причины возникновения и способы защиты

Основным аварийным режимом работы является замыкание. КЗ возникают как в цепях переменного, так и постоянного тока. В переменном токе они возникают как в однофазной сети, так и в трёхфазной цепи. Межфазное замыкание – это соединение двух разноименных фаз, напомним, что распространенным является напряжение 380 вольт между фазами. Однофазным называется замыкание фазного проводника и нуля или фазы на землю, характерно только для сетей с изолированной нейтралью. В схемах с глухозаземленной нейтралью понятие «на ноль» и «на землю» это одно и то же. Часто их называют короткими замыканиями.

Где возникают и почему

КЗ могут возникать во всех узлах электроустановки:

• В потребителях, при повреждении изолирующих прокладок и частей корпуса, а также при попадании воды.
• В электродвигателе. Может происходить как пробой изоляции обмоток двигателя на корпус (на землю). Иногда говорят «двигатель сгорел» собственно просто так он сгореть не может, обычно к перегоранию обмоток приводят повышенные значения токов протекающих через них, а это вызывается межвитковым замыканием. Сопротивление обмотки снижается, ток начинает расти, обмотка греется. Из-за этого разрушается изоляция. После этого очаг поражения может достичь обмоток соседних фаз, произойдет межфазное замыкание, а если часть проводников с поврежденной изоляцией касается корпуса, то это КЗ на землю (ноль).
• Обмотки трансформаторов. Происходит аналогично электродвигателям.
• Во ВРУ, в частях разъединительных устройств, автоматических выключателей, пускателей, контакторов и прочего.
• На высоковольтных линиях.

Причин возникновения межфазных замыканий очень много, начиная от загрязнения, попадания металлических деталей, инструментов, токопроводящей пыли. Отсюда следует, что попадание в распределительный шкаф посторонних предметов ведет к межфазному замыканию или на корпус. Если он заземлен, то на землю, а если не заземлен – корпус окажется под опасным потенциалом. Касание такого шкафа человеком приведет к поражению электричеством.

Сила тока междуфазного замыкания зависит от его типа и условий, давайте рассмотрим их:

• Металлическое возникает, когда две токоведущие части разноименных фаз соединяются металлическим предметом, это могут быть части обрушившихся металлоконструкций, металлический инструмент, упущенный в кабельную сборку и прочее. Дуга в таком случае не возникает, металлические детали начинают привариваться к шинам, ток протекает крайне большой, он ограничен сопротивлением кабелей, обмоток трансформатора и части, перемыкающей их.
• Дуговое возникает даже когда между токоведущими частями есть воздушный зазор. Может произойти даже при неосторожном измерении напряжения высоковольтным индикатором или при кратковременном перемыкании межфазного пространства. Его ток меньше, чем у металлического.
• Тлеющее возникает в кабельных линиях, например при загрязнении изоляторов. Протекающий ток разогревает участок с КЗ, вариантов развития два: либо КЗ самоустранится, либо будет прогрессировать так, как описано выше.
• При пробое полупроводниковых элементов, например диодного моста. Ток очень большой, как при металлическом.

Для ограничения тока межфазного КЗ используются реакторы – электрические аппараты для ограничения ударного тока КЗ. По сути, это катушка или дроссель, который ограничивает ток КЗ своим реактивным сопротивлением. Также влияют характеристики линии: чем больше протяженность линии и чем меньше её сечение, тем меньше ток межфазного КЗ.

Последствия КЗ и способы их предотвращения

Короткое замыкание характеризуется протеканием повышенных значений тока. В свою очередь большой ток опасен для кабелей, соединений. Это характерно лавинообразным развитием последствий замыкания. Кабеля отгорают от соединений, сами соединения нагреваются, после чего происходит их ускоренное разрушение. Нагрев может повлечь возгорание электропроводки и пожар.

Для предотвращения последствий межфазного замыкания в цепях 220/380 используются плавкие вставки, предохранители, автоматические выключатели. Предохранители, когда через них протекает ток выше номинального, перегорают, тем самым разрывая цепь. После замены предохранителя, если вы не устранили межфазное замыкание, он будет перегорать вновь и вновь.

