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.

Что такое межфазное короткое замыкание

Что такое межфазное короткое замыкание

Где возникают и почему

КЗ могут возникать во всех узлах электроустановки:

• В потребителях, при повреждении изолирующих прокладок и частей корпуса, а также при попадании воды.
• В электродвигателе. Может происходить как пробой изоляции обмоток двигателя на корпус (на землю). Иногда говорят «двигатель сгорел» собственно просто так он сгореть не может, обычно к перегоранию обмоток приводят повышенные значения токов протекающих через них, а это вызывается межвитковым замыканием. Сопротивление обмотки снижается, ток начинает расти, обмотка греется. Из-за этого разрушается изоляция. После этого очаг поражения может достичь обмоток соседних фаз, произойдет межфазное замыкание, а если часть проводников с поврежденной изоляцией касается корпуса, то это КЗ на землю (ноль).
• Обмотки трансформаторов. Происходит аналогично электродвигателям.
• Во ВРУ, в частях разъединительных устройств, автоматических выключателей, пускателей, контакторов и прочего.
• На высоковольтных линиях.

Причин возникновения межфазных замыканий очень много, начиная от загрязнения, попадания металлических деталей, инструментов, токопроводящей пыли. Отсюда следует, что попадание в распределительный шкаф посторонних предметов ведет к межфазному замыканию или на корпус. Если он заземлен, то на землю, а если не заземлен – корпус окажется под опасным потенциалом. Касание такого шкафа человеком приведет к поражению электричеством.

Сила тока междуфазного замыкания зависит от его типа и условий, давайте рассмотрим их:

• Металлическое возникает, когда две токоведущие части разноименных фаз соединяются металлическим предметом, это могут быть части обрушившихся металлоконструкций, металлический инструмент, упущенный в кабельную сборку и прочее.
  Дуга в таком случае не возникает, металлические детали начинают привариваться к шинам, ток протекает крайне большой, он ограничен сопротивлением кабелей, обмоток трансформатора и части, перемыкающей их.
• Дуговое возникает даже когда между токоведущими частями есть воздушный зазор. Может произойти даже при неосторожном измерении напряжения высоковольтным индикатором или при кратковременном перемыкании межфазного пространства. Его ток меньше, чем у металлического.
• Тлеющее возникает в кабельных линиях, например при загрязнении изоляторов. Протекающий ток разогревает участок с КЗ, вариантов развития два: либо КЗ самоустранится, либо будет прогрессировать так, как описано выше.
• При пробое полупроводниковых элементов, например диодного моста. Ток очень большой, как при металлическом.

Для ограничения тока межфазного КЗ используются реакторы – электрические аппараты для ограничения ударного тока КЗ. По сути, это катушка или дроссель, который ограничивает ток КЗ своим реактивным сопротивлением.

Также влияют характеристики линии: чем больше протяженность линии и чем меньше её сечение, тем меньше ток межфазного КЗ.

Последствия КЗ и способы их предотвращения

Короткое замыкание характеризуется протеканием повышенных значений тока. В свою очередь большой ток опасен для кабелей, соединений. Это характерно лавинообразным развитием последствий замыкания. Кабеля отгорают от соединений, сами соединения нагреваются, после чего происходит их ускоренное разрушение. Нагрев может повлечь возгорание электропроводки и пожар.

Для предотвращения последствий межфазного замыкания в цепях 220/380 используются плавкие вставки, предохранители, автоматические выключатели. Предохранители, когда через них протекает ток выше номинального, перегорают, тем самым разрывая цепь. После замены предохранителя, если вы не устранили межфазное замыкание, он будет перегорать вновь и вновь.

Для улучшения условий работы и эксплуатации, устранения необходимости замены плавких элементов используются автоматические выключатели. Они реагируют как на незначительное повышение тока сверх нормы (тепловой расцепитель), так и на резкое сильное повышение (электромагнитный расцепитель). При междуфазном замыкании или между фазой и землей автоматический выключатель разъединится. В таких случаях говорят «выбил автомат». Для возобновления подачи напряжения необходимо заново взвести рычаг автомата или перевключить кнопку (на АП-шках).

На видео наглядно показывается опасность межфазного короткого замыкания (под удар попал манекен, это были показательные выступления):

Междуфазные замыкание высоковольтной линии: способы защиты

В цепях свыше 1000 Вольт не используют автоматических разъединителей, поскольку при размыкании коммутационной аппаратуры под нагрузкой образуется сильная дуга, для этого используют, например, масляные, вакуумные или элегазовые выключатели.

Для защиты высоковольтных сетей используются релейные схемы. Они не так сложны, как может показаться, но очень логичны. Жила высоковольтного кабеля или шина проходит через трансформатор тока, который измеряет значение тока через магнитное поле вокруг проводника. В зависимости от величины протекающего тока на выводах трансформатора тока появляется вторичный ток небольшого значения (как правило, до 5 А), который прямо пропорционален силе тока в измеряемой цепи. При междуфазном замыкании ток сильно возрастает, после чего входит в работу релейная часть схемы, подавая отключающий импульс на привод высоковольтного выключателя, вернее на обмотку электромагнита, который отключает выключатель.

В заключение хотелось бы отметить, что КЗ – это крайне опасное явление, возникшая дуга может стать причиной пожара, как и раскаленные соединители, поэтому не стоит пренебрегать средствами защиты (предохранителями и автоматами). В лучшем случае кабеля просто отгорят, если устройства защиты не сработали, в худшем это приведет к пожару и поражению электрическим током находящихся рядом людей. Надеемся, теперь вы знаете, что такое межфазное замыкание, какие причины его возникновения и последствия.

Полезные материалы:

Короткое замыкание

Здравствуйте, уважаемые посетители сайта elektrik-l. ru! В данной статье хочу рассказать о том, что такое короткое замыкание, рассмотреть виды и последствия короткого замыкания.

Что такое короткое замыкание?

Короткое замыкание (к.з.) – соединение двух и более точек электрической цепи, имеющих разные значения потенциалов, которое приводит к нарушению работы электрооборудования. Короткое замыкание часто возникает в результате повреждения изоляции (пробоя изоляции) проводящих частей электроустановки или обычного соприкосновения неизолированных частей электрооборудования.

Разные значения потенциалов – это:

• фаза и ноль, или две разных фазы, фаза и земля в сети переменного тока;
• плюс и минус в сети постоянного тока.

В результате короткого замыкания происходит не только нарушение работы электроустановки, но и возникают повреждения различных частей этой электроустановки. При этом последствия этих повреждений порой бывают катастрофические, и приводят к полной замене поврежденного оборудования, а также к такому бедствию, как пожар.

Известно много случаев, когда сгорали целые жилые дома, больницы и другие здания.

Например, многие помнят недавний пожар в доме престарелых в Иркутске, когда из-за короткого замыкания в здании пострадало 14 человек. Или пожар в одной из больниц Владивостока в 2010 году. А сколько домов и квартир погорело из-за короткого замыкания?! Вот такое вот оно опасное – короткое замыкание.

Очень часто короткое замыкание возникает из-за чрезмерной перегруженности электропроводки, когда включают очень много различных мощных приборов, не учитывая того, что электропроводка не рассчитана на такую мощность. Пример тому: включение большого количества обогревателей в зимнее время в домах или квартирах со старой электропроводкой.

Виды короткого замыкания.

1. В сети постоянного тока.

В этом случае короткое замыкание происходит между плюсом и минусом. Самым распространенным случаем является замыкание в электропроводке автомобилей, что может привести к возгоранию электропроводки и автомобиля. В автомобиле также возможно замыкание между клеммами аккумулятора в результате небрежной эксплуатации последнего. Кстати, замыкание между клеммами может привести к взрыву аккумулятора.

2. В сети переменного тока.

Здесь возможны различные виды коротких замыканий:

2.1. однофазное, которое бывает двух видов:

Короткое замыкание между фазой и нулем

• между фазой и землей. В этом случае происходит замыкание фазного проводника на землю или часть электрооборудования, которая соединена с землей. При этом, в зависимости от того, в каком режиме работает нейтраль сети, возможны такие варианты последствий данного замыкания:

Короткое замыкание между фазой и землей

2.1.1. В сети с глухозаземленной нейтралью возникает явное короткое замыкание, которое приводит к повреждению и разрушению оборудования, в результате протекания большого тока замыкания. Эксплуатация оборудования невозможна;

2.1.2. В сети с изолированной нейтралью ток замыкания небольшой, поэтому возможна эксплуатация оборудования. Но при этом произойдет разрушение изоляции электрооборудования, что в дальнейшем может привести к короткому замыканию.

2.2. многофазное короткое замыкание, которое бывает:

двухфазным, когда происходит замыкание между двумя фазами;

Двухфазное короткое замыкание

Трехфазное короткое замыкание

К многофазным замыканиям можно отнести такие виды замыканий:

две фазы и ноль;

Короткое замыкание между двумя фазами и нулем

Короткое замыкание между двумя фазами и землей

Короткое замыкание между тремя фазами и нулем

Короткое замыкание между тремя фазами и землей

Данные виды коротких замыканий могут возникнуть, например, при повреждении кабеля, проложенного в земле, при производстве земляных работ. Как обычно бывает в нашей стране, многие земляные работы проводятся без согласования с владельцами кабелей, или при отсутствии информации о наличии подземных коммуникаций в месте проведения работ.

Также такие замыкания могут произойти в жилых домах и общественных зданиях, при проведении различных работ, в результате повреждения кабелей и проводов в стенах или полах.

Обычно многофазное короткое замыкание происходит на воздушных линиях электропередач, выполненных «голым» алюминиевым проводом. Это происходит при сильном ветре, когда провода сильно провисают, и в результате раскачивания происходит смыкание проводов и возникает замыкание. При этом могут сомкнуться и два, и три провода, и четыре провода. Также, многофазное короткое замыкание может возникнуть при падении дерева на оголенные провода. Если сечение проводов достаточно большое, и они окажутся крепкие, то обрыва проводов может не произойти, и они просто сомкнутся.

Короткое замыкание вследствие падения дерева на оголенные провода

Если неизолированный провод (или провода) упадут с изолятора на металлическую траверсу, то произойдет замыкание на землю, поскольку траверса на опоре заземлена: или через тело опоры, или с помощью специального металлического прутка (спуска) по опоре.

Провод на траверсе

Заземление траверсы через тело опоры(фрагмент)

Вы можете спросить: «Что такое заземление через тело опоры?» Каждая бетонная опора линии электропередач представляет собой металлический каркас из арматуры, залитый бетонным раствором. Каждая опора имеет два металлических выпуска сверху и снизу для заземления. Соединение траверсы, на которую подвешены провода, с этим выпуском и называется заземление через тело опоры.Такое заземление траверс применялось раньше, когда линии электропередач строились из оголенного алюминиевого провода. Сейчас по правилам на опорах выполняется специальный заземляющий спуск из прутка диаметром 10 мм. Кроме этого под опорой выполняется контур заземления.

Хочу привести два примера замыкания трех фаз между собой и на землю.

1. К работе на воздушной линии допустили бригаду монтажников. Перед этим допускающая бригада электросетей установила несколько заземлений (КШЗ) в разных точках воздушной линии. А включать вечером линию приехала другая бригада. Люди не сняли одно из заземлений, поскольку не знали, где оно установлено. В результате включения заземленной линии произошло замыкание, которое привело к срабатыванию защиты и отключению линии.

2. При установке на опоре линейного разъединителя, оставили включенными заземляющие ножи. При включении рабочих ножей произошло короткое замыкание, которое привело к отключению нескольких подстанций.

В этих случаях виной всему в первую очередь — так называемый человеческий фактор.

Последствия коротких замыканий.

При коротком замыкании резко возрастает ток, протекающий в цепи, падает напряжение и происходит нагрев в месте короткого замыкания. Все это приводит к серьезным последствиям, таким как:

1. Разрушение изоляции электрооборудования и электропроводки.

Поскольку при протекании тока короткого замыкании происходит нагрев неповрежденных элементов электрооборудования до высоких температур, что приводит к повреждению и разрушению изоляции.

2. Нарушение работы электропотребителей.

Падение напряжения при коротком замыкании приводит к нарушению работы, отказу и выходу из строя различных электропотребителей. К примеру, при низком напряжении электродвигатели могут остановиться. Если электродвигатели установлены на стратегически важных объектах (водозаборный узел), то такая остановка может привести к нарушению водоснабжения. При этом, если не произойдет отключения электродвигателя, то может произойти его повреждение и выход из строя, что приведет к его замене.

3. Разрушения электрооборудования и электроустановок.

При протекании большого тока в цепи происходит выделение большого количества тепла, что приводит к расплавлению не только электрических проводов, но и частей электрооборудования, следствием чего может быть возгорание и пожар.

На воздушной линии электропередач при коротком замыкании в случае падения проводов на траверсу, происходит разрушение опоры вследствие протекания больших токов замыкания и расплавление арматуры в теле опоры. После этого опора становится непригодной, и требуется замена опоры. Подъем на такую опору на лазах опасен для жизни и здоровья электромонтеров.

Что такое межфазное короткое замыкание — понятие и причины

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.

Понятие и причины замыканий

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

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.

Где возникает межфазное замыкание и его причины

Не будет сильным преувеличением утверждение о том, что такой нештатный режим работы электросети, как короткое замыкание известен даже тем, кто не изучал основы электротехники. Сегодня мы предлагаем рассмотреть частный случай этого явления – межфазное замыкание. Из материалов нашей статьи Вы узнаете, особенности данного вида КЗ и вызванные им последствия. В завершении мы рассмотрим способы защиты электросети от различных видов замыканий.

Что такое межфазное замыкание?

Это аварийный режим работы электросети, вызванный электроконтактом разноименных фаз. В качестве примера приведем типовые виды замыканий.

Короткозамыкатель КЗ-110

Непреднамеренное КЗ может возникнуть в следующих местах:

• На изоляторах, как проходных, так и опорных, используемых для токоведущих частей.
• Между фазными обмотками электрических машин и электромагнитных устройств, например, трансформаторов тока, двигателей или генераторов.
• В воздушных и кабельных линиях электропередач.
• В коммутаторах электрических цепей, например, разъединителях, рубильниках, автоматических выключателях и т.д.
• В цепях оборудования или других потребителей электроэнергии.

Причины КЗ могут быть вызваны различными условиями, перечислим наиболее распространенные электрические соединения:

• Металлический контакт межфазных напряжений с минимальным переходным сопротивлением и исключением электрической дуги.
• Дуговые замыкания. Между фазными проводниками протекают сильные токи нагрузки даже при воздушном зазоре.
• Тлеющие КЗ, как правило, возникают в силовых КЛ при разрушении или повреждении изоляции токопроводящих линий. В результате на участке сети между фазными проводниками может образоваться зона с малым сопротивлением, что приводит к перегреву изоляции.
• Пробой силовых полупроводниковых элементов, например, тиристоров.

Ток межфазного КЗ

При любом виде замыкания ток является основной характеристикой аварийного режима работы трехфазной сети. Эго необходимо принимать во внимание при разработке электрооборудования, для чего применяется специальная методика, описание которой можно найти на нашем сайте.

Расчет тока КЗ помимо электроустройств также необходим для выбора характеристик аппаратов, производящих защитное (аварийное) отключение, например автоматические выключатели или системы релейной защиты.

Перечислим факторы, от которых зависит ток КЗ:

• Удаление аварийного участка от источника питания. Чем больше расстояние между ними, тем меньшим будет уровень тока КЗ.
• Тип, сечение токоведущих элементов и длина силовых магистралей между аварийным участком и источником электроэнергии. При этом немаловажное влияние оказывают параметры и состояние коммутаторов, расположенных в данной цепи. Перечисленные выше характеристики цепи позволяют рассчитать эквивалентное сопротивление нагрузки, необходимое для определения тока замыкания.

Обратим внимание, что вид электрического соединения при КЗ влияет на величину тока замыкания. Наблюдается следующая зависимость:

• Металлический контакт фазных напряжений образует наибольшую величину тока. Именно поэтому при проектировании электрооборудования производятся расчеты для данного электрического соединения.
• Дуговое КЗ образует меньший ток. Но на практике можно часто наблюдать неустойчивую дугу, то есть, периодически зажигающуюся и затухающую, что приводит к образованию переходных процессов. Они, в свою очередь, могут вызвать превышение расчетных характеристик тока КЗ.
• Тлеющее КЗ образует уровень тока существенно меньше расчетного, что может негативно отразиться срабатывании автоматов защиты. На практике наблюдались случаи, когда данный вид замыкания становился дуговым или образовывал металлический контакт, вызывая срабатывание АВ. Но после включения линии электрическое соединение вновь возвращалось к состоянию тлеющего замыкания, нее распознаваемое АВ. В таких случаях для распознавания аварийного участка необходимо подать на линию повышенное напряжение или провести измерение сопротивление изоляции.

Проверка изоляции с помощью мегаомметра

Последствия

Межфазные КЗ могут не только отразиться на режимах работы электроустройств, ни и стать причиной их выхода из строя. Помимо этого токоведущие элементы подвергаются как термической, так и динамической нагрузке. Последняя характерна для мощных энергосистем, в которых наблюдается притягивание или отталкивание токопроводящих элементов. Это взаимодействие зависит от направления тока.

При аварии высоковольтных цепей динамическая нагрузка может привести к разрушению изоляторов, поддерживающих токопроводные магистрали, что только усугубляет ситуацию.

Термическая нагрузка проявляется в виде нагрева проводников при прохождении по ним тока замыкания. В результате токопроводы становятся, в буквальном смысле, нагревательными элементами.

Не менее опасным поражающим фактором при межфазном КЗ является образование электродуги, оказывающей негативное воздействие как на человека, так и оборудование. Она способна в течение микросекунд нагреть поверхность контакта до 4000°С — 10000°С, а в некоторых случаях и более. Соответственно, при такой высокой температуре плавится практически все металлические элементы. Нередко до срабатывания защиты дуга успевает пережечь токоведущие шины.

Образование электрической дуги на размыкателях

Электродуга не только нагревает как место контакта, так и окружающее ее пространство. Если рядом с ней расположены горючие материалы, то вероятность пожара существенно увеличивается.

Ожог, вызванный дугой, сложно поддается лечению. Это связано с тем, что мелкие брызги расплавленных металлов оседают на коже, образуя эффект металлизации. Характерно, что на практике случайно попасть под воздействие дуги практически нереально. Как правило, причина кроется в нарушении ТБ, технологических процессов, а также других ошибок, связанных с воздействием человеческого фактора.

К негативным последствиям КЗ также стоит отнести снижение уровня напряжения на аварийном участке. Это создает ряд дополнительных проблем, проявляющихся в виде сбоев в работе оборудования, подключенного к данной сети. Например, отключаются магнитные пускатели, срабатывает защита блоков питания электронных систем, повышается рабочий ток электродвигателей и т.д.

Способы защиты

Мы уже рассматривали ранее способы защиты от КЗ, но учитывая актуальность данной темы, будет полезным напомнить о них. В быту для этих целей используются автоматические выключатели, встроенная в них электромагнитная защита реагирует на токи замыкания, и снимает нагрузку при межфазных, однофазных и других замыканиях.

Селективность устройств защиты в бытовых и распределительных сетях позволяет локализовать аварийный участок, оставив подключенными потребителей, запитанных от неповрежденных фаз.

Для защиты электроцепей с классом напряжения более 1-го киловольта не применяются АВ или аналогичная коммутационная аппаратура. Это связано с тем, что даже при нормальных режимах работы величина нагрузки может привести к образованию дуги, с которой не справятся дугогасящие катушки. Именно поэтому в высоковольтном оборудовании применяется релейная защита, управляющая вакуумными, масляными и элегазовыми разъединителями.

Профилактика

Несмотря на то, что образование замыкания носит случайный характер, применяя ряд профилактических мер, можно несколько снизить вероятность его возникновения. К таковым мерам относятся:

• Своевременная замена электрооборудования, у которого закончился срок эксплуатации.
• Регулярное проведение планово-предупредительных ремонтов. При таких процедурах можно своевременно обнаружить и устранить повреждение изоляции токоведущих линий, межвитковые замыкания первичных или вторичных обмоток трансформатора и другие неисправности.
• Электрооборудование необходимо эксплуатировать в штатном режиме, перегрузка существенно снижает его ресурс.
• Соответствующая подготовка и регулярный инструктаж обслуживающего и электротехнического персонала.

Причины возникновения и последствия коротких замыканий

Короткое замыкание возникает при соединении двух проводов цепи, присоединенных к разным зажимах (например, в цепях постоянного тока это “+” и “–“) источника через очень малое сопротивление, которое сравнимо с сопротивлением самих проводов.

Ток при коротком замыкании может превысить номинальный ток в цепи во много раз. В таких случаях цепь должна быть разорвана раньше, чем температура проводов достигнет опасных значений.

Для защиты проводов от перегрева и предупреждения воспламенения окружающих предметов в цепь включаются аппараты защиты – плавкие предохранители или автоматические выключатели.

Короткие замыкания могут возникнуть также при перенапряжениях в результате грозовых явлений, прямых ударов молнии, механических повреждении изолирующих частей, ошибочных действий обслуживающего персонала.

При коротких замыканиях резко возрастают токи в короткозамкнутой цепи и снижается напряжение, что представляет большую опасность для электрического оборудования и может вызвать перебои в электроснабжении потребителей.

Короткие замыкания бывают:

трехфазные (симметричные), при которых накоротко замыкаются все три фазы

двухфазные (несимметричные), при которых накоротко замыкаются только две фазы

двухфазные на землю в системах с глухо заземленными нейтралями

однофазные несимметричные на землю заземленными нейтралями

Наибольшей величины ток достигает при однофазном коротком замыкании. В результате применения специальных искусственных мер (например заземления нейтралей через реакторы, заземление только части нейтралей) наибольшее значение тока однофазного короткого замыкания может быть снижено до величины тока трехфазного короткого замыкания, для которого чаще всего и ведутся расчеты.

Коротким замыканием называется соединением отдельных фаз между собой или с землей через относительно малое сопротивление, принимаемое равным нулю при глухом металлическом коротком замыкании

Причины возникновения коротких замыканий

Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования.

Нарушения изоляции вызываются:

• Перенапряжениями (особенно в сетях с изолированными нейтралями)
• Прямыми ударами молнии
• Старением изоляции
• Механическими повреждениями изоляции, проездом под линиями негабаритных механизмов
• Неудовлетворительным уходом за оборудованием

Часто причиной повреждений в электрической части электроустановок являются неквалифицированные действия обслуживающего персонала.

Преднамеренные короткие замыкания

При осуществлении упрощенных схем соединений понижающих подстанций используют специальные аппараты – короткозамыкатели, которые создают преднамеренные короткие замыкания с целью быстрых отключений возникших повреждений. Таким образом, наряду с короткими замыканиями случайного характера в системах электроснабжения имеют место также преднамеренные короткие замыкания, вызываемые действием короткозамыкателей.

Последствия коротких замыканий

В результате возникновения короткого замыкания токоведущие части сильно перегреваются, что может привести к нарушению изоляции, а также возникновению больших механических усилий, способствующих разрушению частей электроустановок.

При этом нарушается нормальное электроснабжение потребителей в неповрежденных участках сети, так как аварийный режим короткого замыкания в одной линии приводит к общему снижению напряжения. В месте короткого замыкания спряжение становится равным нулю, а во всех точках до места короткого замыкания напряжение резко снижается, и нормальное питание неповрежденных линий становится невозможным.

При возникновении коротких замыканий в системе электроснабжения ее общее сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима, а это вызывает снижение напряжения отдельных точек системы электроснабжения, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания. Степень снижения напряжения зависит от работы устройств автоматического регулирования напряжения и удаленности от места повреждения.

В зависимости от места возникновения и продолжительности повреждения его последствия могут иметь местный характер или отражаться на всей системе электроснабжения.

При большой удаленности короткого замыкания величина тока короткого замыкания может составлять лишь незначительную часть номинального тока питающих генераторов и возникновение такого короткого замыкания воспринимается ими как небольшое увеличение нагрузки.

Сильное снижение напряжения получается только вблизи места короткого замыкания, в то время как в других точках системы электроснабжения это снижение менее заметно. Следовательно, при рассматриваемых условиях опасные последствия короткого замыкания проявляются лишь в ближайших к месту аварии частях системы электроснабжения.

Ток короткого замыкания, являясь даже малым по сравнению с номинальным током генераторов, обычно во много раз превышает номинальный ток ветви, где произошло короткое замыкание. Поэтому и при кратковременном протекании тока короткого замыкания он может вызвать дополнительный нагрев токоведущих элементов и проводников выше допустимого.

Токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, которые особенно велики в начале процесса короткого замыкания, когда ток достигает максимального значения. При недостаточной прочности проводников и их креплений могут иметь место разрушения механического характера.

Внезапное глубокое снижение напряжения при коротком замыкании отражается на работе потребителей. В первую очередь это касается двигателей, так как даже при кратковременном понижении напряжения на 30-40% они могут остановиться (происходит опрокидывание двигателей).

Опрокидывание двигателей тяжело отражается на работе промышленного предприятия, так как для восстановления нормального производственного процесса требуется длительное время и неожиданная остановка двигателей может вызвать брак продукции предприятия.

При малой удаленности и достаточной длительности короткого замыкания возможно выпадение из синхронизма параллельно работающих станций, т.е. нарушение нормальной работы всей электрической системы, что является самым опасным последствием короткого замыкания.

Возникающие при замыканиях на землю неуравновешенные системы токов способны создать магнитные потоки, достаточные для наведения в соседних цепях (линиях связи, трубопроводах) значительных ЭДС, опасных для обслуживающего персонала и аппаратуры этих цепей.

Таким образом, последствия коротких замыканий следующие:

• Механические и термические повреждения электрооборудования
• Возгорания в электроустановках
• Снижение уровня напряжения в электрической сети, ведущее к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности или даже к опрокидыванию их
• Выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанций и частей электрической системы и возникновение аварий, включая системные аварии
• Электромагнитное влияние на линии связи, коммуникации и т.п

Для чего нужен расчет токов короткого замыкания

Короткое замыкание цепи вызывает переходный процесс в ней, в ходе которого ток можно рассматривать как сумму двух составляющих: вынужденной гармонической (периодической, синусоидальной) iп и свободной (апериодической, экспоненциальной) iа. Свободная составляющая уменьшается с постоянной времени Тк = Lк/rк = xк/ωrк по мере затухания переходного процесса. Максимальное мгновенное значение iу суммарного тока i называется ударным током, а отношение последнего к амплитуде Iпm — ударным коэффициентом.

Вычисление токов короткого замыкания необходимо для правильного выбора электрооборудования, проектирования релейной защиты и автоматики, выбора средств ограничения токов короткого замыкания.

Короткие замыкания (КЗ) происходят обычно через переходные сопротивления — электрических дуг, посторонних предметов в месте повреждения, опор и их заземлений, а также сопротивления между проводами фаз и землей (например, при падении проводов на землю). Для упрощения расчетов отдельные переходные сопротивления в зависимости от вида повреждения принимаются равными между собою или равными нулю («металлическое», или «глухое» КЗ).

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

способы защиты и предотвращения, места возникновения

Последствия

Межфазные КЗ могут не только отразиться на режимах работы электроустройств, ни и стать причиной их выхода из строя. Помимо этого токоведущие элементы подвергаются как термической, так и динамической нагрузке. Последняя характерна для мощных энергосистем, в которых наблюдается притягивание или отталкивание токопроводящих элементов. Это взаимодействие зависит от направления тока.

При аварии высоковольтных цепей динамическая нагрузка может привести к разрушению изоляторов, поддерживающих токопроводные магистрали, что только усугубляет ситуацию.

Термическая нагрузка проявляется в виде нагрева проводников при прохождении по ним тока замыкания. В результате токопроводы становятся, в буквальном смысле, нагревательными элементами.

Не менее опасным поражающим фактором при межфазном КЗ является образование электродуги, оказывающей негативное воздействие как на человека, так и оборудование. Она способна в течение микросекунд нагреть поверхность контакта до 4000°С — 10000°С, а в некоторых случаях и более. Соответственно, при такой высокой температуре плавится практически все металлические элементы. Нередко до срабатывания защиты дуга успевает пережечь токоведущие шины.

Образование электрической дуги на размыкателях

Электродуга не только нагревает как место контакта, так и окружающее ее пространство. Если рядом с ней расположены горючие материалы, то вероятность пожара существенно увеличивается.

Ожог, вызванный дугой, сложно поддается лечению. Это связано с тем, что мелкие брызги расплавленных металлов оседают на коже, образуя эффект металлизации. Характерно, что на практике случайно попасть под воздействие дуги практически нереально. Как правило, причина кроется в нарушении ТБ, технологических процессов, а также других ошибок, связанных с воздействием человеческого фактора.

К негативным последствиям КЗ также стоит отнести снижение уровня напряжения на аварийном участке. Это создает ряд дополнительных проблем, проявляющихся в виде сбоев в работе оборудования, подключенного к данной сети. Например, отключаются магнитные пускатели, срабатывает защита блоков питания электронных систем, повышается рабочий ток электродвигателей и т. д.

Какие бывают виды

Короткое замыкание. Каждый слышал это словосочетание. Многие видели надпись «Не закорачивать!» Часто, когда ломается какой-нибудь электроприбор, говорят: «Коротнуло!» И несмотря на негативный оттенок этих слов, профессионалы знают, что короткое замыкание – не печальный приговор. Иногда с коротким замыканием (КЗ) бороться бессмысленно, а порой и принципиально невозможно. В этой статье будут даны ответы на самые важные вопросы: что такое короткое замыкание и какие виды КЗ встречаются в технике.

Начнем рассматривать эти вопросы под необычным углом – узнаем, в каких случаях короткие замыкания неизбежны и где они не играют роль повреждений. Возьмем за оба конца обыкновенный металлический провод. Соединим концы вместе. Провод замкнулся накоротко – произошло КЗ. Но так как в цепи отсутствуют источники электрической энергии и нагрузка, такое короткое замыкание никакого вреда не несет. В некоторых областях электротехники КЗ, которое мы рассмотрели, играет на руку, например, в электрических аппаратах и электрических машинах.

Взглянем на однофазное реле или пускатель, в конструкции которых есть магнитная система с подвижными частями – электромагнит, притягивающий якорь. Из-за постоянно меняющейся полярности тока, текущего в обмотках электромагнита, его магнитный поток периодически становится равен нулю, что вызывает дребезжание якоря, появляются вибрации и характерное, знакомое всем электрикам гудение. Чтобы избавиться от этого явления, на торец сердечника электромагнита или якоря прикрепляют короткозамкнутый виток – кольцо или прямоугольник из меди или алюминия.

Из-за явления электромагнитной индукции в витке создается ток, создающий свой магнитный поток, компенсирующий пропадание основного магнитного потока, создаваемого электромагнитом, что приводит к уменьшению или исчезновению вибраций, разрушающих конструкцию.

Так же на руку играет короткое замыкание и в роторе асинхронного электродвигателя. Благодаря взаимодействию магнитного поля, создаваемого обмотками статора, с короткозамкнутым ротором, в роторе по уже упомянутому закону появляются свои токи, создающие свое поле, что приводит ротор во вращение

Конечно, важно грамотное проектирование электродвигателя или электрического аппарата, чтобы токи, протекающие в короткозамкнутых элементах, не приводили к перегреву и порче изоляции основных обмоток

Возгорание розетки

Подобным образом понятие «короткое замыкание» используется применительно к трансформаторам. Люди, так или иначе связанные с энергетикой, знают, что одна из важнейших характеристик трансформатора – это напряжение короткого замыкания, U_КЗ, измеряемое в процентах. Возьмем трансформатор. Одну из его обмоток, скажем, низшего напряжения (НН) закоротим амперметром, сопротивление которого, как известно, принимается равным нулю. Обмотку высшего напряжения (ВН) подключаем к источнику напряжения. Повышаем напряжение на обмотке ВН до тех пор, пока ток в обмотке НН не станет равным номинальному, фиксируем это напряжение.

Делим его на номинальное напряжение высшей стороны, умножаем на 100%, получаем U_КЗ. Эта величина характеризует потери мощности в трансформаторе и его сопротивление, от которого зависит ток короткого замыкания, ведущий к повреждениям. Поговорим наконец о коротких замыканиях, несущих негативные последствия. Такие короткие замыкания появляются, когда ток от источника питания протекает не через нагрузку, а только через провода, обладающие ничтожно маленьким сопротивлением. Например, трехфазный кабель питается от трансформатора, и одним неосторожным движением ковша экскаватора происходит его повреждение – две фазы закорачиваются через ковш. Такое КЗ называют двухфазным. Аналогично по количеству замкнутых фаз называют другие КЗ.

Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью не является коротким, но может представлять угрозу жизни живых существ. Металлическим называют КЗ, в котором переходное сопротивление равно нулю – например, при болтовом или сварочном соединении. Токи КЗ в зависимости от напряжения и вида повреждения могут достигать тысяч и сотен тысяч ампер, приводить к пожарам и колоссальным электродинамическим усилиям, «выворачивающим» шины и провода. Защита от КЗ может осуществляться автоматическими выключателями или предохранителями, а в высоковольтных сетях – средствами релейной защиты и автоматики.

Защита блока питания от короткого замыкания.

Токи межфазного замыкания

Важной электрической характеристикой короткого замыкания является его ток. При проектировании электроустановок его обязательно рассчитывают по определенной методике для нескольких точек. Делается это для того, чтобы правильно выбрать параметры электрооборудования и установки защитных устройств: токи отсечки автоматических выключателей и характеристики срабатывания релейной защиты

На величину тока короткого замыкания (КЗ) оказывают влияние следующие факторы:

Делается это для того, чтобы правильно выбрать параметры электрооборудования и установки защитных устройств: токи отсечки автоматических выключателей и характеристики срабатывания релейной защиты. На величину тока короткого замыкания (КЗ) оказывают влияние следующие факторы:

1. Расстояние от точки замыкания до источников электроэнергии. Чем ближе замыкание от мощных трансформаторов, генераторов, тем ток замыкания больше;
2. Вид, сечение и протяженность соединительных кабельных и воздушных линий, соединяющих источник питания с точкой КЗ. Количество и характеристики коммутационных аппаратов в этой цепи и их техническое состояние. При расчете все эти данные преобразуют в эквивалентное сопротивление сети. Зная мощность источника электроэнергии, рассчитывают ток КЗ;
3. Вид межфазного замыкания: при металлическом замыкании ток наибольший, его и рассчитывают при проектировании. При дуговом замыкании ток меньше. Но если дуга неустойчива и постоянно то гаснет, то загорается вновь, возникают переходные процессы, приводящие к кратковременному превышению расчетных токов.

При «тлеющем» замыкании ток намного ниже расчетного, что делает невозможным реакцию защитных устройств на его появление. Тлеющее замыкание может внезапно перейти в дуговое или металлическое, сработает защита, но при повторном включении ток снова окажется за порогом чувствительности. Поиск места повреждения электрооборудования в данном случае затруднен и без измерения изоляции или испытаний повышенным напряжением невозможен.

Итак, чем дальше замыкание происходит от источника питания, тем меньше величина его тока. Объясняется это тем, что каждый кабель, распределительный щиток или воздушная линия увеличивают величину эквивалентного сопротивления электрической сети. По закону Ома при увеличении сопротивления нагрузки ток в цепи уменьшается.

Это позволяет реализовать селективное отключение поврежденных участков электрической сети. Автоматический выключатель на вводе в квартиру при номинальном токе 16 А и характеристикой «С» имеет ток срабатывания электромагнитного расцепителя 80 – 160 А. Ток замыкания, превышающий 160 А гарантированно приведет к его отключению. Но тока короткого замыкания в квартире вряд ли хватит для отключения выключателя на трансформаторной подстанции, питающей весь дом, отключающегося при 500А. И его даже не заметит защита кабельной линии, питающей подстанцию.

Токи межфазного замыкания

Важной электрической характеристикой короткого замыкания является его ток. При проектировании электроустановок его обязательно рассчитывают по определенной методике для нескольких точек

Делается это для того, чтобы правильно выбрать параметры электрооборудования и установки защитных устройств: токи отсечки автоматических выключателей и характеристики срабатывания релейной защиты. На величину тока короткого замыкания (КЗ) оказывают влияние следующие факторы:

1. Расстояние от точки замыкания до источников электроэнергии. Чем ближе замыкание от мощных трансформаторов, генераторов, тем ток замыкания больше;
2. Вид, сечение и протяженность соединительных кабельных и воздушных линий, соединяющих источник питания с точкой КЗ. Количество и характеристики коммутационных аппаратов в этой цепи и их техническое состояние. При расчете все эти данные преобразуют в эквивалентное сопротивление сети. Зная мощность источника электроэнергии, рассчитывают ток КЗ;
3. Вид межфазного замыкания: при металлическом замыкании ток наибольший, его и рассчитывают при проектировании. При дуговом замыкании ток меньше. Но если дуга неустойчива и постоянно то гаснет, то загорается вновь, возникают переходные процессы, приводящие к кратковременному превышению расчетных токов.

При «тлеющем» замыкании ток намного ниже расчетного, что делает невозможным реакцию защитных устройств на его появление. Тлеющее замыкание может внезапно перейти в дуговое или металлическое, сработает защита, но при повторном включении ток снова окажется за порогом чувствительности. Поиск места повреждения электрооборудования в данном случае затруднен и без измерения изоляции или испытаний повышенным напряжением невозможен.

Итак, чем дальше замыкание происходит от источника питания, тем меньше величина его тока. Объясняется это тем, что каждый кабель, распределительный щиток или воздушная линия увеличивают величину эквивалентного сопротивления электрической сети. По закону Ома при увеличении сопротивления нагрузки ток в цепи уменьшается.

Это позволяет реализовать селективное отключение поврежденных участков электрической сети. Автоматический выключатель на вводе в квартиру при номинальном токе 16 А и характеристикой «С» имеет ток срабатывания электромагнитного расцепителя 80 – 160 А. Ток замыкания, превышающий 160 А гарантированно приведет к его отключению. Но тока короткого замыкания в квартире вряд ли хватит для отключения выключателя на трансформаторной подстанции, питающей весь дом, отключающегося при 500А. И его даже не заметит защита кабельной линии, питающей подстанцию.

Некоторые схемные решения

Трехфазное устройство защитного отключения (УЗО). Чувствительно ко всем типам замыкания любой фазы. Основой этого устройства являются токовые реле 1. Они срабатывают при подаче на них сигнала КЗ. Их нормально разомкнутые контактные группы запараллелины, поэтому срабатывание любого из них приводит к пуску времязадающего реле 2.

По истечении установленного промежутка времени оно включает реле-повторитель 3, срабатывающее без задержки и подающее на выключатель сигнал отключения. Реле 3 необходимо в случае, когда мощность катушки выключателя слишком велика для исполнительных контактов реле времени. Реле 4 (блинкерное) служит для индикации срабатывания выключателя. Оно подключается последовательно катушке выключателя. Поэтому его срабатывание происходит одновременно с выключателем УЗО, а выпавший в результате этого блинкер (сигнализатор) указывает на факт отключения питания участка.

Двухфазное УЗО. Отслеживает все межфазные КЗ и замыкание 2 из 3 фаз с землей на участке сети. Не имеет принципиальных отличий от трехфазного устройства. К ее преимуществам можно отнести более низкую стоимость за счет меньшего количества комплектующих и монтажных проводов. А также лучшую селективность при замыканиях с землей в 2 различных точках.

Недостатки: меньшая чувствительность при КЗ во вторичных обмотках понижающего трансформатора.
Благодаря своим качествам этот тип устройств часто используется в электросистемах с изолированной нейтралью. При необходимости повышения чувствительности на нулевой провод устанавливают дополнительное токовое реле.

Как избежать?

Самое простое, а значит – идеальное решение, это установка трёхфазного автоматического выключателя, который не только защитит линию при КЗ, но и сохранит целостность проводников при их длительном нагреве в результате увеличения нагрузки.

Рисунок 2: Трёхфазный автоматический выключатель

Совет! Не устанавливайте 3 однофазных автоматических выключателя, лучше монтировать один трёхфазный, рассчитанный и сконструированный специально для сетей напряжением 380 В.

Если это распределительное устройство на трансформаторной подстанции, то автоматы там устанавливают редко, чаще всего это плавкие вставки в керамическом корпусе, наполненные песком. Их отличие от обычных в специальной конструкции и номинальной проводимости больших токов.

Рисунок 3: Предохранители для распределительных устройств

Что является источником токов обратной и нулевой последовательностей?

Ток нулевой последовательности это:

Сумма мгновенных значений токов трех фаз трехфазной системы Система нулевой последовательности существенно отличается от прямой иобратной тем, что отсутствует сдвиг фаз. Нулевая система токов по существу представляет три однофазныхтока, для которых три провода трехфазной цепи представляют прямой провод, а обратным проводом служитземля или четвертый (нулевой), по которому ток возвращается.

Составляющие обратной последовательности (ток, напряжение) возникают при появлении в сети любой не симметрии (обрыв фазы, включение несимметричной нагрузки, однофазное илидвухфазноеКЗ). Составляющие нулевой последовательности появляются при обрыве одной или двух фаз, однофазном или двухфазном КЗ на землю. ( при межфазных замыканиях без земли, составляющие равны нулю) Ток обратной последовательности, как известно из , появляется при любом несимметричном, а кратковременно и при трехфазном КЗ. Ток нулевой последовательности используется для повышения чувствительности пуска ВЧ-передатчика при КЗ на землю, а пусковое реле фазного тока КА – при симметричных КЗ

Практически ток нулевой последовательности получают соединением вторичных обмоток трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности (рис. 7.11). Из схемы видно, что ток в реле КА равен геометрической сумме токов трех фаз:Ток в реле появляется только при однофазном или двухфазном КЗ на землю. Короткие замыкания между фазами являются симметричными системами, и соответственно этому ток в реле Iр=0 .

Зёх фазный ток – это когда фазы а,в,с отстоют друг от друга на 120градусов. Когда три фазы повёрнуты в 1 сторону – ток нулевой последовательности. Такое возникает при однофазных замыканиях на землю в сетях с заземлённой нейтралью. Поэтому применяются ТЗНП – токовые защиты нулевой последовательности для защиты от замыканий на землю – появился ток нулевой последовательности, значит есть замыкание на землю, защита срабатывает. . Токи обратной последовательности – это когда нарушен порядок чередования фаз. Возникают при межфазных замыканиях, для зашиты применяю ТЗОП – токовые защиты обратной последовательности. В двух словах так. Составляющие обратной последовательности (ток, напряжение) возникают при появлении в сети любой не симметрии (обрыв фазы, включение несимметричной нагрузки, однофазное или двухфазное КЗ).

Составляющие нулевой последовательности появляются при обрыве одной или двух фаз, однофазном или двухфазном КЗ на землю. ( при межфазных замыканиях без земли, составляющие равны нулю) Токи нулевой последовательности по существу являются однофазным током, разветвленным между тремя фазами и возвращающимся через землю и параллельные ей цепи. В силу этого, путь циркуляции токов нулевой последовательности резко отличен от пути, по которому проходят токи прямой или обратной последовательности Для практической реализации метода симметричных составляющих необходимо составлять три схемы замещения: прямой, обратной и нулевой последовательностей. Конфигурация этих схем и параметры их элементов в общем случае не одинаковы.

Схема прямой последовательности является той же, что и для расчета тока трехфазного замыкания. Из этой схемы находят результирующую ЭДС и результирующее сопротивление прямой последовательности: и . Началом этой схемы являются точки нулевого потенциала источников питания, концом – место короткого замыкания, к которой приложено напряжение прямой последовательности . Составляющие обратной последовательности возникают при появлении в сети любой несимметрии: однофазного или двухфазного короткого замыкания, обрыва фазы, несимметрии нагрузки.

Составляющие нулевой последовательности имеют место при замыканиях на землю (одно- и двухфазных) или при обрыве одной или двух фаз. В случае междуфазного замыкания составляющие нулевой последовательности(токи и напряжения) равны нулю.

Этот метод используют многие устройства РЗиА. В частности, принцип работы трансформатора тока нулевой последовательности основан на сложении значений тока во всех трех фазах защищаемого участка. В нормальном(симметричном) режиме сумма значений фазных токов равна нулю. В случае возникновения однофазного замыкания, в сети появятся токи нулевой последовательности и сумма значений токов в трех фазах будет отлична от нуля, что зафиксирует измерительный прибор (например, амперметр), подключенный ко вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности.

Для трехфазных транспозированых ЛЭП результат этого преобразования — точная матрица собственных векторов (матрица модального преобразования). Она одинакова как для тока, так и для напряжения.

Где возникает и почему?

Теоретически КЗ может образоваться в любой точке сети. Этот процесс носит случайный характер, за исключением тех случаев, когда короткое замыкание вызывается принудительно, при помощи короткозамыкателя для оперативного отключения высоковольтных линий электропередач.

Короткозамыкатель КЗ-110

Непреднамеренное КЗ может возникнуть в следующих местах:

• На изоляторах, как проходных, так и опорных, используемых для токоведущих частей.
• Между фазными обмотками электрических машин и электромагнитных устройств, например, трансформаторов тока, двигателей или генераторов.
• В воздушных и кабельных линиях электропередач.
• В коммутаторах электрических цепей, например, разъединителях, рубильниках, автоматических выключателях и т.д.
• В цепях оборудования или других потребителей электроэнергии.

Причины КЗ могут быть вызваны различными условиями, перечислим наиболее распространенные электрические соединения:

• Металлический контакт межфазных напряжений с минимальным переходным сопротивлением и исключением электрической дуги.
• Дуговые замыкания. Между фазными проводниками протекают сильные токи нагрузки даже при воздушном зазоре.
• Тлеющие КЗ, как правило, возникают в силовых КЛ при разрушении или повреждении изоляции токопроводящих линий. В результате на участке сети между фазными проводниками может образоваться зона с малым сопротивлением, что приводит к перегреву изоляции.
• Пробой силовых полупроводниковых элементов, например, тиристоров.

Электротехнические средства защиты

Защитить электрическую цепь от КЗ помогают различные типы предохранителей. Наиболее простыми считаются плавкие предохранители одноразового действия, различающиеся по внешнему виду. Они выступают в качестве наиболее слабого звена и в случае аварии срабатывают, разрывая цепь и защищая вверенный участок. Жертвуя собой, эти компоненты предотвращают разрушение и выход из строя других, более важных приборов от действия высоких температур, образовавшихся из-за резкого увеличения силы тока.

Плавкие предохранители для защиты от короткого замыкания выпускаются в широком ассортименте и могут работать с напряжением 600-35000В и силой тока от нескольких миллиампер до 1 тысячи ампер. Конструкция у всех одинаковая, состоит из плавкой вставки, контакта, дугогасящей среды или устройства для гашения дуги. Все элементы размещаются в общем корпусе. Срабатывание предохранителя происходит следующим образом. Вначале вставка нагревается до температуры плавления, после чего она расплавляется и испаряется. Одновременно возникает электрическая дуга, которая быстро гасится в изоляционном промежутке. После этого цепь в электроустановках оказывается полностью разорванной.

Обеспечить нормальную защиту можно лишь соблюдая определенные условия:

• Времятоковая характеристика предохранителя должна быть ниже этого показателя на защищаемом участке.
• Срабатывание происходит за минимальный промежуток времени.
• Защитный элемент должен обладать высокой отключающей способностью.
• Простая конструкция, позволяющая быстро заменить сгоревшую плавкую вставку.

Кроме одноразовых, существует автоматический предохранитель, проводящий ток в нормальном состоянии, и отключающий его в случае отклонений от нормы. Он устанавливается в начале линии и обеспечивает защиту электрооборудования от перегрузок, коротких замыканий и пониженного напряжения. Основным плюсом этих устройств считается их многоразовое использование в течение продолжительного времени.
Более серьезная защита от короткого замыкания, получившая широкое распространение, представлена автоматическим выключателем он же автомат. Все компоненты устройства помещены в корпус из диэлектрического материала. Для включения и выключения прибора предусмотрен выключатель-рычажок. Подключение проводов осуществляется через винтовые клеммы. Автомат коммутирует электрическую цепь с помощью подвижного и неподвижного контактов.

К подвижному контакту подводится пружина, обеспечивающая быстрое расцепление. Сами контакты разъединяются за счет действия электромагнитного или теплового расцепителя. Первое устройство срабатывает практически мгновенно, сердечник втягивается, когда ток превышает заданное значение. Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, нагревающейся под действием тока. Далее, она сгибается и производит разъединение контактов. Величина тока срабатывания устанавливается с помощью регулировочного винта.

Что такое короткое замыкание (КЗ): в чем причина, виды, защита, определение для чайников

Режим короткого замыкания

Что такое ток короткого замыкания

Как рассчитать ток короткого замыкания

Формула тока короткого замыкания

Что такое короткое замыкание, его виды и причины возникновения

Что такое короткое замыкание

Короткое замыкание (КЗ, англ. short curcuit) — незапланированное соединение точек цепи с различными потенциалами друг с другом или с другими электрическими цепями через пренебрежимо малое сопротивление. При этом образуется сверхток, значения которого на порядки превышают предусмотренные нормальными условиями работы. Определение КЗ из “Элементарного учебника физики” Ландсберга

В результате короткого замыкания выходит из строя электрооборудование, происходят возгорания. О самых разрушительных последствиях коротких замыканий мы регулярно узнаем из новостных рубрик «Чрезвычайные происшествия». Что же именно происходит при КЗ? В результате чего они появляются? Какими могут быть последствия? Давайте рассмотрим подробнее эти и другие вопросы в приведенной ниже статье.

Междуфазные замыкание высоковольтной линии: способы защиты

В цепях свыше 1000 Вольт не используют автоматических разъединителей, поскольку при размыкании коммутационной аппаратуры под нагрузкой образуется сильная дуга, для этого используют, например, масляные, вакуумные или элегазовые разъединители.

Для защиты высоковольтных сетей используются релейные схемы. Они не так сложны, как может показаться, но очень логичны. Жила высоковольтного кабеля или шина проходит через трансформатор тока, который измеряет значение тока через магнитное поле вокруг проводника. В зависимости от величины протекающего тока на выводах трансформатора тока появляется напряжение, которое прямопропорционально силе тока в измеряемой цепи. При междуфазном замыкании ток сильно возрастает, после чего входит в работу релейная часть схемы, подавая сигнал на высоковольтные ячейки, вернее на обмотки контакторов и их силовые контакты размыкаются.

В заключение хотелось бы отметить, что КЗ – это крайне опасное явление, возникшая дуга может стать причиной пожара, как и раскаленные соединители, поэтому не стоит пренебрегать средствами защиты (предохранителями и автоматами). В лучшем случае кабеля просто отгорят, если устройства защиты не сработали, в худшем это приведет к пожару и поражению электрическим током находящихся рядом людей. Надеемся, теперь вы знаете, что такое межфазное замыкание, какие причины его возникновения и последствия.

Расчет отказов — Введение

По Стивен Макфадьен on 1 июля 2012 г.

Расчеты неисправностей являются одним из наиболее распространенных видов расчетов, выполняемых при проектировании и анализе электрических систем. Эти расчеты включают определение тока, протекающего через элементы цепи при нештатных состояниях – коротких замыканиях и замыканиях на землю.

