Príčiny a následky skratu

Skrat — pripojenie zdroja EMF k záťaži, ktorej odpor je veľmi malý v porovnaní s vnútorným odporom zdroja.

Skratový prúd je určený len vnútorným odporom zdroja r, t.j. ik = E / r, kde E je EMF zdroja.

Zvyčajne Zdroje EMP nie sú určené na vysoký prúd, ktorý vzniká pri skrate, vzniká v zdroji veľmi veľké množstvo tepla, ktoré môže viesť k zničeniu a smrti zdroja. Skrat je nebezpečný najmä pre zdroje s malými vnútorný odpor (batérie, elektromobily atď.).

Takže skrat nastane, keď sú pripojené dva vodiče obvodu, pripojené k rôznym svorkám (napríklad v obvodoch DC sú to «+» a «-«) zdroja cez veľmi malý odpor, ktorý je porovnateľný s odpor samotných drôtov.

Skratový prúd môže mnohonásobne prekročiť menovitý prúd v obvode. V takýchto prípadoch musí byť obvod prerušený skôr, ako teplota vodičov dosiahne nebezpečné hodnoty.

Na ochranu vodičov pred prehriatím a na zabránenie vznieteniu okolitých predmetov sú v obvode zahrnuté ochranné zariadenia — poistky alebo istič.

Skrat môže nastať aj pri prepätí v dôsledku búrky, priameho úderu blesku, mechanického poškodenia izolačných dielov, nesprávneho konania servisného personálu.

V prípade skratu sa skratové prúdy prudko zvýšia a napätie sa zníži, čo predstavuje veľké nebezpečenstvo pre elektrické zariadenia a môže spôsobiť prerušenie napájania spotrebiteľov.

Pozri tiež: Ako funguje a funguje ochrana proti skratu

Skraty sú:

• trojfázový (symetrický), v ktorom sú všetky tri fázy skratované;

• dvojfázové (nesymetrické), pri ktorých sú skratované iba dve fázy;

• dvojfázové proti zemi v systémoch s pevne uzemnenými neutrálmi;

• jednofázové nevyvážené uzemnené neutrály.

Prúd dosiahne maximálnu hodnotu pri jednofázovom skrate. V dôsledku použitia špeciálnych umelých opatrení (napríklad uzemnenie neutrálov pomocou reaktory, uzemnenie len časti neutrálov), maximálna hodnota jednofázového skratového prúdu sa môže znížiť na hodnotu trojfázového skratového prúdu, pre ktorú sa najčastejšie vykonávajú výpočty.

Príčiny skratu

Hlavnou príčinou skratu sú poruchy izolácie elektrických zariadení.

Poruchy izolácie sú spôsobené:

1. Prepätie (najmä v sieťach s izolovanými neutrálmi),

2. Priamy úder blesku,

3. izolácia starnutia,

4.Mechanické poškodenie izolácie, jazda pod líniami nadrozmerných mechanizmov,

5. Nedostatočná údržba zariadení.

Príčinou poškodenia elektrickej časti elektrických inštalácií je často nekvalifikovaná činnosť servisného personálu.

Úmyselný skrat

Pri použití zjednodušených schém zapojenia znižovacích rozvodní sa používajú špeciálne zariadenia — skratyktoré vytvárajú úmyselný skrat za účelom rýchleho prerušenia vzniknutej poruchy. Okrem náhodných skratov v energetických systémoch teda dochádza aj k úmyselným skratom spôsobeným pôsobením skratu.

Dôsledky skratu

V dôsledku skratu sa živé časti výrazne prehrievajú, čo môže viesť k poruche izolácie, ako aj k vzniku veľkých mechanických síl, ktoré prispievajú k zničeniu častí elektrických inštalácií.

V tomto prípade je narušená normálna dodávka spotrebiteľov v nepoškodených častiach siete, pretože núdzový režim skratu v jednej linke vedie k všeobecnému poklesu napätia. V bode skratu sa konjugácia stane nulovou a vo všetkých bodoch až do bodu skratu napätie prudko klesne a normálne napájanie nepoškodených vedení sa stane nemožným.

Pri skratoch v elektrizačnej sústave klesá jej celkový odpor, čo vedie k zvyšovaniu prúdov v jej vetvách oproti prúdom v normálnom režime a to spôsobuje pokles napätia v jednotlivých bodoch elektrizačnej sústavy. ktorý je obzvlášť veľký v blízkosti bodového skratu.Stupeň zníženia napätia závisí od prevádzky zariadenia na automatickú reguláciu napätia a vzdialenosť od miesta poškodenia.

V závislosti od miesta výskytu a dĺžky trvania poruchy môžu byť jej následky lokálneho charakteru alebo zasiahnuť celý systém napájania.

Pri veľkej vzdialenosti skratu môže byť hodnota skratového prúdu len malou časťou menovitého prúdu elektrocentrály a výskyt takéhoto skratu vnímajú ako mierne zvýšenie záťaže. .

K silnému zníženiu napätia dochádza iba v blízkosti miesta skratu, zatiaľ čo v iných bodoch napájacieho systému je toto zníženie menej viditeľné. Nebezpečné následky skratu sa preto za uvažovaných podmienok prejavia len v častiach napájacej sústavy, ktoré sú najbližšie k miestu havárie.

Skratový prúd, aj keď je malý v porovnaní s menovitým prúdom generátorov, je zvyčajne mnohonásobkom menovitého prúdu vetvy, kde dochádza ku skratu. Preto aj pri krátkodobom toku skratového prúdu môže spôsobiť dodatočné zahrievanie prvkov vedúcich prúd a drôty nad povolenú úroveň.

Skratové prúdy spôsobujú veľké mechanické sily medzi vodičmi, ktoré sú obzvlášť veľké na začiatku procesu skratu, keď prúd dosiahne svoju maximálnu hodnotu. Ak je pevnosť drôtov a ich upevnenia nedostatočná, môže dôjsť k mechanickému poškodeniu.

Náhly hlboký skratový pokles napätia ovplyvňuje výkon spotrebiteľov.V prvom rade to platí pre motory, pretože aj pri krátkodobom poklese napätia o 30-40% sa môžu zastaviť (motory sa prevrátia).

Pretáčanie motora má vážny vplyv na prevádzku priemyselného závodu, pretože obnovenie normálneho výrobného procesu trvá dlho a neočakávané vypnutie motorov môže spôsobiť poruchu produktu závodu.

Pri malej vzdialenosti a dostatočnej dobe trvania skratu je možné, že paralelné stanice vypadnú zo synchronizácie, t.j. narušenie normálnej prevádzky celého elektrického systému, čo je najnebezpečnejší dôsledok skratu.

Nevyvážené prúdové systémy spôsobené zemnými poruchami sú schopné vytvárať magnetické toky dostatočné na vyvolanie významných EMP v susedných obvodoch (komunikačné vedenia, potrubia), ktoré sú nebezpečné pre servisný personál a zariadenia v týchto obvodoch.

Preto sú následky skratu nasledovné:

1. Mechanické a tepelné poškodenie elektrického zariadenia.

2. Požiar v elektrických inštaláciách.

3. Pokles napäťovej hladiny v elektrickej sieti, vedúci k poklesu krútiaceho momentu elektromotorov, ich zastaveniu, zníženiu výkonu alebo až k pretáčaniu.

4. Strata synchronicity jednotlivých generátorov, elektrární a častí elektrizačnej sústavy a vznik havárií vrátane systémových havárií.

5. Elektromagnetický vplyv na komunikačné linky, komunikácie a pod.

Na čo slúži výpočet skratových prúdov?

Skrat v obvode spôsobí v ňom prechodný dej, počas ktorého možno prúd považovať za súčet dvoch zložiek: vynútenej harmonickej (periodickej, sínusovej) ip a voľnej (aperiodickej, exponenciálnej) ia. Voľná ​​zložka klesá s časovou konštantou Tc = Lc / rc = xc /? Rc ako prechodný rozpad. Maximálna okamžitá hodnota iу celkového prúdu i sa nazýva šokový prúd a jeho pomer k amplitúde Iπm sa nazýva šokový koeficient.

Výpočet skratových prúdov je potrebný pre správny výber elektrického zariadenia, dizajn reléová ochrana a automatizácia, výber prostriedkov na obmedzenie skratových prúdov.

Skrat (SC) sa zvyčajne vyskytuje prostredníctvom prechodových odporov — elektrických oblúkov, cudzích predmetov v mieste poruchy, podpier a ich uzemnenia, ako aj odporov medzi fázovými vodičmi a zemou (napríklad pri páde vodičov na zem). Pre zjednodušenie výpočtov sa predpokladá, že jednotlivé prechodové odpory v závislosti od typu poruchy sú navzájom rovnaké alebo rovné nule ("kovový" alebo "tupý" skrat).

Pozri tiež:Skratový prúd, ktorý určuje veľkosť skratového prúdu