O takové abnormální činnosti elektrického obvodu jako zkratu, téměř každý slyšel. Popis fyziky tohoto procesu je zařazen do školního programu 8. ročníku. Doporučujeme si vzpomenout, co je to za fenomén, jaké nebezpečí jsou zkratové proudy a jejich pravděpodobné příčiny. V článku se budeme zabývat typy zkratů a metodami ochrany, které umožní minimalizovat negativní důsledky.

Co je zkrat?

Pod tímto termínem se obvykle nazývá stav sítě, ve které je elektrický kontakt mezi elektrickými body s různými potenciály, které nejsou předpokládány normálním provozem. Nízký odpor v kontaktní zóně způsobuje prudký nárůst proudu přesahující přípustnou hodnotu.

Pro pochopení procesu dáváme jasný příklad. Předpokládejme, že je 100W žárovka připojena k domácí síti 220 V. Pomocí Ohmova zákona vypočítáme proud pro normální režim a zkrat, ignorujeme odpor zdroje a elektrické vedení.

Elektrický obvod normálního provozního režimu (a) a zkrat (b)

Při normálním provozu výše uvedeného obvodu bude elektrický proud 0, 45 A (I = P / U = 100/220 ≈ 0, 45) a odpor zátěže bude 489 Ohmů (R = U / A = 220 / 0, 45) ≈ 489).

Zvažte změnu parametrů obvodu v případě poruchy. K tomu uzavřete okruh mezi body A a B a proveďte připojení pomocí vodiče s odporem 0, 01 Ω. Vzhledem k vlastnostem elektrického proudu zvolí dráhu s nejnižším odporem, resp. I CC se zvýší na 22000 A (I = U / R). Z tohoto důvodu je uzávěr nazýván zkratkou.

Tento příklad je značně zjednodušen, ve skutečnosti zkratový proud nezvýší na 2, 2 kA, protože na spotřebiči nastane pokles napětí podle druhého Kirghoffova zákona: E = I * r + I * R, kde I * r je napětí na zdroji napájení a I * R na spotřebitele. Protože R se uzavře na nulu, voltmetr ve výše uvedeném obvodu bude zobrazovat pokles napětí.

Typy KZ

Podle GOST 52735-2007 jsou zkraty v sítích obvykle rozděleny do několika typů. Pro přehlednost jsou níže uvedeny diagramy různých typů poruch.

Různé typy zkratu

Notace s krátkým popisem:

  1. Třífázové, přijaté označení - K (Z) . To znamená, že dochází k elektrickému kontaktu mezi třemi fázemi. Toto je jediný typ obvodu, který nezpůsobuje „šikmý“ fází, proces probíhá symetricky, což zjednodušuje výpočet zkratového proudu. Současně 3-fázový zkrat představuje největší nebezpečí z hlediska tepelných a elektrodynamických efektů. V tomto ohledu se při výpočtu zkratového proudu pro třífázový obvod obvykle uvažuje tento typ obvodu.

Je charakteristické, že při К (З) přítomnost kontaktu se zemí neovlivňuje parametry procesu.

  1. 2 fáze (K (2) ). Tento typ obvodu, stejně jako všechny následující, se týká asymetrických procesů, což způsobuje zkreslení napětí v systému. V kabelovém vedení je pravděpodobnost přechodu procesu K (2) na K (W) poměrně vysoká, protože teplota v místě poruchy ničí izolaci částí nesoucích proud.
  2. 2 fáze se zemí (K (1, 1) ). Tento proces lze pozorovat v systémech s uzemněným neutrálem.
  3. 1-fázová se zemí (K (1) ). Tento typ uzavření je nejběžnější praxí. Je charakteristické, že proces může probíhat jak v domácnostech, tak v průmyslových rozvodných sítích a v zařízeních poháněných z nich.
  4. Dvojitý k zemi (K (1 + 1) ). To znamená, že dvě fáze jsou uzavřeny zeminou, přičemž nemají vzájemný elektrický kontakt. Tento typ obvodu je možný v systémech s uzemněným nulovým vodičem.

Vedli jsme pouze pět typů uzávěrů, které se nejčastěji nacházejí v praxi. Kompletní seznam možných variant a vysvětlujících schémat naleznete v dodatku 2 k GOST 26522 85.

Pravděpodobnost výskytu každé z výše uvedených možností je uvedena v tabulce. Jak je z toho vidět, nejčastěji se pozorují jednofázové zkraty.

Tabulka 1. Distribuce sestavená podle nouzových statistik.

Označení zkratProcento z celkového počtu (%)
K ( K )5.0
K (2)10, 0
K (1)65, 0
K (1, 1) a K (1 + 1)20, 0

Když se zabýváme typy uzávěrů, zvažujeme, v jakých situacích mohou nastat.

Příčiny zkratu

Navzdory náhodnosti tohoto procesu existuje mnoho důvodů, které přímo nebo nepřímo souvisejí s jeho původem. Na základě havarijních statistik uvádíme nejběžnější příčiny:

  • Odpisy elektrických zařízení energetických soustav nebo domácí elektrické sítě . V průběhu času ztrácí izolace vodičů nebo prvků nesoucích proud dielektrické vlastnosti, v důsledku čehož dochází k neúmyslnému elektrickému spojení na úseku obvodu. Obecný stav elektroinstalace je možné určit pomocí vodičů v elektrických bodech.
    Stárnutí izolace je patrné v elektrických zásuvkách.
  • Překročení přípustného zatížení výkonového obvodu . To způsobuje zahřívání prvků přenášejících proud, což vede k poškození izolace. Podrobnosti o přetížení elektrické sítě naleznete na našich webových stránkách.
    Přetížení napájecího zdroje může způsobit zkrat.
  • Úder blesku do trolejového vedení . V tomto případě dochází k přepětí v elektrické síti, což může způsobit zkrat. Poznamenáváme, že blesk nemusí spadat přímo do elektrického vedení, blízký výboj může způsobit ionizaci vzduchu, což zvyšuje jeho vodivost. V důsledku toho se zvyšuje pravděpodobnost elektrického oblouku mezi elektrickými vedeními.
  • Fyzikální účinky na vodiče, které způsobují mechanické poškození izolace . Jako příklad stačí připomenout vtip, kde se perforátor nazývá elektrické zařízení, které hledá skryté vedení.
  • Kontakt s kovovými předměty na proudových prvcích. Ve skutečnosti je to důsledek, protože důvodem je neuspokojivá péče o elektrická zařízení.
  • Napojení na síť vadného zařízení, například v důsledku výrazného snížení vnitřního odporu.
  • Lidský faktor . Téměř všechny případy mohou být touto definicí podřízeny tak či onak, spojené s nesprávným jednáním osoby. Například chyby při instalaci elektrických rozvodů, neúspěšné pokusy o opravu elektrických zařízení, nesprávné činnosti obsluhy rozvodny atd.

Nebezpečí a následky

Abychom pochopili, jaké nebezpečí představuje zkrat, stačí vědět o možných důsledcích zkratu. Chcete-li to provést, přejděte na krátký seznam sestavený ze statistik Rostechnadzor:

  • Výskyt požáru v místě mechanického kontaktu neizolovaných prvků zařízení nebo elektrické sítě se často stává příčinou požáru.
  • Snížení úrovně napětí elektrického proudu v oblasti obvodu způsobí poruchu elektrického zařízení. Důsledky podpětí naleznete podrobně v jedné z publikací na našich webových stránkách.
  • Jak je patrné z tabulky 1 výše, podíl symetrických uzávěrů (K (W) ) nepředstavuje více než 5%, což znamená, že ve všech ostatních případech bude nutné zabývat se asymetrií sítě, která je lépe známa jako „fázové zkreslení“. Důsledky tohoto režimu jsme již zvážili v dřívější publikaci.
  • Výskyt různých havárií systému způsobujících odpojení spotřebičů elektrické soustavy před odstraněním zkratu.

Jak předcházet zkratu a ochraně před ním?

Je nemožné zcela vyloučit pravděpodobnost zkratu, protože náhodná složka ovlivňuje povahu jejího výskytu. Proto v tomto případě můžeme hovořit pouze o prevenci, snížení pravděpodobnosti nouze. Mezi tato opatření patří:

  • Sledování stavu izolace proudových prvků zařízení nebo vedení. Zkouška izolace elektrických rozvodů v průmyslových prostorách by měla být prováděna nejméně jednou za tři roky. Pro domácí sítě je standardizováno pouze období maximálního provozu. Například pro skryté vedení z měděného drátu je přípustný provoz 40 let.
  • Ověřování elektrického projektu v domácnostech před vrtáním teoreticky by mělo minimalizovat pravděpodobnost mechanického poškození skrytých vodičů. Jak však ukazuje praxe, v takových situacích je bezpečnější používat zařízení k vyhledávání kabeláže. Přehled těchto zařízení a jejich schémat naleznete na našich webových stránkách.
    Detektor zapojení
  • Vypnutí elektrických spotřebičů při opuštění domu nebo bytu.
  • V „mokrých“ místnostech (například v koupelně) je nutné minimalizovat množství elektrického zařízení. Pokud ji nelze vyloučit, měla by mít odpovídající třídu ochrany.
  • V případě poškození spotřebiče je nutné vyloučit možnost jeho připojení k napájení.
  • Dodržování norem spotřeby elektřiny atd.

Neméně důležitá je organizace ochrany, realizuje se instalací jističů (nebo pojistek) jak na vstupu, tak na každém vnitřním vedení. Pokud dojde ke zkratu, elektromagnetická ochrana jističe bude fungovat pod vlivem vysoké úrovně zkratového proudu. Jak si vybrat jistič, v závislosti na jmenovitém proudu, si můžete přečíst na našich webových stránkách.

Jsou-li v rozvaděčích rozvaděčů použity pojistky, pak by měly být po roztavení (spuštění) provedeny výměny za zařízení stejného typu. Instalace pojistky s proudem menším, než je jmenovitý proud, vede k falešným poplachům, překročení přípustného provozního proudu může způsobit poškození elektrického zařízení.

Úmyslný zkrat

Na závěr tohoto tématu je nemožné nezmiňovat, že lze úspěšně použít velké zkratové proudy. Dobrým příkladem toho jsou elektrické svařovací stroje s ručním nebo automatickým omezením zkratového proudu. Princip činnosti a příklady elektrických obvodů různých typů svařovacích zařízení, které jsme dříve zvažovali na našich webových stránkách.

Kromě svařovacích přístrojů se v zkratovacích zařízeních používají zkratové funkce.

Vzhled zkratovacího zařízení

Zkratové spínače jsou speciální elektromechanická zařízení, která způsobují záměrné zkratování pro rychlé odpojení určité části obvodu ochranným systémem.

Lze tedy konstatovat, že v uvedených příkladech je zkrat proveden silou k provedení konstruktivních akcí.

Několik videí na toto téma:

Kategorie:

Elektrikář