Причины возникновения коротких замыканий

Подстанции

1.Короткое замыкание возникает при соединении двух проводов цепи, присоединенных к разным зажимах (например, в цепях постоянного тока это "+" и "-") источника через очень малое сопротивление, которое сравнимо с сопротивлением самих проводов.

Ток при коротком замыкании может превысить номинальный ток в цепи во много раз. В таких случаях цепь должна быть разорвана раньше, чем температура проводов достигнет опасных значений.

Для защиты проводов от перегрева и предупреждения воспламенения окружающих предметов в цепь включаются аппараты защиты, например, плавкие предохранители).

Причины возникновения коротких замыканий

Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования.

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.

Последствия короткого замыкания

Железнодорожное военное оборудование — устройство закорачивания и отвода контактной сети (ЗОКС)

При коротком замыкании резко и многократно возрастает сила тока, протекающего в цепи, что, согласно закону Джоуля — Ленца приводит к значительному тепловыделению, и, как следствие, расплавлению электрических проводов, с последующим возникновением возгорания и распространением пожара.

Короткое замыкание в одном из элементов энергетической системы способно нарушить её функционирование в целом — у других потребителей может снизиться питающее напряжение что может привести к повреждению устройства; в трёхфазных сетях при коротких замыканиях возникает асимметрия напряжений, нарушающая нормальное электроснабжение. В больших энергосетях короткое замыкание может вызывать тяжёлые системные аварии.

В случае повреждения проводов воздушных линий электропередачи и замыкании их на землю в окружающем пространстве может возникнуть сильное электромагнитное поле, способное навести в близко расположенном оборудовании ЭДС, опасную для аппаратуры и работающих с ней людей.

Виды КЗ:

В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий

• однофазное (замыкание фазы на землю в сетях с заземленной нейтралью трансформатора);
• двухфазное (замыкание двух фаз между собой);
• двухфазное на землю (две фазы между собой и одновременно на землю);
• трёхфазное (три фазы между собой)

В электрических машинах возможны короткие замыкания:

• межвитковые — замыкание между собой витков обмоток ротора или статора, либо витков обмоток трансформаторов;
• замыкание обмотки на металлический корпус.

2. Под понятием система неограниченной мощности понимают такой источник, у которого

напряжение на его шинах практически остается постоянным при любых анормальных режимах

в сети (сбросы и набросы нагрузок, перегрузки и короткие замыкания). Для такого источника

принимается, что суммарная мощность источников в системе S_{ном Ʃ}=0, X_сист=0, R_сист=0

Конечно, в действительности любая электрическая система имеет определенную конеч-

ную величину мощности. Однако присоединенные к системе электрические сети часто потреб-

ляют настолько милую мощность и обладают настолько большим внутренним сопротивлением

по сравнению с огромной мощностью и незначительным сопротивлением системы, что при ко-

ротких замыканиях в таких сетях напряжение на шинах такой системы практически не изменя-

ется. Поэтому при расчетах токов КЗ напряжение источников принимается неизменным.

Рассмотрим процесс изменения параметров режима при трехфазном КЗ в системе с не-

ограниченной мощностью. При замыкании всех трех фаз в одной точке в первый момент на-

пряжение остается таким же, как и при нормальном режиме. Ток КЗ также не может мгновенно

измениться, так как обмотки статоров синхронных генераторов и элементы короткозамкнутой

сети обладают индуктивностью, задерживающей изменение и снижение напряжения в цепи по-

следующие моменты, поскольку сопротивление в каждой фазе резко уменьшилось, в цепи резко

возрастает ток по сравнению с режимом нормальной работы сети. При этом напряжение также

быстро уменьшается вследствие увеличения потерь напряжения во всех элементах короткозамкнутой цепи. За время КЗ с момента его возникновения ток изменяется от максимального значения до некоторого установившегося значения. Изменение тока за этот период носит название переходного процесса.

На рис. 14.2 изображены кривые изменения тока КЗ в цепи, питающейся от системы не-

ограниченной мощности. Величину полного мгновенного тока КЗ i_кз. в любое время переход-

ного процесса можно представить состоящей из двух составляющих: периодического синусои-

дального тока с неизменной амплитудой i_п и апериодического («свободного») затухающего тока i_a . Таким образом, в течение переходного процесса величина полного мгновенного тока КЗ

равна алгебраической сумме периодического и апериодического токов.

Величина тока КЗ зависит не только от сопротивлений элементов короткозамкнутой це-

пи, но и от момента возникновения аварийного режима. Наибольшего значения мгновенный ток

КЗ i_кз . в цепи с преобладанием реактивного сопротивления достигает в том случае, когда ко-

роткое замыкание возникает в момент прохождения э.д.с. е через нуль.

Следует учесть, что в трехфазной сети при прохождении тока нагрузки в одной фазе че-

рез нуль, в двух других нагрузочные токи имеют разные значения. Поэтому расчетное значение

наибольшего тока определяется в той фазе, в которой э.д.с. в момент КЗ проходит через нуль.

На рис. 14.2 приведены кривые изменения мгновенных значений тока КЗ для наиболее опасно-

го момента возникновения КЗ, когда э.д.с. в одной фазе проходит через нуль. Из рис. 14.2 вид-

но, что в этом случае начальное значение апериодического тока i_a0 будет равно наибольшему

значению периодического тока i_nmax , но они противоположны по направлению.