Что такое короткое замыкание?

Понятие и теория

Из учебника физики известно, что любое вещество состоит из молекул, а они, в свою очередь, состоят из атомов. На внешней орбите некоторых атомов находятся электроны, которые имеют слабую связь с ядром.

Если вы приложите к этим электронам силу, они могут развалиться и сдвинуться с места. Этим свойством обладают металлы и некоторые другие элементы в особых условиях.

Наиболее распространенные металлы, используемые в электротехнике, – это алюминий и медь. Именно из них делают провода для электрокабелей.

Но чтобы получить электрический ток, недостаточно оторвать электроны, их еще нужно сгруппировать и направить, придав им упорядоченное движение.

Для этого существуют различные генераторы постоянного и переменного тока или источники тока в виде батарей и аккумуляторов.

Разница между батареей и аккумуляторной батареей заключается в способности батареи перезаряжаться, восполняя потерянную энергию.

Есть два типа тока:

• переменная;
• постоянный.

Действительно, существует множество других типов, но поскольку в повседневной жизни мы в основном сталкиваемся с этими двумя, они будут разбираться.

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц по замкнутому кругу. Например, возьмем цепь постоянного тока, состоящую из батареи, кабелей, выключателя и лампочки. Провода используются для соединения всех используемых элементов.

Допустим, у нас получилась такая схема: плюс аккумуляторной батареи подключен проводом к одному выводу переключателя, второй вывод переключателя соединен проводом с контактом лампочки, а второй контакт лампочки выключатель, опять же по проводу, он подключен к минусу аккума. Если переключатель включен, то по собранной цепи будет протекать ток и загорится свет, если переключатель сломан, свет погаснет.

В последнем случае, хотя в цепи нет тока, напряжение присутствует. Оно будет равно напряжению аккумулятора и может быть определено с помощью вольтметра. С одной стороны переключателя будет положительный потенциал, с другой – отрицательный. Положение изменится, если переключатель включен. Теперь плюс и минус будут на противоположных сторонах лампочки.

Почему произошло это изменение? Когда переключатель выключен, электроны батареи, достигающие переключателя, останавливаются, потому что его контакты разомкнуты. Следовательно, на другом контакте переключателя нет электронов.

Раньше считалось, что положительно заряженные частицы действуют как носители заряда, в некоторых случаях они и есть, но тем не менее электроны являются основными носителями и имеют отрицательный заряд. Но чтобы не запутаться в старой и новой схемах на аккумуляторах, на минусовый контакт ставят знак +, и приборы работают по такому же принципу.

Разница между количеством электронов на двух контактах и ​​будет составлять напряжение.

Теперь поговорим о лампочке. Его основной элемент – нить накала. Нить накала изготавливается из тугоплавкого и высокопрочного материала, обычно вольфрама. Этот материал почти не пропускает какие-либо электроны, поэтому после прохождения через нить накала лампы будет гораздо меньше электронов, чем накопилось до нити накала.

Кроме того, электроны, проходящие через лампочку, быстро переносятся на минус батареи, поэтому напряжение теперь будет наблюдаться на контактах лампочки, а не на переключателе. Что будет, если вынуть лампочку из цепи?

Варианты защиты от КЗ

В качестве защиты от короткого замыкания можно использовать:

Выключатели могут быть установлены только на всей системе, а не на отдельных фазах и нулевой цепи. В противном случае при коротком замыкании автомат нуля выйдет из строя и вся электрическая сеть окажется под напряжением, потому что включится фазовый переключатель. По этой же причине не рекомендуется устанавливать кабель с сечением меньше, чем допускает автомат.

Что происходит при возникновении короткого замыкания

Лампочка в приведенной выше схеме считается полезной нагрузкой для источника питания: батареи. Для чего нужна лампочка? Преобразует электрическую энергию в световую.

Если вынуть его и подключить переключатель непосредственно к минусу аккумулятора и включить его, электроны мощным потоком устремятся к другому выводу аккумулятора. Результатом будет разрядка аккумулятора. Вся его энергия будет потрачена зря. Это может даже потерпеть неудачу. В любом случае пользоваться им уже не удастся.

Но, помимо потраченной впустую энергии, есть еще один большой недостаток. Как уже упоминалось, у лампы накаливания есть вольфрамовая нить. Что происходит, когда через него протекает ток?

Поскольку сопротивление нити большое, то есть электроны, образно говоря, должны протискиваться через узкие каналы, они, ударяясь об атомы вольфрама, отдают ему часть энергии. Это приводит к тому, что вольфрам начинает нагреваться и нагревается до такой температуры, что от него начинает исходить свет.

Любой материал имеет сопротивление электрическому току, будь то провода или выключатель. Поэтому, когда лампочка вынимается, провода и выключатель становятся нагрузкой. Хотя они не так быстро и горячо перегреваются, они все равно перегреваются.

Важный. Из этого можно сделать вывод, чем опасно короткое замыкание: происходит ненужный нагрев проводников и зря теряется электрическая энергия.

Что такое короткое замыкание (КЗ)

Электрический луч плавает в океане и не приспосабливается к короткому замыканию, полностью обходясь без знания закона Ома. Нам, чтобы понять природу и причины короткого замыкания, этот закон просто необходим. Итак, если у вас еще не было времени, давайте прочитаем закон Ома, силу тока, напряжение, сопротивление и другие отличные физические концепции.

Теперь, когда вы все это знаете, вы можете дать определение короткого замыкания из физики и электротехники:

Короткое замыкание – это соединение двух точек электрической цепи с разными потенциалами, не ожидаемое при нормальной работе цепи и приводящее к критическому увеличению силы тока в соединении.

Короткое замыкание приводит к образованию деструктивных токов, превышающих допустимые значения, сбоям устройства и повреждению проводки. Почему это происходит? Рассмотрим подробнее, что происходит в цепи при коротком замыкании.

Возьмем самую простую цепочку. Имеет источник тока, сопротивление и провода. Также сопротивлением проводов можно пренебречь. Такой схемы вполне достаточно, чтобы понять суть короткого замыкания.

В замкнутой цепи действует закон Ома: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Другими словами, чем ниже сопротивление, тем выше ток.

Точнее, для нашей схемы закон Ома запишется в следующем виде:

Здесь r – внутреннее сопротивление источника тока, а греческая буква эпсилон указывает ЭДС источника.

Что подразумевается под силой тока короткого замыкания? Если в нашей цепи нет сопротивления R или оно очень мало, ток увеличится и в цепи будет протекать ток короткого замыкания:

Почему короткое замыкание так называется

Так что же такое короткое замыкание? В нашей последней схеме мы использовали: аккумулятор, провода и выключатель. Так как переключатель является проводником во включенном положении, его можно заменить куском провода.

В итоге схема принимает следующий вид: плюс аккумулятора соединен проводом с минусом аккумулятора. Так что же такое короткое замыкание по-простому? Это короткое замыкание в цепи питания.

Дадим небольшое определение того, что такое короткое замыкание – это аварийный режим, при котором два проводника соприкасаются с разными потенциалами (например, фаза с другой фазой или фаза и ноль). Из-за того, что нагрузка закорочена, сопротивление цепи уменьшается, а ток резко возрастает до очень больших значений.

Возьмем для примера нормальный утюг. Когда мы включаем его в розетку, создается путь для прохождения электрического тока. Ток начинает течь через нагревательный элемент утюга, сопротивление которого очень велико.

Если убрать это сопротивление из цепи, например, закоротив фазу и ноль на ТЭНе, путь тока уменьшится, то есть станет коротким. Ток будет течь только по проводам без сопротивления (нагрузки).

В чем опасность короткого замыкания

Рассмотренный пример с аккумулятором – это всего лишь миниатюра, которая наглядно показывает, к чему приводит короткое замыкание. Емкость и напряжение аккумулятора небольшие, поэтому последствия короткого замыкания незначительны – поврежденный аккумулятор.

В быту чаще всего говорят о коротком замыкании, связанном с домашней сетью, в которой напряжение составляет не менее 220 В. Мощность трансформатора, от которого подается питание в дом, составляет сотни тысяч или миллионы ватт. Конечно, сопротивление проводов ограничивает этот ток, но ненамного.

В советское время линии электропередач состояли из проводов, натянутых на опоры. При сильном ветре, если провода недостаточно натянуты, они могут перекрываться. Раздался громкий треск, гул, полетели искры. Зрение не для слабонервных. Иногда провода сваривались, сжигались и падали на землю.

Если фазовый провод подстанции выпадал, это создавало огромную опасность для окружающих. Погибли и люди, и животные. К счастью, сегодня таких очередей становится все меньше и меньше, но в частном секторе, на дачах, в деревнях еще можно встретить такую ​​опасность.

Что касается квартир и частных домов, здесь есть еще одна опасность. Как уже говорилось, короткое замыкание – это создание цепи без нагрузки.

Это высвобождает огромную энергию, которая очень быстро нагревает пряди. При коротком замыкании могут возникнуть искры в виде раскаленного металла. Забравшись на горючее вещество, они воспламеняют его.

В случае короткого замыкания основная опасность – возгорание или возгорание.

Опасный! При тушении водой такой пожар под напряжением может вызвать поражение электрическим током.

Поэтому, чтобы обезопасить себя от подобных проблем, в каждом доме должна быть защита от короткого замыкания.

Защита от короткого замыкания

Чтобы понять, как обезопасить себя от короткого замыкания, необходимо повторить, что такое короткое замыкание? Следовательно, короткое замыкание – это замкнутая цепь, по которой протекает ток большой мощности.

Следовательно, защита должна точно реагировать на большие токи. В любом измерительном шкафу, кроме счетчика, есть автоматические выключатели. Так они реагируют на большие токи. Кроме того, машина реагирует на два разных тока:

• ток короткого замыкания;
• ток перегрузки.

Признаком короткого замыкания является лавинообразный скачок тока, на который должен среагировать первый защитник. Что такое защита и как она работает? Известно, что если по проводу проходит ток, вокруг него образуется электромагнитное поле. Это свойство используется на машине.

Катушка сделана из толстой медной проволоки – соленоид, внутри которого находится сердечник. Сердечник, в свою очередь, подключен к расцепителю – устройству, отключающему цепь.

