Что такое межфазное короткое замыкание — понятие и причины

Междуфазное короткое замыкание — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Междуфазные короткие замыкания — двухфазные и трехфазные — возникают как в сетях с заземленной, так и в сетях с изолированной нейтралью. Однофазные короткие замыкания могут происходить только в сетях с заземленной нейтралью.

Междуфазные короткие замыкания; двухфазные и трехфазные возникают как в сетях с заземленной, так и в сетях с изолированной нейтралью. Однофазные короткие замыкания могут происходить только в сетях с заземленной нейтралью.

Междуфазные короткие замыкания сопровождаются повреждением обмотки, а иногда и разрушением стали магнитопровода статора.

Междуфазные короткие замыкания вызывают значительные разрушения и сопровождаются понижением напряжения в питающей сети, нарушая нормальную работу остальных потребителей. Поэтому зашита электродвигателей от междуфазных повреждений является обязательной.

Произошло междуфазное короткое замыкание, вызванное теми же причинами, что и пробой изоляции ( см. § 51 — 1), и протекающее весьма бурно.

Если от междуфазных коротких замыканий применяются токовые защиты, то расчет их токов срабатывания может быть произведен двумя способами.

Полукомплект от междуфазных коротких замыканий может действовать и при коротких замыканиях с землей, однако применение специального полукомплекта позволяет повысить чувствительность защиты для этого вида повреждений и обеспечить более четкую работу органов мощности по сравнению с соответствующими органами полукомплекта от междуфазных коротких замыканий.

Определение мест междуфазных коротких замыканий в сетях 6 — 35 кв является не менее актуальной задачей. Однако отыскание таких повреждений с помощью стационарных устройств, установленных на питающей подстанции, затруднено из-за специфической древовидной структуры этих сетей.

Значительно реже возникают междуфазные короткие замыкания в обмотках. Для групп однофазных трансформаторов они вообще исключены. Защита от коротких замыканий выполняется с действием на отключение поврежденного трансформатора. Для ограничения размеров разрушений целесообразно выполнять ее работающей без замедления.

Наиболее часто происходят междуфазные короткие замыкания и замыкания на землю.

Токовая отсечка от междуфазных коротких замыканий выполнена с помощью одного реле тока типа ЭТ-521, включенного на разность токов двух фаз.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Что такое мульти сплит-система: принцип работы правила монтажа и подключения

Токовая отсечка от междуфазных коротких замыканий и максимальная токовая защита от сверхтоков, вызванных перегрузкой, которую нельзя устранить без остановки механизма ( например, завал шахтной мельницы углем), выполнены с помощью одного реле типа РТ-82, включенного на разность токов двух фаз. Защиты действуют на отключение электродвигателя.

Страницы: 1 2 3 4

Как защитить ВЛ от однофазных токов к.з.?

Посещение выставки Energy Expo 2021 не прошло бесследно. Как только у меня появляется свободное время, я разбираю информацию (каталоги, диски), которую привез с выставки. Кое с чем делюсь на своем канале youtube.

Меня давно интересовал вопрос, а как защитить ВЛ-0,4кВ или ВЛИ-0,4кВ от однофазных токов короткого замыкания? К сожалению, я ВЛ практически не проектирую. Пару раз сталкивался с этим и тогда я понял, что обычным автоматическим выключателем сделать хорошую защиту очень трудно, поэтому для таких целей используют специальные изделия.

Мне приятно, что изделие, о котором сейчас буду рассказывать – сделано в Республике Беларусь

Если вы проектируете ВЛ, то наверняка вам известно такое изделие, как РЭ-13 или аналоги. Но, сегодня хочу вам рассказать про другое изделие, которое полностью заменяет данные изделия.

Для защиты воздушных ЛЭП от однофазных токов к.з., а также для защиты трансформаторных подстанций можно использовать такое изделие как УНЗ.

Принцип работы: УНЗ фиксирует наличие тока в нулевом проводе ВЛ с помощью трансформатора тока и подает сигнал на независимый расцепитель автоматического выключателя. Аварийный участок ВЛ – отключается.

В зависимости от контролируемого тока имеются 2 исполнения:

— со встроенным датчиком тока (УНЗ-10-80, УНЗ-80-150, УНЗ-130-200);

УНЗ-10-80, УНЗ-80-150, УНЗ-130-200

— с внешним датчиком тока (УНЗ-140-800, УНЗ-Т).

УНЗ-140-800, УНЗ-Т

Преимущества УНЗ:

1 Бесконтактное включение в нулевой провод и бесконтактное управление независимым расцепителем автоматического выключателя.

Нулевой провод проходит через трансформатор тока и не требует его разрыва.

2 УНЗ позволяет производить настройку тока срабатывания с учетом расчетного тока однофазного к.з.

3 Обеспечивается выдержка времени на отключение – 4 с (для УНЗ-Т 2-5 с).

Этим самым снижаются ложные срабатывания, уменьшается количество отключений потребителей, что напрямую влияет на эксплуатационные расходы.

Схема включения УНЗ-10-80, УНЗ-80-150, УНЗ-130-200:

Схема включения УНЗ-10-80, УНЗ-80-150, УНЗ-130-200

Схема включения УНЗ-140-800, УНЗ-Т:

Схема включения УНЗ-140-800, УНЗ-Т

Таблица характеристик УНЗ:

№ п/п	Обозначение устройства нулевой защиты	Диапазон уставки тока срабатывания, А	Дискретность уставки тока срабатывания	Примечание
1	УНЗ-0,4-У3-2003-10-80	10 ÷ 80	10; 20; 24; 27; 30; 33; 38; 42; 46; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80	Встроенный датчик тока, отв. Ø 24
2	УНЗ-0,4-У3-2003-80-150	80 ÷ 150	80; 83; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 115; 120; 125; 130; 135; 140; 145; 150
3	УНЗ-0,4-У3-2003-130-200	130 ÷ 200	130; 133; 135; 140; 145; 150; 155; 160; 165; 170; 175; 180; 185; 190; 195; 200
4	УНЗ-0,4-У3-2003-140-800	140 ÷ 800	140; 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800	Выносной датчик тока, отв. Ø 40 мм
5	УНЗ-0,4-У3-2003-Т	1,5 ÷ 5 (100 ÷ 2000*)	1,5; 1,8; 2; 2,3; 2,5; 2,8; 3; 3,3; 3,5; 4; 4,5; 5	*Стандартный трансформатор тока ХХХХ/5

Для защиты воздушных ЛЭП от токов к.з. применяйте специальные изделия. Правильный выбор уставок тока срабатывания УНЗ позволит исключить возникновение пожара и выход из строя силового транформатора, а также защитит электроприборы потребителей при высоких (низких) напряжениях, которые возникают при перекосе фаз.

Советую почитать:

Как выбрать коэффициент мощности?

Сравнительная таблица аналогов арматуры СИП

Однофазный АВР на переключателе фаз PF-431

Трехфазный дифференциальный автомат на 20А

Понятие и причины замыканий

Причиной замыкания, как правило, становится нарушение изоляции проводов

Межфазным замыканием электричества в многофазных цепях называют непреднамеренное соединение между собой изолированных проводников с поврежденным защитным покрытием.

В отдельных случаях оно проявляется как однофазное замыкание на землю или корпус работающего электрооборудования.

Такое состояние электрической сети является нарушением нормального режима работы системы и трактуется как аварийное. В этом случае в местах замыкания двух проводников или в точках их контакта с землей величина тока существенно возрастает. Максимальное его значение достигает порой нескольких тысяч Ампер. Неуправляемые потоки электричества способны привести к разрушительным последствиям.

Причинами возникновения аварийных ситуаций в высоковольтных электрических сетях являются:

Повреждение защитной изоляции каждого из фазных проводников из-за нарушений правил эксплуатации кабельных линий.
Случайный обрыв одной из жил воздушного кабеля и его замыкание на другой провод или землю.
Замыкание провода с поврежденной изоляцией на корпус действующей электроустановки.

Что такое фаза и ноль в электричестве

Давайте же получим крупицу полезных знаний и разберемся, что такое фаза и ноль в электричестве. В первую очередь нас интересуют электрический ток и электрический заряд. Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений — на нашем телеграм-канале. Электрический заряд — это физическая скалярная величина, которая определяет способность тел быть источником электромагнитных полей. Носителем наименьшего или элементарного электрического заряда является электрон.

Его заряд равен примерно -1,6 на 10 в минус девятнадцатой степени Кулон. Заряды условно делятся на положительные и отрицательные. Например, если мы потрем эбонитовую палочку о шерсть, она приобретет отрицательный электрический заряд избыток электронов, которые были захвачены атомами палочки при контакте с шерстью. Такую же природу имеет статическое электричество на волосах, только в этом случае заряд является положительным волосы теряют электроны.

Кстати, о том, что такое ток, напряжение и сопротивление можно дополнительно почитать в нашей отдельной статье, посвященной закону Ома. Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц носителей заряда по проводнику.

Само движение заряженных частиц возникает под действием электромагнитного поля — одного из фундаментальных физических полей. Электрический ток может быть постоянным и переменным. При постоянном токе направление и величина тока не меняются. Переменный ток — это ток, изменяющийся во времени. Источником постоянного тока является, например, батарейка. Но именно переменный ток используется в бытовых розетках, которые стоят в наших домах. Причина в том, что переменные токи гораздо проще получать и передавать на большие расстояния.

Основным видом переменного тока является синусоидальный ток. Это такой ток, который сначала нарастает в одном направлении, достигая максимума амплитуды начинает спадать, в какой-то момент становится равным нулю и снова нарастает, но уже в другом направлении. Простейший случай электрической цепи — однофазная цепь. В ней всего три провода. По одному из проводов ток течет к потребителю пусть это будет утюг или фен , а по другому — возвращается обратно.

Третий провод в однофазной сети — земля или заземление. Провод заземления не несет нагрузки, но служит как бы предохранителем. В случае, когда что-то выходит из-под контроля, заземление помогает предотвратить удар электрическим током. По этому проводу избыток электричества отводится или «стекает» в землю. Провод, по которому ток идет к прибору, называется фазой , а провод, по которому ток возвращается — нулем.

Итак, зачем нужен ноль в электричестве? Да за тем же, что и фаза! По фазному проводу ток поступает к потребителю, а по нулевому — отводится в обратном направлении. Сеть, по которой распространяется переменный ток, является трехфазной. Она состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Именно по такой сети ток идет до наших квартир.

Подходя непосредственно к потребителю квартирам , ток разделяется на фазы, и каждой из фаз дается по нулю. Частота изменения направления тока в странах СНГ — 50 Гц. Провода фазы и нуля нельзя путать. Иначе можно устроить короткое замыкание в цепи.

Чтобы этого не произошло и Вы ничего не перепутали, провода приобрели разную окраску. Каким цветом фаза и ноль обозначены в электричестве? Ноль, как правило, синего или голубого цвета, а фаза — белого, черного или коричневого.

Провод заземления также имеет свой окрас — желто-зеленый. Будем просто счастливы, если для кого-то эта информация была новой и интересной. Теперь, когда вы услышите что-то про электричество, фазу, ноль и землю, вы уже будете знать, о чем идет речь. Напоследок напоминаем, если вам вдруг понадобится произвести расчет трехфазной цепи переменного тока, вы можете смело обращаться в студенческий сервис.

Последствия

Межфазные КЗ могут не только отразиться на режимах работы электроустройств, ни и стать причиной их выхода из строя. Помимо этого токоведущие элементы подвергаются как термической, так и динамической нагрузке. Последняя характерна для мощных энергосистем, в которых наблюдается притягивание или отталкивание токопроводящих элементов. Это взаимодействие зависит от направления тока.

При аварии высоковольтных цепей динамическая нагрузка может привести к разрушению изоляторов, поддерживающих токопроводные магистрали, что только усугубляет ситуацию.

Термическая нагрузка проявляется в виде нагрева проводников при прохождении по ним тока замыкания. В результате токопроводы становятся, в буквальном смысле, нагревательными элементами.

Не менее опасным поражающим фактором при межфазном КЗ является образование электродуги, оказывающей негативное воздействие как на человека, так и оборудование. Она способна в течение микросекунд нагреть поверхность контакта до 4000°С — 10000°С, а в некоторых случаях и более. Соответственно, при такой высокой температуре плавится практически все металлические элементы. Нередко до срабатывания защиты дуга успевает пережечь токоведущие шины.

Образование электрической дуги на размыкателях

Электродуга не только нагревает как место контакта, так и окружающее ее пространство. Если рядом с ней расположены горючие материалы, то вероятность пожара существенно увеличивается.

Ожог, вызванный дугой, сложно поддается лечению. Это связано с тем, что мелкие брызги расплавленных металлов оседают на коже, образуя эффект металлизации. Характерно, что на практике случайно попасть под воздействие дуги практически нереально. Как правило, причина кроется в нарушении ТБ, технологических процессов, а также других ошибок, связанных с воздействием человеческого фактора.

К негативным последствиям КЗ также стоит отнести снижение уровня напряжения на аварийном участке. Это создает ряд дополнительных проблем, проявляющихся в виде сбоев в работе оборудования, подключенного к данной сети. Например, отключаются магнитные пускатели, срабатывает защита блоков питания электронных систем, повышается рабочий ток электродвигателей и т.д.

Расчет суммарного тока ОЗЗ

При замыкании на землю фазы одной из нескольких ЛЕП, что включенные к общему источнику, суммарный ток в месте замыкания за счет емкостных токов всех ЛЕП можно рассчитать несколькими методами.

Первый метод заключается в использовании удельных емкостей ЛЭП. Этот способ расчета даст наиболее точный результат и является предпочтительным. Удельные емкости ