Процесс короткого замыкания в электроустановках.

Короткое замыкание возникает при соединении двух проводов цепи, присоединенных к разным зажимах (например, в цепях постоянного тока это "+" и "-") источника через очень малое сопротивление, которое сравнимо с сопротивлением самих проводов.

Ток при коротком замыкании может превысить номинальный ток в цепи во много раз. В таких случаях цепь должна быть разорвана раньше, чем температура проводов достигнет опасных значений.

Для защиты проводов от перегрева и предупреждения воспламенения окружающих предметов в цепь включаются аппараты защиты, например, плавкие предохранители).

Причины возникновения коротких замыканий

 Причины возникновения и последствия коротких замыканийОсновной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования.

Нарушения изоляции вызываются:

1.Перенапряжениями (особенно в сетях с изолированными нейтралями),

2. Прямыми ударами молнии,

3. Старением изоляции,

4. Механическими повреждениями изоляции, проездом под линиями негабаритных механизмов,

5. Неудовлетворительным уходом за оборудованием.

Часто причиной повреждений в электрической части электроустановок являются неквалифицированные действия обслуживающего персонала.

Преднамеренные короткие замыкания

При осуществлении упрощенных схем соединений понижающих подстанций используют специальные аппараты - короткозамыкатели, которые создают преднамеренные короткие замыкания с целью быстрых отключений возникших повреждений. Таким образом, наряду с короткими замыканиями случайного характера в системах электроснабжения имеют место также преднамеренные короткие замыкания, вызываемые действием короткозамыкателей.

Последствия коротких замыканий

При возникновении коротких замыканий в системе электроснабжения ее общее сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима, а это вызывает снижение напряжения отдельных точек системы электроснабжения, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания.

В зависимости от места возникновения и продолжительности повреждения его последствия могут иметь местный характер или отражаться на всей системе электроснабжения.

При большой удаленности короткого замыкания величина тока короткого замыкания может составлять лишь незначительную часть номинального тока питающих генераторов и возникновение такого короткого замыкания воспринимается ими как небольшое увеличение нагрузки. Сильное снижение напряжения получается только вблизи места короткого замыкания, в то время как в других точках системы электроснабжения это снижение менее заметно. Следовательно, при рассматриваемых условиях опасные последствия короткого замыкания проявляются лишь в ближайших к месту аварии частях системы электроснабжения.

Ток короткого замыкания, являясь даже малым по сравнению с номинальным током генераторов, обычно во много раз превышает номинальный ток ветви, где произошло короткое замыкание. Поэтому и при кратковременном протекании тока короткого замыкания он может вызвать дополнительный нагрев токоведущих элементов и проводников выше допустимого.

Токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, которые особенно велики в начале процесса короткого замыкания, когда ток достигает максимального значения. При недостаточной прочности проводников и их креплений могут иметь место разрушения механического характера.

Внезапное глубокое снижение напряжения при коротком замыкании отражается на работе потребителей. В первую очередь это касается двигателей, так как даже при кратковременном понижении напряжения на 30-40% они могут остановиться (происходит опрокидывание двигателей). Опрокидывание двигателей тяжело отражается на работе промышленного предприятия, так как для восстановления нормального производственного процесса требуется длительное время и неожиданная остановка двигателей может вызвать брак продукции предприятия.

При малой удаленности и достаточной длительности короткого замыкания возможно выпадение из синхронизма параллельно работающих станций, т.е. нарушение нормальной работы всей электрической системы, что является самым опасным последствием короткого замыкания.

 Причины возникновения и последствия коротких замыканийВозникающие при замыканиях на землю неуравновешенные системы токов способны создать магнитные потоки, достаточные для наведения в соседних цепях (линиях связи, трубопроводах) значительных ЭДС, опасных для обслуживающего персонала и аппаратуры этих цепей.

Таким образом, последствия коротких замыканий следующие:

1. Механические и термические повреждения электрооборудования.

2. Возгорания в электроустановках.

3. Снижение уровня напряжения в сети, ведущее к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности или даже к опрокидыванию их.

4. Выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанций и частей электрической системы и возникновение аварий, включая системные аварии.

5. Электромагнитное влияние на линии связи, коммуникации и т.п.

13) Виды коротких замыканий

Виды коротких замыканий в электроустановках

1. Трехфазное КЗ. Нарушение изоляции между всеми фазами. – К(3). Составляют 3-5% от всех КЗ. Две трети всех трехфазных КЗ приходится на электрические сети, т.к. у них большая протяженность.

2. Двухфазной КЗ. Нарушение изоляции между двумя фазами. К(2). Составляют 20-25% от всех КЗ.

3. Двойное замыкание на землю. Две фазы замыкаются на землю в разных точках. Возникает в сетях с изолированной нейтралью. Составляет 10-15% от общего числа.

4. Однофазное замыкание на землю. Составляет 60-70% от общего числа. В сетях с глухоизолированной нейтралью замыкание на землю является КЗ и в этом случае должна быть защита.

В сетях с изолированной или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью замыкание на землю не является КЗ. Токи протекают небольшие. Междуфазные напряжения при этом не изменяются и работа системы электроснабжения не нарушается. Тем не менее это ненормальный режим работы, так как напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрастают и существует опасность перехода однофазного замыкания на землю в многофазные короткие замыкания. Однако, необходимости в быстром отключении поврежденного участка нет, поэтому устройства релейной защиты от замыканий на землю обычно действуют на сигнал, привлекая внимание персонала. В некоторых случаях возможны отключения. (Эти случаи определяются правилами по ТБ).

Величина тока КЗ зависит от следующих условий:

1.  Вида и характера КЗ;

2.  Мощности и схемы ЭС;

3.  Режима работы нейтрали трансформаторов;

4.  Удаленности КЗ от генерирующих источников;

5.  От продолжительности КЗ.

Токи КЗ оказывают термическое и динамическое воздействие на оборудование.

Основными особенностями системы электроснабжения являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера - коротких замыканий в электрических установках. Поэтому, для надежного и экономичного функционирование систем электроснабжения необходимо автоматическое управление. К устройствам автоматического управления относится релейная защиты, действующая при повреждении электрических установок.