Що таке коротке замикання? Коротке замикання: причини, класифікація, захист

1. Чому замикання коротке, і хто в цьому винен?
2. Трохи докладніше про причини короткого замикання
3. Ще кілька слів про фізику короткого замикання.
4. Процес виникнення короткого замикання. Час відключення, розвиток процесу, наслідки
5. Якщо не можеш запобігти - очоль!
6. Поняття і характеристика короткого замикання
7. Основні причини короткого замикання
8. штучне замикання
9. Наслідки короткого замикання
10. Способи захисту від короткого замикання
11. Виконання правил техніки безпеки як основний спосіб профілактики короткого замикання
12. Які можуть бути наслідки?
13. Способи захисту
14. У чому полягає загроза КЗ?
15. Причини Виникнення короткого замикання
16. Способи захисту обладнання від коротких замикань в електроустановках
17. Що це таке?
18. Як виникає КЗ?
19. види явищ
20. способи запобігання

У цій статті розглянемо головну головний біль будь-якого електрика - коротке замикання. При цьому пояснимо, що таке струм короткого замикання і розвіємо міф про те, що таке напруга короткого замикання, заодно обговоривши, що коротун (він же КЗ) означає для електромережі. Але спочатку трохи фізики, що допоможе згадати про те, що електрику - це передача електронами заряду від однієї точки в іншу. Послідовний і упорядкований процес. Але іноді в цю сувору послідовність втручається аварія, і ось тут-то доводиться згадати ці два слова «коротке замикання».

Чому замикання коротке, і хто в цьому винен?

Будь-яка схема електричного кола являє собою «плюс» і «мінус», як в будь-який батарейці. Якщо між ними помістити лампочку, вона при замиканні ланцюга почне горіти. Правильно зібрана ланцюг дозволити горіти лампочці досить довго, що успішно демонструє будь-ліхтарик. Але давайте подивимося, що станеться, якщо ми просто з'єднаємо «плюс» і «мінус» батарейки. Без лампочки і взагалі без якого б то не було опору. Так, в цій моделі ми отримаємо замикання електропроводки в чистому вигляді. Провід між контактами батарейки нагріється, заряд майже миттєво виснажиться і через пару секунд ця батарейка не засвічує жодну лампочку. Вся енергія батарейки піде на максимальний підйом сили струму короткого замикання, розігрів дроти і повне виснаження ресурсу. Такий досвід безпечний для експериментатора, оскільки струми невеликі.

Однак приблизно те ж саме станеться, якщо в розетку сунути ножиці, щоб зрозуміти що трапиться. Струм, виявивши найкоротший шлях (ножиці) кинеться в розетці саме через цей короткий шлях від «плюса» до «мінуса» (), забувши про інші шляхи, на яких його чекає опір ланцюга. Звідси і назва цієї неприємності - «коротке замикання». Фактично, КЗ - це можливість для струму максимально швидко і з максимальним ефектом досягти від «плюса» «мінуса». Струм при цьому стає нерозбірливим в засобах, на чому і побудована захист від замикання, і основні правила того, як уникнути цієї напасті.

Отже, коротке замикання - це аварійна ситуація в електричної мережі , Де проходження струму отримує найбільш короткий і прямий шлях для ліквідації потенціалу (різниці потенціалу між «плюсом» і «мінусом»), приводячи до лавиноподібного зростання сили струму і сильного розігріву ділянки кола, в якому відбулося КЗ.

Відзначимо, що перманентне (безперервне КЗ) має місце і в мережах, в яких використані силові дроти з недостатнім рівнем ізоляції (низький опір ізоляції), численними зайвими комутаціями (скручування в распредкоробкі, в лініях та ін.), А також у вологих зонах.