Типы неисправностей

Символ		Определение
	—	Коэффициент напряжения (IEC 60909) LV, I SC MAX = 1,1, I 333333330. 33333333013330 гг. sc max = 1,1, I sc min = 1
	—	установившаяся неисправность
	—	начальный ток симметричного замыкания k или k3 — трехфазное замыкание k1 — замыкание фаза на землю (или фаза на нейтраль) k2 — замыкание между фазами k2E или kE2E — замыкание между фазами на землю
	—	номинальный ток любого двигателя
	—	номинальное напряжение — Номинальная линия до нейтрального напряжения — Номинальная линия до линейного напряжения
	—	Напряжение системы
		Impedans токоведущие элементы системы друг к другу или к земле. Полное сопротивление таких соединений часто очень низкое, что приводит к протеканию больших токов. Энергия, содержащаяся в токах короткого замыкания, может быстро нагреть компоненты, создать чрезмерные силы и привести к разрушительным взрывам оборудования. Обычно мы имеем дело с тремя типами замыканий: Трехфазные замыкания Межфазные замыкания Замыкания на землю Обычно наибольший ток замыкания возникает при трехфазном замыкании (хотя есть и исключения).     Стандарты IEC 60909 «Токи короткого замыкания в трехфазных системах» описывает принятый во всем мире метод расчета токов короткого замыкания. IEC 60781 является адаптацией стандарта 60909 и применяется только к низковольтным системам. IEC 60909 Ток неисправности При применении этих стандартов обычно рассчитываются два уровня неисправности на основе коэффициента напряжения максимальный ток, вызывающий максимальное тепловое и электромагнитное воздействие на оборудование (используется для определения номинала оборудования) минимальный ток (который можно использовать для настройки защитных устройств) Стандарты также идеализируют неисправность, позволяя анализировать и понимать каждую стадию. На изображении (щелкните для увеличения) показана эта форма волны. В зависимости от положения в цикле, в котором формируется неисправность, будет присутствовать смещение постоянного тока, уменьшающееся со временем до нуля. Это создает начальное симметричное короткое замыкание I » k , которое со временем затухает до стационарного короткого замыкания I k . Трехфазная неисправность Трехфазная неисправность При трехфазной неисправности замыкаются все три фазы (L1, L2 и L3). Чтобы найти ток короткого замыкания в любой точке сети, вычисляется сумма полных сопротивлений в сети между источником питания (включая импеданс источника) и точкой, в которой произошло короткое замыкание. To find the fault current I k , the nominal applied voltage, U 0   is divided by the summed impedance Z. Phase to Phase Faults Phase to Phase Fault При межфазном замыкании (например, L1 на L2) две фазы соединяются вместе. Ток короткого замыкания снова равен номинальному приложенному напряжению, деленному на суммарный импеданс.   Замыкание на землю Замыкание на землю При замыкании на землю одна фаза напрямую соединена с землей (например, L1 с землей). Чтобы найти значение тока замыкания на землю в любой точке сети, выполняется сумма импедансов замыкания на землю в сети между источником питания (включая импеданс источника) и импедансами обратного пути.     Использование таблиц Часто, если требуется быстро найти цифру на парковке, достаточно использовать таблицы. Особенно это касается низковольтных систем. В других случаях фактические параметры оборудования могут отсутствовать и необходимо прибегать к типовым значениям. Раздел «Заметки» сайта содержит подборку таблиц, которые помогут в следующих случаях: Low Voltage Fault Tables Fault Calculations — Typical Equipment Parameters Basic Fault Calculations Fault Type Calculation 3-phase fault phase- обрыв фазы замыкание фазы на землю Одним из самых простых способов расчета замыкания на землю является применение закона Ома. Знание импеданса короткого замыкания и напряжения на проводе позволяет рассчитать ток короткого замыкания:   Расчет неисправности на единицу мощности В системах с переменным уровнем напряжения расчеты на единицу мощности позволяют определить уровни неисправности путем нормализации системы к общая база. Этот метод расчета уровней отказов известен как поблочный метод или поблочная система. Чтобы узнать больше об этом расчете на единицу, обратитесь к нашему примечанию: Расчет неисправности — на единицу системы Симметричные компоненты Для условий небаланса расчет токов повреждения более сложен. Одним из способов решения этой проблемы является использование симметричных компонентов. В симметричных компонентах система неуравновешенности разбивается на три отдельные симметричные системы, каждая из которых легко решается. Чтобы узнать больше о симметричных компонентах, см. наше примечание: Расчет неисправностей — симметричные компоненты IEC 60909 — Токи короткого замыкания в трехфазной сети переменного тока системы Часто при выполнении расчетов короткого замыкания необходимо выполнять их относительно эталонного стандарта. При использовании эталонного стандарта расчеты согласуются, могут быть обоснованы и сопровождаются контрольным журналом. IEC 60909 — это международный стандарт для расчета токов короткого замыкания. Документ определяет стандартизированный метод разработки расчетов короткого замыкания, а также предоставляет руководство по данным оборудования. Чтобы узнать больше о том, как работает стандарт, см. наше примечание: Расчет отказов — IEC 60909 — примечание скоро появится Вклады двигателей будет способствовать току неисправности. Стандарт IEC 60909 дает рекомендации относительно того, как это сделать. Для упрощения расчетов вклад двигателей в неисправность можно не учитывать, если: Связанные примечания Расчет разломов — на единицу системы Расчет разломов — Симметричные компоненты Расчет разлома — IEC 60909 — Примечание вскоре Разделение. 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 однофазная неисправность на землю , которая 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 определения и локализации неисправностей Современное защитное реле может измерять и анализировать компоненты прямой, обратной 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 обслуживания. 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]. Реализовать программируемый выключатель между фазами и между фазами и землей система Реализовать программируемый выключатель между фазами и между фазами и землей system Library Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Power Grid Elements Описание Блок Three-Phase Fault реализует трехфазный выключатель, где временем открытия и закрытия можно управлять либо с внешнего Simulink ® (режим внешнего управления) или от таймера внутреннего управления (внутренний режим управления). Блок Three-Phase Fault использует три блока Breaker, которые могут быть индивидуально включены и выключены для программирования межфазных замыканий, замыканий между фазами и землей КЗ или комбинация межфазных замыканий и замыканий на землю. Процесс гашения дуги Блок Three-Phase Fault аналогичен блоку Breaker. Видеть блок Breaker для получения подробной информации о моделировании однофазных выключателей. Сопротивление заземления Rg автоматически устанавливается равным 10 6 Ом, когда опция замыкания на землю не запрограммирована. Например, чтобы запрограммировать неисправность между фазами A и B вам нужно выбрать только параметры блоков Phase A и Phase B . Чтобы запрограммировать неисправность между фазой A и заземление, необходимо выбрать параметры Phase A и Ground и указать небольшое значение для земли сопротивление. Если блок Three-Phase Fault установлен в режиме внешнего управления, ввод отображается в значке блока. Сигнал управления, подключенный к четвертому входу Simulink, должен быть либо 0 , который размыкает выключатели, или любой положительное значение, которое замыкает выключатели. Для ясности сигнал 1 обычно используется для замыкания выключателей. Если блок трехфазной неисправности установлен в в режиме внутреннего управления время переключения и состояние задаются в диалоговом окне блокировать. В модель включены снабберные цепи Rs-Cs серии . Они могут быть дополнительно подключены к аварийным выключателям. Если блок Three-Phase Fault включен последовательно с индуктивной цепью, разомкнутая цепь или источник тока, вы должны использовать снабберы. Параметры Начальное состояние Начальное состояние автоматического выключателя обычно является значением по умолчанию, 0 (открыто). Однако вы можете запустить симуляцию в установившемся режиме с неисправность, первоначально примененная к системе. Фаза A Если выбрано, включается аварийное переключение фазы A. Если не выбран, прерыватель фазы А остается в состоянии, указанном в Исходное состояние параметр. Выбрано значение по умолчанию. Фаза B Если выбрано, активируется аварийное переключение фазы B. Если не выбран, прерыватель фазы B остается в состоянии, указанном в Исходное состояние параметр. Выбрано значение по умолчанию. Фаза C Если выбрано, активируется аварийное переключение фазы C. Если не выбран, прерыватель фазы C остается в состоянии, указанном в Исходное состояние параметр. Выбрано значение по умолчанию. Земля Если выбрано, активируется переключение при неисправности на землю. Ошибка на землю может быть запрограммированы для активированных фаз. Например, если Phase C и Выбраны параметры Ground , неисправность на землю применяется к фаза C. Сопротивление заземления устанавливается внутренне равным 1e6 Ом, когда Параметр Ground не выбран. Выбрано значение по умолчанию. Время переключения (с) Задайте вектор времени переключения при использовании блока Three-Phase Breaker в режим внутреннего контроля. В каждый переходный момент выбранные автоматические выключатели размыкаются или замыкаются. в зависимости от исходного состояния. Этот параметр недоступен, если Выбран внешний параметр . По умолчанию [1/60 5/60] . Внешний Если выбрано, добавляет четвертый входной порт в блок Three-Phase Fault для внешнего контроль времени переключения автоматических выключателей. Время переключения определяется Сигнал Simulink ( 0 или 1 ), подключенный к четвертому входной порт блока. Значение по умолчанию очищено. Сопротивление короткого замыкания Ron Внутреннее сопротивление в омах (Ом) автоматических выключателей фазы. Этот параметр не может быть установлен на 0 . По умолчанию 0,001 . Сопротивление заземления Rg Этот параметр доступен, только если параметр Ground выбрано. Сопротивление заземления в омах (Ом). Этот параметр не может быть установлен на 0 . По умолчанию 0,01 . Сопротивление снаббера Rs Сопротивление снаббера, в омах (Ом). Установите этот параметр на inf на удалить демпферы из модели. По умолчанию 1e6 . Емкость снаббера Cs Емкость снаббера в фарадах (F). Установите для этого параметра значение 0 , чтобы устраните демпферы или позвоните по номеру и , чтобы получить резистивные демпферы. По умолчанию инф . Измерения Выберите Напряжение отказа для измерения напряжения на трех клеммы внутреннего аварийного выключателя. Выберите Токи неисправности для измерения тока, протекающего через три внутренних прерывателя. Если снабберные устройства подключены, измеренные токи только те, которые проходят через контакты прерывателя. Выберите Аварийные напряжения и токи для измерения выключателя напряжения и токи прерывателя. По умолчанию Нет . Поместите блок мультиметра в свою модель, чтобы отображать выбранные измерения во время моделирование. В Список доступных измерений мультиметра блок, измерения идентифицируются меткой, за которой следует имя блока и фаза: Measurement Label Fault voltages Ub /Fault A: Fault currents Ib <имя блока> /Fault A: Входы и выходы Три автоматических выключателя соединены звездой между клеммами A, B и C и внутренний заземляющий резистор. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника