Zkraty, přetížení, přechodové odpory. Protipožární opatření

Co je to zkrat a co způsobuje zkrat

Ke zkratům v elektroinstalaci nejčastěji dochází v důsledku porušení izolace vodivých částí v důsledku mechanického poškození, stárnutí, vystavení vlhkosti a korozivnímu prostředí, jakož i nesprávného lidského jednání. Když dojde ke zkratu, zvýší se prouda je známo, že množství uvolněného tepla je úměrné druhé mocnině proudu. Pokud se tedy při zkratu proud zvýší 20krát, pak se množství uvolněného tepla zvýší asi 400krát.

Tepelný vliv na izolaci vodičů prudce snižuje její mechanické a dielektrické vlastnosti. Pokud se například vodivost elektrokartonu (jako izolačního materiálu) při 20 °C bere jako jednotka, pak se při teplotách 30, 40 a 50 °C zvýší 4krát, 13krát a 37krát. K tepelnému stárnutí izolace dochází nejčastěji v důsledku přetěžování elektrických sítí proudy přesahujícími dlouhodobě přípustné pro daný typ a průřez vodičů.Například u kabelů s papírovou izolací lze jejich životnost určit podle známého „pravidla osmi stupňů“: zvýšení teploty o každých 8 °C snižuje životnost izolace 2krát. Polymerní izolační materiály také podléhají tepelné degradaci.

Vliv vlhkosti a korozního prostředí na izolaci vodičů výrazně zhoršuje její stav kvůli vzhledu povrchové netěsnosti. Výsledné teplo odpařuje kapalinu a na izolaci zanechává stopy soli. Když se odpařování zastaví, svodový proud zmizí. Při opakovaném vystavení vlhkosti se proces opakuje, ale v důsledku zvýšení koncentrace soli se vodivost zvýší natolik, že svodový proud neustane ani po skončení odpařování. Navíc se objevují drobné jiskřičky. Následně pod vlivem svodového proudu izolace karbonizuje, ztrácí svou pevnost, což může vést ke vzniku lokálního obloukového povrchového výboje, který může izolaci zapálit.

Nebezpečí zkratu v elektrických vodičích je charakterizováno následujícími možnými projevy elektrického proudu: vznícení izolace vodičů a okolních hořlavých předmětů a látek; schopnost izolace vodičů šířit spalování při zapálení vnějšími zdroji vznícení; tvorba roztavených kovových částic během zkratu, zapálení okolních hořlavých materiálů (rychlost expanze roztavených kovových částic může dosáhnout 11 m / s a ​​jejich teplota je 2050-2700 ° C).

Nouzový režim nastává také při přetížení elektrických vodičů.V důsledku nesprávného výběru, zapnutí nebo selhání spotřebičů celkový proud protékající vodiči překročí jmenovitou hodnotu, to znamená, že dojde ke zvýšení hustoty proudu (přetížení). Například když proud 40 A protéká třemi sériově zapojenými kusy drátu stejné délky, ale různého průřezu-10; 4 a 1 mm2, jeho hustota se bude lišit: 4, 10 a 40 A / mm2. Poslední kus má největší proudovou hustotu a tím i největší výkonové ztráty.Drát o průřezu 10 mm2 se mírně zahřeje, teplota vodiče o průřezu 4 mm2 dosáhne přípustné úrovně a izolace drátu o průřezu 1 mm2 se akorát spálí.

Jak se zkratový proud liší od proudu při přetížení

Hlavní rozdíl mezi zkratem a přetížením spočívá v tom, že u zkratu je porušení izolace příčinou nouzového režimu a při přetížení jeho důsledkem. Přetížení vodičů a kabelů v důsledku delšího trvání nouzového režimu je za určitých okolností pro požár nebezpečnější než zkrat.

Základní materiál vodičů má významný vliv na zapalovací charakteristiky v případě přetížení. Porovnání indikátorů požárního nebezpečí vodičů značek APV a PV získaných při testech v režimu přetížení ukazuje, že pravděpodobnost vznícení izolace u vodičů s měděnými vodiči je vyšší než u vodičů hliníkových.

Zkratování je pozorováno stejným vzorem. Spalovací kapacita obloukových výbojů v obvodech s měděnými dráty je vyšší než u hliníkových drátů.Například se spálí ocelová trubka o tloušťce stěny 2,8 mm (nebo se zapálí hořlavý materiál na jejím povrchu) o průřezu hliníkového drátu 16 mm2 a měděného drátu o průřezu 6 mm2 .

Násobnost proudu je určena poměrem zkratového nebo přetěžovacího proudu k trvalému dovolenému proudu pro daný průřez vodiče.

Největší nebezpečí požáru mají dráty a kabely s polyetylenovým pláštěm a také polyetylenové trubky při pokládání vodičů a kabelů do nich. Elektroinstalace v polyetylenových trubkách z hlediska požáru představuje větší nebezpečí než elektroinstalace ve vinylových plastových trubkách, proto je oblast použití polyetylenových trubek mnohem užší. Přetížení je zvláště nebezpečné v soukromých obytných budovách, kde jsou zpravidla všichni spotřebitelé napájeni z jedné sítě a ochranná zařízení často chybí nebo jsou navržena pouze pro zkratový proud. Ve výškových obytných domech také obyvatelům nic nebrání používat výkonnější lampy nebo zapínat domácí elektrospotřebiče s celkovým výkonem větším, než pro který je síť určena.

Na kabelových zařízeních (kontakty, spínače, zásuvky atd.) jsou uvedeny mezní hodnoty proudů, napětí, výkonu a na svorkách, konektorech a dalších výrobcích navíc největší průřezy připojovaných vodičů. Chcete-li tato zařízení bezpečně používat, musíte být schopni tyto štítky rozluštit.

Například spínač je označen «6,3 A; 250 V «, na kartuši -» 4 A; 250 V; 300 W «, a na prodloužení -rozdělovač -» 250 V; 6,3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6,3 A» varuje, že proud procházející spínačem by neměl překročit 6,3 A, jinak se spínač přehřeje. Pro jakýkoliv nižší proud je spínač vhodný, protože čím nižší proud, tím méně se kontakt zahřívá. Nápis «250 V» znamená, že spínač lze použít v sítích s napětím nepřesahujícím 250 V.

Pokud vynásobíte 4 A 250 V, dostanete 1000, nikoli 300 wattů. Jak přidružím vypočítanou hodnotu ke štítku? Musíme začít od síly. Při napětí 220 V je přípustný proud 1,3 A (300: 220); při napětí 127 V — 2,3 A (300-127). Proud 4 A odpovídá napětí 75 V (300:4). Nápis „250 V; 6,3 A «znamená, že zařízení je určeno pro sítě s napětím nejvýše 250 V a proudem nejvýše 6,3 A. Vynásobením 6,3 A 220 V získáme 1386 W (1300 W, zaokrouhleno). Vynásobením 6,3A 127V dostaneme 799W (700W zaokrouhleno). Nabízí se otázka: není nebezpečné zaokrouhlovat tímto způsobem? Není to nebezpečné, protože po zaokrouhlení získáte nižší hodnoty výkonu. Pokud je výkon menší, kontakty se zahřívají méně.

Když kontaktním spojením protéká elektrický proud v důsledku přechodového odporu kontaktního spojení, dochází k poklesu napětí, uvolnění výkonu a energie, což způsobí zahřívání kontaktů. Nadměrné zvýšení proudu v obvodu nebo zvýšení odporu vede k dodatečnému zvýšení teploty kontaktu a přívodních vodičů, což může způsobit požár.

V elektroinstalacích se používají spojení permanentních kontaktů (pájení, svařování) a rozebíratelné (šroubem, zástrčkou, pružinou atd.) a kontakty spínacích přístrojů - magnetické spouštěče, relé, spínače a další přístroje speciálně určené pro zapínání a vypínání el. obvodů, tedy pro jejich komutaci. Ve vnitřních energetických sítích od vstupu až po přijímač elektřiny elektřina zátěž protéká velkým počtem kontaktních spojení.

Za žádných okolností nesmí být kontaktní odkazy přerušeny…. Studie provedené před časem na vybavení vnitřních sítí ukazují, že ze všech zkoumaných kontaktů pouze 50 % splňuje požadavky GOST. Když proud zátěže protéká nekvalitním kontaktním spojením, uvolňuje se za jednotku času značné množství tepla, úměrné druhé mocnině proudu (proudové hustotě) a odporu skutečných kontaktních bodů kontaktu.

Pokud se horké kontakty dostanou do kontaktu s hořlavými materiály, mohou se vznítit nebo spálit a izolace vodičů se může vznítit.

Hodnota přechodového odporu závisí na proudové hustotě, stlačovací síle kontaktů (velikost odporové plochy), materiálu, ze kterého jsou vyrobeny, stupni oxidace kontaktních ploch atd.

Pro snížení proudové hustoty v kontaktu (a tím i teploty) je nutné zvětšit skutečnou kontaktní plochu kontaktů. Pokud jsou kontaktní roviny přitlačeny k sobě určitou silou, malé tuberkuly v místech kontaktu budou mírně rozdrceny.Kvůli tomu se zvětší velikosti kontaktních elementárních ploch a objeví se další kontaktní plochy a sníží se proudová hustota, kontaktní odpor a kontaktní zahřívání. Experimentální studie ukázaly, že existuje nepřímý vztah mezi odporem kontaktu a velikostí točivého momentu (kompresní síla). Při dvojnásobném poklesu točivého momentu se odpor kontaktního spojení vodiče APV o průřezu 4 mm2 nebo dvou vodičů o průřezu 2,5 mm2 zvýší 4-5krát.

Pro odstranění tepla z kontaktů a jeho odvedení do okolí se vytvoří kontakty s určitou hmotou a chladicí plochy. Zvláštní pozornost je věnována místům připojení vodičů a jejich připojení ke kontaktům vstupních zařízení elektrických přijímačů. Na pohyblivých koncích drátů se používají uši různých tvarů a speciální svorky. Spolehlivost kontaktu je zajištěna konvenčními podložkami, odpruženými a s přírubami. Po 3–3,5 letech se přechodový odpor zvýší asi 2krát. Odpor kontaktů se také výrazně zvyšuje při zkratu v důsledku krátkého periodického působení proudu na kontakt. Testy ukazují, že kontaktní spoje s pružnými pružnými podložkami mají největší stabilitu při vystavení nepříznivým faktorům.

Bohužel „šetření pukem“ je zcela běžné. Podložka by měla být vyrobena z neželezných kovů, jako je mosaz. Ocelová podložka je chráněna antikorozním nátěrem.