Spkb-optics.ru

СПКБ Оптик
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как определить при срабатывании автоматического выключателя что короткое замыкание

Как определить, где в сети короткое замыкание?

Нередко виновниками аварий в электросетях становятся короткие замыкания. Они же часто являются источником возникновения пожара, причиной выхода из строя электроприборов и отдельных участков сетей. Эффективной мерой в борьбе с последствиями замыканий является применение плавких предохранителей или использование современных автоматов защиты, которые отсекают от питания неисправные участки цепей. Но тогда возникает проблема: как найти короткое замыкание на обесточенном проводе или приборе. Поиск неисправности всегда труднее, чем устранение дефекта, поэтому о некоторых простых способах обнаружения КЗ пойдёт речь в данной статье.

Термин «короткое замыкание» чаще всего используется электриками для обозначения ситуации, когда фаза, по которому проходит постоянный ток, касается провода ноль. Когда это происходит, сопротивление мгновенно уменьшается, и большой объем тока протекает неожиданным путем. Когда происходит это классическое короткое замыкание, иногда разлетаются искры, вы можете услышать треск, а иногда возникает дым и пламя.

Есть несколько причин короткого замыкания, мы рассмотрим три, которые чаще всего случаются.

Короткое замыкание: пожара можно избежать

Результаты выполненных расчетов процессов КЗ

О корректной оценке критериев надежной работы защит

При оценке надежности работы максимальной токовой защиты, в том числе в сети 0,4 кВ, согласно ПУЭ п. 3.1.8, в качестве критерия рассматривается её чувствительность, определяемая кратностью тока КЗ по отношению к номинальному току тепловых и току срабатывания электромагнитных расцепителей автоматов. В последнем, 7-м издании ПУЭ, п. 1.7.79, введен новый критерий, а именно максимально допустимое время автоматического отключения повреждения.

Как было указано в первой части статьи, в условиях изменяющегося сопротивления и тока КЗ время срабатывания защиты не может быть определено, как это обычно делается, по заводской времятоковой характеристике расцепителя автомата. При значительном изменении тока КЗ становится неопределенным и понятие чувствительности защиты, особенно выполняемой тепловыми расцепителями.

Исключения составляют максимальные токовые защиты без выдержки времени, выполняемые с помощью электромагнитных расцепителей автоматов. Чувствительность таких защит можно оценить по начальным значениям тока КЗ.

При оценке чувствительности защит с независимой от тока выдержкой времени следует рассматривать величину тока КЗ в момент отключения повреждения, т.е. с учетом спада тока.

Для защит с обратнозависимой от тока выдержкой времени (тепловые и полупроводниковые расцепители автоматических выключателей) оценка чувствительности и определение времени срабатывания производятся путем решения на ПЭВМ системы графоаналитических зависимостей по специально разработанной программе.

Изменение времени отключения повреждения

Одной из основных задач является определение точного времени срабатывания защиты и конечной температуры токоведущей жилы проводника в условиях изменения параметров КЗ (температуры, активного сопротивления, тока).

За основу при разработке алгоритма расчета были приняты следующие принципиальные положения:

Рис.1.
Изменение времени срабатывания тепловых расцепителей автоматов в связи с увеличением активного сопротивления проводников в процессе КЗ

  • срабатывание тепловых (и полупроводниковых) расцепителей происходит при определенном значении полученного ими теплового импульса – Вотк. Величина теплового импульса, при котохарактеристик тепловых расцепителей, соответствующих ГОСТ Р50030.2, остается постоянной, не зависящей от кратности тока КЗ по отношению к номинальному току этих расцепителей (кривая А на рис.1). Исключения составляют только малые значения кратности тока КЗ и соответственно большие времена его отключения, при которых начинает сказываться фактор теплоотдачи в окружающую среду;
  • нарастание теплового импульса при неизменной величине тока КЗ происходит линейно:

    (прямая Б) , (1)

    где Iн – неизменное значение тока КЗ, t – текущее время.
    В этом случае время отключения КЗ составляет tоткотк / I 2 н ;

    при изменяющемся во времени токе КЗ нарастание теплового импульса происходит по сложной зависимости:

    , (2)

    где i – текущее значение тока КЗ, соответствующее текущему значению времени – t.

    Значение тока в каждый момент времени рассчитывается в соответствии с изменяющейся величиной активного сопротивления, зависящего от температуры токоведущей жилы кабеля, по которой протекает ток КЗ.

    Расчет времени срабатывания теплового расцепителя выполняется на ПЭВМ с использованием метода итерации и графоаналитических зависимостей, о которых говорилось в 1-й части статьи.

    Как показывает кривая Г, с учетом спада тока в процессе КЗ нарастание теплового импульса происходит медленнее, чем при неизменной величине тока КЗ, и время отключения повреждения оказывается соответственно больше (t2 > t1).

    Точное определение времени срабатывания защитного аппарата важно не только при расчетах кабелей на невозгорание, но и для обеспечения требования п. 1.7.79 ПУЭ относительно времени отключения, а также селективности работы защит.

    Читать еще:  Выключатель закрыт шкафом что делать

    В данном случае следует обратить внимание на то, что селективность необходима не только между вводным автоматом и автоматами отходящих от щита 0,4 кВ фидеров, но и между вводным и секционным автоматом. Иначе при срабатывании АВР на неустраненное КЗ все потребители СН могут потерять питание.

    Возможные технические решения при выявлении неустойчивых к возгоранию кабелей

    Расчеты показывают, что наибольшие температуры токоведущих жил оказываются у кабелей малого сечения и достаточно большой длины, когда точка КЗ располагается за пределами зоны действия отсечки вводного автомата на щит 0,4 кВ.

    В таких случаях повреждение отключается действием теплового расцепителя этого автомата, поэтому время отключения возрастает на порядок. В подобных условиях на подстанциях оказываются, в частности, кабели питания обогрева электроприводов коммутационной аппаратуры, расположенной на ОРУ (выключателей, разъединителей), кабели питания электродвигателей заводки пружин их электроприводов и т.п.

    Если в результате проведенных расчетов на невозгорание температура ряда кабелей оказывается больше предельно допустимой по [1], то следует рассмотреть несколько альтернативных технических решений:

    1. увеличение сечения кабелей;
    2. изменение кратности тока отсечки или замена вводного автомата на щите 0,4 кВ;
    3. изменение схемы электроснабжения потребителей СН.

    При замене кабелей на большее сечение следует учитывать увеличение их стоимости. Причем для достижения необходимого результата сечение кабелей в ряде случаев приходится увеличивать на 2–3 интервала.

    В результате, например, при замене кабеля ВВГнг – 3х2,5+1х1,5 мм 2 на кабель той же марки сечением 3х10+1х6 мм 2 стоимость увеличивается примерно на 25 тыс. руб. за 1 км. Поэтому такое решение целесообразно лишь при небольшом количестве кабелей, не устойчивых к возгоранию. Более эффективным может оказаться уменьшение кратности тока срабатывания отсечки вводного автомата на щите 0,4 кВ или замена самого вводного автомата.

    Кратность тока отсечки вводного автомата следует принимать как можно меньше. Согласно ГОСТ Р 50030.2 кратность тока отсечки может быть в пределах: (3 ё 5)Iном; (5 ё 8)Iном; (10 ё 12)Iном. Следует учитывать, что надежное срабатывание отсечки происходит при верхнем значении кратности тока в указанных диапазонах, т. е. 5, 8, 12. При таких кратностях тока, как показывают расчеты, зона действия отсечки на подстанциях, имеющих развитые ОРУ, не распространяется на всю длину кабелей малого сечения.

    Меньшую кратность тока отсечки допускают автоматы с полупроводниковыми расцепителями, например, серии ВА-55 или ВА-08 (ЗАО «Контактор», г. Ульяновск). К сожалению, автоматы серии ВА-55 имеют большие габариты и, по некоторым данным, работают недостаточно надежно. Серийный выпуск автоматов новой серии ВА-08 еще только налаживается.

    Согласно [1], при проверке кабелей на невозгорание должно учитываться срабатывание АПВ и АВР на неустраненное КЗ, что дополнительно повышает температуру кабелей. Если по этой причине ряд кабелей оказывается неустойчивыми к возгоранию, то целесообразно предусматривать специальную блокировку действия АВР и АПВ на КЗ.

    Если вышеперечисленные решения невозможны или не дают желаемого эффекта, то следует рассмотреть варианты изменения схемы питания собственных нужд.

    Может оказаться эффективным включение вводных автоматов по схеме явного резерва (рис. 3) вместо обычно применяемой схемы неявного резерва (рис. 2). Тогда номинальный ток вводного автомата может быть снижен до двух раз и соответственно в два раза повышена чувствительность и сокращено время срабатывания защиты.

    Другим решением является применение принципа дробления секций щита СН, создание специальных подсекций (сборок) для кабелей малого сечения, защищенных на вводе отдельным автоматом (рис. 4). В этом случае функции резервного автомата выполняет автомат ввода на данную подсекцию (сборку), номинальный ток которого в несколько раз меньше номинального тока общего вводного автомата на щит 0,4 кВ. При такой схеме отсечка вводного автомата на подсекцию, как правило, охватывает всю длину кабелей малого сечения и проблема их устойчивости к возгоранию полностью снимается.

    О применении трансформаторов СН с различными схемами соединения обмоток

    Говоря о работе защит в сетях собственных нужд подстанций, нельзя обойти вниманием вопрос о применении силовых трансформаторов 6(10)/0,4 кВ с различными схемами соединения обмоток и связанной с этим особенностью работы защит.

    Силовые трансформаторы для питания потребителей СН подстанций выпускаются с тремя видами схем соединения обмоток:

    • «треугольник–звезда» – D /Yн-11;
    • «звезда–зигзаг» – Y/Zн-11;
    • «звезда–звезда» – Y/Yн-0,

    Трансформаторы с этими схемами обладают разными по величине активными и реактивными сопротивлениями нулевой последовательности, что обуславливает различные величины токов однофазного КЗ за этими трансформаторами:

    Читать еще:  Как обозначается перекрестный выключатель

    , (3)

    где R1 и X1 – соответственно активное и реактивное сопротивления прямой последовательности трансформатора;
    R и X – соответственно активное и реактивное сопротивления нулевой последовательности трансформатора;
    U – линейное напряжение сети.

    Величины сопротивлений нулевой последовательности трансформаторов со схемами соединения обмоток D /Yн-11 и Y/Zн-11 близки к величинам сопротивлений прямой последовательности (для схемы соединения обмоток Y/Zн-11 эти сопротивления несколько меньше).

    У трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн-0 сопротивления нулевой последовательности намного больше сопротивлений прямой последовательности (до 10 и более раз). Соответственно ток однофазного КЗ за такими трансформаторами оказывается, как это следует из вышеприведенной формулы, в несколько раз меньше. В результате возникают трудности с обеспечением чувствительности защит от однофазных КЗ в сети 0,4 кВ. Это касается защит как с низкой, так и с высокой стороны.

    Но главная проблема состоит в том, что данные по активным и реактивным сопротивлениям нулевой последовательности трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн-0 у отечественных заводов-изготовителей отсутствуют, а рассчитать их по каталожным данным на трансформаторы невозможно. Это связано с тем, что магнитные потоки нулевой последовательности таких трансформаторов, проходя через сердечник магнитопровода, замыкаются через корпус трансформатора и заполненные воздухом и маслом промежутки между корпусом и сердечником.

    По этой причине сопротивления магнитному потоку нулевой последовательности рассчитать практически невозможно; соответственно активные и реактивные сопротивления таких трансформаторов можно определить только экспериментальным путем для каждой конкретно взятой конструкции силового трансформатора (ТМ, ТМГ и др.). Однако за последнее время отечественные производители такими замерами не занимаются, считая их излишними, что говорит о недопонимании важности этих данных. Характерно, что такое недопонимание существует не только у изготовителей, но и среди некоторых потребителей и проектных организаций, которые в своих расчетах пользуются справочными данными по устаревшим конструкциям таких трансформаторов, не учитывая произошедшие за последние годы значительные изменения их конструкции, что существенно влияет на величины R и X.

    Следует обратить внимание изготовителей, что отсутствие данных по сопротивлениям нулевой последовательности силовых трансформаторов со схемами соединения обмоток Y/Yн-0 фактически исключает возможность их грамотного применения для питания потребителей.

    Выводы

    Короткие замыкания в электросети следует считать не причиной, а лишь поводом для возможного возникновения пожара. Действительной причиной пожаров в таких случаях являются неправильные технические решения или несоответствие электрооборудования предъявляемым к нему техническим требованиям (в том числе по причинам физического старения и износа).

    Методики расчета токов короткого замыкания, в т.ч. программа для ПЭВМ, разработанная в Нижегородском филиале ЭСП-НН-СЭЩ, предназначены для правильного выбора электрооборудования и, в частности, защитной аппаратуры, разработки и принятия надежных технических решений, предотвращающих развитие аварии и возникновение пожаров.

    Литература

    © ЗАО «Новости Электротехники»
    Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
    При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

    Причина третья. Неисправная проводка

    Со временем любые инженерные коммуникации приходят в негодность, электрическая проводка не исключение и также может потерять свои эксплуатационные свойства, вызывая впоследствии срабатывание защиты автоматического выключателя. Здесь уже вступает в работу вторая защитная функция автоматического выключателя – защита от токов короткого замыкания.

    Помимо естественного старения, качество электрической сети может существенно ухудшаться в результате неправильной эксплуатации электрокоммуникаций (перегруз и т.п.) или при воздействии внешних факторов, таких как затопление квартиры соседями сверху, пожар и т.п.

    Определить неисправность электрической проводки гораздо сложнее, нежели проверка работоспособности электробытовых приборов, но тем не менее выявить причину можно. Последовательность стандартных действий в таком случае может быть следующей:

    1. Обесточить электросеть объекта;
    2. Открыть все распределительные коробки в пределах дома и произвести их визуальный осмотр. При наличии расплавленной изоляции или плохого контакта проводников, произвести повторное расключение проводников, в соответствии с электросхемой.
    3. Демонтировать поочередно все розетки, выключатели и осветительную аппаратуру и произвести их ревизию. При наличии плохого соединения или оплавления изоляции, выполнить повторное подключение жил, зачистив их предварительно от старого окисла. После чего выполнить монтаж электроаппаратуры в обратной последовательности.

    Если же перечисленные действия не дали ощутимого результата, то причина срабатывания защиты – это короткое замыкание электропроводки внутри стен. Выявить место такого замыкания весьма сложно (для этих целей используются дорогостоящие приборы – сигнализаторы короткого замыкания, тепловизоры), ввиду чего в домашних условиях главной целью исполнителя, будет поиск проблемной линии, для дальнейшей ее замены.

    Читать еще:  Выключатель вп3 16 ip56

    Определить такой участок можно при помощи мультиметра или обычной прозвонки, выполнив следующие действия:

    1. Обесточьте объект;
    2. Переключите мультиметр в режим прозвонки (при замыкании щупов издается звуковой сигнал, сигнализирующий о замыкании цепи);
    3. Произведите разсоединение всех проводников в распределительных коробках (для удобства последующего монтажа жилы проводов предварительно рекомендуется промаркировать и составить схему расключений);
    4. Все электропотребители следует отключить, а осветительные устройства выкрутить из патронов;
    5. Поочередно следует проверить на короткое замыкание все комнаты квартиры. Для чего в распределительной коробке следует проверить все подходящие и отходящие участки (соединяя щупы прибора с проводниками одной трассы). При наличии короткого замыкания (прибор будет сигнализировать звуком) найти «проблемный участок».
    6. Выполнив в обратной последовательности все электроподключения в квартире, без звена с коротким замыканием, следует подать напряжение и удостовериться в правильной работе электропроводки.

    В последующем пробитый участок проводки следует заменить и ввести его в работу.

    Меры по предотвращению КЗ в домашней электросети

    Чтобы уменьшить вероятность возникновения короткого замыкания владелец жилья должен периодически производить осмотр своей сети освещения. Конечно, осмотр не даст 100% гарантии, но поможет устранить неисправности, приводящие к появлению КЗ в сети.

    В процессе осмотра нужно производить следующие действия:

    • если розетка начала греться, искрить, появился запах пластика, то ее следует заменить новой, или отремонтировать;
    • ревизия всей сети освещения и силовой группы проводов проводится раз в полгода. Нужно обращать внимание на цвет изоляции. Возможные места опасного нагрева определяются по цвету изоляции проводов;
    • установка автоматического выключателя с УЗО. Автоматический выключатель отключит сеть в случае КЗ, а УЗО (устройство защитного отключения) реагирует на прикосновение человека к оголенным проводам. Применение этого устройства может спасти жизнь;
    • сечение проводов электропроводки рассчитывается исходя из суммарной мощности всех электрических приборов;
    • при монтаже не следует слишком плотно укладывать кабели проводки;
    • если нужно произвести какие-либо работы, например, просверлить стену, то следует убедиться в отсутствии электропроводки под штукатуркой в этом месте.

    Причины короткого замыкания

    Чаще всего в бытовых условиях квартиры или частного дома, короткое замыкание возникает по нескольким причинам, основные из которых:

    — в следствии нарушения изоляции электрических проводов или мест их соединений. Факторов приводящих к этому достаточно много, здесь и банальное старение материалов, и механическое повреждение, и даже загрязнения изоляторов.

    — из-за случайного или преднамеренного соединения проводников с различным потенциалом, чаще всего фазного и нулевого. Это может быть вызвано ошибками при работе с электропроводкой под напряжением, неисправностью электроприборов, случайным попаданием проводников на контактные группы и т.д.

    Поэтому, очень важно ответственно относится как к монтажу электроустановки, так и к её эксплуатации и обслуживанию.

    Будьте аккуратны и осмотрительны при обращении с электрическими приборами и оборудованием, не включайте их в сеть если они повреждены или открыты. Не хватайтесь за электрические провода, если точно не знаете, что они не под напряжением.

    Ну и как всегда, если у вас есть что добавить, вы нашли неточности или ошибки – обязательно пишите в комментариях к статье, кроме того задавайте свои вопросы, делитесь полезным опытом.

    Автомат срабатывает не сразу, а через какое-то время (срабатывает тепловая защита).

    Существуют автоматические выключатели разной мощности (6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А и т.д.) Общая нагрузка линии не должна превышать мощность автомата защищающего данную линию. Если ток в этой линии превысит номинальный ток автомата, то через определенное время он обесточит линию и тем самым защитит проводку от выхода её из строя.

    Если одномоментная нагрузка вашей линии не превысит мощность автомата он отключаться не будет.

    Нагрузку нужно включать поочередно.

    Можно, конечно, поставить автомат большей мощности. Но здесь уже надо действовать осторожно и учитывать будет ли такой автомат защищать кабель данного сечения. В противном случае замена автомата на более мощный чревата перегревом вашей проводки и выхода её из строя. А то и до возгорания недалеко.

    Но довольно часто и сам автоматический выключатель выходит из строя (ослабляются пружины, подгорают контакты). Особенно это касается недорогих марок.

    Проверьте ваш распределительный щиток. Клеммы автоматов, в которые введены провода должны быть хорошо затянуты. Плохой контакт способствует перегреву, подгоранию и выходу автоматического выключателя из строя.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector