Причины возникновения короткого замыкания

Причины возникновения короткого замыкания

Короткое замыкание - это состояние электрических цепей, когда ток проходит по недопустимому маршруту, на котором происходит резкое падение сопротивления, в некоторых случаях до нулевых значений. Неправильный маршрут с малым сопротивлением может находиться:

• между проводниками под напряжением;
• между проводом под напряжением и землей, при этом в нормальных рабочих условиях в них существует разность потенциалов.

Резкий рост значений тока при коротком замыкании ведет к нагреву проводника и может стать причиной самопроизвольного возгорания изоляции. Кроме опасности возникновения пожара КЗ в электроцепях может привести к намагничиванию чувствительной аппаратуры.

Ток при КЗ может превысить его номинальное значение в цепи во много раз. В такой ситуации цепь должна быть разорвана раньше, чем перегрев кабеля, токоведущих элементов и повреждения изоляции смогут привести к возникновению загорания. В соответствии с пунктом 3.1.8. ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую минимальное время отключения.

Причины короткого замыкания

Ситуация, в которой возникает короткое замыкание, может быть связана, как с неправильной эксплуатацией электроцепей, так и ошибками в монтаже. К основным причинам, ведущим к появлению токов КЗ в цепях, относятся:

• эксплуатационный износ сетей, при котором нарушается качество изоляции, ведущее к некорректным соединениям;
• удар молнии в высоковольтную линию, ионизация воздуха при разряде и образование дуги, соединяющей провода;
• механическое повреждение изоляции электропроводки во время ремонта;
• попадание на токоведущие части посторонних предметов;
• подключение в сеть приборов с низким внутренним сопротивлением.

В стандарте МЭК 60909‑0 определены два термина, объединяющие наиболее часто встречающиеся виды КЗ в цепях. К первому относится «короткое замыкание между линиями» - случайно или преднамеренно созданный токопроводящий путь между двумя или более линейными проводниками. Второй - короткое замыкание происходит созданием пути в системе с глухозаземленной нейтралью между линейным проводником и локальной «землей». Первое состояние определяется термином двухфазное или двухполюсное замыкание, второе – КЗ на землю.

Последствия возникновения КЗ в электроцепях

Опасность КЗ заключается в увеличении силы тока в цепи до десятков и сотен тысяч ампер, ведущее к выделению большого количества тепла. К самым серьезным последствиям коротких замыканий можно отнести следующие:

• механические и термические повреждения электрооборудования;
• возгорания в электроустановках;
• снижение уровня напряжения в сети, ведущее к падению вращающего момента, торможению и опрокидыванию электродвигателей;
• возникновение рассинхронизации генераторов, электростанций и отдельных устройств, возникновение системных аварий на воздушных линиях;
• воздействие электромагнитных помех на линии коммуникаций.

Последствия негативного влияния КЗ считаются серьезными, поэтому при проектировании и монтаже электрооборудования обязательно разрабатывается и создается защита электросетей от короткого замыкания

Методы защиты

Все без исключения мероприятия защиты электросетей базируются на профилактике и предупреждении возникновения КЗ в цепях. Основной задачей является использование средств, снижающих вероятность возникновения короткого замыкания. К профилактическим мероприятиям относятся:

• регулярные проверки состояния изолирующего материала на токоведущих элементах или линиях электрических передач. Каждые три года проводятся испытания изоляции электропроводов и кабелей в производственных помещениях;
• запрет на соединение проводов в скрутки - плотность контактов такого соединения со временем ослабевает, из-за чего возможно возникновение искрения, а в последствие и короткого замыкания;
• минимизация электрооборудования и сетей в помещениях с повышенной влажностью, использование специальных негорючих кабелей за подвесными потолками, прокладка кабеля в металлические трубы в зонах повышенной опасности и пр.

Наиболее эффективным методом защиты от КЗ является установка в электрических цепях предохранительных приборов и автоматических выключателей, способных отключить сеть от питания при резком скачке показателей тока.