Для улучшения условий работы и эксплуатации, устранения необходимости замены плавких элементов используются автоматические выключатели. Они реагируют как на незначительное повышение тока сверх нормы (тепловой расцепитель), так и на резкое сильное повышение (электромагнитный расцепитель). При междуфазном замыкании или между фазой и землей автоматический выключатель разъединится. В таких случаях говорят «выбил автомат». Для возобновления подачи напряжения необходимо заново взвести рычаг автомата или перевключить кнопку (на АП-шках).

На видео наглядно показывается опасность межфазного короткого замыкания (под удар попал манекен, это были показательные выступления):

Междуфазные замыкание высоковольтной линии: способы защиты

В цепях свыше 1000 Вольт не используют автоматических разъединителей, поскольку при размыкании коммутационной аппаратуры под нагрузкой образуется сильная дуга, для этого используют, например, масляные, вакуумные или элегазовые выключатели.

Для защиты высоковольтных сетей используются релейные схемы. Они не так сложны, как может показаться, но очень логичны. Жила высоковольтного кабеля или шина проходит через трансформатор тока, который измеряет значение тока через магнитное поле вокруг проводника. В зависимости от величины протекающего тока на выводах трансформатора тока появляется вторичный ток небольшого значения (как правило, до 5 А), который прямо пропорционален силе тока в измеряемой цепи. При междуфазном замыкании ток сильно возрастает, после чего входит в работу релейная часть схемы, подавая отключающий импульс на привод высоковольтного выключателя, вернее на обмотку электромагнита, который отключает выключатель.

В заключение хотелось бы отметить, что КЗ – это крайне опасное явление, возникшая дуга может стать причиной пожара, как и раскаленные соединители, поэтому не стоит пренебрегать средствами защиты (предохранителями и автоматами). В лучшем случае кабеля просто отгорят, если устройства защиты не сработали, в худшем это приведет к пожару и поражению электрическим током находящихся рядом людей. Надеемся, теперь вы знаете, что такое межфазное замыкание, какие причины его возникновения и последствия.

Полезные материалы:

что будет если замкнуть вместе три фазы в трехфазной проводке?

Бабах-ка=бум!!!

Будет эфект как от сварки, вырубит автоматы может и подстанцию, но может и убить.

то же самое что и при замыкании фазы с нулем, только мощнее, т. к. напряжении между фазами 380В. подстанцию вырубит только если на высоком напряжении (1, 6, 10, 35, 110, 220, 500 кВ) замкнуть, а так только автоматы. А убьет только если держаться за хотя бы одну из фаз и стоять на земле. Если в полете — ничего страшного, не пощиплет даже ))

Если напряжение отключено, то ничего и не будет. По правилам техники безопасности, после отключения проводов от двигателя (в том числе трехфазного) необходимо замкнуть все провода между собой для исключения подачи напряжения на эти провода..

Будет трёхфазное короткое замыкание. Может потребоваться приезд скорой помощи и пожарных.

Короткое замыкание, искры как от сварки, если автомат не отключится — будет полыхать конкретно и провод — кабель нагреется изоляция облезет и со всеми вытекающими последствиями, или автомат отключится, или предохранители выбъет

Сработает защита от КЗ — выключится автомат

Будет короткое замыкание.

3.3. Обрыв фазы и короткое замыкание фазы без нулевого провода при соединении источников энергии и потребителей звездой

3.3.1. Обрыв фазы a

Рассмотрим электрическую схему рис.3.12, в которой , , , .

По первому закону Кирхгофа:

; . (3.7)

Преобразуем рис.3.12 в рис.3.13, откуда следует, что если , тогда

= = . (3.8)

Рис.3.12. Электрическая схема трёхфазной системы, соединённой звездой, без нулевого провода с выключенной фазой

Рис.3.13. Схема, поясняющая построение векторной диаграммы

По второму закону Кирхгофа:

;;. (3.9)

Используя формулы (3.7), (3.8), (3.9) построим векторную диаграмму (рис.3.14).

Рассмотрим пример.

Пусть фазные генераторные напряжения равны 220B, тогда из векторной диаграммы следует, что = = 110B и = = =

= 220 ∙ = 190B,

Рис.3.14. Векторная диаграмма напряжений и токов трёхфазной системы, соединённой звездой, без нулевого провода с выключенной фазой

3.3.2. Короткое замыкание фазы a

Рассмотрим электрическую схему рис.3.15, в которой , ,

= , = 0.

Воспользуемся преобразованиями:

, так как ,

, (3.10)

где — вектор отрицательного линейного напряжения;

, (3.11)

где — вектор линейного напряжения.

По первому закону Кирхгофа:

; . (3.12)

Используя формулы (3.10), (3.11), (3.12) построим векторную диаграмму, приведённую на рис.3.16.

Рис.3.15. Электрическая схема трёхфазной системы, соединённой звездой, без нулевого провода с коротким замыканием фазы

Рис.3.16. Векторная диаграмма напряжений и токов трёхфазной системы, соединённой звездой, без нулевого провода с коротким замыканием фазы

Рассмотрим пример.

Пусть Ом, , 10А,10А. Из векторной диаграммы следует: ∙ 10 ∙ ; = 10 ∙ =17,3A.

3.4. Соединение источников и приёмников электроэнергии треугольником. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричной и несимметричной нагрузках

Рассмотрим схему рис.3.17, в которой трёхфазный генератор , , и три активных приемника , , соединены треугольником.

Рис.3.17. Электрическая схема трёхфазной системы, представленной в виде трёхфазного генератора и активной трёхфазной нагрузки, соединённых треугольником

Из схемы видно, что линейные напряжения , , являются одновременно фазными напряжениями

, (3.13)

токи , , являются линейными и токи , , являются фазными.

По первому закону Кирхгофа:

. (3.14)

При симметричной нагрузке . Из выражений (3.14) следует, что геометрическая сумма линейных токов .

На рис.3.18 приведена векторная диаграмма напряжений и токов для симметричной нагрузки, соединённой треугольником.

Из диаграммы видно: , где ;

.

Рис.3.18. Векторная диаграмма напряжений и токов для симметричной нагрузки, соединённой треугольником

Таким образом, при соединении треугольником соотношение между линейными и фазными токами выражается формулой:

. (3.15)

Если нагрузка несимметрична, то . Тогда, используя выражения (3.14), можно построить векторную диаграмму напряжений и токов следующего вида:

Рис.3.19. Векторная диаграмма напряжений и токов для несимметричной нагрузки, соединённой треугольником

Почему если присоединить фазный провод к заземлению по нему идет ток?

Возникнет разность потенциалов, которая не может сравняться вследствие большого кол-ва потребителей. А если присоединить плюс батарейки к земле, ток будет только короткое время.

потому что фаза выше чем ноль, току есть куда стекать) Вниз, понятно.. . в землю..

А куда же ему деваться?

Между фазным проводником и землёй существует разность потенциалов, численно равная потенциалу фазного проводника. В результате этого будет происходить движение заряженных частиц, в данном случае электронов, а это движение заряженных частиц и будет ток

Потому что при соединении фазного провода и нулевого происходит короткое замыкание напряжение стремится к нулю а ток к бесконечности в теории в практике до высшего установившегося состояния

если фазу присоединить к заземлению будет короткое замыкание.

Ток должен работать, а не вхолостую бегать, подключи лампочку хоть эл. плитку они дадут пользу!

В сети с глухозаземленной нейтралью — это чистое КЗ !

Если речь идет об обычной сети 220/ 380 В. На подстанции нулевой вывод трансформатора присоединяют к заземлению. Поэтому у всех фазных проводов, имеющих потенциал относительно нулевого вывода по 220 В, появляется путь для тока по земле. Земля хреноватый проводник, но если заземлитель довольно большой, то его сопротивление может быть довольно низким. Обратите внимание, что если фазный провод где-то вдали замкнуть на заземление, то ток проходящий по цепи поднимает потенциал нулевого вывода на подстанции. Поэтому при некотором соотношении параметров сети потенциал нулевого провода может подняться насколько высоко, что станет опасным. А так как к нулевому проводу подключены корпуса электроприборов, то прикосновение к такому оборудованию может быть смертельно опасным. Поэтому в сетях с глухозаземленной нейтралью не допускается применение одного заземления без зануления. Или нужно использовать устройство защитного отключения. ___________ Если речь о сетях с изолированной нейтралью, например 10 кВ, то там хоть заземления и нет, но так как каждая из фаз имеет относительно земли какую-то емкость, то при замыкании одной фазы на землю ток течет через эти емкости. Поэтому ток намного меньше чем если бы было глухое заземление, но достаточный, чтобы убить и сжечь человека замкнувшего собой фазу на землю.

почему когда соединяешь фазу и ноль получается замыкания???

Ноль — это общая точка соединения начала трех обмоток трансформатора подстанции. Ноль — это нейтраль трансформатора. А фаза — конец любой из этих трех обмоток. Между фазой и нулём разность потенциалов равна 220 вольтам, так как транс соединен звездой. И когда коротим фазу на ноль, сопротивление всей цепи равно нулю, и ток стремится расти к бесконечности, а точнее к тому максимальному току, который может выдать трансформатор. Вот и происходит КЗ. В нулевом проводе есть ток, кстати!

В нулевом ток вполне себе образуется при замыкании на него фазы. Это в заземлении тока нету. И при его появлении автомат вырубает все фазы

Замыкание получается как раз из-за того, что ноль пропускает ток.

Бред ПТушника после удара током.

Закон Ома — Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Короткое замыкание бывает, когда сопротивление равно нулю. Что-то подобное бывает на льду — человек падает, когда сила трения о лед, т. е. сопротивление равно нулю, т. е отсутствует.

ипать ты лошара !!!

Открывай учебник и внимательно читай, что такое ток и что такое напряжение. Тока нигде нет, пока цепь не замкнута. Нулевой провод — это элемент трёхфазной сети с глухозаземлённой нейтралью, соединяется с источником напряжения. База — часть полупроводникового прибора — транзистора.

По закону Омма.. . если в цепи 0 Омм, то ток может повыситься до 6000 ампер и это не предел…. ) Простая лампочка накаливания тоже замыкает цепь, но там проволока на 1200 Омм, которая ток стабилизирует. так что ноль ничем не обладает…. все дело в сопротивлении между фазой и нулем!

что произойдет если замкнуть 2 фазы в 3х фазной проводке?

Вполне логично — двухфазное короткое замыкание. Т. е. в замкнутых проводах будут токи в разы превышающие номинальные (будут ограничиваться только сопротивлением самих проводов и вторички трансформатора, от которого они идут) . При этом между третьим проводом и землёй (нулём) будет оставаться фазное напряжение. Напряжение будет и между третьим проводом и точкой замыкания. А что именно произойдёт, зависит уже от работы автоматики. В лучшем случае — отключение, в худшем — возгорание.

Наверное, замыкание короткое

Маленький буууух .

Тепло и светло 🙂

Абсолютно ничего.

А ты попробуй если такой умный и нам расскажешь.

Вы спрашиваете или уже сделали. Если будете это делать то сначала позаоните во все службы 01, 02, 03.

Между фазами находится разный потенциал, и если замкнуть 2-е, то будет феерверк. Этого делать не нужно!

270 вольт это тебе не 220 если пробки надёжные сработают.

К. З. Сработают предохранители. У замкнувшего могут быть проблемы с здоровьем.

19. В схеме звезда без нейтрального провода был симметричный режим и вдруг произошел обрыв фазного провода. Назовите, что изменилось и в какую сторону.

Звезда-звезда без нейтрального провода..

Обрыв фазного провода (например, фазы А). В этом режиме нагрузки Z_B и Z_C в двух других фазах оказываются включенными последовательно под линейное напряжение. Напряжение на нагрузках (при их равенстве) станет и, следовательно, уменьшится враз. При этом появится смещение нейтрали (напряжение между нулевыми точками генератора и нагрузки), равное(рис. 10.4,а). В месте разрыва напряжение U_AO’ возрастет в 1,5 раза и станет равным 1,5U_ф (рис. 10.4, а).

Короткое замыкание нагрузки в одной из фаз (Z_a=0). В этом режиме сопротивления нагрузки других фаз оказываются включенными под линейное напряжение , т.е. напряжения и токи в нагрузке возрастут враз. При этом смещение нейтрали станет равнымU_0’0=U_ф=U_AO (рис. 10.4, б).

20. В схеме звезда с нейтральным проводом был симметричный режим и вдруг произошло короткое замыкание нагрузки в фазе а. Назовите, что изменилось и в какую сторону.

Звезда-звезда с нейтральным проводом. Обрыв фазного провода (например, фазы А). В этом режиме напряжения на нагрузках, включенных в другие фазы, не изменятся, но появится ток в нейтральном проводе.

Короткое замыкание нагрузки в одной из фаз (Z_а=0). Это тяжелый аварийный режим, приводящий к резкому возрастанию тока в этой фазе и в нейтральном проводе, что ведет к пожарам и перегоранию проводов на нагрузке, или нейтрального провода, который выполняют более тонким. После разрыва нейтрального провода возникает режим короткого замыкания нагрузки в одной из фаз, рассмотренный выше.

21. При каких условиях можно вести расчет трехфазной цепи «на одну фазу».

Трехфазная цепь является частным случаем разветвленной цепи переменного тока, и для ее расчета могут быть применены рассмотренные выше методы расчета. Для симметричных трехфазных цепей расчеты упрощаются.

Звезда-звезда. Простейшее соединение симметричной нагрузки получим, включив одинаковые приемники Z между каждой фазой и нейтралью. Такая цепь с выбранными положительными направлениями токов показана на рис. 9.3, а, где Z_ф – сопротивления соединительных фазных проводов, 0 и 0 – нейтральные (нулевые) точки генераторов и нагрузки, Z₀ – сопротивление соединяющего их нейтрального провода. Естественно предположить из соображений симметрии, что токи в фазных проводах (одинаковы по величине и последовательно смещены по фазе на 120, т.е. , а ток в нейтральном проводепоскольку 1+а+а²=0. Но если это так (т.е. I_N=0), то потенциалы точек 0 и 0^‘ совпадают. Следовательно, полное фазное напряжение генератора подается на последовательно включенные сопротивления Z_ф и Z и по закону Ома

Это позволяет вести расчет для одной фазы. В других фазах токи и напряжения будут такие же, но сдвинуты на угол 120˚. При этом в схеме для расчета на одну фазу (рис.9.4,б) сопротивление в нейтральном проводе отсутствует, т.к. ток в нейтральном проводе симметричной трехфазной цепи равен нулю. Определив напряжения на сопротивлениях фазы

можно построить диаграмму напряжений для этой фазы (рис.9.4,в) или сразу диаграмму напряжений для трехфазной цепи (рис.9.4,г).

Рис. 9.4

Отсутствие тока в нейтральном проводе при симметричной нагрузке позволяет применять схемы «звезда-звезда без нейтрального провода» для заведомо симметричной нагрузки (например, для трехфазных двигателей). Расчет такой цепи выполняется аналогично рассмотренному выше: составляется схема для одной фазы, определяются напряжения на сопротивлениях фазы и затем строится векторная диаграмма трехфазной цепи.

Нагрузка включена треугольником. В этой схеме (рис.9.5,а) напряжения на фазах нагрузки равны линейным напряжениям генератора U_ab =U_AB= U_л. Если сопротивлением проводов можно пренебречь, то линейные токи в нагрузке равны (рис.9.5,б)

Обычно векторную диаграмму токов строят, переместив фазные токи в центр тяжести треугольника фазных напряжений (рис. 9.5,в). Тогда линейные токи образуют треугольник (рис. 9.5, в).

Рис. 9.5

Для наглядности диаграмма (рис. 9.5,в) построена для случая, когда сопротивления нагрузки активные Z = R. Тогда фазные токи I_ab, I_bc, I_ca на диаграмме параллельны фазным напряжениям U_ab, U_bc, U_ca, а линейные токи I_a, I_b, I_c определяются как разность фазных токов и образуют треугольник, повернутый относительно треугольнику напряжения на угол 30^о.

В тех случаях, когда сопротивление линейных проводов нельзя пренебречь (рис. 9.5, г), для расчета цепи заменяют схему треугольника на схему звезда. При этом сопротивление нагрузки в схеме звезда уменьшают в 3 раза. Получается схема аналогична схеме на рис. 9.4, в. Она также как и та рассчитывается на одну фазу. При этом сразу определяются линейные токи I_a, I_b, I_c. Фазные токи по модулю в √3раз меньше линейных и отстают от них на угол 30^о.