизни. Но вот ещё парочка. Слабонервным электрикам не смотреть!
Согласен, последствия на 0,4 кВ будут не так страшны, как на 10 кВ. Но факт остается фактом.
Опрос
Коллеги, на основании своего опыта, как думаете, к чему могло привести падение гайки и КЗ на острых концах?
(можно выбрать два варианта ответа)
В любом случае, интересно будет почитать ваши версии и реальные случаи, и обсудить проблему в комментариях!
Скачать
Выкладываю для скачивания мою статью про ток КЗ, опубликованную в бумажном журнале “Электротехнический рынок”:
• Ток КЗ: размер имеет значение / Статья про ток КЗ, опубликованная в журнале Элек.ру, pdf, 4.45 MB, скачан: 483 раз./
Обновление. Замена рубильника на автомат
По просьбам читателей, продолжаю тему – расскажу, как я монтировал автомат ИЕК взамен рубильника ABB, а также как установил поворотную ручку для этого автомата на дверь шкафа. И попутно – рассмотрел, какие параметры есть у силовых автоматов, и чем они отличаются от обычных, бытовых автоматов.
Что такое короткое замыкание: определение, объяснение для «чайников»
Мы часто слышим «Произошло короткое замыкание», «В цепи коротнуло». Сразу понятно, что случилось что-то незапланированное и нехорошее. Но почему замыкание именно короткое, а не длинное? Покончим с неопределенностью и разберемся, что именно происходит при коротком замыкании в электрической цепи.
Что такое короткое замыкание (КЗ)
Электрический скат плавает в океане и не устраивает КЗ, вполне обходясь без знания закона Ома. Нам же для понимания природы и причин короткого замыкания этот закон просто необходим. Так что, если вы еще не успели, читаем про закон Ома, силу тока, напряжение, сопротивление и прочие прекрасные физические понятия.
Теперь, когда вы все это знаете, можно привести определение короткого замыкания из физики и электротехники:
Короткое замыкание – это соединение двух точек электрической цепи с различными потенциалами, не предусмотренное нормальным режимом работы цепи и приводящее к критичному росту силы тока в месте соединения.
КЗ приводит к образованию разрушительных токов, превышающих допустимые величины, выходу приборов из строя и повреждениям проводки. Почему это происходит? Детально разберем, что творится в цепи при коротком замыкании.
Возьмем самую простую цепь. В ней есть источник тока, сопротивление и провода. Причем, сопротивлением проводов можно пренебречь. Такой схемы вполне достаточно для понимания сути КЗ.
Простейшая электрическая цепь
В замкнутой цепи действует закон Ома: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Иначе говоря, чем меньше сопротивление, тем больше сила тока.
Точнее, для нашей цепи закон Ома запишется в следующем виде:
Здесь r – внутреннее сопротивление источника тока, а греческая буква эпсилон обозначает ЭДС источника.
Что понимают под силой тока короткого замыкания? Если сопротивления R в нашей цепи не будет, или оно будет очень маленьким, то сила тока увеличится, и в цепи потечет ток короткого замыкания:
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Виды коротких замыканий и их причины
В быту короткие замыкания бывают:
Например, утром в воскресенье ваш сосед за стенкой соединяет фазу и ноль в розетке, включив в нее перфоратор. Это значит, что цепь замыкается, и ток идет через нагрузку, то есть через включенный в розетку прибор.
Если же сосед соединит провода фазы и нуля в розетке без подключения нагрузки, то в цепи возникнет КЗ, но вы сможете поспать подольше.
Тем, кто не знает, для лучшего понимания полезно будет почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.
Короткое замыкание называют коротким, так как ток при таком замыкании цепи как бы идет по короткому пути, минуя нагрузку. Контролируемое или длинное замыкание – это обычное, привычное всем включение приборов в розетку.
Защита от короткого замыкания
Сначала о том, какие последствия может вызвать КЗ:
Как видите, короткое замыкание – враг и вредитель, с которым нужно бороться. Какие есть способы защиты от короткого замыкания?
Почти все они основаны на том, чтобы быстро разомкнуть цепь при обнаружении КЗ. Это можно сделать с помощью разных аппаратов защиты от короткого замыкания.
Почти во всех современных электроприборах есть плавкие предохранители. Большой ток просто расплавляет предохранитель, и цепь разрывается.
В квартирах используются автоматы защиты от короткого замыкания. Это автоматические выключатели, рассчитанные на определенный рабочий ток. При повышении силы тока автомат срабатывает, разрывая цепь.
Для защиты промышленных электродвигателей от коротких замыканий используются специальные реле.
Автомат защиты от КЗ
Теперь вы можете легко дать определение короткому замыканию, заодно знаете про закон Ома, а также фазу и ноль в электричестве. Желаем всем не устраивать коротких замыканий! А если у вас в голове «замкнуло» и совершенно нет сил на какую-то работу, наш студенческий сервис всегда поможет с ней справиться.
А напоследок видео о том, как НЕ НУЖНО обращаться с электрическим током.
Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.
Что такое короткое замыкание — причины, чем опасно и что делать
Для того чтобы понять что такое короткое замыкание, необходимо рассматривать это явление не как физический процесс перемещения тока, а как работу конкретной электрической системы. Коротким замыкание может быть только в полностью сформированной электрической сети.
Что такое короткое замыкание
Проблема заключается не только в том, что при коротком замыкании потребители не получают энергию, но и в разрушении всей системы
Каждая электрическая цепь рассчитана на определённое количество потребителей, длину и состояние проводников, напряжение и другие специфические характеристики. До тех пор, пока в этой цепи всё соответствует системным признакам, потребители электроэнергии не знают проблем.
При соединении проводников там, где этого быть не должно, вся система меняется. Ток перемещается по короткому пути, в то время как вся электрическая сеть обесточивается.
Дело в том, что при соединении проводников сила тока в короткой системе резко увеличивается, это приводит к перегреву проводов и возгоранию. Часть проводников системы разрушается, в результате чего прохождение электроэнергии по цепи прекращается, а возгорание может перейти в пожар.
Причины возникновения
Короткое замыкание обычно возникает там, где нарушается изоляция между проводами. В результате они соединяются, а ток направляется по другой цепи. Нарушение изоляции может возникнуть по причинам:
Если обобщить все причины, то наиболее распространённым следует считать действия человека. На втором месте оказывается износ системы. Третье место занимает фактор стихийного бедствия, то есть молнии, землетрясения, наводнения и т. д.
Чем опасно короткое замыкания и что делать, если оно возникло
Перед тем как тушить возгорание, необходимо обесточить сеть
Главная опасность при укорачивании электрической цепи состоит в прохождении электричества через человека, а также в появлении очага возгорания. По сравнению с этим отсутствие электроэнергии у потребителей окажется мелочью, недостойной внимания.
Если произошло КЗ, необходимо следовать алгоритму:
Короткое замыкание — это чрезвычайная ситуация. Действовать в ней нужно грамотно и быстро, но без суеты и паники, стараясь свести к минимуму негативные последствия этого явления.