Ahoj všichni. Jsem velmi rád, že jste navštívili mé stránky. A dnes si povíme, co je zkrat a jaké zkraty existují.
Zkrat je spojení (kontakt) dvou nebo více bodů (vodičů) elektrického obvodu s různými hodnotami potenciálu.
Různé potenciály jsou, když je fáze a nula v síti AC, nebo plus a mínus v síti DC.
Nyní se podívejme, jaké typy existují zkrat.
V jednofázová síť Mohou existovat pouze dva typy zkratu:
1. fáze a nula - tento typ uzávěru se velmi často vyskytuje v jednoduchých životní podmínky. Například s nástupem zimy se ochladí a mnoho lidí se snaží zahřát pomocí elektrických ohřívačů.
Ale jen málo lidí věnuje pozornost zásuvkám, do kterých jsou zapojena stejná topidla. Často se stává, že zásuvky nejsou dimenzovány na proudy, které topidla odebírají, nebo často mohou mít zásuvky špatný kontakt.
Z tohoto důvodu se zásuvky a zástrčky začnou zahřívat. V důsledku dlouhodobého zahřívání je izolace vodičů zničena. A v jednom krásném okamžiku se dva, již obnažené, vodiče mohou dotknout a dojde ke zkratu.
2. fáze a uzemnění - to je když fázový drát, nějak začne kontaktovat uzemněný rám jakéhokoli elektrického zařízení. Buď elektrický ohřívač vody, lampa, stroj a tak dále.
Stává se také, že pouzdro může být vynulováno, pak lze takový zkrat připsat prvnímu případu.
Ale v situacích, kdy dojde ke zkratu, to může být mnohem více:
1. jednofázová porucha– fáze a nula. Tento typ jsem již popsal výše, takže přejdeme k dalšímu.
2. dvoufázový - jedná se o spojení dvou fází. Často se to děje na nadzemním elektrickém vedení. Tento jev viděl ve svém životě snad každý člověk. Když na ulici silný vítr a začíná uvolňovat dráty a dostává malý ohňostroj. V průmyslových podnicích se takový zkrat často vyskytuje v silových obvodech.
3. dvoufázový a zemní - to se samozřejmě stává méně často, ale stále se to děje. Příklad, kdy se dvě fáze mohou vzájemně propojit a zároveň se také dotknout země.
4. třífázový - to je, když jsou všechny tři fáze nějak uzavřeny dohromady. K takovému zkratu dojde, když nějaký vodivý předmět spadne nebo se dotkne všech tří fází současně.
Jaké mohou být důsledky zkratových proudů?
Během zkratu se proud okamžitě zvýší, což vede k silnému zahřátí a roztavení kovů. Cákance tohoto kovu se rozptýlí do všech stran a to vše je doprovázeno jasným zábleskem a ohněm. Což může snadno vést k požáru a velmi vážným následkům.
V běžných domácích podmínkách, pokud nezvolíte správnou ochranu proti zkratu, můžete přijít opravdu o hodně. Počínaje vaším domovem a nábytkem a konče vaším vlastním životem a životy lidí, kteří s vámi žijí pod jednou střechou.
V podnicích mohou zkratové proudy vést k nouzovým situacím, poškození zařízení a tím mohou trpět i lidé. Podniky však obvykle používají několik ochran najednou, což prakticky eliminuje výskyt zkratů.
To je vše, co jsem chtěl říct. Pokud máte nějaké dotazy, zeptejte se jich v komentářích. Pokud byl pro vás článek užitečný, sdílejte jej se svými přáteli na v sociálních sítích a přihlaste se k odběru aktualizací. Do příště.
S pozdravem, Alexander!
Ke zkratu dochází, když jsou navzájem spojeny proudové části různých potenciálů nebo fází. Zkrat se může vytvořit i na těle zařízení spojeném se zemí. Tento jev je typický i pro elektrické sítě a elektrické přijímače.
Příčiny a účinky zkratového proudu
Příčiny zkratu mohou být velmi různé. To je usnadněno vlhkým popř agresivní prostředí, ve kterém se výrazně zhoršuje. Může dojít k uzavření mechanické vlivy nebo chyby personálu při opravách a údržbě.
Podstata jevu spočívá v jeho názvu a představuje zkrácení cesty, po které proud prochází. V důsledku toho proud protéká za odporovou zátěž. Zároveň se zvyšuje do neakceptovatelných mezí, pokud ochranné vypnutí nefunguje.
K výpadku proudu však nemusí dojít, i když k němu dojde ochranné vybavení. Tato situace nastane, když je zkrat velmi daleko a značný odpor způsobí, že proud nestačí ke spuštění ochranná zařízení. Tento proud je však dostačující k zapálení drátů a způsobení požáru.
V takových situacích velká důležitost mají tzv. časově-proudové charakteristiky charakteristické pro jističe. Zde hraje důležitou roli přerušení proudu a tepelné spouště, které chrání před přetížením. Tyto systémy mají absolutně jiný čas provozu, proto pomalé působení tepelné ochrany může vést ke vzniku hořícího oblouku a poškození vodičů umístěných v blízkosti.
Zkratové proudy mají elektrodynamický a tepelný vliv na zařízení a elektrické instalace, což v konečném důsledku vede k jejich výrazné deformaci a přehřívání. V tomto ohledu je nutné předem provést výpočty zkratových proudů.
Jak vypočítat zkratový proud pomocí vzorce
Výpočet těchto proudů se zpravidla provádí, pokud je nutné zkontrolovat provoz zařízení extrémní situace. Hlavním účelem je určit vhodnost ochranného automatická zařízení. Abyste správně vypočítali zkratový proud, musíte nejprve přesně znát kov, ze kterého je vodič vyroben. Pro výpočty budete také potřebovat délku drátu a jeho průřez.
Pro určení odpor je nutné znát aktivní index odporu Rп, jehož hodnota se skládá z měrného odporu drátu vynásobeného jeho délkou. Hodnota indukční reaktance Xp se vypočítá na základě specifické indukční reaktance, uvažované jako 0,6 Ohm/km.
Indikátor Zt je celkový odpor fázového vinutí instalovaného v transformátoru na nízké napětí. Včasné předběžné výpočty tak pomohou vyhnout se vážnému poškození elektrického zařízení způsobenému zkratem.
Výpočty umožňují přesně určit, který jistič poskytne nejvíce účinná ochrana od zkratů. Všechna potřebná měření je však možné provést pomocí speciálního přístroje, který je přesně určen k určení těchto hodnot. Pro měření je zařízení připojeno k síti a přepnuto do požadovaného režimu.
Ochrana proti zkratu sítě
Při navrhování jakéhokoli energetického systému používají speciálně vyškolení elektrotechnici technické referenční knihy, tabulky, grafy a počítačové programy provést analýzu provozu obvodu různé režimy, počítaje v to:
1. nečinný;
2. jmenovité zatížení;
3. nouzové situace.
Nebezpečný je zejména třetí případ, kdy dojde k poruchám v síti, které mohou poškodit zařízení. Nejčastěji jsou spojeny s „kovovým“ zkratem napájecího obvodu, kdy jsou mezi různými potenciály dodávaného napětí náhodně zapojeny elektrické odpory zlomků ohmu.
Takové režimy se nazývají zkratové proudy nebo zkráceně „zkrat“. Vyskytují se, když:
poruchy automatizace a ochrany;
chyby servisního personálu;
poškození zařízení v důsledku technického stárnutí;
spontánní dopady přírodních jevů;
sabotáže nebo činy vandalů.
Zkratové proudy výrazně převyšují jmenovité zátěže, pro které je elektrický obvod navržen. Proto jednoduše vypálí slabá místa ve vybavení, zničí je a způsobí požáry.
Kromě tepelné destrukce mají také dynamický efekt. Jeho projev je jasně ukázán ve videu:
Aby se zabránilo rozvoji takových havárií během provozu, začínají proti nim bojovat již ve fázi tvorby návrhu elektrického zařízení. K tomu teoreticky vypočítejte možnost výskytu zkratových proudů a jejich velikost.
Tato data slouží k další tvorbě projektu a výběru výkonových prvků a ochranných zařízení obvodu. Během provozu zařízení s nimi neustále pracují.
