способы защиты и предотвращения, места возникновения

При эксплуатации высоковольтных электрических цепей нередко явление, определяемое нормативными документами как межфазное замыкание. Такое отклонение от нормального режима работы систем электроснабжения связано с неисправностями питающих линий, последствия которых бывают непредсказуемыми. Особо опасный характер возможных повреждений вынуждает разобраться с рядом вопросов, касающихся того, что собой представляет это явление, к каким неприятностям оно приводит и как их избежать.

Содержание

1. Понятие и причины замыканий
2. Виды аварийных замыканий
3. Последствия КЗ
4. Междуфазные замыкание высоковольтной линии: способы защиты
5. Профилактические меры

Понятие и причины замыканий

Причиной замыкания, как правило, становится нарушение изоляции проводов

Межфазным замыканием электричества в многофазных цепях называют непреднамеренное соединение между собой изолированных проводников с поврежденным защитным покрытием.

В отдельных случаях оно проявляется как однофазное замыкание на землю или корпус работающего электрооборудования.

Такое состояние электрической сети является нарушением нормального режима работы системы и трактуется как аварийное. В этом случае в местах замыкания двух проводников или в точках их контакта с землей величина тока существенно возрастает. Максимальное его значение достигает порой нескольких тысяч Ампер. Неуправляемые потоки электричества способны привести к разрушительным последствиям.

Причинами возникновения аварийных ситуаций в высоковольтных электрических сетях являются:

• Повреждение защитной изоляции каждого из фазных проводников из-за нарушений правил эксплуатации кабельных линий.
• Случайный обрыв одной из жил воздушного кабеля и его замыкание на другой провод или землю.
• Замыкание провода с поврежденной изоляцией на корпус действующей электроустановки.

Каждый из случаев возникновения короткого замыкания является следствием грубейшего нарушения правил эксплуатации электрооборудования и в соответствии с требованиями нормативных документов нуждается в тщательном расследовании.

Виды аварийных замыканий

По типу электропитания все короткие замыкания делятся на повреждения, произошедшие в однофазных или в трехфазных цепях, а по их количеству – на одиночные и двойные КЗ. Самый простой случай – однофазные линии, в которых возможно только одиночное замыкание фазы на нейтраль или землю. Трехфазное короткое замыкание отличается большим вариантом возможностей, поскольку число проводов в кабеле увеличивается до 3-х. При этом возможны следующие варианты повреждений:

• Замыкание двух высоковольтных проводов между собой.
• КЗ одного провода на нейтраль или землю (однофазные короткие замыкания).
• Контакт сразу двух проводников с поверхностью грунта.

В каждом из этих случаев, включая двухфазные КЗ на землю, рассматриваемая неисправность проявляется особым образом, характеризуясь токами растекания и распределениями аварийных потенциалов. Помимо этих факторов, текущий процесс описывается таким показателем, как напряжение прикосновения.  Указанный параметр представляет собой напряжение, прикладываемое к телу человека между двумя точками прикосновения к оголенному проводу.

К тому же типу опасных воздействий относят разность потенциалов, появляющуюся между частями тела, соприкасающимися с оголенным проводом, замкнутым на землю. При однофазных КЗ особый интерес представляет вопрос, какой величины достигает напряжение прикосновения при замыкании фазы. Согласно положениям ПУЭ этот показатель зависит от расстояния между контактными зонами и увеличивается с его повышением.

В отдельных случаях, когда сопротивление растеканию тока на землю в слишком высоко, напряжение соприкосновения достигает опасной для человека величины.

Последствия КЗ

К опасным проявлениям межфазного замыкания трехфазной цепи (как и однофазного) относят последствия, связанные с протеканием в линии токов предельно больших значений. Они закономерно становятся причиной следующих аварийных ситуаций:

• Возникновение пожара из-за расплавления и сильного нагрева изоляции фазных проводников.
• Выход из строя подключенного к поврежденной линии силового оборудования.
• Электрический удар током человека, случайно оказавшегося на участке аварийного замыкания.

При перемещении в этой зоне важно учитывать так называемое «напряжение шага», образующееся из-за растекания тока утечки в почву между ногами человека. Этот показатель отсчитывается между его ступнями при перемещении около упавшего на землю кабеля. Он также может достигать опасного значения, особенно при авариях в высоковольтных воздушных линиях 6,3-10 кВт. Поэтому ПУЭ предписывают передвигаться в этих зонах характерным гусиным шажком: ступня вплотную приставляется к ступне.

Основным условием надежной защиты от однофазных и двухфазных замыканий в силовых линиях 220/380 Вольт является качественная изоляция, способная выдерживать тестовые напряжения до 1000 Вольт. Величина ее сопротивления, согласно ПУЭ, должна составлять не менее 0,5 Мом для каждой из фаз. Для предотвращения пожаров и поломок оборудования в цепях питания устанавливаются специальные защитные устройства, обеспечивающие мгновенное отключение линии при появлении КЗ. К таким приборам относят:

• Предохранители линейные автоматические.
• Токовые пробойники и высоковольтные реле.
• Автоматы токовой защиты и другие.

С их помощью удается предотвратить разрушительные последствия фазных замыканий, которые порой происходят по независящим от человека причинам.

Благодаря своевременному принятию соответствующих мер удается сохранить в целостности материальные ресурсы, а также защитить от поражения электрическим током обслуживающий оборудование персонал.

Междуфазные замыкание высоковольтной линии: способы защиты

В питающих цепях с рабочим напряжением свыше 1000 Вольт не допускается применять автоматические разъединители, так как при размыкании их силовых контактов образуется дуга большой мощности. В этом случае для коммутации линий используются масляные, вакуумные или газовые выключатели.

Для защиты высоковольтных сетей применяются также релейные схемы. Они отличаются простой исполнения и представляют собой преобразовательные устройства, работающие по закону индукции Фарадея — наведения э/м поля. В основе релейной аппаратуры, обеспечивающей защиту высоковольтных линий от перенапряжений, лежит токовый трансформатор. С его помощью удается контролировать величину тока в аварийной линии и при достижении им предельного значения вырабатывать сигнал, поступающий на обмотку мощного электромагнита. Этот защитный прибор после своего срабатывания отключает всю питающую цепь от источника энергоснабжения.

Независимо от наличия коммутационной аппаратуры основным способом защиты от междуфазных и трехфазных КЗ является использование кабельной продукции с качественной изоляцией. При соблюдении этого условия любая высоковольтная линия способна выдерживать токи КЗ, многократно превышающие допустимую норму.

Профилактические меры

Силовой трехжильный кабель ВВГнг

Самый действенный и надежный способ предупреждения коротких замыканий – профессиональный подход к решению следующих технических и организационных вопросов:

• Выбор подходящего силового кабеля, способного выдерживать большие перегрузки по току.
• Строгое соблюдение правил монтажа и эксплуатации электрических сетей, а также подключаемых к ним машин и аппаратов.
• Наличие актов приемки системы электроснабжения при сдаче ее в эксплуатацию.
• Использование современных видов защитного оборудования, гарантирующего моментальное отключение линии при возникновении аварийной ситуации.

Особое внимание уделяется профилактическим мероприятиям, проводимым в строгом соответствии с требованиями действующих нормативов. Согласно положениям, касающимся обслуживания электрических сетей, профилактика проводится по заранее составленному плану, утвержденному руководителем конкретного подразделения. При его реализации необходимо различать следующие виды профилактического обслуживания:

• Визуальные осмотры.
• Текущие и планово-предупредительные ремонты.
• Тестовые испытания электрооборудования при его приемке и в ходе эксплуатации.

Замыкание электрических проводов на землю – очень опасное явление, способное привести к возгоранию и последующему за ним пожару. Кроме того, оно чревато возможностью поражения обслуживающих установки людей высоковольтным напряжением. Все это в конечном итоге вынуждает принимать специальные меры защиты, обеспечивающие нормальную эксплуатацию сетей в отсутствии критических режимов.

Преобразователи частоты Erman Серия ER-G-220-01 ER-G-220-01-1,5

ER-G-220-01-1,5
Цена: 14 306 р. Наличие:уточняйте заказать по телефону 8 800 350 02 06	Преобразователь частоты серии ER-G-220-01 предназначен для конвейеров, компрессоров, вентиляторов, дымососов, станков и др. Отличительные особенности: Диапазон мощностей: 0,37 ~ 1,5 кВт Напряжения: 220 В (1 фаза) Перегрузка 120% Встроенный ПИД-регулятор с функцией останова при отсутствии расхода Выходная частота: 0 ~ 120 Гц Время разгона/торможения: 0,1 ~ 3600 с, задается раздельно для разгона и торможения Класс защиты: IP20 Функции защиты: медленная перегрузка по току, быстрая перегрузка по току, перегрев, межфазное замыкание нагрузки, замыкание фазы нагрузки на землю, обрыв/перекос фаз сети, высокое/низкое напряжение сети, защита двигателя от заклинивания/холостого хода по коэффициенту мощности Встроенный гальванически развязанный интерфейс RS-485 с открытым протоколом MODBUS RTU (опция) Дополнительная информация:  Инструкция ER-G-220-01-1,5 скачать. pdf  Запросить дополнительную информацию и цены

 14 306 р.Купить:

Нашли дешевле? Сделаем скидку!

Технические характеристики ER-G-220-01-1,5

Производитель:	Erman
Серия:	ER-G-220-01
Модель:	ER-G-220-01-1,5
Применение:	общепром
Мощность, кВт:	1.5
Номинальный ток, А:	6.8
Напряжение питания, В:	220
Фазность (количество фаз):	1
Выходная частота, Гц:	0-120
Класс защиты:	IP20
Перегрузка, % в течение 1 минуты:	120
Время разгона, с:	0,1-3600
Время торможения, с:	0,1-3600
ЭМС фильтр:	—
Тормозной блок:	—
Аналоговый вход, кол-во:	2
Дискретный вход, кол-во:	3
Аналоговый выход, кол-во:	—
Дискретный выход, кол-во:	1
Релейный выход, кол-во:	—
Интерфейс RS485 (Modbus RTU):	опция
Регулятор:	ПИД — регулирование
Рабочая температура, °С:	-10. ..+40
Габариты (ШхВхГ), мм:	150х104х128

Идентификация и обнаружение типов неисправностей — Helios Electric

В этой статье рассматриваются новейшие методы обнаружения неисправностей, которые можно использовать для повышения надежности и безопасности электрических систем. Электрические неисправности вызваны нарушениями в сети энергосистемы, и эти нарушения могут привести к серьезным экономическим потерям. Что такое электрическая неисправность? Электрическая неисправность — это ненормальное состояние в системе распределения электроэнергии, которое приводит к неправильному напряжению и протеканию тока в системе. Неисправность в электрической системе может привести к длительным отключениям, повреждению оборудования, пожарам и травмам персонала.

Распространенные типы электрических неисправностей

В традиционной трехфазной энергосистеме существует четыре основных типа электрических неисправностей, которые можно классифицировать в зависимости от количества задействованных фаз. Трехфазная болтовая неисправность — это когда все трехфазные проводники соприкасаются без полного сопротивления между ними. Трехфазное КЗ с болтовым замыканием является наименее распространенным типом КЗ, но обычно вызывает самые высокие токи КЗ. Межфазное замыкание или межфазное замыкание с болтовым соединением — это замыкание, возникающее при нулевом импедансе между двумя фазами. Величина его тока короткого замыкания составляет примерно 87% от трехфазного болтового замыкания. Третий тип неисправности — межфазное замыкание на землю , которое включает две фазы и землю. Четвертый тип неисправности — это однофазное замыкание на землю , которое включает в себя отдельную фазу и землю. Однофазное замыкание на землю является наиболее частым типом замыкания.

Электрические неисправности могут возникать в различных местах в системе распределения электроэнергии. Это могут быть коммутационные устройства, смотровые колодцы, смотровые люки, вытяжные коробки, сращивания или кабельные наконечники. Электрические неисправности в этих местах должны быть устранены как можно быстрее, чтобы исключить опасность для персонала и ограничить повреждение оборудования. После того, как неисправность устранена, изолирована и отремонтирована, электрическая система должна быть восстановлена ​​как можно быстрее, чтобы обеспечить непрерывность работы станции и минимизировать экономические потери.

Методика защиты системы от электрических неисправностей

Традиционно электрическая неисправность в системе среднего напряжения обнаруживается защитным реле. В зависимости от величины и продолжительности неисправности реле подает сигнал соответствующему автоматическому выключателю на отключение по истечении заданного периода времени. Затем реле устанавливает флаг, указывающий на то, что произошло условие отключения. Как только реле размыкает выключатель и устраняет неисправность, квалифицированный электрик должен определить место и причину неисправности, чтобы выполнить техническое обслуживание для ее устранения. Старые защитные реле не могут диагностировать неисправность, в то время как более новые реле могут различать типы неисправностей и даже локализовать неисправность.

Чтобы понять, как можно определить тип неисправности, необходимо понимание симметричных компонентов. Любая неисправность может быть разбита на компоненты прямой последовательности , обратной последовательности и нулевой последовательности . Болтовое трехфазное замыкание рассматривается как уравновешенное замыкание, и с точки зрения компонентов последовательности оно полностью состоит из прямой последовательности. Междуфазное замыкание содержит компоненты прямой и обратной последовательности. Одно- или двухфазные замыкания на землю будут содержать все три компонента последовательности. Ниже приведены векторные представления четырех различных типов разломов и иллюстрации их симметричных компонентов:

Усовершенствованные методы обнаружения и локализации неисправностей

Современное защитное реле может измерять и анализировать составляющие положительной, отрицательной и нулевой последовательности. При правильной настройке эти реле контролируют величины и углы фазных токов и преобразуют эти величины в составляющие их последовательности для определения типа неисправности. Кроме того, эти защитные реле можно запрограммировать с известным полным сопротивлением линии, которое затем можно использовать для определения эффективного расстояния между реле и местом повреждения. Это выполняется на основе известного импеданса линии и составляющих последовательности импеданса короткого замыкания. Когда для данной электрической системы проведено точное исследование короткого замыкания, известны эквивалентные элементы импеданса сегмента кабеля Thevenin. Эти параметры можно запрограммировать и настроить в защитном реле. Если бы произошла электрическая неисправность, реле могло бы определить импеданс короткого замыкания, который, в свою очередь, можно было бы сравнить с импедансом линии на единицу. Анализ и сравнение этих двух значений можно использовать для локализации неисправности (т. е. определения расстояния от выключателя). В распределительном фидере кампуса, который может простираться на тысячи футов, такие передовые методы определения места повреждения ускорят восстановление и сэкономят значительное время и деньги.

Обнаружение неисправности является важной частью быстрого решения проблемы для скорейшего восстановления службы. Создавая возможности для определения как типа неисправности, так и ее местоположения, мы помогаем нашим клиентам экономить время и деньги, помогая определить, где требуется устранение неполадок, прежде чем направлять квалифицированный персонал для выполнения корректирующих действий.

Использование электротехнической фирмы, которая разбирается в передовых методах обнаружения и локализации неисправностей, имеет жизненно важное значение для усовершенствования вашей электрической системы. Это включает в себя сокращение продолжительности простоя, снижение повреждения оборудования и повышение безопасности персонала. Чтобы получить бесплатную консультацию о том, какие преимущества могут принести вам методы локализации повреждений, позвоните нам по телефону (240) 582-39. 00 или напишите нам по адресу [email protected].

Форма сигнала межфазного короткого замыкания – нарушение напряжения

Ниже приведены некоторые характерные «признаки» межфазного короткого замыкания. См. приведенный ниже осциллограф, чтобы лучше понять эти концепции.

Влияние на напряжение

• Фазовые углы напряжения двух поврежденных фаз становятся одинаковыми
• Снижение напряжения на двух неисправных фазах
• Падение напряжения приблизительно равной величины на обеих неисправных фазах
• Нет заметного падения напряжения на исправной фазе

Влияние на ток

• Увеличение величины тока на двух поврежденных фазах
• Сдвиг фаз на 180 градусов между токами двух поврежденных фаз
• Нет значительного тока заземления или нейтрали

Следующая форма волны была записана на стороне 12,47 кВ трансформатора подстанции 10 МВА 138 кВ/12,47 кВ во время короткого замыкания фазы AB на воздушных распределительных линиях, питающих город.

Все указанные выше характеристики можно увидеть на графике ниже, за исключением тока утечки, который не показан.

Межфазное замыкание

Межфазное замыкание (A-B). Обратите внимание, что фазовые углы напряжения (вверху) становятся одинаковыми, а фазовые углы тока (внизу) расходятся на 180 градусов во время короткого замыкания.

Ток последовательного замыкания для межфазного замыкания (линейное замыкание) определяется по формуле:

Где V _f – напряжение между фазами системы и нейтралью (обычно 1 о.е.) и Z ₁ и Z ₂ — импеданс системы прямой и обратной последовательности, а Z

f — импеданс короткого замыкания, который может быть равен нулю при коротком замыкании.

Диаграмма последовательности замыканий между фазами

Из теории компонентов последовательности мы можем рассчитать фактические фазные токи. Фазные токи можно рассчитать из компонентов последовательности, используя следующие уравнения:

Расчет фактического фазного тока для замыкания фазы A-B,

Напряжение короткого замыкания Vf обычно равно номинальному линейному напряжению нейтрали 1pu.

Распределение тока на трансформаторе «треугольник-звезда» при КЗ «фаза-фаза»

• КЗ по схеме «звезда»

Неисправность на стороне звезды

Предположим, что ток короткого замыкания для трехфазного замыкания на стороне звезды (или звезды) равен 1 о.е. Тогда для межфазного замыкания ток будет 0.866pu . Если линейное нейтральное напряжение на стороне звезды составляет 1 о.е., напряжение на стороне треугольника будет в √3 раза больше этого значения.

I ₁ , N ₁ и V ₁ предпочитают сторону треугольника и I ₂ , N ₂ и V _{2 90 092 относится к стороне звезда.}

Ток короткого замыкания на рисунке выше важен для координации реле. Из результатов видно, что реле на стороне звезды увидит 0,866 о.е., а реле на стороне треугольника увидит только 0,5 о.е. Эти данные необходимо учитывать при координации реле с обеих сторон трансформатора, соединенного по схеме «звезда-треугольник».