Короткое замыкание — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать при нарушении изоляции токоведущих элементов или вследствие механического соприкосновения элементов, работающих без изоляции. Также коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.
Однофазные однофазные коротковолновые многотрубные проводники, круглые стержни, фиксированные муфты Т и «Тр» или стационарные стыковочные выключатели от электрических трансформаторных станций изготавливаются в нескольких вариантах, чтобы обеспечить наиболее эргономичное применение фазных зажимов на этих типах круглых проводников.
Виды коротких замыканий
В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий:
- Однофазное (замыкание фазы на землю);
- Двухфазное (замыкание двух фаз между собой);
- Двухфазное на землю (2 фазы между собой и одновременно на землю);
- Трёхфазное (3 фазы между собой).
В электрических машинах возможны короткие замыкания:
Однофазные мобильные короткозамыкатели для железнодорожных электроустановок выполнены в двух конструктивных вариантах, адаптированных к условиям монтажа. 
Короткие замыкания на электродвигатели 0, 4 или 6 кВ используются в области заземления клемм или силовых кабелей двигателей для предотвращения аварий с помощью электрического удара.
- Межвитковые — замыкание между собой витков обмоток ротора или статора;
- Замыкание обмотки на металлический корпус.
Методы защиты
Для защиты от короткого замыкания принимают специальные меры:
- Ограничивающие ток короткого замыкания:
- Применяют устройства релейной защиты для отключения поврежденных участков цепи
Причины возникновения коротких замыканий
Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования.
Схемы Ограничители бывают двух типов. Режим коротких сверхтоков. Задачи в режиме сверхтоков. Одним из них является так называемой защитой от отсутствия напряжения или минимального напряжения. Униполярного резьбовые предохранители состоят из трех основных элементов: основание, крышка и предохранитель вставка.
Розетка из керамического материала обеспечивает плавкое крепление и электрическое соединение между ними и контуром. Это должно позволить хороший контакт и легкую смену работодателя, используемого в качестве нового патрона. Используемые сокеты следующие. со ссылками сзади, со ссылками спереди и с подключением к промышленному типу.
Нарушения изоляции вызываются:
1. Перенапряжениями (особенно в сетях с изолированными нейтралями),
2. Прямыми ударами молнии,
3. Старением изоляции,
4. Механическими повреждениями изоляции, проездом под линиями негабаритных механизмов,
5. Неудовлетворительным уходом за оборудованием.
Часто причиной повреждений в электрической части электроустановок являются неквалифицированные действия обслуживающего персонала.
Крышка состоит из куска керамического материала, на котором закреплена металлическая нить; резьба этой детали такова, что ее можно навинтить на резьбовой части гнезда. Покровитель состоит из керамического трубчатого корпуса, который несет две контактные части на концах. Между частями крышки и розетки владелец с предохранителем раздавлен. Между двумя частями плавкая нить вставляется в канал внутри корпуса; пространство между плавким и керамическим телом заполнено кварцевым песком, который играет активную роль в процессе тушения электрической дуги, которая возникает во время плавления плавкой проволоки.
Преднамеренные короткие замыкания
При осуществлении упрощенных схем соединений понижающих подстанций используют специальные аппараты - короткозамыкатели, которые создают преднамеренные короткие замыкания с целью быстрых отключений возникших повреждений. Таким образом, наряду с короткими замыканиями случайного характера в системах электроснабжения имеют место также преднамеренные короткие замыкания, вызываемые действием короткозамыкателей.
Обобщенная особенность предохранителей. Только монтируется вертикально. Электрические реле - это устройства, которые при получении электрической команды передают полностью электрическую команду. Когда интенсивность тока и катушки механизма достигают определенного значения, подвижная команда вращается под определенным углом. На данный момент два контакта закрыты, один фиксирован, а другой - с мобильным экипажем.
Закрытие этих контактов - это команда даты реле, принятая команда, состоящая в достижении или превышении регулярного значения тока в барабанах. Аппараты для защиты от нарушенных запястий. Защита от перегрузок осуществляется с использованием тепловых реле. Они состоят из биметаллического, который имеет электрическое сопротивление. Через сопротивление проходит командный ток; из-за тепла, вырабатываемого в сопротивлении, биметаллических теплых и изгибов. Температура биметалла в одной точке зависит не только от тока тока в этот момент, но и от предыдущих значений этого тока; то же самое можно сказать об электроустановке, защищенной реле.