Proudy možných zkratů jsou vypočteny teoretickými metodami s různou přesností přijatelnou pro spolehlivé vytvoření ochrany.
Jaké elektrické procesy jsou základem pro výpočet zkratových proudů?
Nejprve se zaměřme na skutečnost, že jakýkoli typ použitého napětí, včetně stejnosměrného, střídavého sinusového, pulzního nebo jakéhokoli jiného náhodného, vytváří nouzové proudy, které opakují obraz této formy nebo jej mění v závislosti na použitém odporu a působení kolaterální faktory. To vše musí projektanti zajistit a zohlednit ve svých výpočtech.
Výskyt a působení zkratových proudů lze posoudit:
Ohmův zákon;
velikost výkonové charakteristiky výkonu aplikovaného ze zdroje napětí;
použitá struktura elektrické schéma elektrické instalace;
hodnota celkového aplikovaného odporu ke zdroji.
Působení Ohmova zákona
Základem pro výpočet zkratů je princip, který určuje, že proudovou sílu lze vypočítat z přiloženého napětí, pokud je děleno hodnotou připojeného odporu.
Platí také při výpočtu jmenovitého zatížení. Jediný rozdíl je v tom, že:
během optimální výkon elektrického obvodu je napětí a odpor prakticky stabilizovaný a mírně se mění v rámci provozních technických norem;
V případě nehod probíhá proces spontánně a náhodně. Lze ji však předvídat a vypočítat pomocí vyvinutých metod.
Napájení zdroje napětí
S jeho pomocí se posuzuje výkonový a energetický potenciál provádění destruktivní práce zkratovými proudy, analyzuje se doba jejich toku a velikost.
Uvažujme příklad, kdy stejný kus měděný drát o průřezu jeden a půl čtverečního mm a délce půl metru byly nejprve připojeny přímo na svorky baterie Krona a po chvíli byly vloženy do fázových a nulových kontaktů domácí zásuvky .
V prvním případě poteče vodičem a zdrojem napětí zkratový proud, který zahřeje baterii do takového stavu, že poškodí její výkon. Výkon zdroje nestačí na spálení připojené propojky a přerušení obvodu.
V druhém případě budou fungovat automatická ochrana. Předpokládejme, že jsou všechny vadné a zaseknuté. Poté projde zkratový proud domácí elektroinstalace, dosáhne vstupního panelu do bytu, vchodu, budovy a přes kabel popř nadzemní vedení přenos energie dosáhne napájecí trafostanice.
Ve výsledku docela dlouhý okruh s velké množství dráty, kabely a jejich spoje. Výrazně se zvýší elektrický odpor náš krátký. Ale i v tomto případě je velká pravděpodobnost, že nevydrží aplikovaný výkon a prostě shoří.
Konfigurace elektrického obvodu
Při napájení spotřebitelů je jim dodáváno napětí různé způsoby, Například:
přes potenciály kladných a záporných svorek zdroje konstantního napětí;
fáze a nula jednofázové domácí síť 220 voltů;
třífázový obvod 0,4 kV.
V každém z těchto případů může na různých místech dojít k poruchám izolace, které způsobí, že jimi budou protékat zkratové proudy. Pouze pro třífázový obvod Zkraty střídavého proudu jsou možné mezi:
všechny tři fáze současně - nazývané třífázové;
libovolné dvě fáze mezi sebou - fáze-fáze;
libovolná fáze a nula - jednofázová;
fáze a země - jednofázové vůči zemi;
dvě fáze a země - dvoufázové vůči zemi;
tři fáze a zem - tři fáze proti zemi.
Při vytváření projektu napájení zařízení je třeba vypočítat a vzít v úvahu všechny tyto režimy.
Vliv odporu elektrického obvodu
Délka vedení od zdroje napětí k místu, kde dojde ke zkratu, má určitý elektrický odpor. Jeho hodnota omezuje zkratové proudy. Přítomnost vinutí transformátoru, tlumivek, cívek a kondenzátorových desek přidává indukční a kapacitní odpory, které tvoří aperiodické složky, které zkreslují symetrický tvar základních harmonických.
Stávající metody výpočtu zkratových proudů umožňují jejich výpočet s dostatečnou přesností pro praxi s využitím předem připravených informací. Skutečný elektrický odpor již je sestavený obvod lze měřit pomocí metody. Umožňuje upřesnit výpočet a provést úpravy výběru ochrany.
Základní dokumenty o výpočtu zkratových proudů
1. Metodika výpočtu zkratových proudů
Dobře je to prezentováno v knize A.V. Beljajeva „Výběr zařízení, ochrany a kabelů v sítích 0,4 kV“, vydané nakladatelstvím Energoatomizdat v roce 1988. Informace pokrývají 171 stran.
Kniha poskytuje:
posloupnost výpočtu zkratových proudů;
s ohledem na efekt omezující proud elektrický oblouk v místě poškození;
zásady pro výběr ochranných prostředků na základě vypočtených hodnot proudu.
Kniha vychází referenční informace Podle:
jističe a pojistky s rozborem charakteristik jejich ochranných vlastností;
výběr kabelů a zařízení, včetně instalací pro ochranu elektromotorů, výkonových agregátů, vstupní zařízení generátory a transformátory;
nedostatky ochrany jednotlivé druhy jističe;
vlastnosti použití vzdálené reléové ochrany;
příklady řešení konstrukčních problémů.
2. Směrnice RD 153—34,0—20,527—98
Tento dokument definuje:
metody výpočtu zkratových proudů v symetrických a asymetrických režimech v elektrických instalacích s napětím do a nad 1 kV;
metody zkoušení elektrických zařízení a vodičů na tepelnou a elektrodynamickou odolnost;
metody testování spínací kapacity elektrických zařízení.
Pokyny nepokrývají problematiku výpočtu zkratových proudů ve vztahu k reléovým ochranným a automatizačním zařízením se specifickými provozními podmínkami.
3. GOST 28249-93
Dokument popisuje zkraty, ke kterým dochází ve střídavých elektrických instalacích, a metodiku jejich výpočtu pro systémy s napětím do 1 kV. Na území Běloruska a Kyrgyzstánu je v platnosti od 1. ledna 1995. Moldavsko, Rusko, Tádžikistán, Turkmenistán a Ukrajina.
Státní norma definuje obecné metody výpočty zkratových proudů v počátečním a libovolném časovém bodě pro elektrické instalace se synchronními a asynchronními stroji, reaktory a transformátory, nadzemní a kabelová elektrická vedení, přípojnice, komplexní zátěžové uzly.
Technické normy pro projektování elektrických instalací jsou určeny současnými státními normami a schváleny Mezistátní radou pro normalizaci, metrologii a certifikaci.
Posloupnost návrhářských akcí pro výpočet zkratových proudů
Nejprve byste měli připravit informace potřebné pro analýzu a poté provést výpočty. Po instalaci zařízení, procesu jeho uvádění do provozu a za provozu se kontroluje správná volba a provozuschopnost ochran.
Sběr počátečních dat
Jakýkoli diagram lze zredukovat do zjednodušené podoby, pokud se skládá ze dvou částí:
1. zdroj napětí. Pro síť 0,4 kV hraje jeho roli sekundární vinutí výkonového transformátoru;
2. napájecí vedení.
Jsou pro ně shromážděny potřebné vlastnosti.
Údaje transformátoru pro výpočet zkratových proudů
Potřebujete zjistit:
hodnota zkratového napětí (%) - Us;
zkratová ztráta (kW) - Pk;
jmenovitá napětí na vinutí vysoké a nízké strany (kV. V) - Uin, Unn;
fázové napětí na spodním vinutí (V) - Eph;
jmenovitý výkon (kVA) — Snt;
impedance jednofázový zkratový proud (mOhm) - Zt.
Data napájecího vedení pro výpočet zkratových proudů
Tyto zahrnují:
značka a počet kabelů udávající materiál a průřez žil;
celková délka trasy (m) - L;
indukční reaktance (mOhm/m) - X0;
celkový odpor pro smyčku fáze-nula (mOhm/m) - Zpt.
Tyto informace pro transformátor a vedení jsou soustředěny v referenčních knihách. Také se tam bere koeficient rázu Kud.
Sekvence výpočtu
Na základě zjištěných charakteristik vypočítejte pro:
transformátor - činný a indukční odpor (mOhm) - Rt, Xt;
vedení - aktivní, indukční a impedanční (mOhm).
třífázová porucha a ráz (kA);
jednofázový zkrat (kA).
Na základě hodnot posledních vypočtených proudů vybírají jističe a další zařízení na ochranu spotřebitele.
Konstruktéři mohou vypočítat zkratové proudy ručně pomocí vzorců, vyhledávacích tabulek a grafů nebo pomocí speciálních počítačových programů.
Na skutečné energetická zařízení Po uvedení do provozu jsou všechny proudy, včetně jmenovitých a zkratových proudů, zaznamenávány automatickými osciloskopy.
Tyto oscilogramy umožňují analyzovat průběh nouzové režimy, správnou činnost energetických zařízení a ochranných zařízení. Přijímají účinná opatření zvýšit spolehlivost spotřebičů elektrického obvodu.
Elektrický obvod se obvykle nazývá elektrický obvod, kterým protéká proud. Obvod může sestávat například z baterie napájející žárovku nebo z mnoha vzájemně propojených prvků, například ve vašem počítači. Obvod se může skládat z neomezeného počtu prvků a proud vždy vstupuje do jednoho kontaktu na začátku obvodu a odchází z jednoho kontaktu na konci obvodu.
Pro referenci:
Mnoho lidí nazývá otevřený obvod zkratem. Je nutné jasně pochopit, že zkrat je v podstatě můstek (propojka) pro průchod proudu po nejkratší cestě v místě zkratu, který obchází některé prvky celého elektrického obvodu.
Zkrat má obvykle velmi malý odpor - to vede k toku velkého proudu ze zdroje energie (což jej může poškodit). Pokud je napájecí vodič přímo spojen se zemí (možná zkratování plus a mínus zdroje), pojistka obvykle přepálí, a pokud tam není, může dojít ke spálení zdroje. Toto je zkrat.
Pokud se něco zapne a přestane znovu fungovat, když pohnete prvky obvodu, nazývá se to otevřený obvod a přerušení nastane přesně v okamžiku, kdy zařízení nefunguje. To znamená, že neteče proud a obvod nefunguje.
Pohyb proudu a pohyb elektronů ve stejnosměrných obvodech
Na obrázku výše vidíte, jak to probíhá elektřina a jak se elektrony pohybují. Jak můžete vidět, elektrony se pohybují od mínus (záporná svorka napájecího zdroje) ke kladné (kladná svorka). Takto se ve skutečnosti pohybuje elektrický proud. Většinu času lidé věřili, že nosiče náboje jsou kladně nabité částice, což znamenalo, že se museli přesunout z kladného na záporný terminál. Takto si obvykle představujeme obvyklý pohyb proudu. Pokud je pro vás snazší si představit, že proud teče z plusu do mínusu, pak na tom není nic špatného, nemění to podstatu procesu.
V řetězech s střídavý proud, polarita zdroje proudu se neustále mění, takže v takovém obvodu se elektrony pohybují v dopředném i zpětném směru. V dalších článcích na našem webu si povíme více o stejnosměrném a střídavém proudu.
Dobré odpoledne, milí čtenáři webu Zápisky elektrikáře.
Už dlouho jsem chtěl napsat článek o zkratech. Ale nějak se k tomu nedostali.
Dnes jsem se rozhodl kvůli nejnovějším událostem, které se staly dne distribuční rozvodna náš podnik.
Dříve v článcích jsme řekli, že způsobují zkraty nebo zkraty.
Zkrat je jedním z nejzávažnějších a nebezpečné druhy poškození.
Budete se ptát proč? Čtěte níže.
Co je zkrat?
Wikipedia na tuto otázku odpovídá, že zkrat je:
Přečtěte si definici.
Nyní se podíváme blíže na to, co se děje s parametry elektroinstalace v okamžiku zkratu.
Když dojde ke zkratu, napětí na napájecím zdroji, nebo přesněji nazývané EMF, je zkratováno přes malý (malý) odpor kabelů a venkovních vedení, vinutí transformátorů a generátorů. Odtud název „zkrat“.
V „zkratovém“ obvodu se objevuje velmi velký proud, který se nazývá zkratový proud.
Podívejme se na klasifikaci zkratů.
Zkraty se dělí počtem uzavřených fází:
- třífázové zkraty
- dvoufázové zkraty
- jednofázové zkraty
Zkraty se dělí podle obvodů:
- se zemí
- bez země
Zkraty se dělí počtem zkratovaných bodů v síti:
- v jednu chvíli
- ve dvou bodech
- v několika bodech (více než dvou)
Příklad
Podívejme se na příklad.
Předpokládejme, že náš spotřebič je napájen z rozvodny přes nadzemní elektrické vedení (OHL). Napájecí vedení je tranzitní, takže spotřebitel je napájen odbočkou z venkovního vedení v bodě „O“.
Tečkovaná čára číslo 2 ukazuje úroveň napětí podél celého venkovního vedení před tím, než dojde ke zkratu.
Obrázek ukazuje, že napětí v libovolném bodě elektrické sítě rovna rozdílu Zdroj EMF napájení a pokles napětí v elektrickém obvodu do bodu, který potřebujeme.
Například napětí v bodě „O“ lze vypočítat pomocí vzorce :
U® = E - I*Zo, kde
- E - EMF zdroje energie, v našem případě generátoru
- Zo je celkový odpor venkovního vedení od zdroje energie do bodu „O“ (skládá se z aktivního a reaktivního odporu)
- I je proud protékající venkovním vedením dovnitř tento momentčas.
Předpokládejme, že z nějakého důvodu došlo ke zkratu na trolejovém vedení, ale mimo náš kohoutek. Nazvěme tento bod zkratu písmenem "K".
Co se stane v okamžiku zkratu?
V okamžiku zkratu už trolejovým vedením neprochází jmenovitý proud a zkratový proud je velký, takže pokles napětí na každém prvku elektrického obvodu se zvyšuje. Totiž na odporu Zo a Zк.
Nejvíc největší pokles napětí bude v místě zkratu, tzn. v bodě "K". V ostatních bodech venkovního vedení, vzdálených od zkratu, bude napětí klesat o něco méně (je to vidět na obrázku - vedení číslo 1).
V jednom ze svých článků jsem uvedl vizuální příklad. Klikněte na odkaz a seznamte se s materiály.
Následky zkratu
Již jsme zjistili, že v okamžiku zkratu dochází k prudkému nárůstu hodnoty proudu a poklesu napětí, což vede k následujícím důsledkům.
1. Ničení
Připomeňme si trochu fyziky.
Podle zákona slavného fyzika Joule-Lenze zkratový proud, protékající po určitou dobu aktivním odporem elektrického obvodu, v něm uvolňuje teplo, které se vypočítá podle vzorce:
V místě zkratu toto teplo, stejně jako plamen elektrického oblouku, způsobí obrovskou destrukci. A čím větší je zkratový proud a čas potřebný k průchodu obvodem, tím větší bude zničení.
Aby vám bylo jasné, jak rozsáhlé tyto destrukce jsou, níže uvedu příklady ze své praxe.
Pohon přepínače odboček pod zatížením. Ve vinutí asynchronního motoru došlo ke zkratu
2. Poškození izolace
Při průchodu zkratového proudu nepoškozeným vedením se nadlimitně zahřejí přípustná teplota, což vede k poškození jejich izolace.
Aktivní část transformátoru. Ke zkratu došlo v důsledku poškození izolace
Zkrat kabelu. Důsledky
3. Spotřebiče a napájecí přijímače
Pokles napětí při zkratu narušuje normální provoz spotřebičů a elektrických přijímačů.
Například asynchronní se může úplně zastavit, když se napětí sítě sníží, protože moment jeho otáčení může být menší než moment odporu a tření mechanismů.
Také porušeno normální operace a osvětlení se zastaví. Zde si myslím, že není třeba vysvětlovat.
Dívej se vizuální video o příčinách a následcích zkratu v elektroinstalaci 400 (V) na jedné z našich rozvoden:
P.S. Na konci článku na téma zkrat bych chtěl potvrdit to, co bylo řečeno na začátku mého článku, že zkrat je nejnebezpečnější a vypadat těžce poškození, které vyžaduje okamžitou a rychlou reakci a odpojení poškozené části obvodu.