Короткое замыкание на лэп

Короткое замыкание – это явление в электротехнике, которое сопровождается замыканием (электрическим соединением) между собой двух или трех фаз, фазы на нулевой проводник, замыкание фазного проводника на землю в сетях с глухозаземленной, а также эффективно заземленной нейтралью в трехфазной сети. Кроме того, коротким замыканием является межвитковое замыкание в электрических машинах.

Характерные особенности данного процесса – это значительное увеличение тока и падение напряжения. Рост тока происходит до значений, превышающих номинальный в несколько раз.

Общепринятое буквенное сокращение данного явления – КЗ. В зависимости от количества замыкаемых фаз различают несколько видов коротких замыканий. Для наглядности изобразим схемы, которые иллюстрируют тот или иной тип КЗ в трехфазной электрической сети.

Вероятность возникновения однофазных коротких замыканий наиболее высока и составляет более 60% от общего количества КЗ. Двухфазные КЗ, в том числе на землю, возникают реже, вероятность возникновения данной аварийной ситуации — 20%. Трехфазные КЗ встречаются достаточно редко, вероятность их возникновения – 10%.

Причины возникновения короткого замыкания

Основная причина возникновения короткого замыкания – нарушение изоляции оборудования электроустановок, в том числе кабельных и воздушных линий электропередач. Приведем несколько примеров возникновения КЗ по причине нарушения изоляции.

При проведении земляных работ был поврежден высоковольтных кабель, что привело к возникновению междуфазного короткого замыкания. В данном случае повреждение изоляции произошло в результате механического воздействия на кабельную линию.

В открытом распределительном устройстве подстанции возникло однофазное замыкание на землю в результате пробоя опорного изолятора по причине старения его изоляционного покрытия.

Еще один достаточно распространенный пример – падение ветки или дерева на провода воздушной линии электропередач, что приводит к схлестыванию или обрыву проводов.

Способы защиты оборудования от коротких замыканий в электроустановках

Как и упоминалось выше, короткие замыкания сопровождаются значительным увеличением тока, что приводит к повреждению электрооборудования. Следовательно, защита оборудования электроустановок от данного аварийного режима – основная задача энергетики.

Для защиты от короткого замыкания, как аварийного режима работы оборудования, в электроустановках распределительных подстанций используют различные защитные устройства.

Основная цель всех устройств релейной защиты – это отключение выключателя (или нескольких), которые питают участок сети, на котором возникло короткое замыкание.

В электроустановках напряжением 6-35кВ для защиты линий электропередач от коротких замыканий используют максимально-токовую защиту (МТЗ). Для защиты линий напряжением 110 кВ от коротких замыканий используется дифференциально-фазная защита, как основная защита линий. Кроме того, для защиты ЛЭП 110 кВ в качестве резервных защит используются дистанционная защита и земляная защита (ТЗНП).

В низковольтных сетях для защиты цепей от КЗ используются автоматические выключатели.

Разбавлю ка в сообществе нудную теорию баянистой подборкой видео с короткими замыканиями.

Ниже на видео представлено короткое замыкание сети уличного освещения, замыкание не совсем короткое, все-таки через ветки. Подобные случаи только подтверждают необходимость применения СИП в воздушных линиях городских сетей, раз на деревья и кустарники забивают болт.

Ниже на двух видео показаны однофазные дуговые замыкания на землю в сетях 6кВ. Такие замыкания имеют небольшой (порядка нескольких ампер) ток, это позволяет линии работать бесперебойно. Это связано с тем, что сети 6-35кВ работают по схеме изолированного треугольника, и при замыкании одной фазы на землю обнуляется потенциал на одной фазе, но межфазное (линейное) напряжение остается прежним, что и нужно трансформаторам 6-35/0,4кВ. Малый ток замыкания (меньше даже рабочего тока) не вызывает отключения линии, надежность повышается. Но место замыкания необходимо быстро найти и устранить, т.к. в месте замыкания создается зона с опасным «шаговым» напряжением.

Возникновение дуги опасно тем, что оказывает термическое воздействие на окружающие материалы, что со временем приводит к повреждению и, особенно у кабелей, к пробою изоляции на других фазах. Это приводит к окончательному короткому замыканию и отключению линии, что нежелательно. Также дуга может быть «перемежающей», т.е. то зажигаться, то тухнуть. Такая дуга опасна тем, что вызывает всплески перенапряжения, на которые не рассчитана изоляция. Как следствие – пробой и уже короткое замыкание. Поэтому допустимые токи однофазных замыканий в сетях 6, 10 и 35кВ ограничиваются 30, 20 и 10 амперами соответственно. Делается с помощью дугогасящих реакторов на подстанции, принцип работы которых, я расписывать, конечно, не буду, т.к. это очень долго.

Далее покажу еще 2 видео – они с короткими межфазными замыканиями в воздушных линиях 10кВ.

На втором видео, на столбе установлен манекен для демонстрации опасности приближения к оголенным проводам 10кВ, до них даже дотрагиваться не нужно, чтобы поучаствовать в таком светопредставлении.

Далее на видео показан опыт искусственного замыкания на землю с регулированием значения тока замыкания. Разница в размерах дуг при 5А и 10А довольно существенна, поэтому для 35кВ и ограничивают ток 10А. При больших токах дуга становится устойчивее и куда опаснее.

Ну и в довесок, формирование межфазного КЗ с последующим отключением линии 35кВ.

Ну а далее – самый обыкновенный наброс проволоки на линию 110кВ. Режим работы такой сети – звезда с заземленной нейтралью, так что КЗ формируется вполне хорошо даже при однофазном замыкании.

Ниже на видео приведен пример перекрытия изоляторов воздушной линии электропередач фекалиями аиста. Аист после вброса на изолятор выжил.

Ну и замыкание на землю через сопротивление (дерево) линии 110кВ. Охранную зону ВЛ надо вовремя обслуживать.

Примеров коротких замыканий на линиях 150, 220, 330кВ я, к сожалению, в сети не нашел. Так что перейдем сразу к 500кВ.

Ну и напоследок видео с чуваками, которые вполне могли бы найти себе применение в качестве манекенов в одном из видео выше, но они решили рисковать своей жизнью без пользы.

P.S. Лет так 5 назад мне доводилось посмотреть в сети видео, в котором представлены все короткие замыкания от 6 до 750кВ по порядку для сопоставления масштабов. Сейчас ничего подобного найти не могу, может, на профильном форуме было. Если у кого есть, выкладывайте в сообществе.

Найдены дубликаты

potom vyrubili i potuhlo

Пересмотрел с удовольствием.

Подскажите, сколько денег сгорело?

Сгоревшее оборудование меня волнует в последнюю очередь, интереснее ваши прикидки : Сколько киловатт сгорело?

Предположим 6 киловольт, горело минуту.

Сколько ампер при коротком замыкании там?

Ну там 10кВ, а не 6. Если прикинуть (а иначе никак, без проекта сети и подстанции выяснить какой там расчетный ток КЗ, вряд ли получится), что при межфазном КЗ там порядка 20кА (для примера) то мощность короткого замыкания будет равна 200 МВА (что акуеть как много на самом деле). Коэффициент мощности там в районе 0,85-0,9, ну пусть 0,9. Тогда утекающая мощность равна 180 МВт, за минуту утечет 3 МВт*ч, тариф на данном уровне напряжения где-нибудь 1,5-2 рубля за кВт*ч, возьмем 2. Итого утечет за минуту 6000 рублей в землю.

Расчет очень и очень грубый, но порядок чисел представляете.

Всего лишь оборудование на миллионы рублей погорело)

0,85-0,9 — это коэффициент мощности в нормальном режиме, при нагрузке. А при коротком замыкании значительно меньше, близок к 0. Плюс, Вы верно говорили, что в месте КЗ напряжение близко к нулю, значит и мощность (в МВА) будет мала. В общем, умножаем два раза на близкое к нулю число) В итоге сгоревших киловатт будет совсем мало)

А причем тут напряжение в точке КЗ? Ведь ток КЗ будет течь по всей линии от источника питания до точки замыкания. А у источника питания напряжение совсем не нулевое. Это обусловлено огромными потерями напряжения по линии ввиду большой как раз таки мощности КЗ, т.е. в точке КЗ ноль, а на ИП — номинальное рабочее напряжение. Элементарное ТОЭ. Энергия рассеится в тепло по проводам и уйдет бесполезно в землю.

При обычной нагрузке напряжение на источнике питания и самой нагрузке тоже разнятся.

Мощности КЗ на таких напряжениях измеряются в МВА, честное слово.

А теперь по косинусу — он будет определяться по отношению активного сопротивления контура протекания тока КЗ к индуктивному (здесь не как с мощностью нагрузки), и там совсем не ноль получится. Да, я ошибся с 0,85-0,9. Там будет в районе 0,3-0,6, в зависимости от удаленности от источника питания. По данному отношению R/X рассчитывают и ударный ток КЗ, но это совсем другая история)

О таком нештатном режиме работы электрической цепи как короткое замыкание слышали практически все. Описание физики этого процесса входит в школьную программу 8-го класса. Предлагаем вспомнить, что представляет собой данное явление, какую опасность представляют токи КЗ и их вероятные причины возникновения. В статье мы рассмотрим виды короткого замыкания, а также способы защиты, позволяющие минимизировать негативные последствия.

Что такое короткое замыкание?

Под данным термином принято называть состояние сети, в которой имеет место непредусмотренный нормальной эксплуатацией электрический контакт между точками электроцепи с различными потенциалами. Низкое сопротивление в зоне контакта вызывает резкое увеличение силы тока, превышающее допустимое значение.

Для понимания процесса приведем наглядный пример. Допустим, имеется лампа накаливания мощностью 100 Вт, подключенная к бытовой сети 220 В. Применив Закон Ома, рассчитаем величину тока для нормального режима и короткого замыкания, игнорируя сопротивление источника и электрической проводки.

Электрическая схема нормального режима работы (а) и короткого замыкания (b)

При нормальном режиме работы приведенной выше цепи, электрический ток будет равен 0,45 А (I = P/U = 100/220 ≈ 0,45), а сопротивление нагрузки составит 489 Ом (R = U/A = 220/0,45 ≈ 489).

Теперь рассмотрим изменение параметров цепи при возникновении КЗ. Для этого замкнем цепь между точками А и В выполним соединение при помощи провода с сопротивлением 0,01 Ом. Учитывая свойства электрического тока, он выберет путь с наименьшим сопротивлением, соответственно, I_кз увеличится до 22000 А (I=U/R). Собственно, по этой причине замыкание называется коротким.

Данный пример сильно упрощен, в реальности ток замыкания не поднимется до 2,2 кА, поскольку произойдет падение напряжения на потребителе, согласно второму закону Киргофа: E = I * r + I * R , где I*r — напряжение на источнике питания, а I * R, соответственно, на потребителе. Поскольку R при замыкании стремится к нулю, то вольтметр в изображенной выше схеме покажет падение напряжения.

Виды КЗ

Согласно ГОСТ 52735-2007, в энергосетях короткие замыкания принято разделять на несколько видов. Для наглядности ниже представлены схемы различных видов КЗ.

Причины возникновения короткого замыкания

Несмотря на случайность данного процесса, существует много причин, имеющих косвенное или прямое отношение к его происхождению. Перечислим наиболее распространенные причины, по данным аварийной статистики:

• Износ электрохозяйства энергетических систем или бытовой электросети. Со временем изоляция проводов или токоведущих элементов теряет диэлектрические свойства, в результате на участке цепи возникает непредусмотренное электрическое соединение. Определить общее состояние проводки можно по проводам в электрических точках. Старение изоляции заметно на отводах к электрическим точкам
• Превышение допустимой нагрузки на цепь питания. Это вызывает нагрев токоведущих элементов, что приводит к повреждению изоляции. Подробно о перегрузке электросети можно прочитать на нашем сайте. Перегрузка электросети может стать причиной короткого замыкания
• Удар молнии в ВЛ. В этом случае происходит перенапряжение электросети, которое может вызвать КЗ. Обратим внимание, что молнии не обязательно попадать непосредственно в ЛЭП, близкий разряд может вызвать ионизацию воздуха, увеличивающую его электропроводимость. В результате увеличивается вероятность образования электрической дуги между линиями электропередач.
• Физическое воздействие на провода, вызывающее механическое повреждение изоляции. В качестве примера достаточно вспомнить шутку, где перфоратор называют электрическим прибором для поиска скрытой проводки.
• Попадание металлических предметов на токоведущие элементы. Собственно, это следствие, поскольку причина кроется в неудовлетворительном уходе за электрохозяйством.
• Подключение к сети неисправного оборудования, например вызванного существенным снижением внутреннего сопротивления.
• Человеческий фактор. Под это определение можно подвести практически все случаи так или иначе связанные с неправильными действиями человека. Например, ошибки при монтаже электропроводки, неудачные попытки ремонта электрооборудования, неправильные действия оперативного персонала подстанции и т.д.

Опасность и последствия

Чтобы понять, какую опасность представляет КЗ, достаточно узнать о возможных последствиях короткого замыкания. Для этого перейдем к краткому перечню, составленному по статистическим данным Ростехнадзора:

• Возникновение возгорания в месте механического соприкосновения неизолированных элементов оборудования или электрической сети часто становится причиной пожара.
• Понижение уровня напряжения электрического тока в зоне замыкания вызовет сбой в работе электрооборудования. О последствиях пониженного напряжения можно подробно узнать в одной из публикаций на нашем сайте.
• Как видно из приведенной выше таблицы 1, на долю симметричных замыканий (К (З) ) приходится не более 5%, это означает, что во всех остальных случаях придется иметь дело с сетевой асимметрией, более известной под названием «перекос фаз». Последствия такого режима мы уже рассматривали в более ранней публикации.
• Возникновение различных системных аварий, вызывающих отключение потребителей энергосистемы до устранения короткого замыкания.

Как предотвратить КЗ и защита от него?

Нельзя полностью исключить вероятность КЗ, поскольку на природу его возникновения влияет случайная составляющая. Поэтому в данном случае может идти речь только о профилактике, понижающей вероятность возникновения аварийной ситуации. К таким мерам относятся:

• Контроль состояния изоляции токоведущих элементов оборудования или линий электропередач. В частности, испытание изоляции электропроводки в производственных помещениях положено проводить не реже одного раза в три года. Для бытовых сетей нормируется только срок максимальной эксплуатации. Например, для скрытой проводки, выполненной медным проводом, допустимая эксплуатация – 40 лет.
• Сверка с проектом бытовой электросети перед сверлением теоретически должна минимизировать вероятность механического повреждения скрытой проводки. Но, как показывает практика, в таких ситуациях надежней воспользоваться прибором, для поиска проводки. Обзор таких устройств и их принципиальные схемы, можно найти на нашем сайте. Детектор проводки
• Отключение электроприборов при выходе из дома или квартиры.
• В «сырых» помещениях (например, в ванной комнате) необходимо минимизировать количество электрооборудования. Если таковое нельзя исключить, оно должно иметь соответствующий класс защиты.
• В случае повреждения электроприбора, требуется исключить возможность его подсоединения к сети питания.
• Соблюдение норм потребления электроэнергии и т.д.

Не менее важным является организация защиты, она реализуется путем установки автоматических выключателей (или предохранителей) как на ввод, так и на каждую внутреннюю линию проводки. Если произойдет короткое замыкание, электромагнитная защита автоматического выключателя сработает под воздействием высокого уровня тока КЗ. Как подобрать автоматический выключатель, в зависимости от номинального тока, Вы можете прочитать на нашем сайте.

Если в щитах РУ используются плавкие электрические предохранители, то после их «расплавления» (срабатывания), замена должна проводиться на однотипные устройства. Установка предохранителя с током меньше номинального приведет к ложным срабатываниям, превышение допустимого тока срабатывания может вызвать повреждение электрооборудования.

Преднамеренное КЗ

Завершая данную тему нельзя не упомянуть, что большие токи короткого замыкания могут успешно использоваться. Ярким примером этому являются электросварочные аппараты с ручным или автоматическим ограничением по току КЗ. Принцип работы и примеры электрических схем различных видов сварочного оборудования мы уже ранее рассматривали на нашем сайте.

Помимо сварочных аппаратов особенности КЗ используются в короткозамыкателях.