Cauzele și consecințele unui scurtcircuit

Scurt circuit — conectarea sursei de EMF la sarcina, a cărei rezistență este foarte mică în comparație cu rezistența internă a sursei.

Curentul de scurtcircuit este determinat numai de rezistența internă a sursei r, adică. ik = E / r, unde E este EMF al sursei.

De obicei Surse de CEM nu sunt proiectate pentru curentul mare care apare în timpul unui scurtcircuit, în sursă se generează o cantitate foarte mare de căldură, ceea ce poate duce la distrugerea și moartea sursei. Un scurtcircuit este deosebit de periculos pentru sursele cu mici rezistență internă (baterii, mașini electrice etc.).

Deci, un scurtcircuit are loc atunci când două fire ale unui circuit sunt conectate, conectate la terminale diferite (de exemplu, în circuitele DC, acestea sunt «+» și «-«) ale sursei printr-o rezistență foarte mică, care este comparabilă cu rezistența firelor în sine.

Curentul de scurtcircuit poate depăși de mai multe ori curentul nominal din circuit. În astfel de cazuri, circuitul trebuie întrerupt înainte ca temperatura firelor să atingă valori periculoase.

Pentru a proteja firele de supraîncălzire și pentru a preveni aprinderea obiectelor din jur, dispozitivele de protecție sunt incluse în circuit - sigurante sau întrerupătoare de circuit.

Scurtcircuite pot apărea, de asemenea, cu supratensiune ca urmare a furtunilor, lovituri directe de fulgere, deteriorări mecanice ale pieselor izolatoare, acțiuni greșite ale personalului de service.

În cazul unui scurtcircuit, curenții de scurtcircuit cresc brusc, iar tensiunea scade, ceea ce reprezintă un mare pericol pentru echipamentele electrice și poate provoca întreruperi de curent pentru consumatori.

Vezi si: Cum funcționează și funcționează protecția la scurtcircuit

Scurtcircuitele sunt:

• trifazat (simetric), în care toate cele trei faze sunt scurtcircuitate;

• bifazic (neechilibrat), în care doar două faze sunt scurtcircuitate;

• bifazic la masă în sistemele cu neutru solid împământat;

• neutru monofazat dezechilibrat cu împământare.

Curentul atinge valoarea maximă cu un scurtcircuit monofazat. Ca urmare a utilizării unor măsuri artificiale speciale (de exemplu, împământarea neutrelor prin reactoare, împământând doar o parte din neutru), valoarea maximă a curentului de scurtcircuit monofazat poate fi redusă la valoarea curentului de scurtcircuit trifazat, pentru care se efectuează cel mai adesea calcule.

Cauzele scurtcircuitului

Cauza principală a scurtcircuitului sunt perturbările izolarea echipamentelor electrice.

Defecțiunile de izolație sunt cauzate de:

1. Supratensiune (mai ales în rețelele cu neutri izolați),

2. Lovitură directă de fulger,

3. Izolarea îmbătrânirii,

4.Deteriorări mecanice ale izolației, conducere sub liniile mecanismelor supradimensionate,

5. Întreținerea inadecvată a echipamentelor.

Adesea, cauza deteriorării părții electrice a instalațiilor electrice este acțiunile necalificate ale personalului de service.

Scurtcircuit intenționat

La aplicarea schemelor de conectare simplificate ale substațiilor descendente, se folosesc dispozitive speciale - scurtcircuitecare creează un scurtcircuit intenționat pentru a întrerupe rapid defecțiunea rezultată. Astfel, pe lângă scurtcircuitele accidentale din sistemele de alimentare, există și scurtcircuite intenționate cauzate de acțiunea unui scurtcircuit.

Consecințele unui scurtcircuit

Ca urmare a unui scurtcircuit, piesele sub tensiune se supraîncălzi în mod semnificativ, ceea ce poate duce la defectarea izolației, precum și la apariția unor forțe mecanice mari care contribuie la distrugerea pieselor instalațiilor electrice.

În acest caz, alimentarea normală a consumatorilor în secțiunile nedeteriorate ale rețelei este întreruptă, deoarece modul de urgență al unui scurtcircuit într-o linie duce la o scădere generală a tensiunii. La punctul de scurtcircuit, conjugarea devine zero și în toate punctele până la punctul de scurtcircuit, tensiunea scade brusc și alimentarea normală a liniilor nedeteriorate devine imposibilă.

Când apar scurtcircuite în sistemul de alimentare, rezistența sa totală scade, ceea ce duce la o creștere a curenților din ramurile sale în comparație cu curenții din modul normal și acest lucru determină o scădere a tensiunii în puncte individuale ale sistemului de alimentare, care este deosebit de mare în apropierea punctului de scurtcircuit.Gradul de reducere a tensiunii depinde de operare dispozitive pentru reglarea automată a tensiunii și distanța față de locul avariei.