Виходить, що винен в короткому замиканні хто завгодно, але не електрик, який робив проводку? Не зовсім так. Саме електрик зобов'язаний, прокладаючи лінію або, включаючи кінцеве (прохідне) пристрій, забезпечити неможливість короткого замикання. Інакше будь-який захист від короткого замикання буде ні до чого. Найчастіше захист не справляється саме в щитках, зібраних з порушеннями, що призводить до катастрофічних наслідків:

Трохи докладніше про причини короткого замикання

1. Неправильно заізольовані дроти або фізичне переміщення контактів в кінцевих пристроях (зрушення, поворот, інші дії здатні з'єднати два дроти).
2. Пошкодження ізоляції кабелів при прокладці (в тому числі прихованих) силових ліній або при роботах по ремонту і обробці приміщень.
3. Використання в роботі несправних приладів (від патрона до лампи до клемника і розетки), в яких є пряма можливість виникнення короткого замикання.
4. Ігнорування замикань електропроводки при роботах (найчастіша помилка початківців електриків), оскільки ефект КЗ не повторюється.
5. «Плаваючі», «спорадичні» несправності проводки, яким не приділено достатньо уваги через рідкісних проявів.

Це список найбільш частих причин коротких замикань , Виходу з ладу квартирних і домашніх електромереж, а також пожеж, які складно гасити через постійного підживлення вогню з боку палаючих кабелів. Очевидно, що такі неприємності не потрібні нікому.

Ще кілька слів про фізику короткого замикання.

Повернемося за парту, і згадаємо, що при проходженні струму можна спостерігати, як падає сила струму при зростанні опору провідника. Це той самий фактор, завдяки якому струм короткого замикання значно перевищує допустимі параметри. Так і працює захист від замикання - відстежує раптові скачки сили струму, знеструмлюючи «підозрілу» лінію.

Не всі згадають, що при знятті опору в провіднику, також зміниться ще один параметр. Ми говоримо про те, що напруга короткого замикання стане зовсім вже підозрілим. А при наявності індуктивного фактора (наприклад, людина з феном впав в ванну з водою) і зовсім нелінійним і не синусоїдальним. При цьому безпосередньо короткого замикання може і не бути, але захист від короткого замикання працює і в цьому випадку - це автомати відключення УЗО. Пристрій захисного відключення, принцип дії якого виключає реагування на зміну тільки сили струму.

Що оцінюють захисні пристрої, і що ми повинні знати про КЗ, якщо не хочемо, щоб нас рятували тільки?

• Будь-яка електромережу має точки нестабільності. Це контакти, клеми, вимикачі світла і інші автоматичні вимикачі, що працюють на основі програм (наприклад, датчик відстеження освітленості). Кожна з цих точок потенційне джерело КЗ. Саме їм електрик зобов'язаний приділити максимальну увагу при роботах і монтажі;
• Наявність заземлення в мережі. Ви здивуєтеся, але замикання на землю (нуль) це найбільш безпечне КЗ. Так, воно теж доставить багато клопоту і неприємностей, але, по крайней мере, нікого не вб'є. Крім того, заземлення приладів дозволяє оцінити наявність пробою ізоляції і витоку ДО того, як коротке замикання трапиться.

Заземлювати в обов'язковому порядку необхідно мікрохвильову піч, посудомийну і пральну машини, морозильну камеру та духовий електрична шафа . Подивіться на задню панель мікрохвильовки. Ви побачите прикручений мідний контакт. Це - заземлення. Не варто розраховувати на вилку з контактами «нуль». Знайдіть фахівця, який заземлені цю піч. Такий же контакт Ви виявите на задній стінці електричного духової шафи . На морозильній камері цей контакт буде, швидше за все, в зоні змійовика-охолоджувача. Це робиться не просто так, тому не думайте, що вилка здатна Вас захистити. Знайдіть спосіб таку техніку «занулити» по-справжньому!

Крім перерахованого, автомати ще визначають постійний «баланс мережі», відстежуючи перевантаження і пікові перепади як струмів короткого замикання (або близьких за значенням), так і напружень. Але автомати не стануть панацеєю, якщо станеться коротке замикання на ділянці Вашої мережі, який прокладений з порушеннями вимог і правил. Наприклад, провід, що проходить під листом фанери або іншого пального оздоблювального матеріалу. Про те, що станеться при КЗ в такому місці нижче.

Процес виникнення короткого замикання. Час відключення, розвиток процесу, наслідки

Незважаючи на гадану «миттєвість», процес короткого замикання має добре описані стадії при виникненні.

• Виникнення несанкціонованого містка між двома провідниками;
• Пробій струмом «бар'єру ізоляції» і виникнення нової, короткою, ланцюги в електричній схемі;
• Перенаправлення енергії, і виникнення струму короткого замикання в новій ділянці;
• Різке зростання сили струму, падіння напруги і швидкий розігрів нової ділянки «опору» - проводів, в яких відбувається коротке замикання;
• Розплавлення проводів (нагрів не зупиняється сам, і температури нагріву істотно перевищують температури плавлення сплавів і металів) з одночасним загорянням ізоляції;
• Спрацьовування автоматів захисту, які намагаються знеструмити проблемну зону;
• Зняття напруження і знеструмлення лінії;
• Триваючий нагрів пошкодженої ділянки мережі (навіть після знеструмлення, оскільки нагрівання значно триваліший процес) із загорянням ізоляції або проводів, якщо захист від замикання не працювала як треба;
• Вихід з ладу ділянки мережі, в якому відбулося КЗ.

Все це займає приблизно 2-4 секунди. Достатній час для того, щоб провід розігрівся до 1100 градусів і ізоляція спалахнула як сірник. Запобігти коротке замикання в цьому випадку не вийде, тільки мінімізувати втрати. Незважаючи на час, навіть при візуальному спостереженні процесу замикання електропроводки, виникнення КЗ, Ви просто не встигнете нічого зробити. Тому кілька рекомендацій про те, як уникнути такої біди

Якщо не можеш запобігти - очоль!

Ця фраза великого політичного діяча якнайкраще описує ситуацію з електромережею, якій ми довіряємо багато. І своє життя, і комфорт і майже все майно. Тому не буде зайвим список простих рекомендацій.

Перевірку нових електромереж і комунікацій проводите з надлишковими струмами, моделюючи перевантаження. Таке випробування треба проводити з фахівцем, самостійно робити це небезпечно.

Не нехтуйте виміром опору ізоляції в готової мережі. Так, це коштує грошей і займає час, але такий завмер виключить замикання на землю, властиве довгим кабелям, а також покаже найбільш небезпечні ділянки, які можливо правильніше буде замінити.

На зображенні видно, що дуга (пробою) може відбуватися і без фізичного контакту провідників. Саме тому, збираючи розетки і вимикачі, зачищайте ізоляцію проводів тільки на ділянці, повністю прибирає в клему! Не допускайте навіть декількох міліметрів оголених проводів, інакше може статися те, що на фото - електрична дуга всередині приладу. Нагадаємо, що при такому подію захист від короткого замикання майже гарантовано запізниться з відключенням лінії!

Непродумане нарощування і додавання ліній без заходів захисту - пряма дорога до замикання та пожежі. Це хороший приклад того, що ніколи не можна робити.

Навіть людина, далека від електрики, хоч раз в житті, але стикався з явищем, яке отримало назву «коротке замикання». Для того щоб убезпечити себе, своїх близьких, а також своє житло і споживачі електричного струму від цього процесу, слід ретельно розібратися в його природі, причини виникнення та різновиди.

Поняття і характеристика короткого замикання

Коротке замикання з точки зору електротехніки є явище, при якому опір електричному ланцюзі, що складається з декількох проводів, вкрай незначно, і його цілком можна порівняти з опором самих проводів. У цьому випадку відповідно до закону Ома сила струму перевищить своє номінальне значення відразу в кілька разів, причому станеться це практично в одну мить. Це, в свою чергу, призведе до того, що електричний ланцюг розірветься набагато раніше, ніж відбудеться критичне збільшення температури проводів.

Основні причини короткого замикання

Як показує практика, коротке замикання виникає найчастіше через те, що з якихось причин виявляється порушеною зовнішня ізоляція проводів або електричного обладнання. Це, в свою чергу, може бути пов'язано і з поступовим старінням основних елементів електричного кола, і з її механічними пошкодженнями, і навіть з ударом блискавки. Крім того, в останні роки на підприємствах почастішали випадки, коли коротке замикання ставало наслідком несумлінного обслуговування електроустаткування з боку відповідних служб.

штучне замикання

Втім, в роботі фабрик і заводів може наступити такий момент, коли виникне потреба викликати це явище штучним шляхом. Зокрема, навмисне коротке замикання досить часто використовують в ланцюзі трансформаторних підстанцій, які діють на зниженні струму. Для цього використовується спеціальне обладнання - короткозамикачі, що виконують роль своєрідних контролерів. У тому випадку, якщо на лінії або в самому трансформаторі виникне якесь ушкодження, то цей прилад штучно викличе коротке замикання, ланцюг виявиться розірваною і ніяких важких наслідків (наприклад пожежі) не буде.

