Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Електрична енергія несе в собі досить високу небезпеку, від якої не захищені ні працівники окремих підстанцій, ні побутові прилади. Струм короткого замикання - це один з найбільш небезпечних видів електроенергії, але існують методи, як його контролювати, розрахувати і виміряти.

Що це таке

Струм короткого замикання (ТКЗ) - це різко зростаючий ударний електричний імпульс. Головною його небезпекою є те, що відповідно до закону Джоуля-Ленца така енергія має дуже високий показник виділення тепла. В результат короткого замикання можуть розплавитися дроти або перегоріти певні електроприлади.

Фото - тимчасова діаграма

Він складається з двох основних складають - апериодическая складова струму і вимушена періодична складова.

Формула - періодична
Формула - апериодическая

За принципом, найскладніше виміряти саме енергію апериодического виникнення, яка є ємнісний, доаварійній. Адже саме в момент аварії різниця між фазами має найбільшу амплітуду. Також його особливістю є не типовість виникнення цього струму в мережах. Схема його освіти допоможе показати принцип дії цього потоку.

Опір джерел через високої напруги при КЗ замикається на невеликій відстані або «накоротко» - тому це явище отримало таку назву. Буває струм короткого трифазного замикання, двухфазного і однофазного - тут класифікація відбувається по кількість замкнутих фаз. У деяких випадках, КЗ може бути замкнутий між фазами і на землю. Тоді, щоб його визначити, потрібно буде окремо враховувати заземлення.

Фото - результат КЗ

Також можна розподілити КЗ за типом підключення електроустаткування:

  1. З заземленням;
  2. Без нього.

Для повного пояснення цього явища пропонуємо розглянути приклад. Скажімо, є конкретний споживач струму, який підключений до локальної лінії електропередач за допомогою отпайки. При правильній схемі загальну напругу в мережі дорівнює різниці ЕРС у джерела живлення і зниження напруги в локальних електричних мережах. Виходячи з цього, для визначення сили струму короткого замикання може використовуватися формула Ома:

R = 0; Iкз = Ɛ / r

Тут r-опір КЗ.

Якщо підставити певні значення, то можна буде визначити струм замикання в будь-якій точці на всій лінії електропередач. Тут не потрібно перевіряти кратність КЗ.

способи розрахунку

Припустимо, що замикання вже сталося в трифазній мережі, наприклад, на підстанції або на обмотках трансформатора, як тоді проводиться розрахунок струмів короткого замикання:

Формула - струм трифазного замикання

Тут U20 - це напруга обмоток трансформатора, а Z T - опір певної фази (яка була пошкоджена в КЗ). Якщо напруга в мережах - це відомий параметр, розраховувати потрібно опір.

Кожен електричний джерело, будь-то трансформатор, контакт акумуляторної батареї, електричні дроти - має свій номінальний рівень опору. Іншими словами, Z у кожного своє. Але вони характеризуються поєднанням активних опорів і індуктивних. Також є ємнісні, але вони не мають значення при розрахунку струмів високої сили. Тому багатьма електриками використовується спрощений спосіб обчислення цих даних: арифметичний розрахунок опору постійного струму на послідовно з'єднаних ділянках. Коли ці характеристики відомі, не важко буде по формулі нижче розрахувати повний опір для ділянки або цілої мережі:

Формула повного заземлення

Розглянемо на прикладі, як розрахувати струм короткого замикання акумулятора з ЕРС 12 В і внутрішнім опором 0, 01 Ом. Для початку потрібно формула Ома для повного кола:

I = ε / r

Де ε - це ЕРС, а r - величина опору.

З огляду на, що під час перевантажень опір дорівнює нулю, рішення приймає наступний вигляд:

I = ε / r = 12/10 -2

Виходячи з цього, сила при короткому замиканні цього акумулятора дорівнює 1200 Ампер.

Таким чином можна також розрахувати струм КЗ для двигуна, генератора і інших установок. Але на виробництві не завжди є можливість розраховувати допустимі параметри для кожного окремого електричного пристрою. Крім цього, слід враховувати, що при несиметричних замикань навантаження мають різну послідовність, для обліку якої потрібно знати cos φ і опір. Для розрахунку використовується спеціальна таблиця ГОСТ 27514-87, де вказуються ці параметри:

пристрої cos φ Опір, Ом
послідовність прямаЗворотній
Синхронні електродвигуни високовольтні0, 90, 04+ j 0, 220, 04+ j 0, 22
Асинхронні електродвигуни високовольтні0, 90, 06+ j 0, 180, 06+ j 0, 18
Асинхронні електродвигуни низьковольтні0, 80, 09+ j 0, 1540, 09+ j 0, 154
лампи розжарювання1, 01, 01, 33
Газорозрядні джерела світла0, 850, 85+ j 0, 530, 382+ j 0, 24
перетворювачі0, 90, 9+ j 0, 441, 66+ j 0, 814
електротермічні установки0, 91+ j 0, 490, 4+ j 0, 196

Також існує поняття односекундного КЗ, тут формула сили струму при короткому замиканні визначається за допомогою спеціального коефіцієнта:

Формула - коефіцієнт КЗ

Вважається, що в залежності від перетину кабелю, КЗ може пройти непомітно для проводки. Оптимальним є тривалість замикання до 5 секунд. Взято з книги Небрат «Розрахунок КЗ в мережах»:

Перетин, мм 2 Тривалість КЗ, допустима для конкретного типу проводів
ізоляція ПВХ поліетилен
жили мідьалюмініймідьалюміній
1, 50, 17немає0, 21немає
2, 50, 30, 180, 340, 2
40, 40, 30, 540, 36
60, 70, 40, 80, 5
101, 10, 71, 370, 9
161, 81, 12, 161, 4
252, 81, 83, 462, 2
353, 92, 54, 83, 09
505, 236, 54, 18
707, 559, 46, 12
9510, 56, 913, 038, 48
12013, 28, 716, 410, 7
15016, 310, 620, 313, 2
18520, 413, 425, 416, 5
24026, 817, 533, 321, 7

Ця таблиця допоможе дізнатися очікувану умовну тривалість КЗ в нормальному режимі роботи, амперметраж на шинах і різних типах проводів.

Якщо розраховувати дані за формулами немає часу, то використовується спеціальне обладнання. Наприклад, великою популярністю у професійних електриків користується покажчик Щ41160 - це вимірювач струму короткого замикання фаза-нуль 380 / 220В. Цифровий прилад дозволяє визначити і розрахувати силу КЗ в побутових і промислових мережах. Такий вимірювач можна купити в спеціальних електротехнічних магазинах. Ця методика хороша, якщо потрібно швидко і точно визначити рівень струму петлі або відрізка ланцюга.

Також використовується програма «Аврал», яка швидко може визначити термічна дія КЗ, показник втрат і силу струму. Перевірка проводиться в автоматичному режимі, вводяться відомі параметри і вона сама розраховує всі дані. Це проект платний, ліцензія коштує близько тисячі рублів.

Відео: захист електричної мережі від короткого замикання

Захист і вказівки по вибору обладнання

Незважаючи на всю небезпеку цього явища, все ж є спосіб, як обмежити або звести до мінімуму ймовірність виникнення Аварин ситуацій. Дуже зручно використовувати електричний апарат для обмеження короткого замикання, це може бути струмообмежувальним реактор, який значно знижує термічна дія високих електричних імпульсів. Але для побутового використання цей варіант не підійде.

Фото - схема блоку захисту від кз

У домашніх умовах часто можна зустріти використання автомата і релейного захисту. Ці расцепители мають певні обмеження (максимальний і мінімальний струм мережі), при перевищенні яких відключають харчування. Автомат дозволяє визначати допустимий рівень ампер, що допомагає підвищити безпеку. Вибір проводиться серед обладнання з вищим класом захисту, ніж потрібно. Наприклад, в мережі 21 ампер рекомендується використовувати автомат для відключення 25 А.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія: