Příčiny a následky zkratu

Zkrat — připojení zdroje EMF k zátěži, jejíž odpor je velmi malý ve srovnání s vnitřním odporem zdroje.

Zkratový proud je určen pouze vnitřním odporem zdroje r, tzn. ik = E / r, kde E je EMF zdroje.

Obvykle Zdroje EMF nejsou dimenzovány na vysoký proud, který vzniká při zkratu, ve zdroji vzniká velmi velké množství tepla, které může vést ke zničení a smrti zdroje. Zkrat je nebezpečný zejména u zdrojů s malými vnitřní odpor (baterie, elektromobily atd.).

Ke zkratu tedy dochází, když jsou připojeny dva vodiče obvodu, připojené k různým svorkám (například u stejnosměrných obvodů jsou to «+» a «-«) zdroje prostřednictvím velmi malého odporu, který je srovnatelný s odpor samotných drátů.

Zkratový proud může mnohonásobně překročit jmenovitý proud v obvodu. V takových případech musí být obvod přerušen dříve, než teplota vodičů dosáhne nebezpečných hodnot.

Aby byly vodiče chráněny před přehřátím a aby se zabránilo vznícení okolních předmětů, jsou v obvodu zahrnuta ochranná zařízení — pojistky nebo jističe.

Ke zkratu může dojít i při přepětí v důsledku bouřky, přímého úderu blesku, mechanického poškození izolačních dílů, chybného jednání servisního personálu.

V případě zkratu se zkratové proudy prudce zvyšují a napětí klesá, což představuje velké nebezpečí pro elektrická zařízení a může způsobit přerušení napájení spotřebitelů.

Viz také: Jak funguje a funguje ochrana proti zkratu

Zkraty jsou:

• třífázový (symetrický), ve kterém jsou všechny tři fáze zkratovány;

• dvoufázový (nesymetrický), ve kterém jsou pouze dvě fáze zkratovány;

• dvoufázový proti zemi v systémech s pevně uzemněnými nulovými vodiči;

• jednofázové nesymetrické uzemněné neutrály.

Proud dosáhne maximální hodnoty při jednofázovém zkratu. V důsledku použití speciálních umělých opatření (například uzemnění neutrálů pomocí reaktory, uzemnění pouze části neutrálů), lze maximální hodnotu jednofázového zkratového proudu snížit na hodnotu třífázového zkratového proudu, pro kterou se výpočty provádějí nejčastěji.

Příčiny zkratu

Hlavní příčinou zkratu jsou poruchy izolace elektrických zařízení.

Poruchy izolace jsou způsobeny:

1. Přepětí (zejména v sítích s izolovanými nulami),

2. Přímý úder blesku,

3. izolace stárnutí,

4.Mechanické poškození izolace, jízda pod liniemi nadrozměrných mechanismů,

5. Nedostatečná údržba zařízení.

Častou příčinou poškození elektrické části elektroinstalace je nekvalifikované jednání servisního personálu.

Úmyslný zkrat

Při použití zjednodušených schémat zapojení snižovacích rozvoden se používají speciální zařízení — zkratykteré vytvářejí úmyslný zkrat za účelem rychlého přerušení vzniklé poruchy. Kromě náhodných zkratů v energetických systémech tedy dochází i ke zkratům úmyslným způsobeným působením zkratu.

Následky zkratu

V důsledku zkratu se živé části výrazně přehřívají, což může vést k porušení izolace, stejně jako k výskytu velkých mechanických sil, které přispívají ke zničení částí elektrických instalací.

V tomto případě je narušeno normální zásobování spotřebitelů v nepoškozených částech sítě, protože nouzový režim zkratu v jednom vedení vede k obecnému poklesu napětí. V bodě zkratu se konjugace stane nulovou a ve všech bodech až do bodu zkratu napětí prudce klesne a normální napájení nepoškozených vedení je nemožné.

Při vzniku zkratů v elektrizační soustavě klesá její celkový odpor, což vede ke zvýšení proudů v jejích větvích oproti proudům v normálním režimu, a to způsobuje pokles napětí v jednotlivých bodech elektrizační soustavy, který je zvláště velký v blízkosti bodu zkratu.Stupeň snížení napětí závisí na provozu zařízení pro automatickou regulaci napětí a vzdálenost od místa poškození.

V závislosti na místě vzniku a délce trvání poruchy mohou být její následky lokálního charakteru nebo ovlivnit celý systém napájení.

Při velké vzdálenosti zkratu může být hodnota zkratového proudu jen malá část jmenovitého proudu elektrocentrál a vznik takového zkratu je jimi vnímán jako mírné zvýšení zátěže. .

K silnému snížení napětí dochází pouze v blízkosti místa zkratu, zatímco na jiných místech energetického systému je toto snížení méně patrné. Nebezpečné následky zkratu se proto za uvažovaných podmínek projevují pouze v částech napájecí soustavy nejblíže místu havárie.

Zkratový proud, i když je malý ve srovnání se jmenovitým proudem generátorů, je obvykle mnohonásobkem jmenovitého proudu větve, kde ke zkratu dochází. Proto i při krátkodobém toku zkratového proudu může způsobit dodatečné ohřev prvků vedoucích proud a dráty nad povolenou úrovní.

Zkratové proudy způsobují velké mechanické síly mezi vodiči, které jsou zvláště velké na začátku zkratového procesu, kdy proud dosáhne maximální hodnoty. Pokud je pevnost drátů a jejich upevnění nedostatečná, může dojít k mechanickému poškození.

Náhlý hluboký pokles napětí nakrátko ovlivňuje výkon spotřebičů.V první řadě se to týká motorů, protože i při krátkodobém poklesu napětí o 30-40% se mohou zastavit (motory se přetočit).

Přetáčení motoru má vážný dopad na provoz průmyslového závodu, protože obnovení normálního výrobního procesu trvá dlouho a neočekávané vypnutí motorů může způsobit závadu na výrobku závodu.

Při malé vzdálenosti a dostatečné době trvání zkratu je možné, že paralelní stanice vypadnou ze synchronizace, tzn. narušení normálního provozu celého elektrického systému, což je nejnebezpečnější důsledek zkratu.

Nevyvážené proudové systémy způsobené zemními poruchami jsou schopny vytvářet magnetické toky dostatečné k indukci významných EMF v sousedních obvodech (komunikační vedení, potrubí), které jsou nebezpečné pro servisní personál a zařízení v těchto obvodech.

Proto jsou důsledky zkratu následující:

1. Mechanické a tepelné poškození elektrického zařízení.

2. Požár v elektrických instalacích.

3. Pokles napěťové hladiny v elektrické síti, vedoucí k poklesu točivého momentu elektromotorů, jejich zastavení, poklesu výkonu nebo až k přetočení.

4. Ztráta synchronicity jednotlivých generátorů, elektráren a částí elektrizační soustavy a vznik havárií včetně systémových havárií.

5. Elektromagnetický vliv na komunikační linky, komunikace atp.

K čemu slouží výpočet zkratových proudů?

Zkrat v obvodu v něm vyvolá přechodový děj, při kterém lze proud považovat za součet dvou složek: vynucené harmonické (periodické, sinusové) ip a volné (aperiodické, exponenciální) ia. Volná složka klesá s časovou konstantou Tc = Lc / rc = xc /? Rc jako přechodový jev se rozpadá. Maximální okamžitá hodnota iу celkového proudu i se nazývá rázový proud a poměr této hodnoty k amplitudě Iπm se nazývá rázový koeficient.

Výpočet zkratových proudů je nezbytný pro správný výběr elektrického zařízení, návrh reléová ochrana a automatizace, výběr prostředků pro omezení zkratových proudů.

Ke zkratům (SC) obvykle dochází prostřednictvím přechodových odporů — elektrických oblouků, cizích předmětů v místě poruchy, podpěr a jejich uzemnění, jakož i odporů mezi fázovými vodiči a zemí (například při pádu vodičů na zem). Pro zjednodušení výpočtů se předpokládá, že jednotlivé přechodové odpory v závislosti na typu poruchy jsou si navzájem rovné nebo rovné nule ("kovový" nebo "tupý" zkrat).

Viz také:Zkratový proud, který určuje velikost zkratového proudu