În funcție de locul apariției și de durata defecțiunii, consecințele acesteia pot fi de natură locală sau pot afecta întregul sistem de alimentare cu energie.

La o distanță lungă de scurtcircuit, valoarea curentului de scurtcircuit poate fi doar o mică parte din curentul nominal al generatoarelor de energie, iar apariția unui astfel de scurtcircuit este percepută de ei ca o ușoară creștere a sarcinii. .

O reducere puternică a tensiunii are loc numai în apropierea punctului de scurtcircuit, în timp ce în alte puncte ale sistemului de alimentare această reducere este mai puțin vizibilă. Prin urmare, în condițiile avute în vedere, consecințele periculoase ale unui scurtcircuit se manifestă numai în părțile sistemului de alimentare cu energie electrică cele mai apropiate de locul accidentului.

Curentul de scurtcircuit, deși mic în comparație cu curentul nominal al generatoarelor, este de obicei de multe ori curentul nominal al ramurii în care are loc scurtcircuitul. Prin urmare, chiar și cu un flux de curent de scurtcircuit pe termen scurt, acesta poate provoca suplimentar încălzirea elementelor purtătoare de curent și fire peste nivelul permis.

Curenții de scurtcircuit provoacă forțe mecanice mari între conductori, care sunt deosebit de mari la începutul procesului de scurtcircuit, când curentul atinge valoarea maximă. Dacă rezistența firelor și a fixărilor lor sunt insuficiente, pot apărea deteriorări mecanice.

Căderea bruscă de tensiune de scurtcircuit afectează performanța consumatorilor.În primul rând, acest lucru se aplică motoarelor, deoarece chiar și cu o cădere de tensiune pe termen scurt de 30-40%, acestea se pot opri (motoarele se răstoarnă).

Răsturnarea motorului are un efect sever asupra funcționării unei instalații industriale, deoarece este nevoie de mult timp pentru a restabili procesul normal de producție, iar oprirea neașteptată a motoarelor poate provoca o defecțiune a produsului fabricii.

Cu o distanță mică și o durată suficientă de scurtcircuit, este posibil ca stațiile paralele să cadă din sincronism, de exemplu. întreruperea funcționării normale a întregului sistem electric, care este cea mai periculoasă consecință a unui scurtcircuit.

Sistemele de curent dezechilibrat care rezultă din defecțiunile la pământ sunt capabile să creeze fluxuri magnetice suficiente pentru a induce EMF semnificative în circuitele adiacente (linii de comunicație, conducte) care sunt periculoase pentru personalul de service și echipamentele de pe acele circuite.

Prin urmare, consecințele unui scurtcircuit sunt următoarele:

1. Deteriorări mecanice și termice ale echipamentelor electrice.

2. Incendiu in instalatii electrice.

3. Scăderea nivelului de tensiune în rețeaua electrică, ducând la scăderea cuplului motoarelor electrice, oprirea acestora, scăderea performanței sau chiar la răsturnare.

4. Pierderea sincronicității generatoarelor individuale, centralelor electrice și părților sistemului electric și apariția accidentelor, inclusiv a accidentelor de sistem.

5. Influența electromagnetică asupra liniilor de comunicații, comunicații etc.

Pentru ce se calculează curenții de scurtcircuit?

Un scurtcircuit în circuit determină un proces tranzitoriu în acesta, în timpul căruia curentul poate fi considerat ca suma a două componente: armonică forțată (periodic, sinusoidal) ip și liber (aperiodic, exponențial) ia. Componenta liberă scade cu constanta de timp Tc = Lc / rc = xc/? Rc pe măsură ce tranzitorii se degradează. Valoarea maximă instantanee iу a curentului total i se numește curent de șoc, iar raportul dintre acesta din urmă și amplitudinea Iπm se numește coeficient de șoc.

Calculul curenților de scurtcircuit este necesar pentru selectarea corectă a echipamentelor electrice, proiectare automatizare si protectie cu relee, selectarea mijloacelor de limitare a curentilor de scurtcircuit.

Scurtcircuitele (SC) apar de obicei prin rezistențe tranzitorii - arcuri electrice, obiecte străine la locul defectului, suporturi și împământarea acestora, precum și rezistențe între conductorii de fază și pământ (de exemplu, atunci când conductorii cad la pământ). Pentru a simplifica calculele, rezistențele tranzitorii individuale, în funcție de tipul defecțiunii, sunt presupuse a fi egale între ele sau egale cu zero (scurtcircuit ("metalic" sau "tert").

Vezi si:Curent de scurtcircuit, care determină mărimea curentului de scurtcircuit