Kortslutningar, överbelastningar, transientmotstånd. Brandskyddsåtgärder

Vad är en kortslutning och vad orsakar en kortslutning

Kortslutningar i ledningar uppstår oftast på grund av en kränkning av isoleringen av ledande delar som ett resultat av mekanisk skada, åldrande, exponering för fukt och korrosiva miljöer, såväl som felaktiga mänskliga handlingar. När det blir kortslutning ökar den strömstyrka, och mängden värme som frigörs är känd för att vara proportionell mot kvadraten på strömmen. Så om i en kortslutning kommer strömmen att öka 20 gånger, kommer mängden värme som frigörs att öka cirka 400 gånger.

En termisk effekt på isoleringen av ledningar minskar kraftigt dess mekaniska och dielektriska egenskaper. Till exempel, om ledningsförmågan hos elektrisk kartong (som ett isolerande material) vid 20 ° C tas som en enhet, kommer den vid temperaturer på 30, 40 och 50 ° C att öka med 4, 13 respektive 37 gånger. Termisk åldring av isoleringen uppstår oftast på grund av överbelastning av elektriska nätverk med strömmar som överstiger den långsiktiga tillåtna för en given typ och tvärsnitt av ledningar.Till exempel, för kablar med pappersisolering, kan deras livslängd bestämmas enligt den välkända "regeln om åtta grader": en ökning av temperaturen för varje 8 ° C minskar isoleringens livslängd med 2 gånger. Polymera isoleringsmaterial är också föremål för termisk nedbrytning.

Effekten av fukt och en korrosiv miljö på isoleringen av ledningar försämrar dess tillstånd avsevärt på grund av utseendet på ytläckage. Den resulterande värmen förångar vätskan och lämnar spår av salt på isoleringen. När förångningen upphör försvinner läckströmmen. Vid upprepad exponering för fukt upprepas processen, men på grund av en ökning av saltkoncentrationen ökar konduktiviteten så mycket att läckströmmen inte upphör även efter avslutad avdunstning. Dessutom uppstår små gnistor. Därefter, under påverkan av läckströmmen, karboniserar isoleringen, förlorar sin styrka, vilket kan leda till uppkomsten av en lokal bågande ytaurladdning som kan antända isoleringen.

Faran för kortslutning i elektriska ledningar kännetecknas av följande möjliga manifestationer av elektrisk ström: antändning av isoleringen av ledningar och omgivande brännbara föremål och ämnen; förmågan hos isoleringen av trådarna att sprida förbränning när den antänds av externa antändningskällor; bildandet av smälta metallpartiklar under en kortslutning, vilket antänder de omgivande brännbara materialen (expansionshastigheten för smälta metallpartiklar kan nå 11 m / s, och deras temperatur är 2050-2700 ° C).

Ett nödläge uppstår också när elektriska ledningar är överbelastade.På grund av felaktigt val, påslag eller fel hos konsumenter överstiger den totala strömmen som flyter genom ledningarna det nominella värdet, det vill säga en ökning av strömtätheten (överbelastning) uppstår. Till exempel när en ström på 40 A flyter genom tre seriekopplade trådstycken av samma längd men med olika tvärsnitt-10; 4 och 1 mm2, kommer dess densitet att vara annorlunda: 4, 10 och 40 A / mm2. Den sista biten har den högsta strömtätheten och följaktligen de största effektförlusterna. En tråd med ett tvärsnitt på 10 mm2 kommer att värmas upp något, temperaturen på en tråd med ett tvärsnitt på 4 mm2 når den tillåtna nivån, och isoleringen av en tråd med ett tvärsnitt på 1 mm2 kommer bara att brinna.

Hur kortslutningsström skiljer sig från överbelastningsström

Huvudskillnaden mellan kortslutning och överbelastning ligger i det faktum att för kortslutning är överträdelsen av isolering orsaken till nödläget, och vid överbelastning - dess konsekvens. Under vissa omständigheter är överbelastning av ledningar och kablar på grund av den längre varaktigheten av nödläget farligare för brand än kortslutning.

Trådarnas basmaterial har en betydande inverkan på tändningsegenskaperna vid överbelastning. En jämförelse av brandriskindikatorerna för ledningar av APV- och PV-märken, erhållna under tester i överbelastningsläge, visar att sannolikheten för antändning av isoleringen i ledningar med kopparledande ledningar är högre än för aluminiumtrådar.

Kortslutning av samma mönster observeras. Brännkapaciteten för ljusbågsurladdningar i kretsar med koppartrådar är högre än med aluminiumtrådar.Till exempel bränns ett stålrör med en väggtjocklek på 2,8 mm (eller brännbart material på dess yta antänds) med ett tvärsnitt av en aluminiumtråd på 16 mm2 och med en koppartråd med ett tvärsnitt på 6 mm2 .

Strömmångfalden bestäms av förhållandet mellan kortslutnings- eller överbelastningsströmmen och den kontinuerliga tillåtna strömmen för ett givet tvärsnitt av ledaren.

Störst brandrisk har ledningar och kablar med polyetenmantel, samt polyetenrör vid förläggning av ledningar och kablar i dem. Ledningar i polyetenrör ur brandsynpunkt är en större fara än ledningar i vinylplaströr, därför är användningsområdet för polyetenrör mycket snävare. Överbelastning är särskilt farlig i privata bostadshus, där som regel alla konsumenter matas från ett nätverk, och skyddsanordningar är ofta frånvarande eller endast utformade för kortslutningsström. I höga bostadshus finns det heller inget som hindrar de boende från att använda kraftigare lampor eller slå på elektriska hushållsapparater med en total effekt större än den som nätet är konstruerat för.

På kabelenheter (kontakter, strömbrytare, uttag, etc.) anges gränsvärdena för strömmar, spänningar, effekt, och på terminaler, kontakter och andra produkter, dessutom de största tvärsnitten av de anslutna ledningarna. För att använda dessa enheter på ett säkert sätt måste du kunna dechiffrera dessa etiketter.

Till exempel är strömbrytaren märkt «6,3 A; 250 V «, på patronen -» 4 A; 250 V; 300 W «, och på förlängningen -splitter -» 250 V; 6,3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6,3 A» varnar för att strömmen som passerar genom strömbrytaren inte bör överstiga 6,3 A, annars kommer strömbrytaren att överhettas. För eventuell lägre ström är omkopplaren lämplig, eftersom ju lägre ström, desto mindre värms kontakten upp. Inskriptionen «250 V» indikerar att omkopplaren kan användas i nätverk med en spänning som inte överstiger 250 V.

Om du multiplicerar 4 A med 250 V får du 1000, inte 300 watt. Hur kopplar jag ett beräknat värde till en etikett? Vi måste utgå från makten. Vid en spänning på 220 V är den tillåtna strömmen 1,3 A (300: 220); vid en spänning av 127 V — 2,3 A (300-127). En ström på 4 A motsvarar en spänning på 75 V (300: 4). Inskription "250 V; 6,3 A «indikerar att enheten är designad för nätverk med en spänning på högst 250 V och en ström på högst 6,3 A. Multiplicera 6,3 A med 220 V, vi får 1386 W (1300 W, avrundad). Genom att multiplicera 6,3A med 127V får vi 799W (700W avrundat). Frågan uppstår: är det inte farligt att runda på det här sättet? Det är inte farligt eftersom man efter avrundning får lägre effektvärden. Om effekten är mindre värms kontakterna upp mindre.

När en elektrisk ström flyter genom kontaktanslutningen på grund av kontaktanslutningens transienta motstånd sjunker spänningen, kraft och energi frigörs, vilket gör att kontakterna värms upp. En överdriven ökning av strömmen i kretsen eller en ökning av motståndet leder till en ytterligare ökning av temperaturen på kontakt- och ledningstrådarna, vilket kan orsaka brand.

I elektriska installationer används permanenta kontaktanslutningar (lödning, svetsning) och löstagbara (med skruv, plugg, fjäder, etc.) och kontakter på kopplingsanordningar - magnetiska starter, reläer, strömbrytare och andra anordningar speciellt utformade för att stänga och öppna elektriska kretsar, det vill säga för deras kommutering. I interna kraftnät från ingången till mottagaren av el elektricitet lasten flyter genom ett stort antal kontaktanslutningar.

Under inga omständigheter får kontaktlänkarna brytas... De studier som utfördes för en tid sedan på utrustningen i interna nätverk visar att av alla undersökta kontakter uppfyller endast 50% kraven i GOST. När belastningsströmmen flyter i en kontaktanslutning av dålig kvalitet frigörs en betydande mängd värme per tidsenhet, proportionell mot kvadraten på strömmen (strömtätheten) och motståndet hos kontaktens faktiska kontaktpunkter.

Om de heta kontakterna kommer i kontakt med brännbart material kan de fatta eld eller förkolna, och isoleringen av ledningarna kan fatta eld.

Värdet på kontaktmotståndet beror på strömtätheten, kontakternas kompressionskraft (storleken på motståndsområdet), materialet från vilket de är gjorda, graden av oxidation av kontaktytorna, etc.

För att minska strömtätheten i kontakten (och därmed temperaturen) är det nödvändigt att öka kontakternas faktiska kontaktyta. Om kontaktplanen pressas mot varandra med viss kraft kommer de små tuberklerna vid kontaktpunkterna att krossas något.På grund av detta kommer storleken på kontaktelementområdena att öka och ytterligare kontaktytor kommer att visas, och strömtätheten, kontaktmotståndet och kontaktuppvärmningen kommer att minska. Experimentella studier har visat att det finns ett omvänt samband mellan kontaktmotstånd och mängden vridmoment (kompressionskraft). Med en tvåfaldig minskning av vridmomentet ökar motståndet hos kontaktanslutningen av APV-tråden med ett tvärsnitt på 4 mm2 eller två ledningar med ett tvärsnitt på 2,5 mm2 med 4-5 gånger.

För att ta bort värme från kontakterna och avleda den i miljön görs kontakter med en viss massa och kylytor. Särskild uppmärksamhet ägnas åt platserna för anslutning av ledningar och deras anslutning till kontakterna på ingångsenheterna på de elektriska mottagarna. På de rörliga ändarna av trådarna används öron av olika former och speciella klämmor. Tillförlitligheten hos kontakten säkerställs av konventionella brickor, fjäderbelastade och med flänsar. Efter 3–3,5 år ökar kontaktmotståndet ca 2 gånger. Motståndet hos kontakterna ökar också avsevärt under en kortslutning som ett resultat av en kort periodisk effekt av strömmen på kontakten. Tester visar att kontaktfogar med elastiska fjäderbrickor har störst stabilitet när de utsätts för negativa faktorer.

Tyvärr är "pucksparande" ganska vanligt. Brickan bör vara gjord av icke-järnmetaller som mässing. Stålbrickan är skyddad med en rostskyddsbeläggning.