Gutdver.ru

Отделка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое ток короткого замыкания

Что такое ток короткого замыкания?

Ток короткого замыкания (short-circuit current) — это сверхток в электрической цепи при коротком замыкании (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013). В некоторой нормативной документации используется сокращение «ток КЗ».

Харечко Ю.В. конкретизировал понятие «ток короткого замыкания» следующим образом [2]:

« Ток короткого замыкания представляет собой одну из разновидностей сверхтока. В отличие от тока перегрузки ток короткого замыкания обычно возникает в условиях повреждений, когда повреждается изоляция каких-либо проводящих частей, находящихся под разными электрическими потенциалами, и между ними возникает электрический контакт с пренебрежимо малым полным сопротивлением. В условиях повреждений также возможно замыкание частей, находящихся под напряжением, на открытые и сторонние проводящие части, которые в электроустановках зданий с типами заземления системы TN-S, TN-C-S и TN-C имеют электрическую связь с заземленной нейтралью источника питания. »

« Токи замыкания на землю в системах TN, протекающие по фазным проводникам и защитным или PEN-проводникам, будут сопоставимы с токами однофазных коротких замыканий, которые протекают по фазным проводникам и нейтральным или PEN-проводникам. »

Ток короткого замыкания может также возникнуть в нормальных условиях, когда отсутствуют повреждения, из-за ошибочного соединения проводящих частей с разными электрическими потенциалами, допущенного при монтаже и эксплуатации электроустановки здания. Если ошибочно выполнено электрическое соединение, например, фазного и нейтрального проводников какой-то электрической цепи, то при ее включении по обоим проводникам будет протекать ток однофазного короткого замыкания.

Особенности.

В своей книге [2] Харечко Ю.В. также отразил некоторые особенности, которые касаются понятия «ток короткого замыкания»:

« Величина тока короткого замыкания может многократно (на несколько порядков) превышать значение тока перегрузки и тем более значение номинального тока. Даже кратковременное его воздействие на какие-либо элементы электроустановки зданий может вызвать их механическое повреждение, перегрев, возгорание и, как следствие, явиться причиной пожара в здании. Поэтому электрооборудование в электроустановках зданий, прежде всего – проводники электрических цепей, должно быть надежно защищено от токов короткого замыкания с помощью устройств защиты от сверхтока – автоматических выключателей и плавких предохранителей. »

« Токи короткого замыкания определяют при проектировании электроустановок зданий и учитывают при выборе характеристик электрооборудования. Максимальные токи короткого замыкания всегда соотносят с предельными сверхтоками, которые способны отключить коммутационные устройства и устройства защиты от сверхтока, а также могут пропустить через себя некоторые виды электрооборудования. Минимальные токи короткого замыкания используют для проверки способности устройств защиты от сверхтока выполнить их отключение в течение нормируемого или предпочтительного промежутка времени. »

О методике расчета токов короткого замыкания.

Методики расчета токов короткого замыкания изложены в ГОСТ 28249-93, в стандартах и технических отчетах комплекса МЭК 60909. ГОСТ 28249-93 распространяется на трехфазные электроустановки переменного тока напряжением до 1 кВ, присоединенные к энергосистеме или к автономным источникам электрической энергии. Стандарт устанавливает общую методику расчета токов симметричных и несимметричных коротких замыканий в начальный и произвольный моменты времени с учетом параметров синхронных и асинхронных машин, трансформаторов, реакторов, кабельных и воздушных линий электропередачи, а также шинопроводов.

Комплекс МЭК 60909 применяют для расчета токов короткого замыкания в низковольтных и высоковольтных электроустановках переменного тока частотой 50 или 60 Гц. Однако, как указано в стандарте МЭК 60909-0, электрические системы с напряжением 550 кВ и более, имеющие протяженные линии электропередачи, требуют специального рассмотрения.

Ток короткого замыкания. Виды и работа. Применение и особенности

Нормальным установившимся режимом работы электроустановки считается такой режим, параметры которого находятся в пределах нормы. Ток короткого замыкания (ток КЗ) возникает при аварии в работе электроустановки. Он чаще всего появляется из-за повреждения изоляции токоведущих частей.

