Orsaker och konsekvenser av en kortslutning

Kortslutning — Anslutning av EMF-källan till lasten, vars resistans är mycket liten jämfört med källans inre resistans.

Kortslutningsströmmen bestäms endast av källans r inre resistans, dvs. ik = E / r, där E är EMF för källan.

Vanligtvis Källor till EMF inte är konstruerade för den höga ström som uppstår vid en kortslutning, genereras en mycket stor mängd värme i källan, vilket kan leda till förstörelse och död av källan. En kortslutning är särskilt farlig för källor med små internt motstånd (batterier, elbilar etc.).

Så en kortslutning uppstår när två ledningar i en krets är anslutna, anslutna till olika terminaler (till exempel i DC-kretsar, dessa är «+» och «-«) av källan genom ett mycket litet motstånd, vilket är jämförbart med motståndet hos själva ledningarna.

Kortslutningsströmmen kan överstiga märkströmmen i kretsen med många gånger. I sådana fall måste kretsen brytas innan temperaturen på ledningarna når farliga värden.

För att skydda ledningarna från överhettning och för att förhindra att omgivande föremål antänds, ingår skyddsanordningar i kretsen — säkringar eller brytare.

Kortslutningar kan också uppstå med överspänning till följd av åskväder, direkta blixtnedslag, mekaniska skador på isoleringsdelar, fel agerande av servicepersonal.

Vid kortslutning ökar kortslutningsströmmarna kraftigt och spänningen minskar, vilket utgör en stor fara för elektrisk utrustning och kan orsaka strömavbrott för konsumenterna.

Se även: Hur kortslutningsskydd fungerar och fungerar

Kortslutningar är:

• trefas (symmetrisk), där alla tre faserna är kortslutna;

• tvåfas (obalanserad), där endast två faser är kortslutna;

• tvåfas till jord i system med fast jordade neutraler;

• enfas obalanserade jordade neutraler.

Strömmen når sitt maximala värde med en enfas kortslutning. Som ett resultat av användningen av speciella konstgjorda åtgärder (till exempel jordning av neutralerna med reaktorer, jordning endast en del av nollpunkterna), kan det maximala värdet för enfas kortslutningsström reduceras till värdet för trefas kortslutningsström, för vilken beräkningar oftast utförs.

Orsaker till kortslutning

Den främsta orsaken till kortslutning är störningarna isolering av elektrisk utrustning.

Isoleringsfel orsakas av:

1. Överspänning (särskilt i nätverk med isolerade nollpunkter),

2. Direkt blixtnedslag,

3. Åldrande isolering,

4.Mekanisk skada på isoleringen, körning under linjerna av överdimensionerade mekanismer,

5. Otillräckligt underhåll av utrustning.

Ofta är orsaken till skador i den elektriska delen av elektriska installationer servicepersonalens okvalificerade åtgärder.

Avsiktlig kortslutning

Vid tillämpning av förenklade anslutningsscheman för nedtrappade transformatorstationer används speciella enheter - kortslutningarsom skapar en avsiktlig kortslutning för att snabbt avbryta det resulterande felet. Sålunda, förutom oavsiktliga kortslutningar i kraftsystem, finns det också avsiktliga kortslutningar orsakade av kortslutningsverkan.

Konsekvenser av en kortslutning

Som ett resultat av en kortslutning överhettas spänningsförande delar avsevärt, vilket kan leda till isoleringsbrott, såväl som uppkomsten av stora mekaniska krafter som bidrar till förstörelsen av delar av elektriska installationer.

I detta fall störs den normala försörjningen av konsumenter i oskadade delar av nätverket, eftersom nödläget för en kortslutning i en linje leder till en allmän spänningsminskning. Vid kortslutningspunkten blir konjugationen noll, och vid alla punkter fram till kortslutningspunkten sjunker spänningen kraftigt och normal strömförsörjning till de oskadade ledningarna blir omöjlig.

När kortslutningar uppstår i kraftsystemet minskar dess totala motstånd, vilket leder till en ökning av strömmarna i dess grenar jämfört med strömmarna i normalt läge, och detta orsakar en minskning av spänningen vid enskilda punkter i kraftsystemet, vilket är särskilt stort nära punktkortslutningen.Graden av spänningsreduktion beror på driften anordningar för automatisk spänningsreglering och avstånd från skadeplatsen.

Beroende på platsen för händelsen och varaktigheten av felet kan dess konsekvenser vara av lokal karaktär eller påverka hela strömförsörjningssystemet.

Med en lång sträcka av kortslutningen kan värdet på kortslutningsströmmen endast vara en liten del av kraftgeneratorernas märkström, och förekomsten av en sådan kortslutning uppfattas av dem som en liten ökning av belastningen .

En kraftig spänningsminskning sker endast nära kortslutningspunkten, medan denna minskning på andra punkter i kraftsystemet är mindre märkbar. Därför, under de övervägda förhållandena, manifesteras de farliga konsekvenserna av en kortslutning endast i de delar av strömförsörjningssystemet som är närmast olycksplatsen.

Kortslutningsströmmen, även om den är liten jämfört med generatorernas märkström, är vanligtvis många gånger märkströmmen för den gren där kortslutningen inträffar. Därför, även med kortvarigt kortslutningsströmflöde, kan det orsaka ytterligare uppvärmning av strömförande element och ledningar över den tillåtna nivån.

Kortslutningsströmmar orsakar höga mekaniska krafter mellan ledare, som är särskilt stora i början av kortslutningsprocessen, när strömmen når sitt maximala värde. Om styrkan på trådarna och deras fästen är otillräckliga kan mekanisk skada uppstå.

Det plötsliga djupa kortslutningsspänningsfallet påverkar konsumenternas prestanda.Först och främst gäller detta motorer, för även med ett kortvarigt spänningsfall på 30-40% kan de stanna (motorerna vänder).

Motorvoltning har en allvarlig inverkan på driften av en industrianläggning, eftersom det tar lång tid att återställa den normala produktionsprocessen, och det oväntade motorstoppet kan orsaka en defekt i anläggningens produkt.

Med ett litet avstånd och en tillräcklig kortslutningsvaraktighet är det möjligt för de parallella stationerna att falla ur synkronism, d.v.s. störning av den normala driften av hela det elektriska systemet, vilket är den farligaste konsekvensen av en kortslutning.

Obalanserade strömsystem till följd av jordfel kan skapa magnetiska flöden som är tillräckliga för att inducera betydande elektromagnetiska fält i intilliggande kretsar (kommunikationsledningar, rörledningar) som är farliga för servicepersonal och utrustning på dessa kretsar.

Därför är konsekvenserna av en kortslutning följande:

1. Mekanisk och termisk skada på elektrisk utrustning.

2. Brand i elinstallationer.

3. En minskning av spänningsnivån i det elektriska nätverket, vilket leder till en minskning av vridmomentet hos elmotorerna, deras stopp, en minskning av prestanda eller till och med att välta.

4. Förlust av synkronicitet hos enskilda generatorer, kraftverk och delar av det elektriska systemet och inträffande av olyckor, inklusive systemolyckor.

5. Elektromagnetisk påverkan på kommunikationslinjer, kommunikationer m.m.

Vad är beräkningen av kortslutningsströmmar till för?

En kortslutning i kretsen orsakar en transient process i den, under vilken strömmen kan betraktas som summan av två komponenter: forcerad harmonisk (periodisk, sinusformad) ip och fri (aperiodisk, exponentiell) ia. Den fria komponenten minskar med tidskonstanten Tc = Lc / rc = xc /? Rc när den transienta avklingar. Det maximala momentana värdet iу för den totala strömmen i kallas chockströmmen, och förhållandet mellan den senare och amplituden Iπm kallas chockkoefficienten.

Beräkning av kortslutningsströmmar är nödvändig för korrekt val av elektrisk utrustning, design reläskydd och automatisering, val av medel för att begränsa kortslutningsströmmar.

Kortslutningar (SC) uppstår vanligtvis genom transienta resistanser — elektriska ljusbågar, främmande föremål på felplatsen, stöd och deras jord, samt motstånd mellan fasledare och jord (till exempel när ledare faller till marken). För att förenkla beräkningarna antas de individuella transientmotstånden, beroende på typ av fel, vara lika med varandra eller lika med noll ("metallisk" eller "tråkig" kortslutning).

Se även:Kortslutningsström, som bestämmer storleken på kortslutningsströmmen