Количество витков рассчитывается таким образом, чтобы при достижении определенного тока он мог сдвинуть сердечник и отпустить цепь через него. После устранения неисправности механизм устанавливается в исходное положение с помощью ручки на станке.

Провода, проложенные в комнате, способны пропускать ток определенной силы; если это значение будет превышено, они начнут нагреваться, так как имеют сопротивление. Это может вызвать их перегрев до такой степени, что изоляция на них начнет плавиться. Это может вызвать возгорание или короткое замыкание. Чтобы этого не произошло, в автомате предусмотрена еще одна защита – тепловая.

это биметаллическая пластина, через которую проходит ток питания. Когда ток начинает нагревать провода, он нагревает и эту пластину.

Пластина, в свою очередь, постепенно начинает менять форму до тех пор, пока расцепитель не откроется, прервав подачу тока.

Биметалл: два разных соединенных металла, которые имеют разную степень расширения при нагревании. Поэтому, когда пластина нагревается, она меняет форму, изгибаясь в ту или иную сторону.

Машину можно будет включить после того, как пластина остынет и вернется в исходное положение.

Причины возникновения короткого замыкания

Почему возникает короткое замыкание, рассмотрим некоторые из наиболее частых причин:

1. Перегрузка сети.
2. Неисправный электроприбор.
3. Ущерб от грызунов.
4. Случайное повреждение.

Перегрузка – одна из наиболее частых причин короткого замыкания. Промышленность производит новые и более мощные электроприборы, а электропроводка остается прежней.

Если вовремя не произвести пересчет и не поменять провода, то рано или поздно произойдет короткое замыкание. Во-первых, прерыватель перегрузки выключается всякий раз, когда изоляция стареет, и теряет свои защитные свойства до тех пор, пока, наконец, не пройдет это испытание.

Если короткое замыкание произойдет в электрическом приборе, он отключится или машины будут работать. Такое устройство легко найти, переподключив его к сети. Иногда, особенно в сельской местности, грызуны могут причинить вред. Почему-то им нравятся изделия из резины и пластика.

Когда они умирают, они замыкают сеть, что приводит к короткому замыканию.

Иногда арендаторы сами создают себе проблемы. Не убедившись в отсутствии электрических проводов, начинают сверлить или забивать гвозди, вызывая не только короткое замыкание, но и сильный стресс и боль. Чтобы обезопасить себя от таких травм, нужно убедиться в отсутствии проводов или хотя бы вставить УЗО.

Устройство защитного отключения определяет ток утечки и отключает сеть. Защищает человека от поражения электрическим током.

Осталось узнать виды коротких замыканий (КЗ) и их характеристики.

Виды коротких замыканий в быту и в электроэнергетике

Фактически типы коротких замыканий можно разделить на два типа: бытовые и промышленные.

В быту, где чаще встречается сеть с глухой нейтралью (3 фазы, ноль и земля), здесь можно заметить следующие виды коротких замыканий:

• один этап;
• двухфазный;
• трехфазный.

В первом случае фазный провод замыкается на ноль или на массу. Во втором то же самое, либо в другой этап, либо даже в ноль. В трехфазном все три фазы замкнуты друг с другом.

Для знаний в энергетике по ГОСТ 52735-2007 можно найти следующие виды коротких замыканий:

• – Трехфазный, обозначен К (З): короткое замыкание между всеми тремя фазами;
• – Двухфазный, обозначен K (2): короткое замыкание между двумя фазами;
• – Двухфазный с землей, обозначен K (1,1): короткое замыкание между двумя фазами и одновременно на землю;
• – однофазный на землю, обозначается K (1): короткое замыкание одной из фаз на землю или заземленные части оборудования;
• – двойное короткое замыкание на землю, обозначенное как K (1 + 1): это такое короткое замыкание, когда две разные фазы замкнуты на землю, но не замкнуты друг на друга.

Причины короткого замыкания и как его предотвратить

Причин может быть много, остановимся на тех, которые, по статистике ЧС, встречаются чаще.

1. Износ электрического оборудования энергосистем или домашних электрических сетей. Бывает, когда изоляция проводов теряет диэлектрические свойства. Затем в этом участке цепи происходит непреднамеренное электрическое соединение.

Причины короткого замыкания

2. Превышение допустимой нагрузки в цепи питания. Это вызывает нагрев токоведущих элементов, что приводит к повреждению изоляции.

Короткое замыкание из-за перегрузки в сети

3. Удар молнии в ВЛ. В этом случае короткое замыкание вызывает перенапряжение в сети, молния не должна попадать в линию питания напрямую, если разряд был близким, это вызывает ионизацию воздуха, что увеличивает его электропроводность. В результате между линиями электропередач образуется электрическая дуга.

4. Физическое воздействие на провода, вызывающее механическое повреждение изоляции, а также воздействие металлических предметов на токопроводящие элементы. Это нарушение может быть вызвано халатностью в ведении домашнего хозяйства.

5. Подключение неисправного оборудования к сети. Например, это может быть вызвано снижением внутреннего сопротивления.

6. Человеческий фактор. Достаточно широкое определение, включающее в себя огромное количество случаев халатного или некорректного действия человека: ошибки при монтаже электропроводки, неудачный ремонт электрооборудования, неправильная работа персонала подстанции.

Защита от короткого замыкания

Соблюдайте правила использования электроприборов. Наши советы помогут предотвратить короткие замыкания и избежать серьезных последствий.

Следите за состоянием проводки

В основном это касается старых построек, в которых проводка была проложена несколько десятилетий назад. Дело в том, что сечение кабеля старой проводки зачастую не соответствует мощности и току, необходимым для работы современных электроприборов: кондиционеров, стиральных машин, микроволновых печей, электрочайников и другого оборудования. Это приводит к нагреванию кабеля и риску короткого замыкания.

Поэтому обезопасить себя можно, своевременно заменив старую проводку на новую. Для новой проводки сечение кабеля должно соответствовать потребляемой мощности и току в сети. Эти данные есть в договоре на подключение здания к электросети. Таблица поможет вам выбрать необходимое сечение кабеля.

Для новой проводки сечение кабеля должно соответствовать потребляемой мощности и току в сети

Использование подходящих автоматических предохранителей

Часто вместо предохранителей используются так называемые «жучки» и неподходящие автоматические выключатели. Это увеличивает риск нагрева кабеля и короткого замыкания.

Возьмем пример: поставщик электроэнергии дал согласие на установку «автомата» на 16А. Этот предохранитель рассчитан на удельную потребляемую мощность и силу тока. Он активируется, когда ток превышает 16 ампер, и защищает сеть от аварии. А если установить в этой сети «автоматический» или «жучок» 40А, сеть становится незащищенной от чрезмерных нагрузок. Это увеличивает риск повреждения кабеля и короткого замыкания.

Ошибка – предохранитель

Проверка работоспособности кабеля

Перед подключением всегда проверяйте целостность изоляции кабеля и отсутствие короткого замыкания. Ленточный бронированный кабель следует проверить на замыкание на броню. Мега-метр – самый простой инструмент для этого.

Мегаомметр

Электросети без заземления или зануления — нет эксплуатации

Наличие заземления само по себе не предотвращает короткое замыкание. Однако он защищает любое оборудование в случае короткого замыкания. Сила тока мгновенно снижается до безопасного для человека уровня.

Например, в многоквартирных домах и частных домах заземление выполняется таким образом, что в случае короткого замыкания срабатывают автоматические выключатели. Надежные бытовые предохранители значительно снижают риск коротких замыканий.

Схема электропроводки в здании и на участке под час ремонта

Если в вашей квартире в частном доме идет ремонт или земляные работы, крайне важно не повредить электропроводку. Чтобы этого не произошло, при сверлении или скалывании стен нужно проверить это место с помощью тестера скрытой проводки. И перед тем, как делать земляные работы, важно изучить схему подключения на участке.

Последствия КЗ

Даже зная причины короткого замыкания и способы его предотвращения, бывают нештатные ситуации, когда они возникают. И тогда, в зависимости от тяжести короткого замыкания, возникают последствия:

1. Поражение электрическим током и тепло, выделяемое человеком.
2. Огонь.
3. Сбой устройства.
4. Сбой питания с невозможностью доступа в Интернет или ТВ. Дополнительное времяпрепровождение без света свечей может длиться долго, пока не будут завершены ремонтные работы.

Короткое замыкание часто бывает причиной возгорания

Такое явление, как короткое замыкание – нарушение покоя и комфорта. От него нужно защищаться с помощью защиты, доступной каждому жителю.

Основное действие в борьбе с коротким замыканием и защите от него – своевременное размыкание цепи. Это делается с помощью различных устройств защиты от короткого замыкания.

Практически все современные электроприборы имеют предохранители. Предохранитель перегорел, и цепь разомкнулась.

В многоэтажных домах каждая квартира оборудована автоматами короткого замыкания. Это автоматические выключатели, рассчитанные на определенный рабочий ток. При увеличении силы тока автомат срабатывает, размыкая цепь.

В промышленной сфере используются специальные реле для защиты электродвигателей от коротких замыканий.

Выключатели короткого замыкания

Теперь, зная, что такое короткое замыкание, его причины, и в то же время помня о законе Ома, можно легко предотвратить эту неприятную аварию.

Зачем нужно знать значения тока КЗ и сопротивления петли “Фаза-ноль”?

Я уже много сказал в статье. Но какой смысл знать эти параметры электрической сети?

Знание тока короткого замыкания (или сопротивления петли «Фаза-ноль») и мощности нагрузки позволяет нам правильно и оптимально (с точки зрения соотношения безопасность / функциональность / надежность / цена) выбрать основные элементы электроснабжение системы – защитные устройства и сечения кабелей. Ниже чуть подробнее.

Безопасность

Я уже говорил об этом, но повторяю. Электрические сети должны быть безопасными во всех областях и во всех режимах. Для этого, помимо изоляции, используются автоматические выключатели и устройства дифференциального управления током (УЗО). Вместе с защитным заземлением эти устройства защищают оборудование от коротких замыканий и перегрузок, а человека – от опасности прямого или косвенного контакта.

Функциональность

Зная ток КЗ, можно сделать вывод о необходимости установки стабилизатора или замены кабельной линии на новую. Кроме того, можно сделать вывод об избирательности: можно ли ее гарантировать хотя бы частично?

Надежность

В случае высокого тока короткого замыкания следует использовать автоматические выключатели с высокой отключающей способностью для надежной работы во время короткого замыкания. Кроме того, высокие требования должны быть предъявлены к качеству сборки и комплектующих.

Цена

Здесь понятно: выполнение предыдущих пунктов существенно влияет на цену всей электросети.

Высокий ток КЗ – это хорошо или плохо?

Как я показал на графике выше, чем дальше короткое замыкание от источника питания, тем ниже будет ток короткого замыкания, так как сопротивление линии будет больше. Высокие токи короткого замыкания обычно возникают в тех точках электрической сети, которые находятся ближе всего к подстанции, а кабельные линии имеют большое сечение кабеля. В сетях электроснабжения напряжением 0,4 кВ токи короткого замыкания более 6 кА считаются относительно высокими, а токи короткого замыкания более 15 кА практически не встречаются. Итак, что у нас есть:

Минусы низкого тока КЗ

• большое падение напряжения при достаточно мощной нагрузке;
• обычно низкое напряжение на электроприборах. В этом случае не всегда поможет стабилизатор;
• нестабильность напряжения на электроприборах в зависимости от времени суток или сезона. Я изучил стандарты напряжения и допуски;
• большое время срабатывания выключателя (до бесконечности) при замыкании на землю (срабатывает только тепловой расцепитель);
• необходимость установки автоматических выключателей с характеристикой отключения «В» для возможности срабатывания электромагнитного расцепителя с большей вероятностью в случае короткого замыкания. Эта спорная тема обсуждается в моей статье о Дзен. Зачем ставить машины с функцией «B”;
• обязательная установка УЗО – при этом, помимо своих «основных» задач (тушение с большим током утечки, а также защита человека при прямом и косвенном контакте), УЗО выполняет функцию защиты от коротких замыканий – цепь на массу (ПУЭ 1.7.59, 7.1.72).

Плюсы низкого тока КЗ

• возможность установки недорогих автоматических выключателей с низкой номинальной отключающей способностью при коротком замыкании (Icn = 4500 A);
• относительно легко гарантировать селективность между входным и последующим автоматами. Но нужно рассчитать и измерить точное значение тока короткого замыкания,
• низкий пусковой ток электродвигателей и других инерционных нагрузок. Статья Что такое пусковой ток, как его измерить и рассчитать.

Минусы высокого тока КЗ

• невозможность обеспечения селективности между вышестоящими и нижележащими автоматами. Вывод: установка рубильника или автоматического выключателя с таймером;
• необходимость установки АБ с высокой номинальной отключающей способностью при коротком замыкании (Icn = 6000, 10000 А и т д.). Отключающая способность должна быть выше тока короткого замыкания в начале защищаемого участка (п. 3.1.3 ПУЭ);
• большие негативные последствия в случае короткого замыкания.

Плюсы высокого тока КЗ

• легко обеспечить стабильное напряжение на нагрузке и в целом качество электроэнергии;
• есть перспектива подключения новых потребителей и увеличения нагрузки;
• гарантированное отключение линии при коротком замыкании.

Селективность автоматических выключателей и УЗО – отдельная большая тема, есть планы.

Обобщая плюсы и минусы, можно сказать, что величина тока короткого замыкания – палка о двух концах. В жилом секторе ток короткого замыкания часто невелик, и его пытаются увеличить, прокладывая новые линии с большим поперечным сечением кабеля и устанавливая новые трансформаторные кабины. В серьезной энергетике, наоборот, используются методы уменьшения тока короткого замыкания.

В цепи постоянного тока

В домашних условиях постоянный ток не используется для бытовых нужд. В основном это касается электрооборудования. Для защиты могут использоваться предохранители, автоматические выключатели или схемы защиты.

Без специальной подготовки и знаний в такие устройства лучше не лезть самостоятельно, а отнести в мастерскую или вызвать специалиста. Но стоит отметить, что принцип включения в постоянной цепи ничем не отличается от включения по переменному току.

Последствия могут быть аналогичными: возникновение пожара или, в редких случаях и при неблагоприятных условиях, повреждение человека постоянным током.

В каких случаях КЗ работает на благо?

На высоковольтных подстанциях к силовым трансформаторам подключается устройство, называемое выключателем короткого замыкания. По своей конструкции это заземляющий нож, готовый в любой момент намеренно «замкнуть» одну из фаз на землю.

В случае повреждения внутри трансформатора или на его сборной шине срабатывает переключатель короткого замыкания. При его включении происходит короткое замыкание, что приводит к появлению больших токов и отключению линии питания с противоположного конца.

Другой пример в энергетике – «таяние льда на линиях электропередач». На воздушных линиях электропередачи тающий лед используется для защиты линии от образования льда. Они подключены одним концом к самому проводу, а другим к земле.

Электросварка работает по принципу короткого замыкания, но в отличие от обычного короткого замыкания сварочный ток регулируется.

Преднамеренное КЗ

В электротехнике есть устройство, называемое варистором. Его часто используют в электрооборудовании для защиты оборудования от перенапряжения.

Он действует по принципу короткого замыкания, описанному выше. Некоторые специально устанавливают его в цепи освещения, чтобы лампы не перегорели при сильных скачках напряжения или сбоях в электросети. При их срабатывании домашняя сеть переходит в режим короткого замыкания и автоматы отключают защищенную цепь.

Все рассмотренные примеры использования КЗ – вынужденная мера, указывающая на аварийную ситуацию. Поэтому перед включением автоматов после их активации необходимо убедиться, что электросеть нормализована.

Как предотвратить короткое замыкание

На этот вопрос есть краткий ответ: во избежание короткого замыкания соблюдайте правила эксплуатации электроприборов. Приведенные ниже конкретные рекомендации помогут предотвратить короткое замыкание.

Следите за состоянием проводки

Несчастные случаи обычно происходят в старых зданиях, которые были подключены несколько десятилетий назад. Сечение кабелей старой проводки часто не соответствует мощности и току, необходимым для работы современной техники: кондиционеров, стиральных машин, микроволновых печей, электрочайников и так далее. Это приводит к нагреванию кабеля и риску короткого замыкания.

Старую проводку нужно своевременно менять. Сечение кабеля новой проводки должно соответствовать потребляемой мощности и силе тока в сети. Эти параметры устанавливает поставщик электроэнергии, и вы можете увидеть их в договоре на подключение здания к электросети. Таблица поможет выбрать необходимое сечение кабеля.

Таблица выбора сечения кабеля по мощности и току

Используйте подходящие автоматические предохранители

Рекомендация в основном касается отечественных потребителей: владельцев квартир, домов, дач. Использование так называемых «клопов» вместо предохранителей, а также установка неподходящих автоматических выключателей увеличивает риск перегрева кабеля и короткого замыкания.

Пример: Поставщик электроэнергии согласился установить «автомат» на 16А. Этот предохранитель рассчитан на допустимую потребляемую мощность и силу тока. Он активируется, когда ток превышает 16 ампер, и защищает сеть от аварии. Если установить в этой сети «автомат» или «жучок» на 40А, потребитель не будет страдать от частых срабатываний предохранителя. Но сеть останется незащищенной от аномальных нагрузок. Это увеличивает риск повреждения кабеля и короткого замыкания.

«Жук» – это самодельный или модифицированный предохранитель. Обычно это предохранитель, в котором вместо предохранителя используется толстый провод.

Взрыватель с “жучком»

Проверяйте работоспособность кабеля

Перед подключением проверьте изоляцию кабеля и короткое замыкание. Кабель с ленточной броней следует проверить на замыкание на броню. Проще всего это сделать с помощью мегомметра.

Определить короткое замыкание поможет мегаомметр

Не эксплуатируйте электросети без заземления или зануления

Заземление и заземление сами по себе не предотвращают короткое замыкание. Но благодаря этой защите в случае короткого замыкания сила тока мгновенно снижается до уровня, безопасного для человека и оборудования.

В многоквартирных домах и частных домах заземление реализовано так, что в случае короткого замыкания срабатывают автоматические выключатели. Поэтому отечественным потребителям достаточно использовать надежные предохранители, как описано выше.

Учитывайте схему электропроводки в здании и на участке во время ремонта

Во время ремонта или земляных работ на участке важно не повредить проводку. Поэтому при сверлении или раскалывании стен важно проверять зону с помощью тестера для скрытых кабелей. И перед тем, как делать земляные работы, важно изучить схему подключения на участке.

Полезное КЗ

Возникающий в результате такого явления ток может принести не только разрушение, но и пользу. Есть ряд устройств, которые работают в условиях сильного тока. Дуговая сварка – классический пример таких устройств. Его работа происходит за счет соединения сварочного электрода и контура заземления.

При значительных перегрузках работа таких устройств недолговечна. Это обеспечивается сварочным трансформатором большой мощности. В том месте, где происходит контакт 2-х электродов, генерируется довольно значительный силовой ток. Это приводит к выделению большого количества тепловой энергии, достаточной для расплавления металла в зоне контакта. Этот процесс гарантирует сварочные работы. Шов аккуратный, прочный и долговечный.

Что такое УЗО

Недавно появившиеся на рынке УЗО для защитных устройств (внешне похожие на автоматические выключатели) являются надежными устройствами для защиты от утечки тока из-за появления нарушений изоляции, которые обнаруживаются из-за дисбаланса токов цепи. Эта система отлично защищает от человека, находящегося под напряжением, но не от короткого замыкания. Таким образом, установка УЗО повышает безопасность участка цепи и обслуживаемого оборудования, но это не означает, что установка автоматических выключателей с расцепителем тока в этой схеме не требуется.

Внимание! Существует заблуждение, что устройство защитного отключения (УЗО) защитит схему от короткого замыкания. УЗО выполняет защитную функцию при попадании на человека опасного (потенциального) сетевого напряжения, а также реагирует на ухудшение сопротивления изоляции, что в будущем может привести к замыканию на землю или нулевой провод.