Читайте так же:
Индикация или подсветка выключателей

В результате короткого замыкания нарушается бесперебойное питание потребителей, и влечет за собой неисправности и выход из строя оборудования. Вследствие этого при подборе токоведущих элементов и аппаратов необходимо производить их расчет не только для нормальной работы, но и производить проверку по условиям предполагаемого аварийного режима, который может быть вызван коротким замыканием.

Виды коротких замыканий

Понятие короткого замыкания подразумевает электрическое соединение, которое не предусмотрено условиями эксплуатации оборудования между точками различных фаз, либо нейтрального проводника с фазой или земли с фазой (при наличии контура заземления нейтрали источника питания).

При эксплуатации потребителей напряжение питания может подключаться различными способами:

  • По схеме трехфазной сети 0,4 киловольта.
  • Однофазной сетью (фазой и нолем) 220 В.
  • Источником постоянного напряжения выводами положительного и отрицательного потенциала.

В каждом отдельном случае может возникнуть нарушение изоляции в некоторых точках, вследствие чего возникает ток короткого замыкания.

Для 3-фазной сети переменного тока существуют разновидности короткого замыкания:
  1. Трехфазное замыкание.
  2. Двухфазное замыкание.
  3. Однофазное замыкание на землю.
  4. Однофазное замыкание на землю (Изолированная нейтраль).
  5. Двухфазное замыкание на землю.
  6. Трехфазное замыкание на землю.

Tok korotkogo zamykaniia vidy

При выполнении проекта снабжения электрической энергией предприятия или оборудования подобные режимы требуют определенных расчетов.

Причины повреждения изоляции
  • Воздействие на изоляцию механическим путем.
  • Электрический пробой токоведущих частей вследствие чрезмерных нагрузок или перенапряжения.
  • Подобно нарушению изоляции можно считать причиной повреждения схлестывание неизолированных проводов воздушных линий от сильного ветра.
  • Наброс металлических предметов на линию.
  • Воздействие животных на проводники, находящиеся под напряжением.
  • Ошибки в работе обслуживающего персонала в электроустановках.
  • Сбой в функционировании защит и автоматики.
  • Техническое старение оборудования.
  • Умышленное действие, направленное на повреждение изоляции.
Последствия короткого замыкания

Ток короткого замыкания во много раз превышает ток при нормальной работе оборудования. Возможными последствиями такого замыкания могут быть:

  • Перегрев токоведущих частей.
  • Чрезмерные динамические нагрузки.
  • Прекращение подачи электрической энергии потребителям.
  • Нарушение нормального функционирования других взаимосвязанных приемников, которые подключены к исправным участкам цепи, из-за резкого снижения напряжения.
  • Расстройство системы электроснабжения.
Принцип действия короткого замыкания

До начала возникновения короткого замыкания величина тока в электрической цепи имела установившееся значение iп. При резком коротком замыкании в этой цепи из-за сильного уменьшения общего сопротивления цепи электрический ток значительно повышается до значения iк. Вначале, когда время t равно нулю, электрический ток не может резко измениться до другого установившегося значения, так как в замкнутой цепи кроме активного сопротивления R, есть еще и индуктивное сопротивление L. Это увеличивает во времени процесс возрастания тока при переходе на новый режим.

В результате в начальный период короткого замыкания электрический ток сохраняет первоначальное значение iK = iно. Чтобы ток изменился, необходимо некоторое время. В первые мгновения этого времени ток повышается до максимального значения, далее немного снижается, а затем через определенный период времени принимает установившийся режим.

Период времени от начала замыкания до установившегося режима считается переходным процессом. Ток короткого замыкания можно рассчитать для любого момента в течение переходного процесса.

Ток КЗ при режиме перехода лучше рассматривать в виде суммы составляющих: периодического тока i пt с наибольшей периодической составляющей I пт и апериодического тока i аt (его наибольшее значение – I am).

Апериодическая составляющая тока КЗ во время замыкания постепенно затухает до нулевого значения. При этом ее изменение происходит по экспоненциальной зависимости.

Возможный максимальный ток КЗ считают ударным током iу. Когда нет затухания в начальный момент замыкания, ударный ток определяется:

Читайте так же:
Выключатели с подсветкой дизайн

I у i пm + i аt=0’, где i пm является амплитудой периодической токовой составляющей.

Полезное короткое замыкание

Считается, что короткое замыкание является отрицательным и нежелательным явлением, от которого происходят разрушительные последствия в электроустановках. Оно может создать условия для пожара, отключения защитной аппаратуры, обесточиванию объектов и другим последствиям.

Tok korotkogo zamykaniia skhema

Однако ток короткого замыкания может принести реальную пользу на практике. Есть немало устройств, функционирующих в режиме повышенных значений тока. Для примера можно рассмотреть сварочный аппарат. Наиболее ярким примером для этого послужит электродуговая сварка, при работе которой накоротко замыкается сварочный электрод с заземляющим контуром.

Такие режимы короткого замыкания действуют кратковременно. Мощность сварочного трансформатора обеспечивает работу при таких значительных перегрузках. Во время сварки в точке соприкосновения электрода возникает очень большой ток. В итоге выделяется значительное количество теплоты, достаточное для расплавления металла в месте касания, и образования сварочного шва достаточной прочности.

Tok korotkogo zamykaniia foto

Способы защиты

Еще в начале развития электротехники появилась проблема защиты электрических устройств от чрезмерных токовых нагрузок, в том числе и короткого замыкания. Наиболее простым решением стала установка плавких предохранителей, которые перегорали от их нагревания вследствие превышения тока определенной величины.

Такие плавкие вставки функционируют и в настоящее время. Их основным достоинством является надежность, простота и невысокая стоимость. Однако имеются и недостатки. Простая конструкция предохранителя побуждает человека после сгорания плавкого элемента заменить его самостоятельно подручными материалами в виде скрепок, проволочек и даже гвоздей.

Такая защита не способна обеспечить необходимой защиты от короткого замыкания, так как она не рассчитана на определенную нагрузку. На производстве для отключения цепей, в которых возникло замыкание, используют электрические автоматы. Они намного удобнее обычных плавких предохранителей, не требуют замены сгоревшего элемента. После устранения причины замыкания и остывания тепловых элементов, автомат можно просто включить, тем самым подав напряжение в цепь.

Существуют также более сложные системы защиты в виде дифференциальных автоматов. Они имеют высокую стоимость. Такие устройства отключают напряжение цепи в случае наименьшей утечки тока. Такая утечка может возникнуть при поражении работника током.

Другим способом защиты от короткого замыкания является токоограничивающий реактор. Он служит для защиты цепей в сетях высокого напряжения, где величина тока КЗ способна достичь такого размера, при котором невозможно подобрать защитные устройства, выдерживающие большие электродинамические силы.

Реактор представляет собой катушку с индуктивным сопротивлением. Он подключен в цепь по последовательной схеме. При нормальной работе на реакторе имеется падение напряжения около 4%. В случае возникновения КЗ основная часть напряжения приходится на реактор. Существует несколько видов реакторов: бетонные, масляные. Каждый из них имеет свои особенности.

Закон Ома при КЗ

В основе расчета замыканий цепи лежит принцип, который определяет вычисление силы тока по напряжению, путем его деления на подключенное сопротивление. Такой же принцип работает и при определении номинальных нагрузок. Отличие в следующем:

  • При возникновении аварийного режима процесс протекает случайным образом, стихийно. Однако он поддается некоторым расчетам по разработанным специалистами методикам.
  • В процессе нормальной работы электрической цепи сопротивление и напряжение находятся в уравновешенном режиме и могут незначительно изменяться в рабочих диапазонах в пределах нормы.
Мощность источника питания

По этой мощности выполняют оценку энергетической силовой возможности разрушительного действия, которое может осуществить ток короткого замыкания, проводят анализ времени протекания, размер.

Для примера рассмотрим, что отрезок медного проводника с площадью сечения 1,5 мм 2 длиной 50 см сначала подсоединили непосредственно к батарее «Крона». А в другом случае этот же кусок провода вставили в бытовую розетку.

Читайте так же:
Антенная розетка подсоединение кабеля

В случае с «Кроной» по проводнику будет протекать ток КЗ, который нагреет эту батарею до выхода ее из строя, так как мощности батареи не достаточно для того, чтобы нагреть и расплавить подключенный проводник для разрыва цепи.

В случае с бытовой розеткой сработают защитные устройства. Представим, что эти защиты вышли из строя, и не сработали. В этом случае ток короткого замыкания будет протекать по бытовой проводке, затем по проводке всего подъезда, дома, и далее по воздушной линии или кабеля. Так он дойдет до трансформатора питания на подстанции.

В результате к трансформатору подсоединяется длинная цепь с множеством кабелей, проводов, различных соединений. Они намного повысят электрическое сопротивление нашего опытного отрезка провода. Однако даже в таком случае остается большая вероятность того, что этот кусок провода расплавится и сгорит.

Сопротивление цепи

Участок линии электропередач от источника питания до места короткого замыкания обладает некоторым электрическим сопротивлением. Его значение влияет на величину тока короткого замыкания. Обмотки трансформаторов, катушек, дросселей, пластин конденсаторов вносят свой вклад в суммарное сопротивление цепи в виде емкостных и индуктивных сопротивлений. При этом создаются апериодические составляющие, которые искажают симметричность основных форм гармонических колебаний.

Существует множество различных методик, с помощью которых производится расчет ток короткого замыкания. Они позволяют рассчитать с необходимой точностью ток короткого замыкания по имеющейся информации. Практически можно измерить сопротивление имеющейся схемы по методике «фаза-ноль». Это сопротивление делает расчет более точным, вносит соответствующие коррективы при подборе защиты от короткого замыкания.

Как определить короткое замыкание в сети?

Пробой изоляции кабеля

Короткое замыкание в электросети возникает при резком возрастании силы тока, который в свою очередь увеличивается при снижении сопротивления проводки. В итоге повышенный ток создает критические значения температуры, результатом чего станет возгорание всех легковоспламеняемых материалов, в том числе и изоляции жил.

Причины, по которым возникает ток КЗ это прежде всего:

  • Старение сети. Изолирующий слой со временем изнашивается и образуются разрывы в местах перегиба, где и оголяется контакт.
  • Затопление соседями в результате чего влага ухудшает липкую сторону изоленты, которая защищает скрутку.
  • Механическое повреждение изоляции жил. К примеру, если вбить гвоздь прямо в место залегания кабеля. Именно поэтому рекомендуется изначально найти провод в стене, а потом уже переходить к строительным работам.
  • Негативное действие крыс, которые жертвуют своей жизнью и просто перегрызают кабель. В этом случае избежать опасности можно применяя меры по защите проводки от грызунов.
  • Длительная перегрузка сети, что приводит к расплавлению изоляционного слоя.
  • Выход из строя электроприбора, который в свою очередь и «коротит» электрическую цепь.

Проще говоря, если две оголенных жилы разных полюсов соприкоснуться (фаза и ноль), возникнет резкое возрастание температуры и дальнейшие неблагоприятные последствия короткого замыкания, о которых мы и поговорим далее.

Возможные последствия

Пожар как последствие

Тут все очевидно и Вы наверняка знаете, чем грозит возникновение короткого замыкания в электрической цепи.

Среди основных последствий необходимо выделить:

  • расплавление жил, которые при взрыве могут брызгами навредить и здоровью человека в том числе;
  • воспламенение изолирующего слоя, следствием чего может стать пожар;
  • выход из строя электроприборов (возможно безвозвратный).

Методы поиска

Заранее определить, где может возникнуть ток КЗ очень сложно, да и никому нет дела до такого мероприятия. Чаще всего приходят к поиску после того, как выбьет автоматический выключатель.

Найти короткое замыкание в проводке дома можно следующим образом:

Старая электропроводка в доме

Визуальный осмотр. Если изоляция в определенном месте повреждена и две оголенных жилы соприкасаются, причина находится именно здесь. Чаще всего повреждения обнаруживаются в распределительных коробках, розетках и выключателях в местах соединения проводов. Увидели подгорелую оболочку – вероятнее всего это и есть место неисправности.

Читайте так же:
Дистанционно управляемые выключатели света

Использование мультиметра для проверки электропроводки

Используя мегаомметр (либо мультиметр) необходимо проверить сопротивление цепи. Подключаетесь одним проводом тестера к фазе, другим к нулю (потом к заземлению). Если на табло ноль, значит проводка в норме, если есть какое либо значение, контакты соприкасаются. О том, как правильно пользоваться мультиметром, мы рассказали в соответствующей статье!

Обращаем Ваше внимание на то, что найти короткое замыкание мультиметром не всегда возможно, что связано с его малым напряжением. Как правило, данный вид тестера используется на участке цепи не более 3 метров.

Подключение электрической вилки в розетку

Если виновником ситуации является сам электроприбор, а не сеть, его можно быстро вычислить. При возникновении короткого замыкания в скрытой проводке автоматический выключатель сразу же выбивает. Сначала выключаете всю технику с розеток, потом включаете автомат и поочередно подсоединяете каждый прибор. Методом исключения нужно найти вышедший из строя участок проводки и отремонтировать его.

Замыкание внутри розетки

Кстати, существует народный метод поиска короткого замыкания на линии – по звуку. Суть заключается в том, что в месте, где контакты коротят будет слышно потрескивание. Схожий способ – определить по запаху горелой пластмассы проблемную зону в квартире либо доме.

Опираться на дедовские способы мы не рекомендуем и советуем отдавать предпочтение тестерам, которые помогут точно найти место неисправности даже в стене.

Также рекомендуем просмотреть видео инструкцию, на которой продемонстрирован метод поиска с помощью радиоприемника:

Способы устранения и профилактика

Сначала рассмотрим, как исправить короткое замыкание в сети:

  1. Поврежденный участок нужно удалить и заново соединить контакты, тщательно заизолировав место скрепления.
  2. Если розетка или выключатель подгорели, не нужно пробовать их восстанавливать. Дешевле и безопаснее будет купить новое изделие и установить.
  3. Старую электропроводку нужно полностью заменить, т.к. даже если Вы решите проблему один раз, через время она может возникнуть в другом месте.
  4. Если причина в бытовой технике отремонтируйте своими руками поломку.

Что касается мер предотвращения, Вы должны осуществлять следующие действия:

  1. Если розетка начала искрить, отремонтируйте ее либо замените на новую, т.к. часто именно это изделие замыкает.
  2. Обязательно делайте ревизию сети освещения и силовой группы проводов раз в несколько месяцев, т.к. КЗ может возникнуть не сразу, а со временем. Начало процесса можно обнаружить по цвету корпуса приборов – он пожелтеет и подплавится если короткое замыкание протекает по линии.
  3. Обязательно установите автоматический выключатель и устройство защитного отключения. Данные приборы эффективно справляются с такими проблемами, как КЗ и предотвращают плачевные последствия.
  4. При монтаже электропроводки правильно рассчитывайте сечение кабеля, чтобы не возникало перегрузок от мощных приборов.
  5. Все группы кабелей не нужно тесно складывать рядом друг с другом при монтажных работах, чтобы не повредить защитные оболочки.
  6. Перед сверлением стены проверьте ее самодельным металлоискателем, чтобы случайно не наткнуться на кабель под штукатуркой.

Напоследок рекомендуем просмотреть еще одно полезное видео по теме:

Вот и вся информация о том, как найти короткое замыкание в проводке дома и исправить его без вызова специалиста. Надеемся, что данная инструкция была для Вас полезной и помогла при решении проблемы. Также рекомендуем узнать о том, как сделать заземление в доме!

Как локализовать короткое замыкание в витой паре при помощи кабельного тестера Greenlee NetCat Pro (NC-500)?

Короткое замыкание в паре и между жилами разных пар – распространенное повреждение в структурированных кабельных сетях. Этот тип повреждения легко найти при помощи большинства кабельных тестеров, однако далеко не каждый из них может определить расстояние до короткого замыкания. Одним из тестеров, обладающим таким функционалом является Greenlee NetCat Pro. Продемонстрируем процесс поиска места короткого замыкания в витой паре при помощи этого прибора.

Читайте так же:
Как подсоединить розетку для кабельного

Включим кабельный тестер, мы попадаем в главное меню.

Как найти и локализовать короткое замыкание в витой паре

Рисунок 1 – Главное меню кабельного тестера Greenlee NetCat Pro NC-500

Тестер Greenlee NetCat Pro очень прост в эксплуатации. Он имеет сенсорный ЖК дисплей и интуитивно понятное меню.

Для локализации короткого замыкания в паре (разъем RJ45) используется режим многопарного тестирования – (Multi-pair test). Заходим в него и подключаем прибор к тестируемому кабелю.

Поиск места короткого замыкания в паре

Если жилы одной из тестируемых пар будут замкнуты между собой, это будет в автоматическом режиме отображено на экране тестера.

На рисунке 2 видно короткое замыкание жил 7 и 8 на расстоянии 106,2 м.

Поиск места короткого замыкания в паре LAN кабеля

Рисунок 2 – Определение расстояния до короткого замыкания в паре кабельным тестером

Использовать в этом режиме удаленный идентификатор не обязательно. Но если он будет установлен (Рис. 3), на точность определения расстояния до короткого замыкание это не сильно повлияет.

Определение расстояния до короткого замыкания в паре кабельным тестером Greenlee NetCat Pro NC-500 с подключенным удаленным модулем

Рисунок 3 – Определение расстояния до короткого замыкания в паре кабельным тестером Greenlee NetCat Pro NC-500 с подключенным удаленным модулем

Поиск короткого замыкания между жилами разных пар

В режиме многопарного тестирования тестер Greenlee NetCat Pro NC-500 определяет и этот тип повреждения, однако не может отобразить расстояние до него.

Определение короткого замыкание между жилами разных пар в режиме многопарного тестирования

Рисунок 4 – Определение короткого замыкание между жилами разных пар в режиме многопарного тестирования

Для определения расстояния может быть использован режим попарного тестирования (One Pair/Coax test). Для этого понадобится доступ к каждой паре в отдельности. Это можно реализовать, разобрав розетку или патчкорд. Но удобнее использовать модульный адаптер GT-PA1902 , который входит в расширенный комплект кабельного тестера GT-NC-KIT или поставляется отдельно.

Подключившись при помощи крокодилов к парам 12 и 45 (рисунок 5, 6) можно убедиться, что короткого замыкания в парах нет.

Диагностика пары 4-5 в режиме попарного тестирования

Рисунок 5 – Диагностика пары 4-5 в режиме попарного тестирования

Как найти и локализовать короткое замыкание в витой паре (LAN кабеле)

Рисунок 6 – Диагностика пары 1-2 в режиме попарного тестирования

Следует заметить, что модульный адаптер оказывает влияние на характеристики LAN кабеля, что приведет к дополнительной погрешности в определении расстояния. Чтобы избежать этой погрешности, необходимо определить коэффициент NVP для кабеля с модульным адаптером и повторить измерения. Если создать в списке кабелей новый тип кабеля «кабель с модульным адаптером» и прописать необходимый NVP, то в будущем ускорит процесс измерений и не повлияет на их точность.

Примечание. Кабельный тестер Greenlee NetCat Pro имеет встроенную базу кабелей и позволяет дополнять ее вручную. Для этого тестер необходимо подключить к кабелю с заведомо известной длиной, и изменением коэффициента NVP привести показания прибора в соответствие с длиной кабеля. Используя коэффициент, полученный в ходе указанной операции, можно создать новый кабель в базе.

Подключившись к жилам из разных пар: 1-4 и 2-5 можно легко определить, что между жилами 2 и 5 имеется повреждение на расстоянии 90.4 м., что видно на рисунке 8 (результат будет более точным, если установленный коэффициент NVP будет учитывать подключенный модульный адаптер).

 Диагностика жил 1-4 в режиме попарного тестирования

Рисунок 7 – Диагностика жил 1-4 в режиме попарного тестирования

задача поиска места короткого замыкания в LAN кабеле

Рисунок 8 – Диагностика жил 2-5 в режиме попарного тестирования

Таким образом, задача поиска места короткого замыкания в LAN кабеле легко решается при помощи кабельного тестера Greenlee NetCat Pro.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector