Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Energia elektryczna niesie ze sobą dość wysokie niebezpieczeństwo, z którego nie chronią ani pracownicy poszczególnych podstacji, ani urządzeń gospodarstwa domowego. Prąd zwarciowy jest jednym z najbardziej niebezpiecznych rodzajów elektryczności, ale istnieją metody sterowania, obliczania i pomiaru.
Co to jest
Prąd zwarciowy (TKZ) jest gwałtownie wzrastającym impulsem porażenia prądem elektrycznym. Jej głównym zagrożeniem jest to, że zgodnie z prawem Joule'a-Lenza, taka energia ma bardzo wysoką szybkość wydzielania ciepła. W wyniku zwarcia może dojść do stopienia przewodów lub przepalenia niektórych urządzeń elektrycznych.
Składa się z dwóch głównych składników - aperiodycznego składnika prądu i wymuszonego okresu okresowego.
Zgodnie z tą zasadą najtrudniej jest zmierzyć energię aperiodycznego początku, który jest pojemnościowy, przed awaryjny. Przecież w momencie wypadku różnica między fazami ma największą amplitudę. Ponadto jego cechą nie jest typowy wygląd tego prądu w sieciach. Schemat jego edukacji pomoże pokazać zasadę tego strumienia.
Źródła rezystancji z powodu wysokiego napięcia przy zwarciu zamykają się na krótkiej odległości lub „zwarciu” - więc to zjawisko otrzymało tę nazwę. Występuje prąd krótkiego obwodu trójfazowego, dwufazowego i jednofazowego - tutaj klasyfikacja odbywa się zgodnie z liczbą zamkniętych faz. W niektórych przypadkach zwarcia mogą być zwarte między fazami i do ziemi. Następnie, aby to ustalić, musisz osobno rozważyć uziemienie.
Możliwe jest również rozłożenie zwarć w zależności od rodzaju połączenia urządzeń elektrycznych:
- Z uziemieniem;
- Bez niego.
Aby uzyskać pełne wyjaśnienie tego zjawiska, proponujemy rozważyć przykład. Powiedzmy, że istnieje określony konsument bieżący, który jest podłączony do lokalnej linii energetycznej za pomocą kranu. Przy prawidłowym schemacie, całkowite napięcie w sieci jest równe różnicy w emf na źródle zasilania i spadku napięcia w lokalnych sieciach elektrycznych. Na tej podstawie, aby określić prąd zwarcia, można zastosować wzór Ohma:
R = 0; Iкз = Ɛ / r
Tutaj r jest odpornością na zwarcie.
Jeśli zastąpimy pewne wartości, możliwe będzie określenie obwodu prądu w dowolnym punkcie całej linii energetycznej. Nie ma potrzeby sprawdzania stosunku częstotliwości zwarcia.
Metody obliczeniowe
Przypuśćmy, że obwód wystąpił już w sieci trójfazowej, na przykład w podstacji lub uzwojeniu transformatora, tak jak w obliczeniach prądów zwarciowych:
W tym przypadku U20 jest napięciem uzwojeń transformatora, a ZT jest rezystancją określonej fazy (która została uszkodzona w zwarciu). Jeśli napięcie sieciowe jest znanym parametrem, obliczana jest wymagana rezystancja.
Każde źródło elektryczne, czy to transformator, styk akumulatora, przewody elektryczne - ma swój własny nominalny poziom rezystancji. Innymi słowy, każdy ma swój własny Z. Ale charakteryzują się kombinacją oporów aktywnych i indukcyjnych. Są też pojemnościowe, ale nie mają znaczenia przy obliczaniu prądów wysokich. Dlatego wielu elektryków stosuje uproszczoną metodę obliczania tych danych: obliczenia arytmetyczne rezystancji DC w połączonych szeregowo sekcjach. Gdy te cechy są znane, nie jest trudno obliczyć impedancję dla obiektu lub całej sieci, korzystając z poniższego wzoru:
Rozważmy przykład obliczania prądu zwarciowego akumulatora o emf 12 V i rezystancji wewnętrznej 0, 01 oma. Na początek potrzebujesz wzoru Ohma na cały łańcuch:
I = ε / r
Gdzie ε jest emf, a r to wartość oporu.
Biorąc pod uwagę, że podczas przeciążeń rezystancja jest równa zero, decyzja przyjmuje następującą postać:
I = ε / r = 12/10 -2
Na tej podstawie siła w zwarciu tego akumulatora wynosi 1200 A.
Zatem możliwe jest również obliczenie prądu zwarciowego dla silnika, generatora i innych instalacji. Jednak w produkcji nie zawsze jest możliwe obliczenie dopuszczalnych parametrów dla każdego urządzenia elektrycznego. Ponadto należy pamiętać, że w przypadku asymetrycznych zamknięć obciążenia mają inną kolejność, co wymaga znajomości cos φ i odporności na uwzględnienie. Do obliczeń używa się specjalnej tabeli GOST 27514-87, w której podane są następujące parametry:
| Urządzenia | cos φ | Opór, Ohm | |
| Sekwencja jest prosta | Opinie | ||
| Silniki synchroniczne wysokiego napięcia | 0, 9 | 0, 04+ j 0, 22 | 0, 04+ j 0, 22 |
| Asynchroniczne silniki elektryczne wysokiego napięcia | 0, 9 | 0, 06+ j 0, 18 | 0, 06+ j 0, 18 |
| Asynchroniczne silniki niskiego napięcia | 0, 8 | 0, 09+ j 0, 154 | 0, 09+ j 0, 154 |
| Żarówki | 1.0 | 1.0 | 1, 33 |
| Gazowe źródła światła | 0, 85 | 0, 85+ j 0, 53 | 0, 382+ j 0, 24 |
| Konwertery | 0, 9 | 0, 9+ j 0, 44 | 1, 66+ j 0, 814 |
| Instalacje elektrotermiczne | 0, 9 | 1+ j 0, 49 | 0, 4+ j 0, 196 |
Istnieje również koncepcja jednosekundowego zwarcia, tutaj wzór na siłę prądu zwarciowego jest określany za pomocą specjalnego współczynnika:
Uważa się, że w zależności od przekroju kabla, błąd może przejść niezauważony dla okablowania. Najlepszy jest czas trwania obwodu do 5 sekund. Z książki Nebrat „Obliczanie zwarć w sieciach”:
| Przekrój, mm 2 | Krótkotrwały dopuszczalny dla określonego rodzaju drutu | |||
| Izolacja PVC | Polietylen | |||
| Miedziane żyły | Aluminium | Miedź | Aluminium | |
| 1.5 | 0.17 | nie | 0, 21 | nie |
| 2.5 | 0.3 | 0, 18 | 0, 34 | 0, 2 |
| 4 | 0, 4 | 0.3 | 0, 54 | 0, 36 |
| 6 | 0, 7 | 0, 4 | 0, 8 | 0, 5 |
| 10 | 1.1 | 0, 7 | 1, 37 | 0, 9 |
| 16 | 1.8 | 1.1 | 2.16 | 1.4 |
| 25 | 2.8 | 1.8 | 3.46 | 2.2 |
| 35 | 3.9 | 2.5 | 4.8 | 3.09 |
| 50 | 5.2 | 3 | 6.5 | 4.18 |
| 70 | 7.5 | 5 | 9.4 | 6.12 |
| 95 | 10.5 | 6.9 | 13.03 | 8, 48 |
| 120 | 13.2 | 8.7 | 16.4 | 10.7 |
| 150 | 16.3 | 10.6 | 20.3 | 13.2 |
| 185 | 20.4 | 13.4 | 25.4 | 16.5 |
| 240 | 26, 8 | 17.5 | 33.3 | 21.7 |
Ta tabela pomoże Ci poznać spodziewany czas trwania zwarcia w normalnej pracy, amperomierz na oponach i różne typy przewodów.
Jeśli obliczasz dane według formuł, nie masz czasu, a następnie użyj specjalnego sprzętu. Na przykład wskaźnik Shch41160 jest bardzo popularny wśród profesjonalnych elektryków - jest to miernik prądu zwarciowego mierzący 380 / 220V. Urządzenie cyfrowe pozwala określić i obliczyć siłę zwarcia w sieciach domowych i przemysłowych. Taki miernik można kupić w specjalnych sklepach elektrycznych. Ta technika jest dobra, jeśli potrzebujesz szybko i dokładnie określić poziom prądu pętli lub odcinka obwodu.
Wykorzystywany jest również program Avral, który może szybko określić efekt cieplny zwarcia, współczynnik strat i siłę prądu. Sprawdzanie jest wykonywane automatycznie, wprowadzane są znane parametry i obliczane są wszystkie dane. Ten projekt jest opłacany, licencja kosztuje około tysiąca rubli.
Wideo: ochrona sieci elektrycznej przed zwarciem
Wytyczne dotyczące ochrony i wyboru sprzętu
Pomimo niebezpieczeństwa tego zjawiska nadal istnieje sposób na ograniczenie lub zminimalizowanie prawdopodobieństwa wypadków. Bardzo wygodne jest użycie urządzenia elektrycznego do ograniczenia zwarcia, może to być reaktor ograniczający prąd, który znacznie zmniejsza efekt cieplny wysokich impulsów elektrycznych. Ale do użytku domowego ta opcja nie jest odpowiednia.
W domu często można skorzystać z ochrony automatycznej i przekaźnikowej. Te wydania mają pewne ograniczenia (maksymalny i minimalny prąd sieciowy), powyżej których wyłączają zasilanie. Maszyna pozwala określić dopuszczalny poziom amperów, co pomaga zwiększyć bezpieczeństwo. Wybór jest dokonywany wśród urządzeń o wyższej klasie ochrony niż jest to konieczne. Na przykład w sieci o natężeniu 21 A zaleca się użycie wyłącznika w celu wyłączenia 25 A.