какое короткое замыкание является симметричным

Короткие замыкания в электрических системах

Симметричное короткое замыкание.

Несимметричное короткое замыкание.

При однофазном и двухфазном коротких замыканиях физическая картина явления одна и та же. Объясняется это тем, что в обоих случаях на статоре образуется однофазный короткозамкнутый контур, создающий пульсирующее магнитное поле, если по нему протекает переменный ток. Используя теорему постоянства потокосцеплений, можно нарисовать следующую картину на примере однофазного короткого замыкания.

При возникновении короткого замыкания в цепи якоря генератора (при коммутации цепи якоря) в машине образуются свободные магнитные потоки, один из которых практически неподвижен относительно короткозамкнутого контура на статоре, другой – относительно обмотки возбуждения. Если активные сопротивления контуров равны нулю, то эти потоки остаются неизменными по значению. Постоянство потокосцеплений с однофазной обмоткой на статоре обеспечивается в первую очередь постоянным током; поэтому в обмотке статора появляется такой уравнительный ток. Неподвижный в пространстве свободный поток статора индуктирует ЭДС основной частоты в обмотке ротора, вращающегося с синхронной частотой. Поскольку обмотка ротора замкнута через возбудитель, в ней возникает ток основной частоты, обусловливающий пульсирующее поле. Это поле оказывает, в свою очередь, электромагнитное воздействие на статор, определить которое можно проще всего, заменив однофазное пульсирующее поле двумя вращающимися полями.

Известно, что однофазное пульсирующее поле обмотки можно разложить на прямо- и обратновращающиеся поля, причем частота их вращения относительно обмотки равна угловой частоте пульсирующего потока. Поэтому прямовращающееся поле обмотки возбуждения, движущееся относительно ротора в направлении его вращения, индуктирует в статоре вторую гармонику ЭДС, в результате чего в статоре образуется вторая гармоника тока; обратновращающееся поле остается в пространстве неподвижным и, таким образом, участвует в создании свободного потока статора. Вторая гармоника тока в однофазной обмотке статора создает свое магнитное поле, пульсирующее с двойной частотой. Это поле, являясь полем взаимной индукции обмоток статора и ротора, будет оказывать электромагнитное действие на обмотку возбуждения. Заменив это поле прямо- и обратновращающимися полями, которые перемещаются относительно обмотки статора с двойной синхронной частотой, найдем, что первое из них неподвижно относительно прямовращающегося поля обмотки возбуждения, а второе индуктирует в роторе ЭДС утроенной частоты. Таким образом, в обмотке возбуждения появляется третья гармоника тока. Продолжая последовательное рассмотрение прямо- и обратновращающихся полей, заменяющих однофазные пульсирующие поля, создаваемые гармониками тока в обмотках, придем к выводу, что как в обмотке статора, так и обмотке ротора образуются новые гармоники тока, более высокого порядка. При этом ток статора будет содержать гармоники четного, а ток ротора – нечетного порядка.

Аналогичные рассуждения, основанные на постоянстве потокосцеплений с обмоткой ротора при равенстве нулю ее активного сопротивления, приведут к выводу, что в роторе появятся уравнительные составляющие тока постоянного направления (f=0) и четные гармоники, а в статоре – магнитно-связанные с ними нечетные гармоники. Вся эта замкнутая система токов будет затухать до установившегося значения, поскольку свободный поток ротора в конце переходного процесса достигнет установившегося значения потока возбуждения. Постоянная времени затухания указанной системы токов должна определяться активным сопротивлением обмотки возбуждения, в которой протекает ток постоянного направления.

Итак, при несимметричном коротком замыкании в однофазных контурах статора и ротора возникают постоянные составляющие токов и полные спектры гармоник, затухающие с двумя различными постоянными времени.

Электрооборудование распределительных устройств.

Изоляторы

На ВЛ электропередачи высокого напряжения применяют гирлянды, состоящие из последовательно соединенных шарнирным способом изоляторов. Количество изоляторов в гирлянде определяется классом напряжения линии, конструкцией опор, типом изолятора, условиями эксплуатации. Во избежание самопроизвольного расцепления гирлянды стержень в пазу шапки фиксируется замком. Малогабаритный силовой узел цилиндрической формы (ПС70Е, ПС120Б) обеспечивает лучшие условия сборки гирлянд — прямое заведение изоляторов в гирлянду без наклона тарелки изоляционной детали. Оптимальные конструкция изоляционных деталей (ПС 70Е, ПФ70Д, ПС120Б) исключают возможность «шунтирования» изоляторов в гирлянде при неблагоприятных погодных условиях и обеспечивают высокие разрядные характеристики гирлянд в эксплуатации.

Высокие электрические характеристики изоляторов обеспечиваются путем видоизменения и совершенствования классических форм изолирующих элементов (тарелки, юбки идр. ) в направлении увеличения длины пути утечки за счет развития поверхности и придания изоляторам оптимальной геометрической формы способствующей самоочистке от загрязнений. Повышенные влагоразрядные характеристики изоляторов достигаются за счет повышения аэродинамичности, т. е. меньшей загрязненности и лучшей самоочистки под действием ветра и дождя.

Полимерные изоляторы применяются для изоляции и крепления проводов воздушных линий электропередачи и в распределительных устройствах электростанций и подстанций переменного тока, а также для изоляции и крепления устройств контактной сети железных дорог и в качестве опорных изоляторов. Оболочка изолятора выполнена из кремнийорганической резины, металлические оконцеватели, закрепляемые на концах стеклопластикового стержня, предназначены для присоединения изолятора к проводам и опоре лини электропередачи. Оконцеватели оцинкованы горячим способом, что обеспечивает лучшие эксплуатационные характеристики. Экранная арматура, закрепленная на оконцевателях, обеспечивает выравнивание напряженности электрического поля и выполняет роль дугоотводящего элемента. Полимерные изоляторы отличает высокая эксплуатационная надежность.

Источник

Короткое замыкание

Что такое короткое замыкание

Короткое замыкание (КЗ, англ. short curcuit) — незапланированное соединение точек цепи с различными потенциалами друг с другом или с другими электрическими цепями через пренебрежимо малое сопротивление. При этом образуется сверхток, значения которого на порядки превышают предусмотренные нормальными условиями работы.

Определение КЗ из «Элементарного учебника физики» Ландсберга

В результате короткого замыкания выходит из строя электрооборудование, происходят возгорания. О самых разрушительных последствиях коротких замыканий мы регулярно узнаем из новостных рубрик «Чрезвычайные происшествия». Что же именно происходит при КЗ? В результате чего они появляются? Какими могут быть последствия? Давайте рассмотрим подробнее эти и другие вопросы в приведенной ниже статье.

Как образуется короткое замыкание

Как мы помним из учебника физики за 8 класс, закон Ома для участка цепи определяется по формуле:

I — сила тока в цепи, А

R — сопротивление, Ом

Давайте рассмотрим вот такую схему

Если мы подключим настольную лампу EL к источнику тока Bat и замкнем ключ SA, то вольфрамовая нить лампы начнет разогреваться под тепловым воздействием тока. В этом случае значительная часть электрической энергии преобразуется в световую и тепловую.

А теперь покончим с лирическими отступлениями и замкнем два провода, которые идут на лампочку, через толстый провод AВ

Что будет дальше, если мы замкнем контакты ключа SA?

В результате ток пойдет по укороченному пути, минуя нагрузку. Короткий путь в данном случае и есть провод AB. Сопротивление провода АВ близко к нулю. В результате наша схема преобразуется в делитель тока. Согласно правилу делителя тока, если нагрузки соединены параллельно, то через нагрузку с меньшим сопротивлением побежит большая сила тока, а через нагрузку с большим значением сопротивления — меньшая сила тока. Так как провод АВ обладает почти нулевым сопротивлением, то через него потечет большая сила тока, согласно опять же закону Ома:

Как я уже сказал, в режиме КЗ сила тока достигает критических значений, превышающих допустимые для данной цепи.

Закон Джоуля-Ленца

Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловое действие тока прямо пропорционально квадрату силы тока на данном участке электрической цепи

I — сила тока в этой цепи, А

R_н — сопротивление нагрузки, Ом

Это означает, что на проводе AB будет выделяться бешеное количество теплоты. Провод резко нагреется от температуры, а потом и сгорит. Все зависит от мощности источника питания.

То есть, если ток при коротком замыкании возрастет в 20 раз, то количество выделяющейся при этом теплоты — примерно в 400 раз! Вот почему бывшая еще мгновение назад мирной электроэнергия превращается в настоящее стихийное бедствие: горит проводка, расплавленный металл проводов поджигает находящиеся рядом предметы, возникают пожары.

Существуют еще запланированные и контролируемые КЗ, а также специальное замыкающее оборудование. Например, сварочные аппараты работают как раз на контролируемом КЗ, где требуется большая сила тока для плавки металла.

Основные причины короткого замыкания

Все многообразие причин возникновения коротких замыканий можно свести к следующим:

Нарушение изоляции вызывается как естественным износом, так и внешним вмешательством. Естественное старение элементов электросети ускоряется за счет длительного теплового воздействия тока (тепловое старение изоляции), агрессивных химических сред.

Внешние воздействия могут быть вызваны грызунами, насекомыми и другими животными. Сюда же относится и человеческий фактор. Это может быть «кривой» электромонтаж, либо несоблюдение техники электробезопасности.

Намного чаще короткое замыкание вызывается перегрузкой сети из-за подключения большого количества потребителей тока. Так, если совокупная мощность одновременно включенных в бытовую сеть электроприборов превышает допустимую нагрузку на проводку, с большой вероятностью произойдет короткое замыкание, так как сила тока в такой цепи начинает превышать допустимое значение. Такое явление можно часто наблюдать в домах со старой проводкой, где провода чаще всего алюминиевые и не рассчитаны на современные мощные электроприборы.

Ток короткого замыкания

Сверхток, образующийся в результате КЗ, называется током короткого замыкания. Как только произошло короткое замыкание в цепи, ток короткого замыкания достигает максимальных значений. После того, как провода начнут греться и плавиться, ток короткого замыкания идет на спад, так как сопротивление проводов в при нагреве возрастает.

Для источников ЭДС ток короткого замыкания может быть вычислен по формуле

I_кз — это ток короткого замыкания, А

E — ЭДС источника питания, В

R_внутр. — внутреннее сопротивление источника ЭДС, Ом

Более подробно про ЭДС и внутреннее сопротивление читайте здесь.

Ниже на рисунке как раз изображен такой источник ЭДС в виде автомобильного аккумулятора с замкнутыми клеммами

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора может достигать значений в доли Ома. Теперь представьте, какой ток короткого замыкания будет течь через проводник, если закоротить им клеммы аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от многих факторов. Возьмем среднее значение R_внутр = 0,1 Ом. Тогда ток короткого замыкания будет равен I_кз =E/R_внутр. = 12/0,1=120 Ампер. Это очень большое значение.

Виды коротких замыканий

В цепи постоянного тока

В цепи переменного тока

Трехфазное замыкание

Это когда три фазных провода коротнули между собой.

Трехфазное на землю

Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю

Двухфазное

В этом случае любые две фазы замкнуты между собой

Двухфазное на землю

Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю

Однофазное на землю

Однофазное на ноль

Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.

В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю — 60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.

В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.

Последствия короткого замыкания

Во время КЗ температура в зоне контакта возрастает до нескольких тысяч градусов. Помимо воспламенения изоляции, расплавления и механических повреждений выключателей и розеток и возгорания проводки, следствием замыкания может стать выход из строя компьютерного и телекоммуникационного оборудования и линий связи, которые находятся рядом, вследствие сильного электромагнитного воздействия.

Но падение напряжения и выход из строя оборудования — не самое опасное последствие. Нередко короткие замыкания становятся причиной разрушительных пожаров, зачастую с человеческими жертвами и огромными экономическими потерями.

Из-за удаленности и большого сопротивления до места замыкания защитное оборудование может не сработать. Бывают ситуации, когда ток недостаточен для срабатывания защиты и отключения напряжения, но в месте КЗ его вполне хватает для расплавления проводов и возникновения источников возгорания. Поэтому, токи коротких замыканий очень важны для расчетов аварийных режимов работы.

Меры, исключающие короткое замыкание

Еще на заре развития электротехники появились плавкие предохранители. Принцип действия подобной защиты очень прост: под влиянием теплового действия тока предохранитель разрушается, тем самым размыкая цепь. Предохранители наиболее часто используются в бытовых электросетях и бытовых электроприборах, электрическом оборудовании транспортных средств и промышленном электрооборудовании до 1000 В. Встречаются они и в цепях с высоковольтным оборудованием.

Вот такие предохранители используются в цепях с малыми токами

вот такие плавкие предохранители вы можете увидеть в автомобилях

А вот эти большие предохранители используются в промышленности, и они уже рассчитаны на очень большие значения токов

Более сложную конструкцию имеют автоматические выключатели, оснащенные электромагнитными и/или тепловыми датчиками. Ниже на фото однофазный автоматический выключатель, а справа — трехфазный

Их принцип действия основан на размыкании цепи при превышении допустимых значений силы тока.

В быту мы чаще всего сталкиваемся со следующими устройствами защиты электросети:

Все вышеперечисленное защитное оборудование относится к устройствам вторичной защиты, действующим по инерционному принципу. На вводе бытовых электросетей наиболее часто устанавливаются автоматические защитные устройства, действующие по адаптивному принципу. Такие устройства можно увидеть возле счетчиков электроэнергии квартир, коттеджей, офисов.

В высоковольтных сетях защита чаще обеспечивается:

Большинства коротких замыканий можно избежать, если устранить основные причины их возникновения: своевременно ремонтировать или заменять изношенное оборудование, исключить вредные воздействия человека. Не допускать неправильных действий при монтажных и ремонтных работах, соблюдать СНИПы и правила техники безопасности.

Источник

симметричное короткое замыкание

симметричное короткое замыкание: Короткое замыкание в электроустановке, при котором все ее фазы находятся в одинаковых условиях.

Смотреть что такое «симметричное короткое замыкание» в других словарях:

симметричное короткое замыкание — Короткое замыкание в электроустановке, при котором все ее фазы находятся в одинаковых условиях [ГОСТ 26522 85] [ОАО РАО «ЕЭС России» СТО 17330282.27.010.001 2008] Тематики электробезопасность Классификация >>> EN symmetrical… … Справочник технического переводчика

симметричное короткое замыкание — Трехфазное короткое замыкание с равными сопротивлениями в фазах (в месте соединения) … Политехнический терминологический толковый словарь

симметричное КЗ — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] симметричное КЗ [Интент] Симметричное трехфазное КЗ наиболее простой для расчета и анализа вид повреждения. Он характерен тем, что токи и напряжения всех фаз равны по значению как в… … Справочник технического переводчика

ГОСТ Р 52735-2007: Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ — Терминология ГОСТ Р 52735 2007: Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ оригинал документа: апериодическая составляющая тока короткого замыкания в электроустановке:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 50030.1-2000: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие требования и методы испытаний. — Терминология ГОСТ Р 50030.1 2000: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие требования и методы испытаний. оригинал документа: 2.2.11 автоматический выключатель : Контактный коммутационный аппарат, способный включать,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 50030.1-2007: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие требования — Терминология ГОСТ Р 50030.1 2007: Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие требования оригинал документа: 2.2.11 автоматический выключатель: Контактный коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 51731-2001: Контакторы электромеханические бытового и аналогичного назначения — Терминология ГОСТ Р 51731 2001: Контакторы электромеханические бытового и аналогичного назначения оригинал документа: 3.2.5 автоматический выключатель: Контактный коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 51731-2010: Контакторы электромеханические бытового и аналогичного назначения — Терминология ГОСТ Р 51731 2010: Контакторы электромеханические бытового и аналогичного назначения оригинал документа: 3.2.5 автоматический выключатель (circuit breaker): Контактный коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ток — ((continuous) current carrying capacity ampacity (US)): Максимальное значение электрического тока, который может протекать длительно по проводнику, устройству или аппарату при определенных условиях без превышения определенного значения их… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник