Причини и последствия от късо съединение

Късо съединение — включване на източника на ЕМП към товара, чието съпротивление е много малко в сравнение с вътрешното съпротивление на източника.

Токът на късо съединение се определя само от вътрешното съпротивление на източника r, т.е. ik = E / r, където E е ЕМП на източника.

Обикновено Източници на ЕМП не са проектирани за високата сила на тока, която се установява по време на късо съединение, в източника се генерира много голямо количество топлина, което може да доведе до разрушаване и смърт на източника. Късо съединение е особено опасно за източници с малки вътрешно съпротивление (батерии, електрически автомобили и др.).

Така че, късо съединение възниква, когато са свързани два проводника от верига, свързани към различни клеми (например в DC вериги това са «+» и «-«) на източника чрез много малко съпротивление, което е сравнимо с съпротивлението на самите проводници.

Токът на късо съединение може да надвишава номиналния ток във веригата многократно. В такива случаи веригата трябва да се прекъсне, преди температурата на проводниците да достигне опасни стойности.

За да се предпазят проводниците от прегряване и да се предотврати запалването на околните предмети, в схемата са включени защитни устройства — предпазители или верижни прекъсвачи.

Къси съединения могат да възникнат и при пренапрежение в резултат на гръмотевични бури, директни удари от мълния, механични повреди на изолационни части, грешни действия на обслужващия персонал.

При късо съединение токовете в късо съединение рязко се увеличават и напрежението намалява, което представлява голяма опасност за електрическото оборудване и може да причини прекъсване на електрозахранването на потребителите.

Вижте също: Как работи и работи защитата от късо съединение

Късите съединения са:

• трифазен (симетричен), при който и трите фази са късо съединени;

• двуфазен (небалансиран), при който само две фази са късо съединени;

• двуфазен към земя в системи със здраво заземени неутрали;

• еднофазни неуравновесени към земята заземени неутрали.

Токът достига най-голямата си стойност с еднофазно късо съединение. В резултат на използването на специални изкуствени мерки (например заземяване на неутралите чрез реактори, заземяване само на част от неутралите), максималната стойност на еднофазния ток на късо съединение може да бъде намалена до стойността на трифазния ток на късо съединение, за който най-често се извършват изчисления.

Причини за късо съединение

Основната причина за късо съединение са нарушенията изолация на електрическо оборудване.

Нарушенията на изолацията са причинени от:

1. Пренапрежение (особено в мрежи с изолирани неутрали),

2. Директен удар на мълния,

3. Изолация при стареене,

4. Механично увреждане на изолацията, шофиране под линиите на извънгабаритни механизми,

5. Незадоволителна поддръжка на оборудването.

Често причината за повреда в електрическата част на електрическите инсталации са неквалифицираните действия на обслужващия персонал.

Умишлено късо съединение

При прилагане на опростени схеми на свързване на понижаващи се подстанции се използват специални устройства — къси съединениякоито създават умишлено късо съединение с цел бързо прекъсване на получената повреда. По този начин освен случайни къси съединения в захранващите системи има и умишлени къси съединения, причинени от действието на късо съединение.

Последици от късо съединение

В резултат на късо съединение частите под напрежение се прегряват значително, което може да доведе до нарушаване на изолацията, както и появата на големи механични сили, които допринасят за разрушаването на части от електрически инсталации.

В този случай нормалното захранване на потребителите в неповредени участъци от мрежата е нарушено, тъй като аварийният режим на късо съединение в една линия води до общо намаляване на напрежението. В точката на късо съединение конюгацията става нула и във всички точки до точката на късо съединение напрежението рязко спада и нормалното захранване на неповредените линии става невъзможно.

Когато възникнат къси съединения в захранващата система, общото му съпротивление намалява, което води до увеличаване на токовете в нейните клонове в сравнение с токовете в нормалния режим и това причинява намаляване на напрежението на отделните точки на захранващата система , което е особено голямо в близост до точката на късо съединение. Степента на намаляване на напрежението зависи от операцията устройства за автоматично регулиране на напрежението и отдалеченост от мястото на повредата.

В зависимост от мястото на възникване и продължителността на повредата, нейните последици могат да бъдат от локален характер или да засегнат цялата електрозахранваща система.

При голямо разстояние на късото съединение стойността на тока на късо съединение може да бъде само малка част от номиналния ток на захранващите генератори и възникването на такова късо съединение се възприема от тях като леко увеличаване на натоварването.

Силно намаляване на напрежението се получава само в близост до точката на късо съединение, докато в други точки на захранващата система това намаление е по -малко забележимо. Следователно при разглежданите условия опасните последици от късо съединение се проявяват само в частите на електрозахранващата система, най -близо до мястото на аварията.

Токът на късо съединение, макар и малък в сравнение с номиналния ток на генераторите, обикновено е многократно номиналния ток на клона, където възниква късо съединение. Следователно, дори при краткотраен поток на ток на късо съединение, той може да причини допълнително нагряване на тоководещи елементи и проводници над допустимото ниво.

Токовете на късо съединение причиняват високи механични сили между проводниците, които са особено големи в началото на процеса на късо съединение, когато токът достигне максималната си стойност. Ако здравината на проводниците и техните закрепвания са недостатъчни, могат да възникнат механични повреди.

Внезапният дълбок спад на напрежението на късо съединение влияе върху работата на потребителите. На първо място, това се отнася до двигателите, тъй като дори при краткотраен спад на напрежението с 30-40%, те могат да спрат (двигателите се преобръщат).

Преобръщането на двигателите има тежък ефект върху работата на промишлено предприятие, тъй като отнема много време за възстановяване на нормалния производствен процес и неочакваното спиране на двигателите може да причини дефект на продукта на предприятието.

При малко разстояние и достатъчна продължителност на късо съединение е възможно паралелните станции да изпаднат от синхронност, т.е. нарушаване на нормалната работа на цялата електрическа система, което е най -опасната последица от късо съединение.

Небалансираните токови системи, произтичащи от земни повреди, са в състояние да създадат магнитни потоци, достатъчни да предизвикат значителни ЕМП в съседни вериги (комуникационни линии, тръбопроводи), които са опасни за обслужващия персонал и оборудването на тези вериги.

Следователно последиците от късо съединение са следните:

1. Механични и термични повреди на електрическото оборудване.

2. Пожар в електрически инсталации.

3. Намаляване на нивото на напрежение в електрическата мрежа, водещо до намаляване на въртящия момент на електродвигателите, тяхното спиране, намаляване на производителността или дори до преобръщане.

4. Загуба на синхронност на отделни генератори, електроцентрали и части от електрическата система и възникване на аварии, включително системни аварии.

5. Електромагнитно влияние върху комуникационни линии, комуникации и др.

За какво е изчислението на токовете на късо съединение?

Късо съединение на веригата причинява преходен процес в нея, по време на който токът може да се разглежда като сума от два компонента: принудителен хармоничен (периодичен, синусоидален) ip и свободен (апериодичен, експоненциален) ia. Свободната компонента намалява с времевата константа Tc = Lc / rc = xc /? Rc, тъй като преходният процес се разпада. Максималната моментна стойност iу на общия ток i се нарича ударен ток, а съотношението на последния към амплитудата Iпm се нарича коефициент на удар.

Изчисляването на токовете на късо съединение е необходимо за правилния избор на електрическо оборудване, дизайн релейна защита и автоматизация, избор на средства за ограничаване на токовете на късо съединение.

Късите съединения (SC) обикновено възникват чрез преходни съпротивления — електрически дъги, чужди предмети на мястото на повредата, опори и техните заземявания, както и съпротивления между фазовите проводници и земята (например, когато проводниците паднат на земята). За да се опростят изчисленията, отделните преходни съпротивления, в зависимост от вида на повредата, се приемат за равни една на друга или равни на нула („метално“ или „скучно“ късо съединение).

Вижте също:Ток на късо съединение, който определя величината на тока на късо съединение