Наслідки короткого замикання

Дане явище призводить до дуже серйозних наслідків. По-перше, досить часто воно супроводжується виходом з ладу електроустановок і виникненням в них пожеж. По-друге, через різке збільшення сили струму в ланцюзі окремі частини кабелю можуть бути піддані механічній дії, в результаті чого з'являться механічні та термічні пошкодження. По-третє, досить часто коротке замикання супроводжується значним падінням напруги в ланцюзі або на окремих її ділянках. Це, в свою чергу, веде до погіршення роботи електрообладнання. Нарешті, по-четверте, це явище робить украй негативний вплив на що знаходяться поблизу прилади, проводи й інше електричне обладнання.

Способи захисту від короткого замикання

Захист від короткого замикання включає в себе цілий комплекс заходів, вихідним пунктом в яких є профілактика пошкоджень ліній електропередач та обладнання. Крім того, щоб запобігти виникненню пожежі, використовують спеціальні прилади - плавкі ставки, які при замиканні згоряють і розмикають електричний ланцюг.

Виконання правил техніки безпеки як основний спосіб профілактики короткого замикання

Потужність короткого замикання залежить від безлічі факторів, головним з яких є сила струму в ланцюзі. У той же час слід пам'ятати, що будь-яка подібна явище являє собою потенційну небезпеку для людини, тому при роботі з електрикою слід чітко дотримуватися правил техніки безпеки.

Коротке замикання являє собою електричне з'єднання різних фаз, які є нетиповими для нормального режиму роботи. Внаслідок цього в провіднику різко збільшується сила струму, що призводить до небажаних наслідків. Розглянемо, що таке коротке замикання, класифікацію явища, потенційні загрози і способи запобігання КЗ.

КЗ ділиться залежно від фази мережі. В однофазної системі виділяють наступну класифікацію:

• фаза і нуль - найбільш поширений тип в побуті. Замикання трапляється, якщо використовувати електричні прилади , Які не розраховані на стандартну величину струмів або якщо в розетці знаходиться поганий контакт. В результаті цього спостерігається перегрів, і ізоляція проводів порушується;
• фаза й заземлення - ситуація, в якій фазний провід починає контактувати з заземленим корпусом іншого обладнання.

КЗ може відбуватися в трифазній системі:

• однофазне - розглянуто вище;
• двофазне - в процесі бере участь дві системи. Подібна ситуація часто трапляється з повітряними лініями електропередач. Найчастіше це відбувається під час сильного вітру, коли лінії проводів перетинаються між собою і утворюють замикання;
• трифазне і земля - одночасний контакт трьох системи з землею;
• трифазне - одночасний контакт трьох системи, спровокований з'єднанням між собою токопроводящего предмета.

Основні причини, що провокують виникнення КЗ:

• порушення цілісності ізоляції, що може виникати внаслідок зносу електрообладнання, в зв'язку з забрудненням поверхні приладів, а так само механічними пошкодженнями;
• механічне порушення цілісності елементів мережі (наприклад, обрив лінії передачі);
• скачки напруги - пробою ізоляції провідника, що призводить до розвитку витоку струму і створення дугового короткочасного розряду;
• удар блискавки;
• потрапляння тварин і птахів на струмопровідні частини;
• людський фактор - помилки персоналу при проведенні робіт з переключення;
• навмисне КЗ з використанням короткозамикачів - використовуються з метою економії вимикачів. Сьогодні дана технологія не застосовується і є забороненою.

Які можуть бути наслідки?

Під час замикань спостерігається різке збільшення сили струму, що призводить до розплавлення металів. «Бризки» можуть розноситися на всі боки, приводячи до займання предметів навколо і пожеж. Це особливо небезпечно для домашніх умов, так як КЗ може стати причиною втрати майна і житла. Наслідками на підприємствах є аварійна ситуація, пошкодження техніки і ризик того, що можуть постраждати люди.

Замикання, в залежності від місця його утворення, може привести до системою аварії, наслідками якої стане економічний і технічний шкоди. Устаткування, яке знаходилося під дією посиленої сили струму, виходить з ладу або отримує серйозні пошкодження.

Ще одним наслідком замикання є погіршення умов роботи персоналу і споживачів - різке зниження тиску призводить до зупинки виробничих потужностей і економічним збитком. Найбільших втрат наноситься того місця, в якому безпосередньо виникло замикання.

Способи захисту

Найбільш надійнім и дієвім способом Запобігання КЗ є установка автоматичних вімікачів. Альтернативою служать плавкі запобіжники. Автомат своєчасно вловлює виникнення замикання і відключає харчування, завдяки чому виникнення аварійної ситуації є неможливим.

Інші запобіжні заходи:

• регулярна ревізія електропровідних каналів - візуальне визначення слабких місць кабелю, де зношується ізоляція і своєчасне усунення проблеми;
• використання електричних реакторів, які регулюють подачу струму;
• використання спеціальних електроланок, які в разі потреби відключають секційні вимикачі;
• використання понижуючих трансформаторів, які оснащені розщеплюваного обмоткою низької напруги.

Порада: для домашнього використання рекомендується встановлювати автоматичні вимикачі. Вони розраховані на певний струм, після перевищення величини якого, розривається ланцюг. Інші заходи в основному вказані для промислового використання.

У чому полягає загроза КЗ?

Замикання в першу чергу становить загрозу здоров'ю і життю людини. Це пов'язано з пожежною небезпекою: загоряння ізоляції проводів, займання навколишніх предметів, здатність ізоляції поширювати горіння. Так само зміна сили струму може бути згубним для використовуваних пристроїв і приладів, приводячи до катастрофічних наслідків. КЗ може стати причиною економічного збитку Тому важливо використовувати заходи профілактики виникнення явища і вдаватися до установки методів захисту.

Коротке замикання - це явище в електротехніці, яке супроводжується замиканням ( електричним з'єднанням ) Між собою двох або трьох фаз, фази на нульовий провідник, замикання фазного провідника на землю в мережах з глухозаземленою, а також ефективно заземленою нейтраллю в трифазної мережі . Крім того, коротким замиканням є межвитковое замикання в електричних машинах.

Характерні особливості даного процесу - це значне збільшення струму і падіння напруги. Зростання струму відбувається до значень, що перевищують номінальний в кілька разів.

Загальноприйнята буквене скорочення даного явища - КЗ. Залежно від кількості замкнених фаз розрізняють кілька видів коротких замикань. Для наочності зобразимо схеми, які ілюструють той чи інший тип КЗ в трифазної електричної мережі.

Імовірність виникнення однофазних коротких замикань найбільш висока і складає більш 60% від загальної кількості КЗ. Двофазні КЗ, в тому числі на землю, виникають рідше, ймовірність виникнення даної аварійної ситуації - 20%. Трифазні КЗ зустрічаються досить рідко, ймовірність їх виникнення - 10%.

Причини Виникнення короткого замикання

Основна причина виникнення короткого замикання - порушення ізоляції обладнання електроустановок, в тому числі кабельних і повітряних ліній електропередач. Наведемо кілька прикладів виникнення КЗ через порушення ізоляції.

При проведенні земляних робіт було пошкоджено високовольтних кабель, що призвело до виникнення міжфазного короткого замикання. В даному випадку пошкодження ізоляції відбулося в результаті механічної дії на кабельну лінію.

У відкритому розподільчому пристрої підстанції виникло однофазное замикання на землю в результаті пробою опорного ізолятора через старіння його ізоляційного покриття.

Ще один досить поширений приклад - падіння гілки або дерева на дроти повітряної лінії електропередач, що призводить до схлестиванію або обриву проводів.

Способи захисту обладнання від коротких замикань в електроустановках

Як і згадувалося вище, короткі замикання супроводжуються значним збільшенням струму, що призводить до пошкодження електрообладнання. Отже, захист обладнання електроустановок від даного аварійного режиму - основне завдання енергетики.

Для захисту від короткого замикання, як аварійного режиму роботи обладнання, в електроустановках розподільних підстанцій використовують різні захисні пристрої.

Основна мета всіх пристроїв релейного захисту - це ділянка мережі, на якому виникло коротке замикання.

В електроустановках напругою 6-35кВ для захисту ліній електропередач від коротких замикань використовують максимально-струмовий захист (МТЗ). Для захисту ліній напругою 110 кВ від коротких замикань використовується диференційно-фазна захист, як основний захист ліній. Крім того, для захисту ЛЕП 110 кВ в якості резервних захистів використовуються дистанційна захист і земляна захист (ТЗНП).

У низьковольтних мережах для захисту ланцюгів від КЗ використовуються автоматичні вимикачі.

Напевно багато хто чув таке словосполучення як коротке замикання, але мало хто розуміє, через що виникає дане явище, чим воно небезпечне і які процеси відбуваються під час КЗ. У цій статті ми детально розглянемо дане питання, так як «коротун в проводці» - це досить часта ситуація, яка є дуже небезпечною і може призвести до несприятливих наслідків. Отже, причини виникнення короткого замикання, способи запобігання та наслідки ми розглянули нижче.

Що це таке?

Електричне коло - це, як правило, два провідника з різнойменних потенціалом і підключеним споживачем струму. Кожен кінцевий споживач має свій внутрішній опір, яке чинить опір току і обмежує, тим самим дозуючи його кількість і щільність в провіднику, змушуючи робити роботу.

У момент, коли опір різко зменшується до статичної похибки опору провідників, електричний струм , Нічим практично не обмежений, зростає до такої величини, що перетин провідників стає малим і проходячи через них, розігріває жили до температури руйнування і плавлення. Тому частий супутник короткого замикання - це вогонь, розплавлений метал провідників і допоміжних механізмів.

Ознаками замикання в проводці є запах гару, іскріння і загорання проводів, а також відключення електрики на певній ділянці або ж у всій мережі.

Як виникає КЗ?

Отже, розглянемо основні причини виникнення короткого замикання в електропроводці і електроустановках.

Висока напруга. У момент вище допустимих параметрів, присутня можливість електричного пробою ізоляції провідника або електричної схеми . В результаті розвивається витік струму до розмірів КЗ, зі створенням короткочасного стабільного дугового розряду.

Стара ізоляція. Житлові і промислові фонди, які не проводили заміну електричної проводки - це перші претенденти на спонтанні КЗ. Будь-яка ізоляція, яка використовується в електропроводці, має свій ресурс. Згодом вона руйнується під впливом зовнішніх факторів, що і призводить до виникнення замикання.

Зовнішнє механічний вплив. Зняття ізоляції з проводу, її перетирання та інше вплив на захисну оболонку, що послаблює її властивості, рано чи пізно викличуть загоряння і КЗ. Наприклад, в побуті часто причиною виникнення короткого замикання є пошкодження проводки під час свердління стін. Про те, читайте в нашій статті.

Сторонні предмети. Так само як пил різного походження, дрібні тварини, деталі з сусідніх вузлів, волею випадку потрапили на електричні провідники , Викликавши і розвинувши таким чином КЗ.

Прямий удар блискавки. Відбувається те саме, що і при (дивись вище).

Приклад наслідки від виникнення КЗ в електроустановці демонструється на відео:

Наслідки короткого замикання - це вигорілі ділянки проводки і її загоряння!

види явищ

Найпоширеніше - це замикання на землю, коли або одна фаза взаємодіє з землею, або дві фази взаємодіє з землею, на одному або декількох ділянках. Коротке замикання на землю, зустрічається в системах з глухозаземленою нейтраллю і складають до 70% всіх випадків.

Існує також міжфазне КЗ, коли відбувається взаємодія двох фаз між собою. Відбувається в результаті порушення ізоляції в трифазному обладнанні.

Ну і останній вид КЗ - трифазне, коли взаємодіють всі три фази. На схемі нижче зображені основні види коротких замикань:

способи запобігання

Для запобігання розвитку КЗ і захисту електричних пристроїв і ліній електропостачання самим ефективним методом є або ж плавких запобіжників. Автомат (на фото нижче) при виникненні «коротиша» своєчасно відключить харчування, тим самим запобігає виникненню небезпечної ситуації.

Ще один спосіб запобігти виникненню короткого замикання - своєчасна, завдяки якій можна візуально визначити місце оплавлення ізоляції і перейти до вирішення проблеми.