Последствия коротких замыканий
При возникновении коротких замыканий в системе электроснабжения ее общее сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима, а это вызывает снижение напряжения отдельных точек системы электроснабжения, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания.
Другими словами, если ток тока равен току защищаемой установки или пропорционален этой интенсивности, биметаллическая температура также пропорциональна температуре защищенной установки; говорится, что биметаллическая модель является тепловой моделью защищенной установки.
Для каждого значения температуры биметалла ему соответствует четко определенная стрелка. Поэтому контакты 3 могут быть размещены в таком положении, что они приводятся в действие биметаллически, когда температура в защищенной установке превышает допустимую температуру. Кроме того, биметаллические тепловые реле могут быть настроены на то, чтобы действовать на течения, которые превышают номинальный ток защищенной установки в течение некоторого времени.
В зависимости от места возникновения и продолжительности повреждения его последствия могут иметь местный характер или отражаться на всей системе электроснабжения.
При большой удаленности короткого замыкания величина тока короткого замыкания может составлять лишь незначительную часть номинального тока питающих генераторов и возникновение такого короткого замыкания воспринимается ими как небольшое увеличение нагрузки. Сильное снижение напряжения получается только вблизи места короткого замыкания, в то время как в других точках системы электроснабжения это снижение менее заметно. Следовательно, при рассматриваемых условиях опасные последствия короткого замыкания проявляются лишь в ближайших к месту аварии частях системы электроснабжения.
Из этого следует, что тепловые реле синхронизируются в соответствии с током, причем более высокие значения тока выше, с их более быстрым действием и, наоборот, если течения в предыдущем периоде были низкой интенсивности, биметалл относительно холоден и имеет для разминки требуется больше времени.
Эти перегруженные хирурги, даже если они имеют высокую интенсивность, но являются прохожими, не вызывают биметаллического действия. Термические реле имеют зависящую от тока функцию. Эта функция удовлетворяет следующим условиям. Защитные устройства от падения напряжения.
Ток короткого замыкания, являясь даже малым по сравнению с номинальным током генераторов, обычно во много раз превышает номинальный ток ветви, где произошло короткое замыкание. Поэтому и при кратковременном протекании тока короткого замыкания он может вызвать дополнительный нагрев токоведущих элементов и проводников выше допустимого.
В отличие от реле, триггеры - это устройства, которые получают электрическую команду, но команда, которую они выдают, не электрическая, а механическая. Как правило, эта команда приводит к открытию автоматического выключателя. Реле и триггеры, используемые против отсутствия напряжения, являются электромагнитными; их конструктивная схема показана на рисунке 3 этих устройств, питание от командного напряжения; в то время как напряжение выше номинального напряжения 0, 7 раза, подвижная арматура 2 притягивается; если напряжение падает ниже указанного значения, клапан будет отпущен, и будет дана электрическая или механическая команда открытия.
Токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, которые особенно велики в начале процесса короткого замыкания, когда ток достигает максимального значения. При недостаточной прочности проводников и их креплений могут иметь место разрушения механического характера.
Внезапное глубокое снижение напряжения при коротком замыкании отражается на работе потребителей. В первую очередь это касается двигателей, так как даже при кратковременном понижении напряжения на 30-40% они могут остановиться (происходит опрокидывание двигателей). Опрокидывание двигателей тяжело отражается на работе промышленного предприятия, так как для восстановления нормального производственного процесса требуется длительное время и неожиданная остановка двигателей может вызвать брак продукции предприятия.
Устройства перенапряжения. Принцип построения и эксплуатации разрядников показан на рисунке. Кодер состоит из 2 электродов, расположенных на расстоянии, определяемом друг другом в соответствии с величиной рабочего напряжения. При нормальной работе линии линия изолируется от памяти диэлектрическим воздухом от разрушающего расстояния. Во время перенапряжения между двумя электродами появляется электрическая дуга, которая помещает линию на землю, поэтому электрические нагрузки, соответствующие перенапряжению, гаснут, а перенапряжение исчезает.
При малой удаленности и достаточной длительности короткого замыкания возможно выпадение из синхронизма параллельно работающих станций, т.е. нарушение нормальной работы всей электрической системы, что является самым опасным последствием короткого замыкания.
Возникающие при замыканиях на землю неуравновешенные системы токов способны создать магнитные потоки, достаточные для наведения в соседних цепях (линиях связи, трубопроводах) значительных ЭДС, опасных для обслуживающего персонала и аппаратуры этих цепей.
В отсутствие перенапряжения номинальное напряжение больше не является достаточным для поддержания электрической дуги, и оно прерывается, поэтому линия снова изолируется от памяти через разрушающее расстояние. Скребок часто снабжен огнетушительными рожками, которые гарантируют, что пружина гасится электромагнитным и тепловым дутьем.
Сопротивление 3 играет роль преобразования энергии волны в тепло через эффект Джоуля тока, протекающего во время разряда. Персонал, работающий на электроустановках с электроприводом, будет использовать индивидуальные средства защиты от поражения электрическим током и поражения электрическим током.
Таким образом, последствия коротких замыканий следующие:
1. Механические и термические повреждения электрооборудования.
2. Возгорания в электроустановках.
3. Снижение уровня напряжения в сети, ведущее к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности или даже к опрокидыванию их.
Изолирующие защитные средства предназначены для защиты людей путем изоляции их от живых элементов. Наиболее часто используемыми и наиболее важными являются электроизоляционные зажимы, электроизоляционные прокладки, любые электроизолированные инструменты, перчатки, сапоги, ковры, электроизоляционные платформы, электроизоляционные прессы.
Мобильные индикаторы напряжения; они проверяют наличие или отсутствие стрессов. Панели, экраны, знаки или другие мобильные индикаторы. Они используются для разграничения рабочих зон и охраняемых территорий. Предупреждающие таблички, имеющие следующие роли.
4. Выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанций и частей электрической системы и возникновение аварий, включая системные аварии.
5. Электромагнитное влияние на линии связи, коммуникации и т.п.
Аппаратами защиты во внутренних сетях жилых зданий напряжением 380/220 В служат плавкие предохранители и автоматические воздушные выключатели. Силовые электроприемники, кроме них, защищаются от перегрузок (10.3)с помощью тепловых реле, встроенных в магнитные пускатели; Магнитные пускатели осуществляют при этом и защиту от самозапуска. Самозапуск применяется в жилых домах лишь в системах дымоудаления, что следует учитывать при расчете сетей и выборе аппаратов зашиты.
Следует иметь в виду, что главные контакты магнитных пускателей не рассчитаны на отключение токов короткого замыкания (10.2). Кроме того, тепловые реле большинства существующих конструкций магнитных пускателей сами нуждаются в защите от коротких замыканий (10.1), так как при прохождении токов короткого замыкания (10.2)нагревательный элемент реле может перегореть быстрее, чем реле успеет отключить двигатель. Поэтому, при применении магнитных пускателей с тепловыми реле для зашиты от перегрузок (10.3),необходимо дополнительно устанавливать в этих цепях плавкие предохранители (10.4)или автоматические выключатели (10.5) для защиты от коротких замыканий(10.1).
Разрешено считать эти реле термически устойчивыми без проверки расчетом, если ответвление к электроприемнику защищено одним из следующих аппаратов: плавкой вставкой с номинальным током, не превышающим наибольший длительно допустимый ток теплового реле более чем в 4 раза; автоматическим выключателем (10.5) с тепловым расцепителем, номинальный ток которого не превышает наибольший длительно допустимый ток теплового реле более чем в 2 раза. Эти условия предопределяют число и единичную мощность электроприёмников, которые могут соединяться в «цепочку» с одним общим аппаратом защиты на ответвлении, но с индивидуальными аппаратами управления и защиты от перегрузок (10.3)для каждого электроприемника.
Плавкие предохранители (10.4) благодаря простому устройству и малой стоимости получили большое распространение в сетях напряжением до 1 000 В, в том числе и в электрических сетях жилых зданий. Плавкие предохранители (10.4)и плавкие вставки характеризуются номинальным напряжением, номинальным током и предельно отключаемым током.
Номинальным напряжением плавкого предохранителя (10.4) называют напряжение, соответствующее наибольшему номинальному напряжению цепей, в которых разрешается установка данного предохранителя. Номинальным током плавкого предохранителя (10.4) называется наибольший ток, на который рассчитаны токоведущие части (патрон, контактные стойки), В один и тог же патрон могут быть вставлены плавкие вставки на различные номинальные токи.
Номинальный ток плавкого предохранителя (10.4) равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных к установке в данном предохранителе. Номинальным током плавкой вставки называется наибольший, ток, который плавкая вставка выдерживает неограниченно долгое время. Предельно отключаемый ток плавкого предохранителя (10.4) наибольший расплавляющий ток, при котором еще обеспечивается гашение дуги без повреждений патрона предохранителя.
В настоящее время применяются почти исключительно предохранители с закрытыми патронами как наиболее безопасные и имеющие высокую коммутационную способность.
Рассмотрим принцип действия наиболее распространенных плавких предохранителей (10.4) серий ПР2 и ПН-2.
Разборный предохранитель с фибровой трубкой серии ПР2 имеет патрон из толстостенной фибровой трубки на концы которой насажены латунные втулки, предохраняющие трубки от разрыва. Плавкие вставки кренятся винтами к ножам, которые в свою очередь закрепляются латунными обоймами, навинчиваемыми на втулки патрона. Патрон в сборе с плавкой вставкой вставляется в контакты, к которым присоединяются подходящие и обходящие проводники, Таким образом, предохранитель оказывается включенным последовательно в рассечку линии. При токе, превышающем определенную величину, плавкая вставка сильно нагревается, а затем расплавляется. Образуется мощная электрическая дута, температура внутри фибрового патрона резко возрастает. С появлением дуги с поверхности фибры происходит интенсивное выделение газов, давление внутри патрона сильно увеличивается, что способствует деионизации пространства и эффективному гашению дуги. Однако высокое давление, развиваемое в патроне, требует его особой прочности, что ограничивает коммутационную способность предохранителей данного типа. В этом отношении предохранители с фибровыми патронами сильно уступают предохранителям с наполнителями. Кроме того, они довольно дороги и требуют для изготовления дефицитных материалов и более громоздки, чем предохранители с наполнителями, рассмотренные ниже. Однако предохранители ПР2 имеют преимущество, состоящее в легкости замены плавкой вставки, тогда как в предохранителях с наполнителями приходится заменять весь патрон.
В настоящее время наибольшее распространение получили предохранители серии ПН - 2 с защитными патронами, наполненными кварцевым песком. Внутри патрона располагается плавкая вставка, В таких «засыпных» предохранителях интенсивному дугогашению способствует разветвление дуги в тончайших промежутках между зернами песка. Обладая большой поверхностью, зерна наполнителя хорошо поглотают тепло и охлаждают выделяющиеся газы.
В результате резко снижается давление в патроне при испарении материала вставки. Деионизация и гашение дуги происходят настолько быстро, что при коротком замыкании ток не успевает достигнуть своего амплитудного значения. Поэтому подобные предохранители являются токоограничивающими. Так, например, предохранитель серии ПН-2 с патронами на 100 и 250А пропускает ток не более 5 кА.
Из распространенных типов предохранителей отметим засыпные предохранители серии НПН, выпускаемые на токи до 60 А. По принципу своего действия они аналогичны предохранителям серии ПН-2.. Для защиты квартирных групповых сетей еще широко применяются плавкие пробочные резьбовые предохранители типа Н-20.
Защитные характеристики предохранителей и автоматических выключателей.
Время расплавления плавкой вставки плавкого предохранителя (10.4) зависит от силы тока перегрузки (10.3) . Чем больше ток, тем быстрее, наступает расплавление плавкой вставки. Зависимость полного времени отключения (продолжительность расплавления плавкой вставки и горения дуги) от отключаемого тока называют время токовой или защитной характеристикой.
На рис.(10.1) показаны защитные характеристики предохранителей серии ПН-2, на которых даны предельные величины наименьшего и наибольшего времени отключения при данном токе, т. е. так называемый разброс характеристики. Как видно из характеристик, время срабатывания при одном и том же токе может колебаться в значительных пределах (до ±50%), что зависит от производственных допусков, материала вставки, его старения, состояния контактных соединений, влияния окружающей среды и т. п.
Значительный разброс времена плавления вставок является серьезным недостатком плавких предохранителей (10.4) , затрудняющим селективную работу защиты. Рекомендуется для обеспечения избирательности работы предохранителей, чтобы каждая последующая в сторону источника питания плавкая вставка была на две ступени больше предыдущей, если это не приводит к увеличению сечения проводов. Разница не менее чем на одну ступень является обязательной во всех случаях. Для особо ответственных зданий выбор плавких вставок предохранителей должен производиться с учетом разброса по защитным характеристикам.
Преимущества автоматических выключателей (10.5) передплавкими предохранителями (10.4) сводятся к следующему.
1. При перегрузе (10.3) или коротком замыкании (10.1) автоматический выключатель (10.5)отключает все три фазы защищаемого ответвления к электродвигателю, предотвращая возможность его работы на двух фазах.
2. Автоматические выключатели (10.5)после срабатывания вскоре снова готовы к работе, в то время как в плавком предохранителе (10.4) требуется замена калиброванной вставки или даже патрона.
3. Автоматические выключатели (10.5)имеют более точные защитные характеристики, чем плавкие предохранители (10.4).
4. Автоматические выключатели (10.5), помимо функций защиты, могут быть использованы для нечастых коммутаций цепей, в которых они установлены. Таким образом, они совмещают функций защиты и коммутации.
5.Некоторые типы автоматических выключателей (10.5)имеют встроенные блок-контакты, используемые в цепях блокировки и сигнализации, а также независимые расцепители, позволяющие осуществлять дистанционное управление.
6. Автоматические выключатели (10.5)исключают возможность применения некалиброванных элементов, что, к сожалению, часто практикуется в установках с плавкими предохранителями
Наиболее часто применяемые автоматические выключатели (10.5)могут снабжаться тепловыми, электромагнитными или комбинированными расцепителями (последние представляют собой сочетание теплового и электромагнитного расцепителей). Время срабатывания тепловых расцепителей автоматических выключателей (10.5), так же как и плавких предохранителей (10.4), уменьшается с увеличением тока. т. е. они имеют обратно зависимую от тока характеристику. Электромагнитные расцепители срабатывают практически мгновенно при токе, на который они отрегулированы.
Расцепители характеризуются номинальным током, т.е. током, который они выдерживают неограниченно долго, что гарантируется заводом - изготовителем.
Наименьший ток, вызывающий отключение автоматического выключателя (10.5), называется током трогания или током срабатывания. Под уставкой расцепителя понимается настройка его на выбранное значение тока, при котором расцепитель срабатывает. Уставка тока электромагнитного расцепителя на мгновенное срабатывание называется отсечкой. Важно подчеркнуть, что номинальный ток автоматического выключателя (10.5)характеризует пропускную способность его контактных частей и соответствует номинальному току его наибольшего теплового расцепителя.
Автоматические выключатели (10.5) разделяются на нерегулируемые и регулируемые. К первым относятся автоматические выключатели (10.5), уставки расцепителей которых отрегулированы на заводе-изготовителе и никаких приспособлений для регулировки в процессе монтажа и эксплуатации не имеют. К ним относятся серии АЗ-100, АЕ-1000, АЕ-2000, АК-63, АБ-25. Другая группа автоматических выключателей (10.5) снабжена приспособлениями для изменения тока установки путем воздействия на механическую систему автомата или на специальное устройство, изменяющее время срабатывания автомата (селективные автоматы). Из наиболее распространенных регулируемых автоматических выключателей (10.5)отметим автоматы серий АП50, А3700, АВ и АВМ.
Выбор плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматов
С учетом указанных требований следует выбирать плавкие вставки плавких предохранителей(10.4) и расцепители автоматических выключателей (10.5) по соотношениям, приведенным в табл.(10.2), которые приняты на основании каталожных данных и время токовых характеристик защитных аппаратов.
При защите линий автоматическими выключателями (10.5), имеющими комбинированные расцепители, (тепловые и электромагнитные), электромагнитные расцепители проверяются по выражению для I уС т.а.о. лишь при значительных кратностях пусковых токов 6 и более. Установка автоматических выключателей (10.5), имеющих только электромагнитные расцепители (отсечки), в сетях жилых зданий не рекомендуется.