Преднамеренное использование

Короткое замыкание оправдано только в отдельных случаях, а именно:

• Обесточить участок цепи, на который человек попал под действием опасного напряжения. Если у человека падает опасный потенциал и в цепи нет УЗО и выключатель находится далеко от места аварии, выполняется искусственное короткое замыкание для спасения человека путем отключения линии;
• При отключении цепей высоковольтных секций от источника напряжения используют короткие замыкания. Короткое замыкание – коммутационное устройство, имеющее мощную контактную часть, конструктивно рассчитанную и предназначенную для создания искусственного короткого замыкания в сетях электроснабжения;
• В сварочных аппаратах. Конструкция этих устройств рассчитана на технологическое создание электрической дуги. Благодаря низкому напряжению (практически безопасно) и электрическому соединению с землей через сварочный электрод, который плавится, металлические поверхности свариваются.

Преднамеренное короткое замыкание с помощью выключателя короткого замыкания.

Электричество и связанное с ним короткое замыкание в сетях – опасный процесс, который может привести к серьезным последствиям с человеческими жертвами. Однако, если токоограничивающие устройства рассчитаны и установлены правильно, а также своевременно проверена их работоспособность, можно проверить их. Быстрое срабатывание качественных защитных устройств на режим короткого замыкания предотвратит серьезные аварии.

Почему короткое замыкание так называется

Основные понятия релейной защиты

Почему это называется коротким замыканием? Этот процесс выхода из нормально функционирующего электрического устройства или цепи назван в честь низкого сопротивления между точками контакта цепи с разным потенциалом. Поскольку было показано, что электроны движутся по кратчайшему пути с минимальным электрическим сопротивлением, при соединении двух проводников в точке короткого замыкания их путь будет кратчайшим, поэтому этот процесс получил соответствующее название.

Как измерить ток короткого замыкания?

Для измерения тока короткого замыкания в продаже имеется множество профессиональных приборов различных производителей по цене от 10 тысяч рублей. Все они отлично справляются со своей задачей.

интересно, что есть и отечественный вариант под DIN-рейку, например VRT-M02 от Meander. Устройство размером с автоматический выключатель, имеет необходимые настройки и индикацию напряжения. Когда ток короткого замыкания падает ниже порогового значения, срабатывает индикация «Я хочу себе один.

Что делать, если измеренный ток КЗ слишком низкий?

Допустим, вы измерили прибором и получили значение тока короткого замыкания в розетке (как правило, измерение проводится в самой удаленной точке). Как понять, что этот ток слишком мал? Об этом судят по критерию гарантированного срабатывания магнитного расцепителя выключателя в измеряемой цепи. Логично, что для этого ток короткого замыкания должен быть больше верхнего предела диапазона срабатывания. Напоминаю, что для характеристики «В» разброс составляет 3… 5 дюймов, для «С» – 5… 10 дюймов, для «D» – 10… 20 дюймов. А точнее, допустим перейти к ПУЭ (п. 7.3.139):

7.3.139. В электроустановках напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью для обеспечения автоматического отключения аварийной секции проводимость защитных проводов нейтрали необходимо подбирать таким образом, чтобы при коротком замыкании на корпус или защиту проводника В нейтрали возникает ток короткого замыкания, равный как минимум в 4 раза превышающему номинальный ток предохранителя ближайшего предохранителя и как минимум в 6 раз превышающему ток расцепителя обратного тока.

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (без выдержки времени), необходимо руководствоваться требованиями, касающимися кратности тока короткого замыкания и приведенными в 1.7.79.

Насколько я понимаю, первая часть 7.3.139 говорит только о тепловом расцепителе: его номинальный ток должен быть как минимум в 6 раз ниже тока короткого замыкания. Во второй части этого пункта, а также в пункте 1.7.79 говорится о максимальном времени отключения при коротком замыкании (0,4 с), которое должно обеспечиваться только электромагнитным расцепителем. В то же время четко не указано на выбор АБ с учетом его закалочных характеристик.

Из-за этой нечеткости в формулировке используется правило, содержащееся в PTEEP (проверка срабатывания защиты с системой питания с заземленной нейтралью, пункт 28.4), которое устанавливает, что в случае короткого замыкания на нейтральном защитном проводе ток короткого замыкания должен быть не менее «1,1 верхнего значения тока отключения мгновенного расцепителя”.

То есть для машины B10 ток короткого замыкания на конце линии, которую она защищает, должен быть не менее 10x5x1,1 = 55 А. Если установлен автомат C25, ток короткого замыкания должен быть не менее 25x10x1,1 = 275 А.

Если ток короткого замыкания ниже, допустимое время отклика никоим образом не гарантируется. Что делать? Выхода два:

1. увеличить ток короткого замыкания, это требует затрат на прокладку новой линии электропередачи (по крайней мере, ее самого слабого звена),
2. уменьшите номинал машины (например, 25 А на 16) и букву характеристики отключения (с «C» на «B») в ущерб максимальной мощности нагрузки.

Чем определяется напряжение и ток при коротком замыкании?

Выше я сказал, что короткое замыкание может произойти где угодно на линии. Давайте узнаем, как ток и напряжение будут зависеть от места короткого замыкания.

Короткое замыкание – это физическое явление. Ток короткого замыкания – это параметр сетевого питания, измеряемый в амперах или килоамперах (кА).

Еще со школьных лет немецкий физик Ом учит нас, что напряжение и ток определяются через сопротивление цепи:

Ток короткого замыкания, как и любой ток, также рассчитывается по закону Ома и зависит от напряжения и сопротивления в данном участке цепи. Поскольку сопротивление проводов в реальной жизни – это не только то, что показывает мультиметр, но и индуктивная составляющая, мы запишем закон Ома для тока короткого замыкания в более общем виде:

В числителе U – номинальное напряжение в сети (напряжение холостого хода на выходе трансформатора в трансформаторной подстанции). Число, полученное при расчетах знаменателя, представляет собой полное сопротивление цепи Z, от которого зависит ток короткого замыкания. Рассмотрим схему однофазного электроснабжения для квартиры и реальный случай короткого замыкания с замкнутым феном:

Короткое замыкание в конце линии питания (минимальный ток короткого замыкания)

На схеме показаны импедансы различных участков электросети:

• Z1 – внутреннее сопротивление трансформатора в подстанции с учетом пересчитанного сопротивления высоковольтной части,
• Z2 – кабельная линия от ТП до распределительного пункта (РП) многоквартирного дома,
• Z3 – кабельная линия от РП к подъездной панели квартиры,
• Z4 – кабель от панели к розетке в одной из комнат,
• Z5 – транспорт от выхода до закрытого фена.

Дутый и короткозамкнутый фен

Вот как может выглядеть график уровня напряжения на разных участках, от выводов трансформатора на подстанции до замкнутой вилки фена:

Падение напряжения до нуля из-за короткого замыкания в конце линии

Падение напряжения сопровождается выделением тепла на всех участках ЛЭП. На мощных участках с большим сечением проводов доля «плоского» тока КЗ незначительна, поэтому падение небольшое (участки с сопротивлением Z1, Z2).

Статья о падении напряжения. Расчет в цепях низкого напряжения и цепях постоянного тока без учета реактивной составляющей.

Что касается падения напряжения после короткого замыкания, можно отметить, что это будет очевидно на параллельных нагрузках, подключенных, например, к одному и тому же RP. В случае короткого замыкания или сильной перегрузки одного из потребителей лампочки домов и соседних подъездов будут гореть слабее. Произошло?

А вот как может выглядеть изменение тока короткого замыкания от источника до точки короткого замыкания:

Уменьшение тока с удалением от источника питания

Типичное значение тока короткого замыкания на концах трансформатора мощностью до 1000 кВА, которые используются для питания городских потребителей, составляет около 10 кА. Но в розетках наших квартир ток короткого замыкания может составлять около 1000 А. В частном секторе и в сельской местности величина тока короткого замыкания может быть намного ниже – до 100 А.

Трансформатор на подстанции 10000 / 0,4 кВ мощностью 1000 кВА с глухозаземленной нейтралью вторичной обмотки. Этим питаются наши «кварталы, кварталы, жилые центры”.

Что такое петля “Фаза-ноль” и как она связана с током КЗ?

Петля «Фаза-ноль» (или «Фаза-ноль», вы можете это сделать) – это цепь или цепь, по которой ток течет от источника напряжения через нагрузку к источнику. Сопротивление контура «Фаза ноль» обратно пропорционально току короткого замыкания, измеренному в Ом:

Другими словами, эти два понятия связаны так же, как ток и сопротивление в законе Ома: одно можно вычислить по другому, зная напряжение (в данном случае это номинальное напряжение 230 В).

Что такое короткое замыкание по-простому?

Ток короткого замыкания – это нарастающий электрический импульс ударного типа. Из-за своего внешнего вида провода могут оплавиться, некоторые электрические устройства могут выйти из строя.

Почему КЗ так называется?

Рассмотрим определение короткого замыкания, расшифровка – короткое замыкание. Это объединение любых двух точек (с разным потенциалом), находящихся в электрической цепи. Подключение не предусмотрено нормальным режимом работы схемы, что приводит к критическим показателям силы тока на стыке этих точек.

Такое короткое замыкание называется коротким замыканием, потому что оно образуется в обход устройства, например, по короткому пути.

Проще говоря: происходит соединение положительного и отрицательного проводов (короткий путь), что приводит к тому, что значение сопротивления становится равным 0. Для нормальной работы механизма требуется сопротивление, а его Отсутствие вызывает неисправность источника напряжения, что приводит к короткому замыканию.

Короткое замыкание – это любое соединение проводников с разными потенциалами друг с другом или с землей. Короткое замыкание возникает только в том случае, если такая комбинация не предусмотрена конструкцией этого устройства или механизма. Например, соединение между любыми точками разных фаз или комбинация фаз и 0, когда генерируется деструктивный ток, превышающий все критические значения электрической цепи устройства.

В чем опасность?

Последствия короткого замыкания могут быть следующими:

Многих интересует вопрос, как рассчитать, какая сила тока при КЗ. Для этого необходимо использовать закон Ома: ток в цепи прямо пропорционален напряжению на ней и обратно пропорционален общему сопротивлению цепи.

Расчет короткого замыкания проводится по формуле: I = U / R (I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление).