- Физическая сущность течения тока в цепи
- Электрический ток и поток электронов
- Направление электрического тока
- Действия электрического тока
- Сила и плотность тока
- Скорость направленного движения зарядов
- Стационарное электрическое поле
- Виды токов: постоянные и переменные
- Что такое короткое замыкание?
- Причины короткого замыкания
- Скачок сетевого напряжения
- Перегрев и износ изоляции
- Проникновение пыли, грязи и влаги из воздуха
- Повреждение изоляции грызунами
- Молнии и атмосферное электричество
- Ошибка человека
- Грызуны, домашние и дикие животные
- Опасность и последствия
- Как избежать КЗ?
- Как найти короткое замыкание в проводке
- Визуальный осмотр
- Применение мегаомметра или мультиметра
- Метод исключения
- Народный метод по звуку и запаху
- Прозвонка проводов и кабелей при ремонте проводки в квартире
- Прозвонка электрических проводов и кабелей на этапе прокладки
- Как прозвонить проводку в квартире?
- Как прозвонить электрический кабель с помощью мультиметра?
- Правила пользования прозвонкой
- Как правильно прозвонить провода (мультиметром и без приборов)
- Особенности проверки проводов, входящих в состав различных устройств
- Автомобильная проводка
- Электрический ТЭН
- Другие бытовые приборы и детали
- Устранение последствий КЗ
- Как автоматы спасают от короткого замыкания
- Расчет номинала
- Расчет времятоковой характеристики
- Виды предохранителей и автоматических выключателей
- Как УЗО защищает от аварий
- Как выбрать номинальный ток УЗО
- Какое значение тока утечки где лучше поставить
- На что влияет характеристика расцепления
- Как предупредить короткое замыкание
- Меры, исключающие короткое замыкание
- Как найти в скрытой проводке помеху мультиметром
- Срок эксплуатации проводки
- Нагрузка на сеть
- Старая проводка в панельном доме
- Профилактика КЗ
- Использование этого явления
- Замыкание и перегрузка
- Чем определяется напряжение и ток при коротком замыкании?
- Расчетное значение тока КЗ
- Как измерить ток короткого замыкания?
- Расчет тока короткого замыкания
- Пример 1. Сеть с напряжением 220–230В
- Пример 2. Аккумуляторная батарея
- Что делать, если измеренный ток КЗ слишком низкий?
- Что такое петля “Фаза-ноль” и как она связана с током КЗ?
- Зачем нужно знать значения тока КЗ и сопротивления петли “Фаза-ноль”?
- Безопасность
- Функциональность
- Надежность
- Цена
- Высокий ток КЗ – это хорошо или плохо?
- Минусы низкого тока КЗ
- Плюсы низкого тока КЗ
- Минусы высокого тока КЗ
- Плюсы высокого тока КЗ
Физическая сущность течения тока в цепи
Наличие тока в цепи обусловлено направленным движением заряженных частиц. В твердых телах ток создается движением отрицательно заряженных электронов, в газах и жидкостях — положительными ионами. В таких широко распространенных материалах, как полупроводники, электрический ток генерируется движением частиц: электронов и «дырок» (положительно заряженных частиц, представляющих собой атомы, у которых на внешних уровнях отсутствует некоторое количество электронов).
Основными условиями возникновения и существования электрического тока являются:
- Наличие носителей заряда – частиц, движущихся по проводнику, газу или электролиту;
- Электрическое поле, создаваемое определенным источником энергии: без этого силового поля движение свободных носителей заряда будет хаотичным, без определенного направления;
- Замкнутая цепь: направленное движение зарядов возможно только в замкнутых цепях. Так, например, ток, состоящий из ключевого источника питания (выключателя) и лампочки накаливания, будет протекать только при включении ключа, расположенного в разрыве проводника между одним из силовых полюсов и лампой, что позволяет носители заряда движутся по замкнутой цепи от отрицательных полюсов батареи к положительным полюсам.
Электрический ток и поток электронов
Поняв, что носителями электрических зарядов в большинстве случаев являются электроны, необходимо понять, почему они движутся. Для этого необходимо посмотреть на микромир частиц — атомов и понять их строение, физические процессы, происходящие с ними.
Атом состоит из ядра и множества вращающихся вокруг него электронов, количество которых зависит от общего заряда ядра. Электроны движутся по определенным траекториям — орбиталям (уровням). Кроме того, те, что ближе к ядру, прочно удерживаются им и не участвуют в химических реакциях и физических процессах. Те частицы, которые находятся на внешних уровнях, активны и определяют способность атома к химическому взаимодействию и образованию свободных зарядов. Их зовут Валентин.
Активность и способность атомов сбрасывать свободные электроны зависят от числа частиц на внешних уровнях. Так, в некоторых веществах от ядра удаляются многочисленные электроны, поэтому они отделяются от своих орбиталей и начинают устремляться к другим атомам, в результате чего наблюдается движение свободных зарядов. При приложении электрических потенциалов (напряжений) движение электронов становится направленным, возникает электрический ток. Поэтому твердые тела (например, металлы) с большим количеством свободных электронов являются проводниками.
В диалектике нет частиц, способных нести электрический заряд: у них мало электронов на внешних уровнях, поэтому они не могут развалиться, переходя сначала в хаотическое, а затем в направленное движение.
Промежуточное положение между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники, электропроводность которых зависит от внешних факторов (температура, освещение и др).
Направление электрического тока
Направление движения заряженных частиц, образующих ток, зависит от знака их заряда. Положительно заряженные частицы будут двигаться от «плюса» к «минусу», а отрицательно заряженные, наоборот, от «минуса» к «плюсу». В электролитах и газах, например, присутствуют как положительные, так и отрицательные свободные заряды, и ток создается их движением в обоих направлениях. Какое из этих направлений следует принять за направление электрического тока?
Направление тока считается направлением движения положительных зарядов.
Вкратце, условно, ток течет от «плюса» к «минусу» (рис. 1; положительный вывод источника тока показан длинной линией, отрицательный — короткой).
Рис. 1. Текущий адрес
Это соглашение противоречит более распространенному случаю металлических проводников. В металле носителями заряда являются свободные электроны, и они движутся от «меньшего» к «большему». Но по соглашению мы вынуждены предположить, что направление тока в металлическом проводнике противоположно движению свободных электронов. Это, конечно, не очень удобно.
Тут, впрочем, ничего не поделаешь — надо принять эту ситуацию как факт. Так сложилось исторически. Выбор направления тока был предложен Ампером (Амперу нужно было соглашение о направлении тока, чтобы дать ясное правило для определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Сегодня мы называем эту силу Ампера, направление которой определяется правилом левой руки) в первой половине 19 века, за 70 лет до открытия электрона. К такому выбору все привыкли, и когда в 1916 году выяснилось, что ток в металлах вызывается движением свободных электронов, ничего не меняли.
Действия электрического тока
Как мы можем определить, течет электрический ток или нет? О возникновении электрического тока можно судить по следующим его проявлениям.
1. Тепловое действие тока. Электрический ток вызывает нагрев вещества, в котором он протекает. Так нагреваются змеевики нагревательных приборов и ламп накаливания. Вот почему мы видим молнию. Действие тепловых амперметров основано на тепловом расширении проводника с током, что вызывает движение стрелки прибора.
2. Магнитное действие тока. Электрический ток создает магнитное поле: стрелка компаса, расположенная рядом с проводом, при включении тока вращается перпендикулярно проводу. Магнитное поле тока можно усилить во много раз, если намотать проволоку на железный прут, получится электромагнит. На этом принципе основана работа амперметров магнитоэлектрической системы: электромагнит вращается в поле постоянного магнита, благодаря чему стрелка прибора перемещается по шкале.
3. Химическое действие тока. При пропускании тока через электролиты можно наблюдать изменение химического состава вещества да, в растворе
положительные ионы
перейти к отрицательному электроду, и этот электрод покрыт медью.
Электрический ток называется постоянным, если через поперечное сечение проводника за равные промежутки времени проходит один и тот же заряд.
Сила и плотность тока
Количественной характеристикой электрического тока является сила тока. В случае постоянного тока абсолютное значение силы тока равно отношению абсолютного значения нагрузки
проходит поперечное сечение проводника за время
, В этот самый момент:
(а)
Сила тока измеряется в амперах (А) при токе
А через сечение проводника для
с попутной нагрузкой
Кл.
Подчеркнем, что формула (1) определяет абсолютную величину или модуль текущей силы.
Сила тока тоже может иметь знак! Этот знак не связан со знаком зарядов, составляющих ток, и выбран из других соображений. То есть в ряде ситуаций (например, если заранее не ясно, в какую сторону будет течь ток) удобно зафиксировать какое-то направление ветви цепи (например, против часовой стрелки) и считать интенсивность положительный ток, если направление тока совпадает с направлением ответвления, и отрицательный, если ток течет против направления ответвления (сравните с тригонометрическим кругом: углы считаются положительными, если их считать против часовой стрелки, и отрицательными, если считать по часовой стрелке).
В случае постоянного тока сила тока является постоянной величиной. Он показывает, какое количество заряда проходит через поперечное сечение проводника за
от.
Часто бывает удобно не возиться с площадью сечения и ввести значение плотности тока:
(два)
куда
— сила тока,
— площадь поперечного сечения проводника (разумеется, это сечение перпендикулярно направлению тока). С учетом формулы (1) также имеем:
Плотность тока показывает, какое количество заряда проходит в единицу времени через единицу площади поперечного сечения проводника. Согласно формуле (2) плотность тока измеряется в А/м2.
Скорость направленного движения зарядов
Когда мы включаем свет в комнате, нам кажется, что лампочка включается мгновенно. Скорость распространения тока по проводам очень высока: она близка к
км/с (скорость света в вакууме). Если бы лампочка была на Луне, она зажглась бы всего за секунду.
Однако не следует думать, что свободные заряды, составляющие текущий, движутся с такой большой скоростью. Оказывается, его скорость составляет всего доли миллиметра в секунду.
Почему ток распространяется по проводам так быстро? Дело в том, что свободные заряды взаимодействуют друг с другом и, находясь под действием электрического поля источника тока, при замыкании цепи начинают двигаться почти одновременно по всей длине проводника. Скорость распространения тока представляет собой скорость передачи электрического взаимодействия между свободными зарядами и близка к скорости света в вакууме. Скорость, с которой движутся сами заряды внутри проводника, может быть на много порядков меньше.
Таким образом, еще раз подчеркнем, что мы различаем две скорости.
1. Скорость распространения тока. Это скорость, с которой электрический сигнал передается по цепи вблизи
км/с
2. Скорость направленного движения свободных зарядов. Это средняя скорость движения зарядов, составляющих ток. Также называется скоростью дрейфа.
Теперь выведем формулу, выражающую действующую силу
через скорость
направленное движение зарядов проводников.
Пусть проводник имеет площадь поперечного сечения
(Фигура 2). Свободные заряды проводника будем считать положительными; обозначим стоимость бесплатного фрахта
(в наиболее практическом случае металлического проводника это заряд электрона). Концентрация свободных зарядов (то есть их количество в единице объема) равна
.
Рис. 2. К выводу формулы
Какой заряд
пройдет через поперечное сечение
наш гид по погоде
?
С одной стороны, конечно,
(3)
С другой стороны, раздел
перечеркнет все те бесплатные заряды, которые через некоторое время
будет внутри цилиндра
с высотой
. Ваш номер:
Таким образом, ваш общий заряд будет равен:
(4)
Приравнивая правильные части формул (3) и (4) и сокращая на
, мы получаем:
(пять)
Следовательно, плотность тока равна:
Рассчитаем для примера, какова скорость свободных электронов в медной проволоке при силе тока
А.
Заряд электрона известен:
Кл.
Какова концентрация свободных электронов? Она совпадает с концентрацией атомов меди, так как каждый атом отдает валентный электрон. Ну, мы можем найти концентрацию атомов:
метро
Давайте положим
миллиметр
. Из формулы (5) получаем:
рС.
Это примерно одна десятая миллиметра в секунду.
Стационарное электрическое поле
Мы все время говорим о направленном движении зарядов, но еще не задались вопросом, почему свободные заряды совершают такое движение. Почему, собственно, существует электрический ток?
Для упорядоченного движения зарядов внутри проводника необходима сила, действующая на заряды в определенном направлении. Откуда берется эта сила? На стороне электрического поля!
Чтобы в проводнике протекал постоянный ток, внутри проводника должно существовать стационарное (т е постоянное, не зависящее от времени) электрическое поле. Другими словами, между концами проводника должна поддерживаться постоянная разность потенциалов.
Стационарное электрическое поле должно создаваться зарядами проводников, включенных в электрическую цепь. Однако сами по себе нагруженные проводники не смогут гарантировать непрерывный ток.
Рассмотрим, например, два проводящих шара с разным зарядом. Соедините их кабелем. Между концами провода будет разность потенциалов и электрическое поле внутри провода. По проводу пойдет ток. Но по мере прохождения тока разность потенциалов между шариками будет уменьшаться, после чего уменьшится и напряженность поля в проводе. В конце концов потенциалы шариков сравняются, поле в проводе станет равным нулю, а ток исчезнет. Мы попадаем в электростатику: шарики плюс проволока образуют единый проводник, в каждой точке которого потенциал принимает одинаковое значение; напряжение
поле внутри проводника равно нулю, тока нет.
То, что само электростатическое поле не годится на роль стационарного поля, создающего ток, ясно и из более общих соображений. Ведь электростатическое поле потенциально, его работа по перемещению заряда по замкнутому пути равна нулю. Следовательно, он не может вызывать циркуляцию зарядов в замкнутой электрической цепи; это требует выполнения ненулевой работы.
Кто будет выполнять эту ненулевую работу? Кто будет поддерживать разность потенциалов в цепи и обеспечивать стационарное электрическое поле, создающее ток в проводниках?
Ответ: источник тока, важнейший элемент электрической цепи.
Для протекания постоянного тока в проводнике концы проводника должны быть соединены с клеммами источника тока (батареи, аккумулятора и т п).
Клеммы источника являются проводниками под напряжением. Если цепь замкнута, терминальные заряды перемещаются по цепи, как в рассмотренном ранее примере с шарами. Но теперь разность потенциалов на клеммах не уменьшается: источник тока постоянно перезаряжает заряды на клеммах, поддерживая разность потенциалов на цепи на постоянном уровне.
Это цель источника питания постоянного тока. Внутри него протекают процессы неэлектрического происхождения (чаще всего химического), обеспечивающие непрерывное разделение зарядов. Эти сборы подаются на исходные терминалы в необходимом количестве.
Количественная характеристика неэлектрических процессов разделения зарядов внутри источника — так называемого КЭМ — будет изучена позже, в соответствующем листе.
Вернемся к стационарному электрическому полю. Как оно возникает в проводниках цепи при наличии источника тока?
Заряженные клеммы источника создают электрическое поле на концах проводника. Свободные заряды проводника, расположенные вблизи выводов, приходят в движение и действуют своим электрическим полем на соседние заряды. При скорости, близкой к скорости света, это взаимодействие передается по всей цепи и в цепи устанавливается постоянный электрический ток. Электрическое поле, создаваемое движущимися зарядами, также стабилизируется.
Стационарное электрическое поле — это поле свободных зарядов от проводника, совершающего направленное движение.
Стационарное электрическое поле не меняется со временем, так как при постоянном токе картина распределения зарядов в проводнике не меняется: место заряда, покинувшего этот участок проводника, сменяется точно таким же зарядом на следующем момент времени По этой причине стационарное поле во многих (но не во всех) отношениях похоже на электростатическое поле.
А именно, верны следующие два утверждения, которые нам понадобятся в дальнейшем (их доказательство дано в университетском курсе физики).
1. Как и электростатическое поле, стационарное электрическое поле является потенциальным. Это позволяет говорить о разности потенциалов (т.е о напряжении) на любом участке цепи (именно эту разность потенциалов мы измеряем вольтметром).
Потенциальность, напомним, означает, что работа стационарного поля по движению заряда не зависит от формы пути. Вот почему при параллельном соединении проводников напряжение в каждом из них одинаково: оно равно разности потенциалов стационарного поля между двумя точками, к которым присоединены проводники.
2. В отличие от электростатического поля стационарное поле движущихся зарядов проникает внутрь проводника (дело в том, что свободные заряды, участвующие в направленном движении, не успевают должным образом реорганизоваться и принять «электростатические» конфигурации).
Линии напряженности стационарного поля внутри проводника параллельны его поверхности, как бы проводник ни был изогнут. Поэтому, как и в однородном электростатическом поле, справедлива формула
, куда
напряжение на концах проводника,
— напряженность стационарного поля в проводнике,
это длина проводника.
Виды токов: постоянные и переменные
В зависимости от изменения направления потока заряженных частиц различают следующие виды токов:
- Постоянная: образуется при движении заряженных частиц в одном направлении. Его основные характеристики (сила тока, напряжение) имеют постоянные значения и не изменяются во времени;
- Переменный — направление движения зарядов при этом типе движения заряженных частиц периодически меняется. Количество изменений направления движения в единицу времени, равное одной секунде, называется частотой тока и измеряется в Герцах. Так, например, значение этой характеристики в обычной бытовой электрической цепи равно 50 Гц.Это означает, что в течение 1 секунды движущиеся по цепи электроны 50 раз меняют свое направление, вызывая таким образом такое же количество изменений напряжения в фазе провод от 220 до 0 В.
Что такое короткое замыкание?
Многим известно такое устойчивое выражение – «короткое замыкание». Помимо названия знаменитого блокбастера 90-х, эти слова ассоциируются у обывателя с частой причиной пожаров. На эту тему существует множество мифов и клише. Решил узнать что к чему и зачем все это нужно.
Короткое замыкание (короткое замыкание) — режим работы электрической сети, или явление, при котором в цепи в месте короткого замыкания протекает максимально возможный ток. Это событие труднопрогнозируемое и аварийное, и чем раньше оно будет остановлено, тем лучше. В случае короткого замыкания вся энергия блока питания уходит только на нагрев проводов. Кроме того, возможны динамические (механические) последствия. Этот процесс обычно очень скоротечен и взрывоопасен, так как выделяется колоссальная тепловая энергия. Если эту напасть не остановить в кратчайшие сроки (как это делается, мы увидим ниже), короткое замыкание может привести к большим материальным и человеческим потерям.
Время отключения отечественных серийных выключателей при замыкании на землю должно быть менее 0,4 с (ПУЭ 1.7.79, 7.1.72). Если быстродействие не обеспечивается из-за малого тока КЗ, отключение должно осуществляться устройствами, реагирующими на дифференциальный ток (УЗО, АВДТ), время срабатывания будет (по ГОСТ) менее 0,04 с.
Короткое замыкание может произойти между любой точкой электрической цепи, имеющей разные потенциалы. Вот как это выглядит в трехфазном варианте:
Короткие замыкания в системе электроснабжения с системой заземления TN-S. Кто увидит ошибку на схеме?
На рисунке условно показаны вторичная обмотка понижающего трансформатора, установленного в трансформаторной подстанции (ТП), пятипроводной линии электропередачи и трехфазной электроустановке. Электроустановка может быть в частном или многоквартирном доме, а может быть и в чем-то промышленном.
Затворы могут быть в разных вариантах:
- двухфазные и трехфазные (интерфазные),
- однофазный или трехфазный проводник к нейтрали N или PE для защиты.
Если рассматривать наиболее безопасную систему заземления TN-S с глухозаземленной нейтралью трансформатора, то наиболее частым (на практике около 90%) является однофазное короткое замыкание между фазным проводником и нулевым N (или защитным проводником PE). Поэтому рассмотрим более простой однофазный вариант:
Короткое замыкание на нулевой и защитный проводники
Короткое замыкание может произойти где угодно, в том числе возле трансформаторной подстанции (ТП) из-за невнимательного экскаваторщика, даже в квартире из-за того, что кошка уронила елку. В любом случае защита должна работать четко, сводя к минимуму последствия короткого замыкания.
Причины короткого замыкания
Короткое замыкание может произойти по разным причинам, основная из которых – нарушение изоляции или взаимного расположения токоведущих частей. Очень часто в коротком замыкании виноват человеческий или природный фактор.
Пример, который оценят женщины (чудо, если они прочтут эту статью), это то, что из-за постоянного скручивания портится изоляция, и в «идеальный» момент фен или утюг «стучит» по Вилке или рядом с ней.
Другой пример: из-за механического отказа или внешнего воздействия, токоведущие части по какой-то причине находятся слишком близко друг к другу, вплоть до полного контакта. Это может произойти из-за природных явлений (упало дерево на кабели), ударов, падений с электроприборов.
Ну и классический пример — короткое замыкание из-за вмешательства в электропроводку бытовых розеток на все руки. По законам жанра после этого случая у учительницы должны быть колючие волосы и черное лицо. Мне не смешно с этими образами, все бывает по-другому.
Скачок сетевого напряжения
Стандартное напряжение сети для стран СНГ составляет 220-230 вольт. Этот предел редко превышается. Розетка имеет напряжение 380 вольт и более. При этом должны сработать устройства защиты на подстанции или непосредственно у потребителя. Однако они не всегда исправны и всплеск «гуляет» по проводам.
Большая разность потенциалов приводит к электрическому пробою изоляции. Процесс начинается с небольшого тока утечки. В последующем она увеличивается. Место неисправности нагревается. Тогда изоляция в месте повреждения со временем теряет свои диэлектрические свойства и происходит полное короткое замыкание с образованием электрической дуги.
Перегрев и износ изоляции
Это происходит со временем и из-за пусть незначительных, но регулярных перепадов температуры.
Обычно в этом случае изоляция постепенно становится хрупкой и гибкой – появляются трещины, в которых может скапливаться влага или пыль. При неблагоприятном стечении обстоятельств это может привести к короткому замыканию через микродугу, а это самый сложный случай в плане устранения неисправности.
При этом внешне вся проводка выглядит целой, но при подаче на нее напряжения автоматический выключатель в итоге срабатывает.
Поиск подавляющего большинства неисправностей в электрической цепи осуществляется по принципу проверки «слабых звеньев», это контакты, переходы, все те места, где при монтаже вскрывается внешняя изоляция кабеля. Поэтому в скрытой проводке поиск неисправностей всегда нужно начинать с розеток, коробок и экранов.
В результате в этом случае проводится тщательный осмотр проводки, если автоматический выключатель уже сработал, то место повреждения изоляции может прогореть и его станет видно. В некоторых случаях необходимо выдержать «нагрузочное испытание» проводки, подав на нее более высокое напряжение. Это довольно экстремальный метод, поскольку по сути необходимо вызвать полное короткое замыкание электропроводки, после чего место неисправности можно будет увидеть «невооруженным глазом.
Для скрытой проводки и нахождения микротрещин в изоляции также можно использовать мегомметр, но он покажет лишь наличие короткого замыкания на локализованном участке электрической цепи, а определить место его возникновения не сможет.
После обнаружения неисправности, в зависимости от общего состояния проводки, необходимо решить, менять ли провод или восстанавливать изолентой изоленту.
Проникновение пыли, грязи и влаги из воздуха
Этот тип короткого замыкания распространен в квартирных панелях и распределительных устройствах. На этих участках сети проводка имеет открытые, неизолированные участки. Со временем на них оседает пыль из воздуха. Когда он сухой, он плохо проводит электричество. Однако в воздухе присутствует некоторое количество влаги.
Пыль оседает на клеммных колодках, механизмах подачи и других компонентах электрических щитов. Когда слой грязи становится достаточно толстым, его сопротивление резко падает и происходит электрический сбой. Неоднократно усугублять ситуацию может попадание в электрощиток воды. Например, при прорыве трубы или если щит находится на открытом воздухе и на него воздействуют осадки.
Повреждение изоляции грызунами
Это довольно частое явление в сельской местности, да и в промышленных условиях такие поломки далеко не редкость: мыши перегрызают внешнюю изоляцию проводов, затем внутреннюю, замыкая фазу на ноль.
Сложность в поиске такой неисправности может заключаться в том, что неизвестно, где мышь может выбрать место для «трапезы». Но, с другой стороны, обычно место повреждения хорошо видно, поэтому достаточно поверхностного осмотра кабеля, пусть и по всей его длине.
Следует отметить, что здесь не всегда возникает полный контур; иногда мышь может частично повредить изоляцию и замкнуть провода не напрямую, а сама по себе. В этом случае очень вероятно найти место повреждения кабеля мертвым животным, которое приковано к перегрызенному судорогой электрического тока кабелю. Хотя иногда случается так, что мышка дергает за кабель, особенно если успеете замкнуть кабели напрямую, и произойдет полное замыкание перегрызенного провода.
Молнии и атмосферное электричество
Высотные дома, инженерные сооружения и опоры ЛЭП обязательно оборудуются заземлением. Одной из его задач является привлечение молний и зарядов из атмосферы для последующего удаления на землю.
Простая система молниезащиты представляет собой железный трос или полосу, соединенную между крышей здания, арматурой и землей. Обычно это делается для каждой записи отдельно. Если молниезащита исключена, то разряд может попасть в домашнюю электрическую сеть. Он не рассчитан на высокие токи и напряжения молнии. При ударе везде произойдет электрический пробой изоляции. Велик риск повреждения защитного слоя высоким напряжением и дальнейшего развития схемы.
Ошибка человека
Причины, по которым перерезалась непосредственно силовая проводка, могут быть самыми разнообразными – от банальной невнимательности, которую иногда допускают при монтаже, до аварии из-за бури или другого стихийного бедствия.
Главное здесь то, что при прямом контакте между фазой и нулем всегда происходит резкое увеличение силы тока и температуры в токонесущих проводниках. В большинстве случаев кабели не рассчитаны на токи короткого замыкания, поэтому в месте контакта происходит мини-взрыв, в результате которого сгорает изоляция и от кабелей вылетают расплавленные частицы около. В этом случае нет особой проблемы, как найти короткое замыкание в проводке — все видно невооруженным глазом — провода оплавлены, и все покрыто копотью.
Здесь особенно необходимо учитывать, что сажа, покрывающая всю прилегающую поверхность, подобно пыли, способна в определенных концентрациях проводить электрический ток, поэтому, устраняя последствия короткого замыкания, ее необходимо тщательно очистить.
Грызуны, домашние и дикие животные
Часто в коротких замыканиях виноваты домашние животные и животные, живущие на улице. Четвероногие зубы кусают. Животное начинает грызть утеплитель. Даже если питомец получит удар током и отучится от этой привычки, защитное покрытие останется поврежденным. Влага будет попадать в отверстия в утеплителе. С большой вероятностью это приведет к короткому замыканию.
Грызуны могут вызвать короткое замыкание
В другом случае четвероногого виновника привлекает тепло, исходящее от проводов и токоведущих стержней. Животное лазает по электроустановкам, электрическим коробкам и электрошкафам, затем ищет самое теплое место. Как правило, это электробусы напряжением 0,4 кВ.
Опасность и последствия
Чтобы понять опасность короткого замыкания, достаточно знать возможные последствия короткого замыкания. Для этого обратимся к краткому списку, составленному по статистическим данным Ростехнадзора:
- Возникновение пожара в месте механического контакта неизолированных элементов оборудования или электрической сети часто становится причиной пожара.
- Снижение уровня напряжения электрического тока в зоне цепи вызовет неисправность электрооборудования. Подробнее о последствиях пониженного напряжения вы можете узнать в одной из публикаций на нашем сайте.
- Как видно из таблицы 1 выше, доля симметричных цепей (K(Z)) не превышает 5%, а это означает, что во всех остальных случаях вам придется иметь дело с асимметрией сети, более известной как «перекос фаз». «. Последствия такого режима мы уже рассматривали в предыдущем посте.
- Возникновение различных системных аварий, приводящих к отключению потребителей электрической системы до устранения короткого замыкания.
Как избежать КЗ?
Понятно, что полностью избежать этого неприятного явления невозможно: велик элемент случайности. Однако мы можем значительно снизить риск короткого замыкания. Именно здесь первостепенное значение имеет регулярный осмотр и техническое обслуживание электрических сетей.
Примеры профилактических мер:
- очистка токоведущих частей, контактов и изоляторов от пыли и грязи,
- испытание на влагозащиту,
- проверить целостность укладки и монтажа,
- ограждение и дополнительная защита взрывоопасных зон,
- разместить и наклеить предупредительные знаки и надписи,
- проверка и прошивка контактов,
- обрезать деревья и устранить другие опасности.
Как вы думаете, какие профилактические меры нужны для защиты от коротких замыканий на фото ниже?
Дренаж, электрические панели и профнастил, уход под плитку. Инсталляция в старой части Батуми
В серьезных организациях регулярно проверяют провода и контакты тепловизором, а также измеряют сопротивление изоляции и испытывают изоляцию высоким напряжением.
Как найти короткое замыкание в проводке
Как правило, поиск цепи происходит после отключения вилок или автоматического выключателя.
Здесь есть несколько вариантов:
- визуальный осмотр;
- использование специальных приспособлений;
- исключение;
- по звуку;
- по запаху
Внешний осмотр на случай короткого замыкания
Если вы обнаружите поврежденную изоляцию или соприкасающиеся две оголенные жилы, можно предположить, что причина найдена.
Такие повреждения обычно можно найти в распределительных коробках, выключателях или розетках, где соединяются провода.
Замечаем сгоревшую оболочку — это неисправность.
Как найти шорты с помощью метров
Лучше всего для этого использовать мегомметр или мультиметр. Они быстро проверят сопротивление в цепи.
Подключите один провод устройства к фазе, а другой к земле (к нулю).
Если прибор показывает ноль, проводка в норме. Любое значение выше нуля указывает на контактный контакт.
Стоит учесть, что мультиметр имеет маленькое сопротивление, поэтому не всегда с его помощью можно определить короткое замыкание.
Как найти замыкание путем исключения
Здесь все просто, но метод эффективен при выходе из строя электроприбора.
При поломке выключателя выключите все электроприборы.
Затем включите машину и приступайте к подключению каждого из устройств.
Как найти коротышку по звуку и запаху
При замыкании контактов слышен треск. Главное иметь хороший слух. По запаху горелого пластика и легкой дымке можно легко найти в доме оборванную проводку.
Визуальный осмотр
В результате короткого замыкания выделяется значительное количество тепла, в первую очередь сильно нагревается место соприкосновения проводов. Это вызывает процесс воспламенения проводки, с выделением запаха и большого количества копоти. Именно по этим признакам можно определить, где произошло короткое замыкание или засечь место поиска.
Если пробки целы, без признаков подгорания, приступайте к вскрытию распределительных коробок. Вскрывая их по очереди, можно обнаружить возгорание изоляции или даже найти причину этой проблемы.
Пример, демонстрирующий видимые последствия короткого замыкания, показан на рис. 3.
Рис. 3. Короткое замыкание прибора в шкафу
В случае, если визуальный осмотр не дал результатов, заменить неисправный предохранитель и вкрутить пробки, либо включить автоматы. Они могли сработать из-за чрезмерной нагрузки на сеть или из-за короткого замыкания в одном из электроприборов. Если да, то такими действиями вы восстановите подачу электроэнергии в сеть. Признаком исправности может быть то, что автоматы не работают и не перегорают предохранители.
Для убеждения включите свет. Включите по очереди все электроприборы и следите за лампочками. Если лампочка гаснет при включении очередного потребителя тока, ищите причину короткого замыкания в нем.
Применение мегаомметра или мультиметра
Короткое замыкание может произойти в скрытом участке электропроводки. Это худший из возможных вариантов. Найти короткое замыкание в стене и как его устранить очень сложно. Он требует определенных навыков и оборудования, например мегаомметра или мультиметра. Если вы умеете пользоваться мультиметром, попробуйте с его помощью определить неисправную цепь. Чтобы вам было легко найти наличие схемы электропроводки.
Выполните следующие действия:
- При выключенных электроприборах (всегда в обесточенной сети) измеряют сопротивление цепи на отдельных ее участках. По возможности используйте электрическую схему вашего дома. На ремонтопригодных участках прибор покажет бесконечно большое сопротивление. А на участке, где есть короткое замыкание, сопротивление должно быть равно нулю. Однако мультиметр также может отображать большое значение сопротивления, особенно при большом расстоянии до места короткого замыкания. Для этого случая лучше использовать мегомметр (при его наличии).
- При отсутствии указанных устройств используйте контрольную лампу с автономным источником питания. Оснастите для этого фонарик щупами (лампочка должна загореться, когда штырьки соприкоснутся друг с другом). В свою очередь, замыкая соответствующие провода электропроводки в витках распределительных коробок, вы по свету лампочки точно определите, на каком участке сети со скрытой проводкой произошло короткое замыкание.
- Отремонтируйте поврежденный кабель. Нет смысла проводить разовый ремонт электропроводки. Во-первых, скрытая проводка находится под штукатуркой или другой обшивкой, а это увеличивает затраты на герметизацию стены. Во-вторых, поврежденный провод лучше заменить целиком (по возможности), так как не исключено повторное замыкание на этом участке. Если позволяют условия, спрячьте новый кабель за плинтусом. Используя специальный ящик, отнесите его к выходу.
Бывают случаи, когда причиной обрыва проводки является короткое замыкание. Для поиска разрыва используйте те же инструменты, что и для определения коротких позиций. Чтобы найти обрыв, замкните свободные концы проводов на конец области поиска. При этом нулевое или почти нулевое сопротивление является признаком исправности, а бесконечно большое — показывает разрыв. Контрольная лампа погаснет при подключении к проводу, имеющему обрыв.
На рис. 4 показан пример использования мультиметра для поиска короткого замыкания.
Рис. 4. Найдите короткое замыкание с помощью мультиметра
Метод исключения
Этот метод работает, когда есть возможность последовательно исключить из области поиска неповрежденные устройства или участки схемы.
Народный метод по звуку и запаху
Принцип поиска КЗ по источнику запаха описан выше. Что касается звука, то здесь все сложнее. Если вы не услышали хлопка в момент короткого замыкания, вы вряд ли сможете его воспроизвести, глядя на обесточенную цепь. Конечно, можно принудительно удерживать рычаг автомата во включенном положении или поставить вместо штатного предохранителя мощный «жучок», но последствия этого могут быть катастрофическими.
По звуку можно только определить плохой контакт. Обнаруживается по треску или шипению. Нагрев неисправного участка электроцепи является дополнительным признаком плохого контакта.
Прозвонка проводов и кабелей при ремонте проводки в квартире
Бандаж проводов и кабелей – необходимая процедура после полной или частичной замены электропроводки дома. Также прозвонить проводку в квартире или автомобиле необходимо при неисправности электрики, но точное место ее расположения неизвестно.
Конечно, для проверки электрокоммуникаций проще и надежнее воспользоваться услугами специалиста. Но иногда электрика из управляющей компании ждут сутками, а цены у частников очень высокие. По этой причине все больше домовладельцев предпочитают выполнять простые работы, связанные с электричеством, самостоятельно.
Прозвонка электрических проводов и кабелей на этапе прокладки
Монтаж новой домашней проводки всегда связан с определенными трудностями, поэтому целостность проводников может быть нарушена еще до начала эксплуатации магистрали.
Новую линию обычно укладывают внутрь канавок или просто на стену, которая затем покрывается слоем штукатурки и подвергается другим отделочным работам. Первоначальная проверка электропроводки производится перед герметизацией штробы или оштукатуриванием стены.
Если мастер поленился это сделать, то не исключено, что после неудачной попытки включить свет или воспользоваться розеткой ему придется забивать штукатурку или прорезать паз в толще стены.
Обрыв кабеля на начальном этапе может произойти по вине как электриков, так и отделочников. Во избежание неприятных последствий и лишней работы прокладывать ЛЭП необходимо по заранее составленной схеме. Прежде чем затыкать провода в стену, нужно проверить, не оборвана ли проводка.
Как убедиться в правильности проводки?
В первую очередь нужно убедиться, что фазный и нулевой провода, а также провод заземления не соприкасаются, то есть в отсутствии короткого замыкания.
Если качество изоляции проводника оставляет желать лучшего, то под воздействием высокого напряжения он может повредиться, что, скорее всего, приведет к короткому замыканию.
Поэтому при покупке электрического кабеля не стоит слишком экономить и покупать кабель, ориентируясь на самую низкую цену. Если вы сомневаетесь в целостности изоляционного слоя, проверьте линию мегаомметром.
Проложив линию, не следует закрывать штробу и штукатурить стену, предварительно не осмотрев поверхность кабеля по всей его длине на наличие механических повреждений.
Если линия не замкнута и при визуальном осмотре не обнаружено повреждений, запрашивается перерыв.
Как прозвонить проводку в квартире?
Самый распространенный способ проверки исправности ЛЭП – пометка мультиметром (тестером). Мультиметр – это измерительный прибор, с помощью которого можно измерять различные электрические характеристики:
- Сила тока.
- Напряжение.
- Сопротивление.
Существует две основные разновидности этих тестеров: цифровые и аналоговые (стрелочные). При этом принцип их работы одинаков. Цена на обычный мультиметр невысока, и мы рекомендуем каждому владельцу иметь такой прибор на складе, так как он станет надежным помощником практически в любой процедуре, связанной с электрическими измерениями и установками.
Настроив тестер на режим прозвонки, вы легко сможете проверить наличие контакта на любом участке проводки, диагностировать, нет ли обрыва, а также проверить работу розетки или выключателя.
Как прозвонить электрический кабель с помощью мультиметра?
Прошивка проводов тестером своими руками производится в следующем порядке:
- Установите переключатель мультиметра в режим маркировки (как правило, перед этим делением рисуется значок светодиода).
- Черный щуп должен быть установлен в разъем COM (иногда помечен знаком заземления или звездочкой). Красный провод вставляется в гнездо с маркировкой Ω (или R).
- Включите тестер (если не предусмотрено его автоматическое включение при повороте рукоятки).
- Прикоснитесь одним щупом к другому. Сигнал, который при этом звучит, оповестит о состоянии счетчика и его готовности к работе.
- На проверяемом кабеле снимите изоляцию с концов и зачистите их до появления металлического блеска, а затем коснитесь их щупами.
Правила пользования прозвонкой
Единственное правило, которое следует помнить, состоит в том, что процесс набора номера разрешен только на полностью обесточенной цепи.
Примечание! Если проверить провода под напряжением, можно получить удар током, а в некоторых случаях и пожар.
Как правильно прозвонить провода (мультиметром и без приборов)
Пошаговый процесс:
- перед началом работы необходимо повернуть ручку мультиметра в нужное положение;
- подключите концы щупа к нужным гнездам. Черный щуп в разъеме с маркировкой COM (в некоторых случаях отмечен как «*» или точка заземления), а красный щуп в разъеме с маркировкой Ω (иногда с маркировкой R). Следует подчеркнуть, что символ Ω может быть нанесен как отдельно, так и в сочетании с символами других знаков (V, mA). Такое расположение выводов поможет сохранить полярность при проведении будущих измерений;
Как подключить датчики
- включить мультиметр. В основном для этого есть отдельная кнопка, либо работа может начаться автоматически при повороте рукоятки в нужное положение;
- закрыть измерительные концы друг к другу. Если вы слышите звуковой сигнал, устройство работает нормально;
- взять проверяемый кабель (предварительно очистив его от изоляции). Прикоснитесь измерительными щупами к оголенным местам на кабеле;
- в случае обслуживания прозвучит звуковой сигнал и показания мультиметра будут равны нулю или покажут сопротивление. Если на экране отображается 1, а звука нет, это означает, что тестируемый кабель неисправен.
Прозвонить провода можно без использования мультиметра. Для работы вам понадобятся:
- батарейка классического питания (желательно брать квадратную на 4,5 вольта);
- обычная лампочка на 4 вольта, по которой диагностируется (контролируется) линейный участок провода;
- пара патч-кордов и офигенный коннектор.
Подготовив инструменты к работе, с их помощью необходимо собрать простую схему учета. Если схема собрана правильно и провод исправен, лампа будет работать. Если в области есть дефект, свет не включится.
Особенности проверки проводов, входящих в состав различных устройств
Для начала рассмотрим особенности работы в условиях, когда при помощи стрелочного мультиметра проверяется бортовая проводка современного автомобиля.
Автомобильная проводка
Специфика данной ситуации заключается в том, что проводка в данном случае состоит из линейного проводника с напряжением питания 12 вольт. При этом металлический корпус автомобиля используется как вторая жила (общая или «земля»), где ломаться, как правило, нечему.
Для подготовки бортовой сети к осмотру в первую очередь необходимо отсоединить плюсовую клемму от аккумуляторной батареи, после чего можно смело продолжать работу. Проверка бортовой проводки организована по описанной выше схеме целостности линии.
При проверке «массы» автомобиля основное внимание обращают на качество контакта питающих клемм с кузовом
Электрический ТЭН
Ориентируясь на показания индикатора на мультиметре, можно выделить такой элемент, как водонагреватель. В процессе проверки контрольными щупами прибора касаются двух контактных пластин нагревателя и с помощью индикатора оценивают их внутреннее сопротивление.
Если дисплей показывает порядка нескольких Ом, то несомненно элемент исправен. При больших значениях на экране, соответствующих обрыву проверяемой линии, можно сразу сказать, что ТЭН поврежден и нуждается в замене.
Помимо самого нагревательного элемента, при проверке котлов и подобных устройств очень важно трясти кабель питания для выявления нежелательных контактов с корпусом прибора. Для этого один из щупов мультиметра подключается по очереди к входным контактам; при этом второй конец постоянно удерживается в корпусе нагревателя. В том случае, если цифровой мультиметр при измерении показывает какое-то сопротивление, это означает, что защитный кожух кабеля питания поврежден
Во избежание поражения пользователя электрическим током его следует заменить новым
В том случае, если цифровой мультиметр при измерении показывает какое-то сопротивление, это означает, что защитный кожух кабеля питания поврежден. Во избежание поражения пользователя электрическим током его следует заменить на новый.
Другие бытовые приборы и детали
С помощью мультиметра также можно проверить силовую цепь любого осветительного прибора, проверив проводку и вспомогательные элементы (выключатели, в частности) на предмет короткого замыкания или обрыва. Для этого в первую очередь нужно прозвонить две линейные струны, которые заканчиваются непосредственно на контактах лампочки.
В процессе маркировки линейных гирлянд обязательно проверьте исправность выключателя в одной из них, а также надежность соединения проводников с их контактами.
Отметим также, что таким образом можно будет прозвонить обмотки линейного трансформатора или электродвигателя и убедиться в их целостности или наличии обрыва (короткого замыкания).
В заключение еще раз напомним, что мультиметром можно проверять не только отдельные провода или скрытую в толще стен проводку, но и любые другие электроприборы и детали.
Устранение последствий КЗ
Если поиск короткого замыкания увенчался успехом, то пора выдохнуть и приступить к его устранению. Дальнейшие действия зависят от степени повреждения проводки. Вне зависимости от ситуации, перед началом любых ремонтных работ необходимо обязательно обесточить квартиру и убедиться в отсутствии напряжения.
Необходимо оценить, насколько сильно пострадала изоляция кабеля в момент короткого замыкания. Если есть вздутие, потемнение или оплавление, то кабель следует заменить. По возможности необходимо оценить его состояние на всем протяжении.
Если оболочка кабеля в порядке, непосредственное расположение цепи исключается. Уцелевшие концы токоведущих жил зачищают и соединяют с помощью клеммников Wago, пайки, пайки или опрессовки. В слаботочных цепях на свой страх и риск можно использовать обычную быструю скрутку. Однако ПУЭ (7-е изд п. 2.1.21) не предусматривает и не оправдывает такой способ соединения кабелей.
Как автоматы спасают от короткого замыкания
Принцип его работы основан на тепловом и электромагнитном расцепителях. Термик выполнен в виде биметаллической пластины, которая при перегрузке на линии деформируется и приводит в действие механизм разблокировки.
Электромагнитный — построен на работе магнитного поля, возникающего при прохождении тока во много раз превышающего номинальный и срабатывающего за доли секунды. Поэтому мгновенный разрыв контакта позволяет избежать серьезных последствий короткого замыкания. Машины выбираются по двум параметрам:
- Номинальный ток, безопасно проходящий тепловой расцепитель;
- Времятоковая характеристика — задержка перед срабатыванием.
Сделать это несложно, и вы даже можете сделать это самостоятельно. Например, многие интернет-магазины предлагают хорошие каталоги с подробными характеристиками автоматических выключателей.
Расчет номинала
Сначала нужно рассчитать максимальную нагрузку на линию. Например, если вам нужно защитить группу розеток с нагрузкой не более 3 кВт, вам нужен номинал 16А. Расчет производится по простой формуле:
- для однофазной сети I = P/U;
- для трехфазного I = P / (U×cosφ),
где I — ток (А), P — максимальная нагрузка (Вт), U — напряжение сети (В), cosφ — коэффициент мощности, значение по умолчанию √3 или 1,7.
Расчет времятоковой характеристики
Функция путешествия выбирается на основе набора потребителей. Например, все электрооборудование, работающее от электродвигателей, выделяет пусковые токи, в несколько раз превышающие номинальный ток. Чтобы спусковой крючок не реагировал на них, ему нужна небольшая задержка перед срабатыванием. Автоматические выключатели делятся на три типа:
- B — с наименьшей задержкой перед активацией. Их размещают на линиях без пускового тока (осветительные, отопительные приборы и др.);
- С — со средней задержкой, для розеток, к которым время от времени возможно подключение потребителей с электродвигателями;
- Д — с наибольшей задержкой, предназначен для линий с большими пусковыми токами (водяные насосы, холодильники и т.п.).
В быту часто автомат устанавливают по выборочному методу, когда самый мощный стоит на вводе, чуть послабее — у розеток, еще слабее — у отдельных потребителей. В этом случае при возникновении короткого замыкания в первую очередь сработает АБ с наименьшим номиналом на линии, а остальные ветки сети продолжат работу.
Поскольку короткое замыкание происходит за доли секунды, важно также смотреть на селективность времятоковой характеристики.
Например, при наличии хотя бы одного автомата типа Д ввод должен быть таким же, не меньше, иначе в случае аварии первым сработает ввод АВ и вся сеть останется обесточенной. УЗО устанавливаются по такому же принципу.
Виды предохранителей и автоматических выключателей
Поскольку предохранители и автоматические выключатели являются наиболее распространенными элементами защиты участков цепи от коротких замыканий, стоит рассмотреть основные виды этой токоограничивающей аппаратуры.
Предохранители делятся на три основные группы, различающиеся по типу срабатывания:
- с плавкой вставкой;
- электромеханический со сбросом нажатием кнопки;
- электронные (в быту используются редко).
Автоматические выключатели делятся по количеству полюсов:
- однополярный;
- биполярный;
- трехполярный
Выбор этого оборудования для отключения по напряжению короткого замыкания связан с величиной сетевого напряжения, номинальным током и порогом защиты. Исходя из назначения электроустановки, конструктивных особенностей и местных условий работы проектировщики выбирают необходимую и наиболее эффективную систему защиты от короткого замыкания.
Автоматический выключатель считается более надежным и быстродействующим элементом защиты от короткого замыкания, чем предохранитель, даже если автоматический выключатель повторно включить в цепь с КЗ, это не так опасно для человека, как установка предохранителя под нагрузкой и напряжением.
Как УЗО защищает от аварий
В отличие от автоматов, УЗО защищают не от коротких замыканий, а от их предшественника: тока утечки. Принцип работы основан на измерении разницы электричества между фазой и нейтралью. Например, если где-то повреждена изоляция, а фазный провод касается металлической поверхности, то произойдет утечка – в квартиру электроэнергии войдет больше, чем выйдет. УЗО немедленно отреагирует и отключит линию.
Утечки иногда возникают в поврежденных электроприборах. И если их вовремя не обнаружить, это, скорее всего, вызовет короткое замыкание или вы удивитесь. Дифференциальная защита выбирается по трем основным параметрам:
- номинальное значение — как автомат, рассчитывается по максимальной нагрузке на линию;
- ток утечки — разница электричества в фазе и нейтрали, при которой срабатывает расцепитель;
- характеристика срабатывания — тип утечки, на которую реагирует дифференциальная защита.
Как выбрать номинальный ток УЗО
Он рассчитывает аналогично автомату, используя одни и те же формулы для однофазной и трехфазной сети. Главное, чтобы УЗО, защищающее линию, не имело номинала ниже АВ, иначе в случае короткого замыкания оно сгорит раньше, чем АБ сработает.
В фазе машина всегда должна находиться перед УЗО, чтобы в случае аварии она не потеряла опасный разряд короткого замыкания.
В качестве комплексного решения пользователи часто покупают разные автоматы (это устройство совмещает в одном корпусе автомат и УЗО). Так вы сможете сэкономить место на щите.
Какое значение тока утечки где лучше поставить
По этому параметру УЗО делятся на два типа:
- протектор на 10мА или 30мА: защищает человека от поражения электрическим током;
- огнестойкий от 100 мА, защищает от утечек, вызывающих пожары.
В быту принято ставить защиту в комнатах и противопожарную защиту на входе. В детской и ванной рекомендуется ставить 10мА, так как дети более уязвимы к току, чем взрослые, а вода усиливает его действие. В спальнях в розетку обычно вводят 30 мА — это максимум, который средний человек может выдержать без повреждений.
Вход обычно устанавливается на 100 мА, 300 мА или 500 мА, если сеть большая. Дело в том, что почти везде есть небольшие потери электроэнергии из-за сопротивления проводника, нагрева изоляции и т.д. Чем длиннее провода и потребители, тем выше потери, поэтому на вводе должно стоять УЗО с большим значением утечки, иначе оно будет постоянно отключаться.
На что влияет характеристика расцепления
УЗО делятся на два типа:
- AC — чувствителен к утечке синусоидального переменного тока. Запускается без сложной электроники;
- А — реагирующий, кроме синусоидального, еще и на пульсирующий постоянный ток. Устанавливается в оборудование с блоками питания и сложной электроникой (компьютеры, телевизоры и т д.), где обычно возникают такие виды утечек.
Даже небольшие утечки постоянного тока часто влияют на работу электрооборудования и со временем могут вызвать серьезное короткое замыкание.
В основном в быту ставят тип «АС», так как он дешевле. Это рационально, если на линии есть только электроприборы без плат и микросхем. Но на сложную электронику все же лучше ставить тип «А», так вы быстро выявите и устраните проблему.
Даже если произойдет авария, автоматика и дифференциальная защита среагируют моментально и вы сможете быстро найти и устранить причину. Чтобы не подвергать опасности себя и свой дом, соблюдайте два правила:
- Периодически проверяйте состояние электропроводки и электрооборудования;
- Поставка станков и УЗО качественных и правильно подобранных.
Таким образом, вы сделаете свою домашнюю сеть безопасной и эффективной.
Как предупредить короткое замыкание
Проще всего следовать рекомендациям, прописанным в ПУЭ: почти каждой записи в этой книге предшествует какая-нибудь авария или хотя бы аварийная ситуация. Ну а так как правила заучивать скорее всего никто не будет, то следует хотя бы руководствоваться здравым смыслом, который подсказывает следующее:
- Если проводка старая, настоятельно рекомендуется ее заменить. Если по каким-то причинам это невозможно, то как минимум необходимо осмотреть контакты вилки и оценить, не требуют ли они дополнительной изоляции.
- Если соседи залили квартиру сверху, даже если ничего не закрыто, это повод пересмотреть скрутку проводов в распределительных коробках – под воздействием влаги липкая сторона изоленты теряет свои свойства.
- Следует соблюдать осторожность при забивании гвоздей в стены – неудачно забитый гвоздь приносит с собой много «головной боли» по замене оборванного провода.
Настоятельно рекомендуется при капитальном ремонте составить план разводки и если где-то есть перекрученные провода обязательно указать это на схеме; это возможное «слабое звено».
Также можно просто сфотографировать провода до того, как они будут спрятаны в стене.
- В частном секторе обязательно нужно принимать дополнительные меры по защите проводки от крыс и мышей; домашние электрики находят множество способов борьбы с грызунами; это могут быть металлические гофры, промазывание проводов шпаклевкой и другие способы.
- Если вам пришлось включить в розетку мощный прибор, стоит перепроверить, не перегорели ли контакты и состояние изоляции.
Меры, исключающие короткое замыкание
Еще на заре развития электротехники появились предохранители. Принцип работы такой защиты очень прост: под воздействием теплового действия тока предохранитель разрушается, тем самым размыкая цепь. Плавкие предохранители чаще всего применяются в бытовых электрических сетях и бытовой технике, электрооборудовании автомобилей, промышленном электрооборудовании напряжением до 1000 В. Встречаются они и в цепях с высоковольтным оборудованием.
Эти предохранители используются в цепях с малыми токами
это предохранители, которые вы можете увидеть в автомобилях
Но эти большие предохранители используются в промышленности и уже рассчитаны на очень большие токи
Автоматические выключатели, оснащенные электромагнитными и/или тепловыми датчиками, имеют более сложную конструкцию. Ниже на фото однофазный автоматический выключатель, а справа трехфазный
Принцип его работы основан на размыкании цепи при превышении допустимых значений тока.
В быту чаще всего мы сталкиваемся со следующими устройствами защиты электропитания:
- Предохранители (используются даже в бытовой технике).
- Автоматические переключатели.
- Сетевые фильтры.
- Дифференциальные токовые устройства.
Все вышеперечисленные средства защиты относятся к устройствам вторичной защиты, работающим по инерционному принципу. На вводе бытовых электрических сетей чаще всего устанавливаются устройства автоматической защиты, работающие по адаптивному принципу. Такие устройства можно увидеть возле электросчетчиков квартир, загородных домов, офисов.
В сетях высокого напряжения за защиту обычно отвечают:
- Устройства релейной защиты и другое отключающее оборудование.
- Понижающие трансформаторы.
- Распараллеливание цепи.
- Токоограничивающие реакторы.
Большинства коротких замыканий можно избежать, если устранить основные причины их возникновения: своевременно ремонтировать или заменять изношенное оборудование, исключать вредные воздействия человека. Избегайте неправильных действий при проведении монтажных и ремонтных работ, соблюдайте СНиП и правила техники безопасности.
Как найти в скрытой проводке помеху мультиметром
В первую очередь нужно проверить сопротивление цепи, предварительно отключив блок питания. Подсоедините оба провода тестера с зажимами-крокодилами на концах к оголенным фазным и нулевым жилам кабеля, идущего от электрощита к штробе. Повторите те же измерения с соединением фаза-земля. Если панель приборов в обоих случаях показывает «0», проводка исправна. Индикация любого значения сопротивления свидетельствует о коротком замыкании. Затем, поочередно отключая провода от шлейфа в распределительных коробках, вставляя щупы мультиметра в гнезда, выявляют неисправную цепь.
Срок эксплуатации проводки
Расчетный срок службы медного провода при использовании в бытовых линиях составляет 20 лет. Реальная продолжительность на 5-10 лет больше.
Нагрузка на сеть
Мощность однозначного включения всех потребителей в дом называется расчетной мощностью. Электричество в советское время рассчитывалось из расчета от 8 до 10 кВт на ввод. Сегодня потребляемая мощность составляет от 14 до 20 кВт.
Старая проводка в панельном доме
Старая проводка, установленная 30 и более лет назад по нормам своего времени, не отвечает современным требованиям:
- Тогда использовали недолговечную алюминиевую проволоку, которая сейчас в домостроении не используется.
- Витое соединение концов проводов использовалось вместо более надежного соединения с помощью пайки или болтов, пружинных колпачков и клеммников.
Старая алюминиевая проводка небезопасна, у нее всего одна изолирующая оболочка, из-за чего происходит утечка тока в стену. По новым правилам при прокладке электросети в квартирах и домах можно использовать только кабели с двойной изоляцией.
Профилактика КЗ
Безопаснее, надежнее и дешевле провести профилактические действия, чем восстанавливать проводку после короткого замыкания. Вилки следует периодически проверять. Если они начинают искрить, их необходимо отремонтировать или заменить. Если производилась частичная замена электропроводки, следует проверить надежность мест соединения, целостность изоляционного слоя.
Источники света, осветительная сеть и силовые кабели должны проверяться каждые несколько месяцев. Со временем может произойти короткое замыкание. Определить его можно по изменению цвета приборов или по их расплавлению. В квартире должны быть автоматические выключатели. Мощные электроприборы снабжены отдельными средствами защиты, которые должны сработать в аварийной ситуации.
При выполнении монтажа электропроводки своими силами важно правильно рассчитать сечение кабеля. Если он не выдержит мощности всех подключенных устройств, он перегрузится и вызовет короткое замыкание. Кабели не следует прокладывать слишком близко друг к другу, так как это может повредить защитный слой. Также при подключении необходимо правильно выбрать способ создания контакта и заранее приобрести необходимое оборудование. Не подсоединяйте кабели скручиванием.
Если вам нужно просверлить стену, следует проверить место с помощью бытового металлоискателя или изучить электрическую схему. Таким способом можно найти скрытый кабель электропроводки, который мастер мог случайно повредить.
Использование этого явления
Это явление нашло применение в дуговой сварке, принцип действия которой основан на взаимодействии стержня с металлической поверхностью. Поверхность нагревается до температуры плавления, что создает новое прочное соединение, т.е сварочный электрод подключается к контуру заземления.
Эти режимы короткого замыкания работают в течение короткого периода времени. В момент сварки в месте соединения стержня и поверхности возникает нестандартная токовая нагрузка, из-за которой выделяется большое количество тепла. Достаточно расплавить металл и создать сварной шов.
Также КЗ используется в сфере промышленной автоматики, с его помощью создаются информационные системы, отражающие параметры передачи текущего сигнала.
Полезное короткое замыкание используется в электродинамических датчиках. Например, в индукционных виброметрах, сейсмоприемниках. Короткое замыкание позволяет еще больше уменьшить количество колебаний подвижной системы.
Режим короткого замыкания можно использовать при объединении каскадов в электронике, когда выход первого активного компонента находится в режиме короткого замыкания.
Замыкание и перегрузка
Чем отличаются эти два явления: короткое замыкание и перегрузка?
В электрической схеме можно выделить 4 принципиально разных режима, отличающихся потребляемым током:
- Режим ожидания. Ток равен нулю, напряжение номинальное, потерь в кабелях нет. Розетка, к которой ничего не подключено, действует как источник напряжения в режиме ожидания.
- Номинальный режим. В противном случае нормальный режим, когда мощность нагрузки не превышает расчетной. В этом режиме все нормально, мы спокойно пользуемся благом электрификации страны. Напряжение «рисовки» если и есть, то ничтожно мало, несколько процентов.
- Режим перегрузки. В этом режиме ток может незначительно (на десятки процентов) или в несколько раз (на сотни процентов) превышать номинальный ток. Перегрузка может возникнуть из-за частичного износа изоляции, превышения суммарной мощности подключенных потребителей или из-за неисправности в составе отдельного электроаппарата (например, межвитковое замыкание или заклинивание двигателя, короткое замыкание) внутри нагревательного элемента).
- Режим короткого замыкания. Это самый тяжелый и разрушительный режим с большим тепловыделением. Ток в месте замыкания максимально возможный для данных условий. Другими побочными эффектами короткого замыкания являются падение напряжения на других потребителях (поскольку новые немецкие холодильники на областном складе Магнита сгорели из-за низкого напряжения) и асимметрия фаз (к чему приводит асимметрия фаз (смещение) и как себя обезопасить от него).
То есть перегрузка отличается от короткого замыкания величиной сверхтока. При коротком замыкании ток становится максимально возможным в данной точке цепи, а при перегрузке значение тока больше номинального, но меньше тока короткого замыкания.
Любой ток выше номинального называется сверхтоком.
Из-за перегрузки легко может произойти короткое замыкание: провода нагреваются, изоляция плавится и т.д., со всеми вытекающими отсюда последствиями выстрелов и взрывов.
Не путайте перегрузку, короткое замыкание и искрение (обрыв дуги). Если первые два понятия отличаются величиной сверхтока, то в случае последовательного обрыва дуги (например, ослабла затяжка клеммы в розетке) величина действующего тока может быть совсем незначительной (несколько ампер), который не приведет к срабатыванию ни автоматического выключателя, ни УЗО. Спасти ситуацию от пожара может только защита от (дуговых) искр, что пока относительно редко.
Чем определяется напряжение и ток при коротком замыкании?
Ранее я говорил, что короткое замыкание может произойти в любой точке линии. Выясним, как будут зависеть ток и напряжение от места КЗ.
Короткое замыкание — это физическое явление. Ток короткого замыкания — это параметр питающей сети, измеряемый в амперах или килоамперах (кА).
Немецкий физик Ом учит нас еще со школы, что напряжение и ток определяются через сопротивление цепи:
Ток короткого замыкания, как и любой ток, также рассчитывается по закону Ома и зависит от напряжения и сопротивления на данном участке цепи. Поскольку сопротивление проводов в реальной жизни — это не только то, что показывает мультиметр, но и индуктивная составляющая, закон Ома для тока короткого замыкания запишем в более общем виде:
В числителе U — номинальное напряжение в сети (напряжение холостого хода на выходе трансформатора на трансформаторной подстанции). Число, которое получается при расчетах в знаменателе, есть полное сопротивление цепи Z, от которого зависит ток короткого замыкания. Рассмотрим схему однофазного электроснабжения квартиры и реальный случай КЗ при закрытом фене:
Короткое замыкание в конце линии электропередачи (минимальный ток короткого замыкания)
На схеме показаны полные сопротивления различных участков питающей сети:
- Z1 — внутреннее сопротивление трансформатора на подстанции с учетом пересчитанного сопротивления высоковольтной части,
- З2 — кабельная линия от трансформаторной подстанции до распределительного пункта (РП) многоквартирного дома,
- Z3 — кабельная линия от распределительного устройства до квартирного щита,
- Z4 — кабель от щитка к розетке в одной из комнат,
- Z5 — транспортировка от розетки до фена в закрытом виде.
Фен сгорел и вызвал короткое замыкание
Вот как будет выглядеть график уровня напряжения на разных участках, от клемм трансформатора на подстанции до закрытой розетки фена:
Падение напряжения до нуля из-за короткого замыкания в конце линии
Падение напряжения сопровождается выделением тепла на всех участках ЛЭП. На мощных участках с большим сечением проводов часть тока КЗ с «квартиры» незначительна, поэтому падение там небольшое (участки с сопротивлением Z1, Z2).
Относительно падения напряжения в результате короткого замыкания можно отметить, что это будет заметно на параллельных нагрузках, подключенных, например, к одному и тому же РУ. В случае короткого замыкания или сильной перегрузки на одном из потребителей лампочки в соседних домах и подъездах будут гаснуть. Случилось?
А вот так может выглядеть изменение тока КЗ от источника к месту КЗ:
Уменьшение тока по мере удаления от источника электроэнергии
Типовое значение тока короткого замыкания на зажимах трансформатора мощностью до 1000 кВА, которые используются для питания городских потребителей, составляет около 10 кА. А вот в розетках в наших квартирах ток короткого замыкания может быть около 1000 А. В частном секторе и сельской местности ток короткого замыкания может быть намного меньше — до 100 А.
Трансформатор на подстанции 10000/0,4 кВ мощностью 1000 кВА с глухозаземленной нейтралью вторичной обмотки. Примерно такая у нас лента «районы, микрорайоны, микрорайоны”.
Расчетное значение тока КЗ
Как узнать ток короткого замыкания? Казалось бы, что сложного? Подставьте значения в формулу и посчитайте!
Однако полный расчет тока короткого замыкания очень сложен и может быть посвящен курсовой, а то и дипломной работе. При этом нужно знать много исходных данных (например, мощность трансформатора на ТП и индуктивное сопротивление всех участков кабельных линий), и все равно результат будет теоретическим, без учета учитывать реальность — например, контактные сопротивления. Важно также иметь в виду, что при КЗ есть две составляющие тока: апериодическая (ударная часть, самая мощная и непредсказуемая), действующая только в начальный момент переходного процесса, и периодическая один, который практически не влияет на него, не меняет своего значения от начала до конца инцидента.
Поэтому расчеты обычно оставляют аспирантам и проектировщикам, а на практике фактический ток короткого замыкания измеряют с помощью специальных приборов.
Как измерить ток короткого замыкания?
Для измерения тока короткого замыкания продается множество профессиональных приборов различных производителей, по цене от 10 тысяч рублей. Все они очень хорошо делают свою работу.
Здорово, что есть и отечественный вариант на DIN-рейке, например Меандр ВРТ-М02. Устройство имеет размеры автоматического выключателя, имеет необходимые настройки и индикацию напряжения. Когда ток короткого замыкания падает ниже порога, активируется индикация. Я хочу такой.
Расчет тока короткого замыкания
Чтобы понять, почему происходит этот процесс, необходимо рассчитать значения токов короткого замыкания. Для этого нужно знать закон Ома: «Величина тока в определенном промежутке в электрической цепи прямо пропорциональна величине напряжения и обратно пропорциональна сопротивлению тока в этом промежутке». Это основной закон электричества, который изучается даже по школьной программе. Для наглядности его следует обозначать формулой: I = U/R, где:
- I — сила тока;
- U — напряжение на участке цепи;
- R — сопротивление.
Любое электрооборудование, подключенное к бытовой или промышленной электросети, представляет собой активный резистор. Параметр бытового напряжения 220 В (в некоторых случаях 230 В). Отображаемое значение не изменяется. Чем выше значение сопротивления устройства (проводника или какого-либо материала), подключенного к источнику питания, тем меньше электрический ток.
Для расчета тока короткого замыкания лучше использовать более «продвинутую» форму закона Ома, называемую законом Ома для полной цепи.
Эта форма закона Ома также преподается в школьной программе, но мало кто ее помнит. Но это то, что используется для расчета тока короткого замыкания. Дело в том, что если сопротивление внешних элементов цепи равно 0, то странного деления на ноль не появится, а ток будет рассчитываться вполне конкретно и точно в результате деления ЭДС источника на внутреннюю сопротивление источника напряжения:
Ikz=ε/r
Конечно, если в доме или квартире произошло короткое замыкание, то от места КЗ до места возникновения ЭДС по проводке проходит ток. И неважно, медные это или алюминиевые провода, они имеют сопротивление. И в этом случае R не равно нулю. Что это значит? Продолжай читать.
Пример 1. Сеть с напряжением 220–230В
Возьмем конкретный пример: длина кабеля 100 м и площадь сечения кабелей 2,5 мм² и тогда посмотрим, каково будет их сопротивление, если они выполнены из меди.
Формула, также известная из любого школьного учебника физики, гласит:
R=ρ л/с,
куда:
ρ — удельное сопротивление меди, примерно 0,017–0,018 Ом·мм²/м;
L — длина проводника, выраженная в метрах;
S – площадь проводника, выраженная в мм².
Учтем, что кабелей, подающих электроэнергию, не один, а два (по одному кабелю ток входит, а по второму выходит), поэтому длина кабеля L при расчете увеличивается вдвое:
R=0,018·2·100/2,5=1,44 Ом
Итак, теперь вы можете видеть, что провода имеют довольно большое сопротивление. Чтобы теперь оценить ток короткого замыкания, вы можете использовать закон Ома. Внутреннее сопротивление источника питания нам неизвестно, но как видно из формулы закона Ома для полной цепи, чем оно выше, тем меньше ток короткого замыкания. Поэтому, приняв r = 0, найдем максимально возможный ток короткого замыкания при расчетном R = 1,44 Ом.
Примем также, что напряжение питания в сети также является максимально возможным и составляет 230 + 10% = 253 В. В этом случае ток короткого замыкания будет равен:
Iкз = 253/1,44 = 175,7 А
Итак, проводим расчет для конкретного питающего проводника. Для публикации с другими параметрами расчет можно произвести аналогичным образом.
Пример 2. Аккумуляторная батарея
Если короткое замыкание происходит непосредственно в источнике ЭДС (такое явление мы можем встретить в случае «закороченного» домашнего или автомобильного аккумулятора или электрической батареи), то в этом случае внешнее сопротивление R ≈0. Так что для расчета нужно будет как можно точнее знать внутреннее сопротивление r (иначе опять произойдет деление на ноль и ничего путного мы не посчитаем). Рассчитать его несложно, если у вас есть резистор (резистор) и мультиметр.
Теперь давайте рассмотрим конкретный пример. Допустим, у нас есть автомобильный аккумулятор на 12 В. Как действовать, чтобы определить ваш ток короткого замыкания.
Нам нужен резистор 10 Ом, 15 Вт, чтобы помочь нам завершить эксперимент:
- Замеряем мультиметром напряжение питания аккумулятора в режиме простоя (без нагрузки), допустим получаем значение 11,85 В.
- Далее подключаем резистор 10 Ом 15Вт в качестве нагрузки и мультиметром измеряем ток. Получил 1,07 А.
- Не отключая резистор 100 Ом, измеряем падение напряжения на клеммах аккумулятора. Сделайте 10,8В.
- Теперь можно рассчитать внутреннее сопротивление: r = 11,85–1,07 · 10,8 = 0,3 Ом.
- Теперь можно определить ток короткого замыкания: Iкз = 11,85/0,3 = 39,5 А
Если вы еще не догадались, какие формулы применялись, вот подсказки:
r=Uхх–In·Uн,
Iкз = Uxx/r,
куда:
Uхх — напряжение холостого хода источника питания;
In — ток, отдаваемый блоком питания под нагрузкой;
А — напряжение питания под нагрузкой.
Как видно из формул, знать величину самой нагрузки необязательно, однако она выбирается таким образом, чтобы погрешность измерения прибора не порождала слишком большой разброс результата (если нагрузка немного выше). «понизить» напряжение питания, т.е. Uхх≈Uн, то результат точности будет крайне низким).
Что делать, если измеренный ток КЗ слишком низкий?
Допустим, измеряем прибором и получаем значение тока КЗ на выходе (как правило, измерение производится в самой удаленной точке). Как понять, что этот ток слишком мал? Это оценивается по критерию гарантированного срабатывания магнитного срабатывания выключателя в измеряемой цепи. Логично, что при этом ток короткого замыкания больше верхней границы диапазона срабатывания. Напомню, что для характеристики «В» расширение составляет 3…5 В, для «С» — 5…10 В, для «Д» — 10…20 В. Если быть точнее, перейдем к ПУЭ (п. 7.3.139):
7.3.139. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью для обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при возникновении короткого замыкания в коробке или нейтрали защитного проводника произошло короткое замыкание возникает ток цепи, превышающий не менее чем в 4 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя и не менее чем в 6 раз ток срабатывания автоматического выключателя, который имеет обратно-токозависимую характеристику.
При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только один электромагнитный расцепитель (без выдержки времени), следует руководствоваться требованиями, связанными с кратностью тока короткого замыкания и приведенными в 1.7.79.
Насколько я понимаю, первая часть 7.3.139 относится только к тепловому расцепителю — его номинальный ток должен быть не менее чем в 6 раз меньше тока короткого замыкания. Во второй части этого пункта, как и в пункте 1.7.79, говорится о максимальном времени срабатывания при коротком замыкании (0,4 с), которое должно обеспечиваться только электромагнитным пусковым устройством. При этом четко не указано о выборе АВ с учетом его огневых характеристик.
Ввиду этой расплывчатости в формулировке используется правило, установленное в ПТЭЭП (Проверка срабатывания защиты в энергосистеме с глухозаземленной нейтралью, п. 28.4), устанавливающее, что при возникновении короткого замыкания в нулевом проводнике защиты, цепи ток цепи должен быть не менее «1,1 верхнего значения мгновенного тока срабатывания триггера”.
То есть для автомата В10 ток короткого замыкания на конце защищаемой им линии должен быть не менее 10х5х1,1 = 55 А. Если установлен автомат С25, ток короткого замыкания должен быть не менее 25х10х1. 1 = 275 А
Если ток короткого замыкания меньше, допустимое время срабатывания не гарантируется. Сделать? Есть два выхода:
- увеличить ток короткого замыкания, для этого требуются затраты на установку новой питающей линии (хотя бы самого слабого ее звена),
- уменьшить номинал автомата (например, 25 А на 16) и букву характеристики отключения (с «С» на «В») в ущерб максимальной мощности нагрузки.
Что такое петля “Фаза-ноль” и как она связана с током КЗ?
Цепь «фаза-ноль» (или фаза-ноль, можно так выразиться) — это цепь, или петля, по которой ток течет от источника напряжения через нагрузку обратно к источнику. Сопротивление петли «Фаза-ноль» обратно пропорционально току короткого замыкания, измеряемому в Омах:
Другими словами, эти два понятия связаны так же, как ток и сопротивление в законе Ома, одно можно вычислить из другого, зная напряжение (в данном случае номинальное напряжение равно 230 В).
Зачем нужно знать значения тока КЗ и сопротивления петли “Фаза-ноль”?
Я уже многое сказал в статье. Но какой смысл знать эти параметры электрической сети?
Знание тока короткого замыкания (или сопротивления петли «Фаза-ноль») и мощности нагрузки позволяет правильно и оптимально подобрать (с точки зрения безопасности/функциональности/надежности/цены) основные элементы энергосистемы – устройства защиты и сечение кабеля. Дальше чуть дальше.
Безопасность
Я уже говорил, но повторюсь. Электрические сети должны быть безопасными на всех участках и во всех режимах. Для этого, помимо изоляции, используются автоматические выключатели и устройства дифференциального регулирования тока (УЗО). Наряду с защитным заземлением эти устройства защищают оборудование от коротких замыканий и перегрузок, а человека от опасности прямого или косвенного прикосновения.
Функциональность
Зная ток короткого замыкания, можно сделать вывод о необходимости установки стабилизатора или замены кабельной линии на новую. Также можно сделать вывод о селективности: может ли она быть обеспечена хотя бы частично?
Надежность
При больших токах короткого замыкания необходимо использовать автоматические выключатели с высокой отключающей способностью для надежной работы в момент короткого замыкания. Кроме того, необходимо предъявлять высокие требования к качеству монтажа и комплектующих.
Цена
Тут понятно: реализация вышеперечисленных пунктов существенно влияет на цену всей электрической сети.
Высокий ток КЗ – это хорошо или плохо?
Как я показал на графике выше, чем дальше неисправность от источника питания, тем меньше будет ток замыкания, так как сопротивление линии будет выше. Большие токи короткого замыкания обычно возникают в тех местах электрической сети, которые находятся ближе всего к подстанции, а кабельные линии имеют большое сечение провода. В питающих сетях напряжением 0,4 кВ относительно высокими считаются токи КЗ более 6 кА, а токи КЗ выше 15 кА практически не встречаются. Итак, что мы имеем:
Минусы низкого тока КЗ
- большое падение напряжения при достаточно мощной нагрузке;
- как правило, низкое напряжение в электроприборах. В этом случае стабилизатор не всегда поможет;
- нестабильность напряжения в электроприборах в зависимости от времени суток или сезона. В соответствии со стандартами напряжения и их допусками я провел небольшое исследование;
- высокое (до бесконечности) время срабатывания автоматических выключателей при замыкании на землю (работает только тепловой расцепитель);
- необходимость установки автоматических выключателей с характеристикой срабатывания «В», чтобы электромагнитный расцепитель с большей вероятностью срабатывал при коротком замыкании. Эта спорная тема освещена в моей статье на Дзен Зачем ставить машины с характеристикой «В”;
- обязательная установка УЗО — при этом помимо своих «основных» обязанностей (отключение питания с большим током утечки, а также защита человека при прямом и косвенном контакте) УЗО выполняет функцию защиты от коротких замыканий на землю (ПУЭ 1.7.59, 7.1.72).
Плюсы низкого тока КЗ
- можно установить недорогие автоматические выключатели с низкой номинальной максимальной отключающей способностью (Iкн = 4500 А);
- относительно легко обеспечить избирательность между вводными и подчиненными автоматами. Но нужно рассчитать и измерить точное значение тока короткого замыкания,
- низкий пусковой ток электродвигателей и других инерционных нагрузок. Статья Что такое пусковой ток, как его измерить и рассчитать.
Минусы высокого тока КЗ
- невозможность обеспечения селективности между высшими и низшими автоматами. Выход: установка рубильника или временного селективного автоматического выключателя;
- необходимость установки АВ с высокой номинальной максимальной отключающей способностью (Iкн = 6000, 10000 А и т д.). Отключающая способность должна быть больше тока короткого замыкания в начале защищаемого участка (EIC пункт 3.1.3);
- большие негативные последствия в случае короткого замыкания.
Плюсы высокого тока КЗ
- легко обеспечить стабильное напряжение зарядки и общее качество электроэнергии;
- есть перспектива подключения новых потребителей и увеличения нагрузки;
- гарантированное отключение линии в случае короткого замыкания.
Суммируя плюсы и минусы, можно сказать, что величина тока короткого замыкания – палка о двух концах. В бытовом секторе ток короткого замыкания обычно невелик и предпринимаются попытки его увеличения за счет прокладки новых линий с высоким сечением кабеля и установки новых центров трансформации. В серьезной энергетике, наоборот, применяются методы снижения тока короткого замыкания.