Semne de scurtcircuit. Scurt circuit
Motivul principal scurt circuit– încălcarea izolației echipamentelor instalațiilor electrice, inclusiv a cablurilor și a liniilor electrice aeriene. Iată câteva exemple de scurtcircuite care apar din cauza defecțiunii izolației.
În timpul lucrărilor de excavare, un cablu de înaltă tensiune a fost avariat, ceea ce a dus la un scurtcircuit fază la fază. În acest caz, deteriorarea izolației a apărut ca urmare a impactului mecanic asupra liniei de cablu.
O defecțiune la pământ monofazată a apărut într-un tablou deschis al unei substații ca urmare a unei defecțiuni a izolatorului suport din cauza îmbătrânirii învelișului său izolator.
Un alt exemplu destul de comun este o creangă sau un copac care cade pe firele unei linii electrice aeriene, ceea ce duce la rupere sau rupere a firelor.
Metode de protejare a echipamentelor de scurtcircuite în instalațiile electrice
După cum am menționat mai sus, scurtcircuitele sunt însoțite de o creștere semnificativă a curentului, ceea ce duce la deteriorarea echipamentelor electrice. În consecință, protejarea echipamentelor instalațiilor electrice de acest mod de urgență este sarcina principală a sectorului energetic.
Pentru a proteja împotriva scurtcircuitelor ca o operare de urgență a echipamentelor, în instalațiile electrice ale stațiilor de distribuție sunt utilizate diverse dispozitive de protecție.
Scopul principal al tuturor dispozitivelor de protecție cu relee este de a deschide întrerupătorul (sau mai multe) care alimentează secțiunea rețelei în care a avut loc scurtcircuitul.
În instalațiile electrice cu o tensiune de 6-35 kV, protecția la supracurent (MCP) este utilizată pentru a proteja liniile electrice de scurtcircuite. Pentru a proteja liniile de 110 kV de scurtcircuite, protecția diferențială de fază este utilizată ca protecție a liniei principale. În plus, pentru a proteja liniile de transmisie de 110 kV, protecția la distanță și protecția la pământ (TZNP) sunt utilizate ca protecție de rezervă.
3 Transmisia energiei electrice
Transmisia energiei electrice de la centralele electrice la consumatori este una dintre cele mai importante sarcini ale sectorului energetic. Electricitatea este transmisă în principal prin aer linii de înaltă tensiune(linii electrice) de curent alternativ, deși există o tendință spre o utilizare din ce în ce mai răspândită a liniilor de cablu și a liniilor de curent continuu. Necesitatea P. e. la o distanță se datorează faptului că electricitatea este generată de centrale mari cu unități puternice și este consumată de receptoare electrice de putere relativ mică, distribuite pe un teritoriu mare. munca depinde de distanta sisteme electrice unificate acoperind teritorii vaste.
Una dintre principalele caracteristici transmisie de putere este debitul său, adică cea mai mare putere care poate fi transmisă de-a lungul liniilor electrice, ținând cont de factori limitativi: puterea maximă în condiții de stabilitate, pierderile corona, încălzirea conductorilor etc. Puterea transmisă de-a lungul liniilor de curent alternativ este legată de lungimea sa și dependența de tensiune
Unde U 1 Și U 2 - tensiunea la începutul și sfârșitul liniei de alimentare, Z c este impedanța caracteristică a liniei de alimentare, a este coeficientul de schimbare de fază care caracterizează rotația vectorului de tensiune de-a lungul liniei pe unitatea de lungime a acesteia (datorită naturii ondulatorii a propagarea câmpului electromagnetic), l- lungimea liniilor electrice, d- unghiul dintre vectorii de tensiune la începutul şi sfârşitul liniei, care caracterizează modul de transmitere a puterii şi stabilitatea acesteia. Puterea maximă transmisă este atinsă la d= 90° când sin d= 1. Pentru liniile electrice aeriene de curent alternativ, se poate presupune aproximativ că puterea maximă transmisă este aproximativ proporțională cu pătratul tensiunii, iar costul construirii unei linii electrice este proporțional cu tensiunea. Prin urmare, în dezvoltarea transportului de energie există o tendință de creștere a tensiunii ca mijloc principal de creștere a capacității de transmisie a liniilor electrice.
Transmisiile de curent continuu nu au mulți factori inerenți transmisiilor de curent alternativ care să le limiteze capacitatea. Puterea maximă transmisă prin liniile de curent continuu este mai mare decât cea a liniilor de curent alternativ similare:
Unde E V - tensiunea de ieșire a redresorului, R å - rezistența activă totală a transmisiei de putere, care, pe lângă rezistența firelor liniei de alimentare, include și rezistența redresorului și a invertorului. Utilizarea limitată a transmisiei de curent continuu se datorează în principal dificultăților tehnice de a crea dispozitive eficiente și ieftine pentru transformarea curentului alternativ în curent continuu (la începutul liniei) și a curentului continuu în curent alternativ (la sfârșitul liniei). Transmisia de curent continuu este promițătoare pentru conectarea sistemelor mari de putere la distanță unul de celălalt. În acest caz, nu este necesar să se asigure stabilitatea acestor sisteme.
Calitatea energiei electrice este determinată de funcționarea fiabilă și stabilă a transmisiei de energie, care este asigurată, în special, de utilizarea dispozitivelor de compensare și a sistemelor automate de reglare și control (vezi. Control automat al excitației, Reglarea automată a tensiunii, Reglare automată a frecvenței).
În urma lucrărilor de cercetare au fost elaborate următoarele:
scheme de transmisie a energiei în curent continuu care permit utilizarea cât mai rațională a caracteristicilor de proiectare ale liniilor aeriene trifazate de curent alternativ destinate transmiterii energiei electrice prin trei fire;
metodologia de calcul a tensiunii de funcționare a curentului continuu pentru liniile electrice aeriene construite pe baza proiectelor standard ale stâlpilor de curent alternativ trifazic din clasele de tensiune 500-750 kV;
o metodologie de calcul a capacității liniilor aeriene de curent alternativ trifazat cu o tensiune de funcționare de 500-750 kV după conversia acestora în curent continuu conform schemelor propuse de autor;
o metodă de calcul a fiabilității liniilor aeriene trifazate de curent alternativ cu o tensiune de funcționare de 500-750 kV după conversia lor în curent continuu conform schemelor propuse de autor.
S-a făcut un calcul al lungimii critice a liniei, pornind de la care transmisia de putere în curent continuu conform schemelor elaborate de autor va fi mai rentabilă din punct de vedere economic decât transmisia de curent alternativ cu o tensiune de 500, 750 kV.
Pe baza rezultatelor cercetării științifice se formulează recomandări:
prin alegerea tipului de izolatoare cu disc suspendate incluse în suspensiile izolatoare ale liniilor electrice aeriene DC;
prin calcularea distanței de curgere a suspensiilor izolatoare ale liniilor electrice aeriene DC;
cu privire la alegerea unui circuit de transmisie a puterii cu trei fire, în raport cu liniile aeriene de curent continuu, realizat pe baza proiectelor standardizate de suporturi trifazate de curent alternativ;
privind utilizarea proiectelor standardizate de suporturi trifazate de curent alternativ pe liniile aeriene de curent continuu;
determinarea tensiunii de funcționare a curentului continuu, în raport cu liniile electrice aeriene de curent continuu realizate pe baza proiectelor standardizate de suporturi trifazate de curent alternativ;
pentru calcularea capacității unei linii de curent continuu cu trei fire.
Rezultatele calculelor arată că debitul liniilor electrice de curent alternativ trifazat existente poate fi crescut semnificativ prin conversia lor în curent electric continuu folosind aceleași suporturi, ghirlande de izolatori și fire. Creșterea puterii transmise în acest caz poate varia de la 50% la 245% pentru o linie aeriene de 500 kV și de la 70% la 410% pentru o linie aeriene de 750 kV, în funcție de marca și secțiunea transversală a firelor utilizate și de capacitatea instalată a liniei aeriene AC. Convertirea liniilor de curent alternativ trifazat existente în curent continuu conform schemelor propuse va îmbunătăți, de asemenea, semnificativ indicatorii de fiabilitate ale acestora. În același timp, utilizarea circuitelor dezvoltate va crește fiabilitatea de 5-30 de ori, în funcție de clasa de tensiune a liniei aeriene. În cazul unui nou design de linii aeriene DC conform schemelor de mai sus, indicatorii de fiabilitate ai acestora vor fi echivalenti.
În general, posibilitatea de a converti liniile aeriene existente în curent alternativ trifazat este destul de fezabilă. O astfel de soluție tehnică poate fi relevantă pentru creșterea capacității liniilor aeriene în funcțiune, menținând în același timp configurația acestora și, de asemenea, va extinde domeniul de aplicare a transmisiei de curent continuu. Nu poate fi exclusă posibilitatea de a construi noi linii de curent continuu folosind proiecte standardizate de stâlpi trifazici de curent alternativ.
4 putere reactiva - componentă a puterii totale, care, în funcție de parametrii, circuitul și modul de funcționare a rețelei electrice, provoacă pierderi suplimentare de energie electrică activă și deteriorarea calității energiei electrice.
energie electrică reactivă - circulatia tehnologic daunatoare a energiei electrice intre sursele de energie si receptoarele de curent electric alternativ cauzata de dezechilibrul electromagnetic al instalatiilor electrice.
Principalii consumatori de putere reactivă în sistemele electrice sunt transformatoarele, liniile electrice aeriene, motoarele asincrone, convertoarele cu supape, cuptoarele electrice cu inducție, unitățile de sudură și alte sarcini.
Puterea reactivă poate fi generată nu numai de generatoare, ci și de dispozitive condensatoare compensatoare, compensatoare sincrone sau surse statistice de putere reactivă (RPS), care pot fi instalate la substațiile rețelei electrice.
Normalizarea fluxurilor de putere reactivă, la rezolvarea problemelor de compensare a puterii reactive folosind propriile forțe și eforturile consumatorilor, pentru a avansa în procesul de rezolvare a problemelor de putere reactivă și a sarcinilor de optimizare a fluxurilor acesteia, normalizarea nivelurilor de tensiune, reducerea pierderilor de putere activă în electricitate. rețelele de distribuție și creșterea fiabilității alimentării cu energie a consumatorilor, ar trebui să existe o inspecție a instalațiilor filialei IDGC din Caucazul de Nord, JSC - Stavropolenergo pentru starea surselor de energie reactivă, starea energiei reactive și dispozitive de măsurare a puterii pentru funcția de monitorizare a echilibrului energiei reactive și puterii.
Stavropolenergo are 866 de bănci de dispozitive de compensare (BSD) cu o capacitate disponibilă de 38,66 MVAr (sarcina reală la puterea reactivă maximă este de 25,4 MVAr). În bilanţul consumatorului, capacitatea instalată este de 25,746 MVAr (sarcina reală la puterea reactivă maximă este de 18,98 MVAr)
Împreună cu OJSC Stavropolenergosbyt, au fost efectuate studii privind natura sarcinii consumatorilor cu consum crescut de putere reactivă (tg ? > 0,4). După publicarea „Procedurii pentru calcularea raportului dintre consumul de energie activă și reactivă pentru dispozitivele individuale de recepție a energiei electrice ale consumatorilor de energie electrică”, în conformitate cu Decretul Guvernului Federației Ruse nr. 530, se va organiza lucrul cu consumatorii. în întregime. Condițiile de lucru cu consumatorii în conformitate cu noua „Procedură...” sunt cuprinse în textul contractelor de furnizare a energiei electrice aflate în curs de renegociere.
Atunci când consumatorii solicită conectarea la rețelele electrice ale Stavropolenergo sau pentru o creștere a puterii conectate de 150 kW și peste, cerințele privind necesitatea compensării puterii reactive sunt incluse în contractele de conectare a consumatorilor la rețeaua electrică într-o sumă care asigură respectarea valorilor limită stabilite ale factorilor de putere reactivă.
Semnarea unor acorduri suplimentare la contractele de furnizare de servicii de transport de energie electrică a fost organizată cu OJSC Stavropolenergosbyt, OJSC Pyatigorsk Electric Networks, LLC RN-Energo, KT CJSC RCER și K, OJSC Nevinnomyssky Azot, garantând furnizorilor condiții de menținere. de către consumatorii cu o putere conectată de 150 kW sau mai mulți factori de putere reactivă stabiliți de organul executiv federal care exercită funcțiile de dezvoltare a politicii de stat în domeniul complexului combustibil și energetic și cerințe pentru asigurarea contorizării energiei reactive.
În următorii ani, se așteaptă să fie puse în funcțiune noi capacități industriale, care vor determina creșterea consumului de până la 3% sau mai mult pe an. Acest lucru face ca sarcina de echilibrare a puterii reactive să fie una dintre domeniile prioritare, care va primi o atenție sporită.
Compensarea puterii reactive- impact vizat asupra echilibrului puterii reactive într-un nod al sistemului de energie electrică pentru reglarea tensiunii, iar în rețelele de distribuție pentru reducerea pierderilor de energie electrică. Se realizează cu ajutorul dispozitivelor de compensare. Pentru menținerea nivelurilor de tensiune necesare în nodurile rețelei electrice, consumul de putere reactivă trebuie asigurat de puterea generată necesară, ținând cont de rezerva necesară. Puterea reactiva generata este formata din puterea reactiva generata de generatoarele centralei electrice si din puterea reactiva a dispozitivelor de compensare situate in reteaua electrica si in instalatiile electrice ale consumatorilor de energie electrica.
Compensarea puterii reactive este relevantă în special pentru întreprinderile industriale, ai căror principali consumatori de electricitate sunt motoarele asincrone, drept urmare factorul de putere fără a lua măsuri de compensare este de 0,7-0,75. Măsurile de compensare a puterii reactive la o întreprindere vă permit să:
unde n este numărul de intervale de timp;
c) factorul de putere mediu ponderat, determinat din citirile contoarelor Wa activă și energie reactivă Wr pentru o anumită perioadă de timp (zi, lună, an) folosind formula:
(9)Alegerea tipului, puterii, locației de instalare și modului de funcționare a dispozitivelor de compensare ar trebui să asigure cea mai mare eficiență, sub rezerva:
a) condițiile de tensiune admisibile în rețelele de alimentare și distribuție;
b) sarcini de curent admisibile în toate elementele rețelei;
c) moduri de funcționare a surselor de putere reactivă în limite acceptabile;
d) rezerva de putere reactivă necesară.
Criteriul cost-eficacitate este minimul costurilor date, atunci când se determină care ar trebui luate în considerare următoarele:
a) costurile de instalare a dispozitivelor de compensare și a echipamentelor suplimentare pentru acestea;
b) reducerea costului echipamentelor pentru stațiile de transformare și construcția rețelelor de distribuție și alimentare, precum și a pierderilor de energie electrică în acestea și
c) o scădere a capacității instalate a centralelor electrice datorită scăderii pierderilor de putere activă.
Din toate cele de mai sus, putem concluziona că compensarea puterii reactive în rețelele regionale care utilizează bănci de condensatoare va crește capacitatea liniei fără a schimba echipamentul electric. În plus, are sens din punct de vedere economic.
reduce sarcina transformatoarelor, crește durata de viață a acestora,
reduceți sarcina pe fire și cabluri, utilizați-le cu o secțiune transversală mai mică,
îmbunătățirea calității electricității la receptoarele electrice (prin reducerea distorsiunii formei de undă a tensiunii),
reduce sarcina echipamentelor de comutare prin reducerea curenților din circuite,
evitarea penalizărilor pentru reducerea calității energiei electrice din cauza unui factor de putere redus,
reduce costurile cu energie.
Consumatorii de putere reactivă necesar pentru a crea câmpuri magnetice sunt atât unitățile individuale de transmisie a puterii (transformatoare, linii, reactoare), cât și receptoarele electrice care transformă electricitatea într-un alt tip de energie, care, conform principiului funcționării lor, utilizează un câmp magnetic (asincron). motoare, cuptoare cu inducție etc.). Până la 80-85% din toată puterea reactivă asociată cu formarea câmpurilor magnetice este consumată de motoarele și transformatoarele asincrone. O parte relativ mică din echilibrul general al puterii reactive revine ponderii altor consumatori, de exemplu, cuptoare cu inducție, transformatoare de sudură, unități de transformare, iluminare fluorescentă etc.
Puterea totală furnizată de generatoare către rețea:
(1)
unde P și Q sunt puterile active și reactive ale receptorilor, ținând cont de pierderile de putere în rețele;
cosφ este factorul de putere rezultat al receptorilor de electricitate.
Generatoarele sunt proiectate să funcționeze la factorul lor de putere nominală de 0,8-0,85, la care sunt capabile să furnizeze puterea activă nominală. O scădere a cosφ pentru consumatori sub o anumită valoare poate duce la faptul că cosφ al generatoarelor va fi mai mic decât cel nominal și puterea activă pe care o produc la aceeași putere totală va fi mai mică decât cea nominală. Astfel, cu factori de putere scazuti in randul consumatorilor, pentru a asigura transmiterea unei anumite puteri active catre acestia, este necesara investirea unor costuri suplimentare in constructia de centrale electrice mai puternice, cresterea capacitatii de trecere a retelelor si transformatoarelor si, pe masura ce ca urmare, suportă costuri de operare suplimentare.
Deoarece sistemele electrice moderne includ un număr mare de transformatoare și linii aeriene lungi, reactanța dispozitivului de transmisie este foarte semnificativă, iar acest lucru provoacă pierderi considerabile de tensiune și putere reactivă. Transferul puterii reactive prin rețea duce la pierderi suplimentare de tensiune, din expresia:
(2)
Se poate observa că puterea reactivă Q transmisă prin rețea și reactanța rețelei X afectează semnificativ nivelul de tensiune al consumatorilor.
Mărimea puterii reactive transmise afectează, de asemenea, pierderile de putere activă și energie în transmisia puterii, care rezultă din formula:
(3)
Mărimea care caracterizează puterea reactivă transmisă este factorul de putere 
. Înlocuind valoarea puterii totale exprimată în termeni de cosφ în formula pierderii, obținem:
(4)
Acest lucru arată că dependența puterii băncilor de condensatoare este invers proporțională cu pătratul tensiunii rețelei, prin urmare este imposibil să se regleze fără probleme puterea reactivă și, prin urmare, tensiunea instalației. Astfel, cos (φ) scade atunci când consumul de putere reactivă al sarcinii crește. Este necesar să ne străduim să creștem cos (φ), deoarece cos scăzut (φ) cauzează următoarele probleme:
Articol înrudit:Compensarea perturbațiilor și interferențelor la controlul unui obiect liniar prin ieșire
Pierderi mari de putere în liniile electrice (curgerea curentului de putere reactivă);
Căderi mari de tensiune în liniile electrice;
Necesitatea de a crește puterea generală a generatoarelor, secțiunile transversale ale cablurilor și puterea transformatoarelor de putere.
Din toate cele de mai sus, este clar că este necesară compensarea puterii reactive. Acest lucru poate fi realizat cu ușurință prin utilizarea unităților de compensare active. Principalele surse de putere reactivă instalate la punctul de consum sunt compensatoarele sincrone și condensatoarele statice. Cele mai utilizate sunt condensatoarele statice la tensiuni de până la 1000 V și 6-10 kV. Condensatoarele sincrone sunt instalate la o tensiune de 6-10 kV în stațiile raionale.
Fig.1 Diagrame de transmisie a puterii
a-fără compensare; b - cu compensare.
Toate aceste dispozitive sunt consumatori de putere reactivă (capacitivă) lider sau, ceea ce este la fel, surse de putere reactivă întârziată pe care le furnizează rețelei. Acest lucru este ilustrat de diagrama din fig. 1. Deci, în diagrama din Fig. Figura 1a prezintă transferul de energie electrică de la centrala A la stația de consum B. Puterea transmisă este P + jQ. La instalarea condensatoarelor statice cu o putere Q K la consumator (Fig. 1 b), puterea transmisă prin rețea va fi P + j(Q - Q K)
Vedem că puterea reactivă transmisă de la centrală a scăzut sau, după cum se spune, a devenit compensată de cantitatea de putere generată de banca de condensatoare. Consumatorul primește acum o parte semnificativă din această putere direct de la instalația de compensare. Când puterea reactivă este compensată, pierderile de tensiune în liniile de transport electric sunt, de asemenea, reduse. Dacă înainte de compensare am avut o pierdere de tensiune în rețeaua raională
(5)
atunci, dacă există despăgubiri, aceasta va fi redusă la cuantum
(6)
unde R și X sunt rezistența rețelei.
Deoarece puterea condensatoarelor individuale este relativ mică, aceștia sunt de obicei conectați în paralel în baterii plasate în dulapuri complete. Sunt adesea utilizate instalații formate din mai multe grupuri sau secțiuni de bănci de condensatoare, ceea ce face posibilă reglarea treptată a puterii condensatoarelor și, prin urmare, a tensiunii instalației.
Banca de condensatoare trebuie să fie echipată cu o rezistență de descărcare strâns conectată la bornele sale. Rezistența de descărcare pentru băncile de condensatoare cu o tensiune de 6-10 kV este transformatoarele de tensiune VT, iar pentru băncile de condensatoare cu o tensiune de până la 380 V - lămpi cu incandescență. Necesitatea rezistențelor de descărcare este dictată de faptul că, atunci când condensatoarele sunt deconectate de la rețea, o sarcină electrică rămâne în ele și se menține o tensiune apropiată ca valoare de tensiunea rețelei. Fiind inchisi (dupa deconectare) la rezistenta de descarcare, condensatoarele isi pierd rapid sarcina electrica, tensiunea scade si ea la zero, ceea ce asigura siguranta intretinerii instalatiei. Unitățile condensatoare diferă de alte dispozitive de compensare prin simplitatea proiectării și întreținerii, absența pieselor rotative și pierderile reduse de putere activă.
Fig. 2 Schema de conectare a unui banc de condensatori.
Atunci când alegeți puterea dispozitivelor de compensare, trebuie să depuneți eforturi pentru distribuția corectă a surselor de putere reactivă și cea mai economică încărcare a rețelelor. Sunt:
a) factor de putere instantaneu, calculat prin formula.
(7)
pe baza citirilor simultane ale unui wattmetru (P), voltmetru (U) și ampermetru (I) pentru un moment dat în timp sau din citirile unui contor de fază,
b) factorul de putere mediu, care este media aritmetică a factorilor de putere instantanei pentru perioade egale de timp, determinată prin formula:
5 Strict vorbind, metode de selectare a secțiunilor transversale pe baza pierderilor de tensiune admisibile au fost dezvoltate pentru conductorii din metale neferoase în rețele cu tensiuni de până la 35 kV inclusiv. Metodele sunt dezvoltate pe baza ipotezelor acceptate în rețelele de o astfel de tensiune.
Metodele de determinare a secțiunii transversale pe baza pierderii de tensiune admisibile se bazează pe faptul că valoarea reactanței conductorilor X 0 practic nu depinde de secțiunea transversală a firului F:
pentru liniile electrice aeriene X 0 = 0,36 - 0,46 Ohm/km;
· pentru liniile electrice de cablu cu tensiune 6 – 10 kV X 0 = 0,06 - 0,09 Ohm/km;
· pentru liniile electrice de cablu cu o tensiune de 35 kV X 0 = 0,11 - 0,13 Ohm/km.
Cantitatea de pierdere de tensiune admisibilă în liniile de transport electric este calculată pe baza puterii și rezistenței secțiunilor folosind formula:
și constă din două componente - pierderea de tensiune în rezistențele active și pierderea de tensiune în reactanțe.
Tinand cont de faptul ca X 0 practic nu depinde de secțiunea transversală a firului, valoarea poate fi calculată înainte de a calcula secțiunea transversală a conductorului, având în vedere valoarea medie a reactanței X 0av în intervalele specificate ale modificării sale:
Pe baza valorii date a tensiunii admisibile în linia de transport, se calculează proporția pierderii de tensiune în rezistențele active:
În expresia pentru calculul pierderii de tensiune în rezistenţele active
parametrul depinde de secțiunea transversală,
unde este conductivitatea materialului firului.
Dacă linia de alimentare constă dintr-o singură secțiune, atunci valoarea secțiunii transversale poate fi determinată din expresia pentru:
Cu un număr mai mare de secțiuni ale liniilor de transport, sunt necesare condiții suplimentare pentru a calcula secțiunile transversale ale conductorilor. Sunt trei dintre ele:
· consistența secțiunilor în toate domeniile F=const;
· consum minim de material conductor min;
· pierderi minime de putere activă min.
Apare atunci când două fire ale unui circuit sunt conectate, conectate la terminale diferite (de exemplu, în circuitele DC acestea sunt „+” și „-”) ale sursei printr-o rezistență foarte scăzută, care este comparabilă cu rezistența firelor înșiși.
Curentul în timpul unui scurtcircuit poate depăși de multe ori curentul nominal din circuit. În astfel de cazuri, circuitul trebuie întrerupt înainte ca temperatura firelor să atingă valori periculoase.
Pentru a proteja firele de supraîncălzire și pentru a preveni aprinderea obiectelor din jur, dispozitivele de protecție - sau - sunt incluse în circuit.
Scurtcircuitele pot apărea și din cauza supratensiunii ca urmare a furtunilor, a loviturilor directe de fulgere, a deteriorării mecanice a pieselor izolatoare și a acțiunilor eronate ale personalului de întreținere.
În timpul scurtcircuitelor, curenții din circuitul în scurtcircuit cresc brusc, iar tensiunea scade, ceea ce prezintă un mare pericol pentru echipamentele electrice și poate provoca întreruperi în alimentarea cu energie a consumatorilor.
Se produc scurtcircuite:
trifazat (simetric), în care toate cele trei faze sunt scurtcircuitate;
bifazic (asimetric), în care doar două faze sunt scurtcircuitate;
bifazic la masă în sistemele cu neutru solid împământat;
monofazat asimetric față de masă cu neutri împământați.
Curentul atinge cea mai mare valoare în timpul unui scurtcircuit monofazat. Ca urmare a utilizării unor măsuri artificiale speciale (de exemplu, împământarea neutrelor prin împământare, împământarea doar unei părți a neutrelor), valoarea maximă a curentului de scurtcircuit monofazat poate fi redusă la valoarea scurtcircuitului trifazat. curent de circuit, pentru care calculele sunt efectuate cel mai adesea.
Cauzele scurtcircuitelor
Principala cauză a scurtcircuitelor este izolarea defectuoasă a echipamentelor electrice.
Defecțiunile de izolație sunt cauzate de:
1. Supratensiuni (în special în rețelele cu neutri izolați),
2. Fulgerul direct,
3. Îmbătrânirea izolației,
4. Deteriorări mecanice ale izolației, trecere sub liniile mecanismelor supradimensionate,
5. Întreținere slabă a echipamentelor.
Adesea, cauza deteriorării părții electrice a instalațiilor electrice este acțiunile necalificate ale personalului de întreținere.
Scurtcircuite intenționate
La implementarea schemelor de conexiune simplificate pentru substații descendente, se folosesc dispozitive speciale - care creează scurtcircuite intenționate pentru a opri rapid orice deteriorare care a apărut. Astfel, alături de scurtcircuite aleatorii în sistemele de alimentare cu energie electrică, există și scurtcircuite intenționate cauzate de acțiunea scurtcircuitelor.
Consecințele scurtcircuitelor
Ca urmare a unui scurtcircuit, piesele purtătoare de curent devin foarte supraîncălzite, ceea ce poate duce la defectarea izolației, precum și la apariția unor forțe mecanice mari care contribuie la distrugerea unor părți ale instalațiilor electrice.
În acest caz, alimentarea normală a consumatorilor din secțiunile nedeteriorate ale rețelei este întreruptă, deoarece un scurtcircuit de urgență într-o linie duce la o scădere generală a tensiunii. În punctul scurtcircuitului, conjugarea devine zero și în toate punctele până la punctul scurtcircuitului, tensiunea scade brusc, iar alimentarea normală a liniilor nedeteriorate devine imposibilă.
Când apar scurtcircuite în sistemul de alimentare, rezistența sa totală scade, ceea ce duce la o creștere a curenților în ramurile sale în comparație cu curenții în modul normal și acest lucru determină o scădere a tensiunii punctelor individuale ale sistemului de alimentare, care este mai ales în apropierea scurtcircuitului. Gradul de reducere a tensiunii depinde de funcționare și de distanța de la locul defectului.
În funcție de locația și durata avariei, consecințele acesteia pot fi locale sau pot afecta întregul sistem de alimentare cu energie.
Dacă scurtcircuitul este departe, mărimea curentului de scurtcircuit poate fi doar o mică parte din curentul nominal al generatoarelor de alimentare, iar apariția unui astfel de scurtcircuit este percepută de ei ca o ușoară creștere a sarcinii.
O cădere puternică de tensiune are loc numai în apropierea scurtcircuitului, în timp ce în alte puncte ale sistemului de alimentare această scădere este mai puțin vizibilă. În consecință, în condițiile luate în considerare, consecințele periculoase ale unui scurtcircuit apar doar în părțile sistemului de alimentare cu energie electrică cele mai apropiate de locul accidentului.
Curentul de scurtcircuit, chiar dacă este mic în comparație cu curentul nominal al generatoarelor, este de obicei de multe ori mai mare decât curentul nominal al ramurii în care a avut loc scurtcircuitul. Prin urmare, chiar și în timpul unui curent de scurtcircuit de scurtă durată, poate provoca conductori suplimentari și conductori mai mari decât este permis.
Curenții de scurtcircuit provoacă forțe mecanice mari între conductori, care sunt deosebit de mari la începutul procesului de scurtcircuit, când curentul atinge valoarea maximă. Dacă rezistența conductorilor și a fixărilor lor este insuficientă, pot apărea deteriorări mecanice.
O scădere bruscă profundă a tensiunii în timpul unui scurtcircuit afectează funcționarea consumatorilor. În primul rând, aceasta se referă la motoarele, deoarece chiar și cu o scădere pe termen scurt a tensiunii cu 30-40%, acestea se pot opri (motoarele se blochează).
Blocajele motoarelor au un impact grav asupra funcționării unei întreprinderi industriale, deoarece este nevoie de mult timp pentru a restabili procesul normal de producție și o oprire neașteptată a motoarelor poate provoca produse defecte ale întreprinderii.
Dacă distanța este scurtă și scurtcircuitul are o durată suficientă, este posibil ca stațiile de operare în paralel să nu se sincronizeze, de exemplu. întreruperea funcționării normale a întregului sistem electric, care este cea mai periculoasă consecință a unui scurtcircuit.
Sistemele de curent dezechilibrat care apar în timpul defecțiunilor la pământ pot crea fluxuri magnetice suficiente pentru a induce CEM semnificative în circuitele adiacente (linii de comunicație, conducte), care sunt periculoase pentru personalul de exploatare și echipamentele acestor circuite.
Astfel, consecințele scurtcircuitelor sunt următoarele:
1. Deteriorări mecanice și termice ale echipamentelor electrice.
2. Incendii în instalaţiile electrice.
3. Scăderea nivelului de tensiune în rețeaua electrică, ducând la scăderea cuplului motoarelor electrice, frânarea acestora, scăderea productivității, sau chiar la răsturnarea acestora.
4. Pierderea sincronizării generatoarelor individuale, centralelor electrice și părților sistemului electric și apariția accidentelor, inclusiv a accidentelor de sistem.
5. Influența electromagnetică asupra liniilor de comunicații, comunicații etc.
De ce trebuie să calculați curenții de scurtcircuit?
Un scurtcircuit într-un circuit determină un proces tranzitoriu în acesta, în timpul căruia curentul poate fi considerat ca suma a două componente: armonică forțată (periodic, sinusoidal) ip și liber (aperiodic, exponențial) ia. Componenta liberă scade cu constanta de timp Tk = Lk/rk = xk/ωrk pe măsură ce procesul tranzitoriu scade. Valoarea maximă instantanee iу a curentului total i se numește curent de șoc, iar raportul dintre acesta din urmă și amplitudinea Iпm este coeficientul de șoc.
Calculul curenților de scurtcircuit este necesar pentru selectarea corectă a echipamentelor electrice, proiectarea protecției releelor și automatizărilor și selectarea mijloacelor de limitare a curenților de scurtcircuit.
Scurtcircuitele (SC) apar de obicei prin rezistențe de tranziție - arcuri electrice, obiecte străine în punctul de deteriorare, suporturi și împământarea acestora, precum și rezistența între firele de fază și masă (de exemplu, atunci când firele cad la pământ). Pentru a simplifica calculele, se presupune că rezistențele individuale de tranziție, în funcție de tipul de deteriorare, sunt egale între ele sau egale cu zero (scurtcircuit „metalic” sau „mort”).
Salutare tuturor. Mă bucur foarte mult că ai vizitat site-ul meu. Și astăzi, vom vorbi despre ce este un scurtcircuit și ce fel de scurtcircuite există.
Un scurtcircuit este o conexiune (contact) a două sau mai multe puncte (conductoare) ale unui circuit electric cu valori de potențial diferite.
Potențiale diferite sunt atunci când există fază și zero într-o rețea de curent alternativ sau plus și minus într-o rețea de curent continuu.
Acum să ne uităm la ce tipuri de scurtcircuit există.
Într-o rețea monofazată pot exista doar două tipuri de scurtcircuit:
1. fază și zero - acest tip de scurtcircuit apare foarte des în condiții simple de zi cu zi. De exemplu, odată cu debutul iernii devine frig, iar mulți oameni încearcă să se încălzească cu ajutorul radiatoarelor electrice.
Dar puțini oameni acordă atenție prizelor în care sunt conectate aceleași încălzitoare. Se întâmplă adesea ca prizele să nu fie proiectate pentru curenții pe care încălzitoarele îi consumă, sau adesea prizele să aibă un contact slab.
Din această cauză, prizele și ștecherele încep să se încălzească. Ca urmare a încălzirii prelungite, izolația firelor este distrusă. Și la un moment bun doi conductori, deja expuși, se pot atinge și va rezulta un scurtcircuit.
2. fază și împământare - acesta este momentul în care firul de fază începe cumva să intre în contact cu corpul împământat al oricărui echipament electric. Fie că este vorba despre un încălzitor electric de apă, o lampă, o mașină unealtă și așa mai departe.
De asemenea, se întâmplă ca carcasa să fie pusă la zero, apoi un astfel de scurtcircuit poate fi atribuit primului caz.
Dar în situațiile în care apare un scurtcircuit, poate fi mult mai mult:
1. circuit monofazat - fază și zero. Am descris deja acest tip mai sus, așa că să trecem la următorul.
2. bifazic - acesta este momentul în care două faze sunt conectate una la cealaltă. Se întâmplă adesea pe liniile electrice aeriene. Acest fenomen a fost probabil văzut de fiecare persoană din viața lui. Când există un vânt puternic afară și începe să slăbească firele, și nu primește prea multe artificii. În întreprinderile industriale, un astfel de scurtcircuit apare adesea în circuitele de alimentare.
3. două faze și pământ - acest lucru, desigur, se întâmplă mai rar, dar se întâmplă totuși. Un exemplu când două faze se pot conecta între ele și, în același timp, pot contacta și pământul.
4. trifazat - acesta este momentul în care toate cele trei faze sunt într-un fel închise împreună. Un astfel de scurtcircuit va avea loc atunci când un obiect conductiv cade sau atinge toate cele trei faze în același timp.
Care ar putea fi consecințele curenților de scurtcircuit?
În timpul unui scurtcircuit, curentul crește instantaneu, ceea ce duce la încălzirea puternică și la topirea metalelor. Stropii din acest metal se împrăștie în toate direcțiile și toate acestea sunt însoțite de un fulger strălucitor și foc. Ceea ce poate duce cu ușurință la un incendiu și la consecințe foarte grave.
În condiții obișnuite de acasă, dacă nu alegeți protecția potrivită la scurtcircuit, puteți pierde foarte mult. Începând de la casa și mobila ta și terminând cu propria ta viață și cu viețile oamenilor care trăiesc cu tine sub același acoperiș.
În întreprinderi, curenții de scurtcircuit pot duce la situații de urgență, deteriorarea echipamentelor, iar oamenii pot suferi și de acest lucru. Dar întreprinderile folosesc de obicei mai multe protecții simultan, ceea ce practic elimină apariția scurtcircuitelor.
Atât am vrut să spun. Dacă aveți întrebări, adresați-le în comentarii. Dacă articolul ți-a fost util, atunci partajează-l prietenilor tăi pe rețelele sociale și abonează-te la actualizări. Pana data viitoare.
Cu stimă, Alexandru!
Orice persoană a cărei muncă implică întreținerea echipamentelor electrice cunoaște foarte bine necazurile pe care le prezintă un scurtcircuit (scurtcircuit). Uneori se crede că reprezintă daune. Este gresit. Un scurtcircuit este un proces sau, dacă doriți, un mod de funcționare de urgență al oricărei părți a unei instalații electrice. Dar consecințele sale duc cu adevărat la pagube. Definiția general acceptată este: „Un scurtcircuit este o conexiune directă a două sau mai multe puncte dintr-un circuit electric care au potențiale diferite. Este un mod anormal (neintenționat) de funcționare.”
Pentru a înțelege ce se întâmplă exact în circuit în momentul în care apare un scurtcircuit acolo, este necesar să ne amintim principiile de funcționare ale elementelor circuitului. Să ne imaginăm un circuit simplu format din doi conductori și o sarcină (de exemplu, un bec). În condiții normale, există o mișcare direcționată a particulelor elementare încărcate într-un conductor, datorită influenței constante a sursei. Se deplasează de la un pol al sursei la celălalt prin două secțiuni de sârmă și o lampă. În consecință, lampa emite lumină deoarece particulele fac o anumită cantitate de muncă în ea.
Când direcția de mișcare se schimbă constant, dar în acest caz nu este important. Numărul de electroni care trec printr-o anumită secțiune a circuitului pe unitatea de timp este limitat de rezistența lămpii, a conductorilor și a sursei EMF. Cu alte cuvinte, curentul nu crește la infinit, ci corespunde unei stări de echilibru.
Dar din anumite motive izolația pe o secțiune a circuitului este deteriorată. De exemplu, o lampă a fost inundată cu apă. În acest caz, scade. Ca urmare, curentul care curge prin circuit este limitat de rezistența totală a sursei de alimentare, a firelor și a „istmului” apei de pe lampă. De obicei, această sumă este atât de nesemnificativă încât nu este luată în considerare în calcule (cu excepția calculelor de specialitate).
Rezultatul este o creștere aproape infinită a curentului, determinată de legea clasică a lui Ohm. Puterea de scurtcircuit este adesea menționată în acest caz. Este determinată de valoarea limită a curentului electric pe care sursa de alimentare este capabilă să o furnizeze înainte de defecțiune. Apropo, de aceea este interzisă conectarea (scurtcircuitarea) contactelor opuse ale bateriilor.
Deși în exemplu luăm în considerare eliminarea rezistenței lămpii din circuit din cauza apei care pătrunde în el, există multe motive pentru un scurtcircuit. De exemplu, dacă vorbim despre același circuit, atunci scurtcircuit. poate apărea și dacă izolația a cel puțin unui fir este ruptă și acesta intră în contact cu pământul. În acest caz, curentul de la sursa de alimentare va urma calea cu cea mai mică rezistență, adică până la pământ, care are o capacitate uriașă. Deteriorarea izolației a două fire simultan și contactul lor va duce la același rezultat.
Cele de mai sus pot fi generalizate: scurtcircuitele pot fi cu sau fără masă. Acest lucru nu afectează procesele în curs.
Ce fel de daune au fost discutate la începutul articolului? După cum se știe, cu cât curentul care trece prin secțiunile circuitului este mai mare, cu atât încălzirea acestora este mai mare. Cu o sursă de putere suficientă în timpul scurtcircuitului. unele secțiuni ale lanțului pur și simplu se ard, transformându-se în praf de cupru (pentru elemente de cupru).
Protecția la scurtcircuit este destul de simplă și eficientă. Raportările de daune din cauza scurtcircuitelor apar în principal din cauza parametrilor selectați incorect ai dispozitivelor de protecție și a selectivității incorecte. Dacă vorbim de un circuit de uz casnic de 220 V, atunci când curentul crește excesiv, o declanșare electromagnetică situată în interior întrerupe circuitul.
În fiecare zi, fie acasă, fie la serviciu, închidem circuitul electric și nu se întâmplă nimic exploziv. Prin completarea unui circuit folosind ștecherul unui aparat electric, electricitatea este convertită în:
- - în energie mecanică - motoare de pompe, aspiratoare și diverse dispozitive electrice.
- - în energie termică - aer cald de la un uscător de păr, apă clocotită dintr-un fierbător electric, radiație termică de la un convector electric.
Aceasta este o închidere bună, să o numim convențional, spre deosebire de o închidere scurtă, „lungă” a circuitului electric.
Un scurtcircuit are un rezultat negativ, adică energia se poziționează sub formă de scântei, breton, adesea aprinderea cablurilor și materiale ușor inflamabile - un incendiu.
Ce este un scurtcircuit?
Exemplu: o locomotivă trebuie să livreze mărfuri, să zicem, din orașul Nijni Novgorod către o metropolă precum Moscova. Călătoria trenului trebuie să fie lungă. O locomotivă, trăgând în spate 50 de vagoane de cărbune, ia viteză. Dar brusc, în orașul Vladimir, dispeceratul face o greșeală fatală, schimbând săgeata pe calea unde se află un alt tren - un accident nu poate fi evitat.
Un tren care a câștigat viteză mare nu poate fi oprit rapid. Un exemplu clar poate părea primitiv, dar aș dori să arăt principiul de bază - aceasta este puterea, puterea, folosită în alte scopuri, aducând distrugere. Traseul locomotivei cu multe vagoane s-a dovedit a fi scurt, incomplet și nu a atins scopul.
Este PUTEREA curentului care produce distrugere în timpul unui scurtcircuit, curentul crește de 20 de ori, cantitatea de căldură crește de aproximativ 400 de ori.
Iată o altă explicație clară a ceea ce este un scurtcircuit.
Se știe că cablarea electrică defectuoasă duce la un scurtcircuit, care cel mai adesea provoacă un incendiu. Acest lucru este adesea menționat în rapoartele de incendiu. Ce este un scurtcircuit și de ce este periculos?
În funcționare normală, curentul din cablajul dintre firele de fază și neutru trece prin sarcină, ceea ce limitează acest curent la un nivel care este sigur pentru cablare. Când izolația este distrusă, curentul curge, ocolind sarcina, imediat între fire. Un astfel de contact este numit scurt deoarece are loc în plus față de aparatul electric.
Să ne amintim legea lui Ohm: I = U/R, care de obicei se pronunță astfel: „Curentul dintr-un circuit este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu REZISTENTA.” Rezistența este la care merită să acordați atenție aici.
Rezistența cablajului electric este, de regulă, mică, deci poate fi neglijată și considerată egală cu zero. Conform legilor matematicii, împărțirea la zero este imposibilă, iar rezultatul va tinde spre infinit. În cazul unui scurtcircuit, curentul din circuit va tinde către același infinit.
Desigur, acest lucru nu este în întregime adevărat, firele au un fel de rezistență finită, așa că curentul, desigur, nu va ajunge la infinit, dar va fi suficient de puternic pentru a produce un efect distructiv, o explozie destul de puternică. Are loc un arc voltaic, a cărui temperatură ajunge la 5000 de grade Celsius.
Cauzele scurtcircuitului
- Erori ale personalului care deservește rețelele electrice.
- Din cauza uzurii cablajelor electrice (învechite).
- Instalare incorectă a cablajului.
- Contact slab în conexiunile cablajelor și a aparatelor electrice
- Din cauza suprasarcinii circuitului electric.
- Poate apărea din cauza deteriorării mecanice a firelor.
- Neajunsurile pot fi cauzate de rozătoare.
Cum să preveniți un scurtcircuit?
Pentru a preveni scurtcircuitul este necesar.
- Instalați și operați corect instalațiile electrice.
- Selectați cablajul electric în conformitate cu valoarea curentului.
- Efectuați periodic controale și măsurători ale rezistenței de izolație programate;
- Alegeți dispozitivele de protecție automată potrivite care sunt concepute pentru a deconecta zona deteriorată.
- Înainte de a lucra cu cablajul, acesta trebuie scos de sub tensiune.
Beneficiul scurtcircuitului
Sudarea cu arc, care este utilizată în producție, s-a născut pe baza unui scurtcircuit. Punctul de contact al tijei și suprafața metalică este încălzit până la punctul de topire, structura metalică este conectată într-un singur întreg. De exemplu, caroserii auto moderne sunt fixate precis printr-un scurtcircuit - sudare cu arc.
După cum am văzut, un scurtcircuit poate provoca distrugeri dacă curentul este utilizat inadecvat. Dacă energia este gestionată corect, se pot realiza mari progrese tehnologice.
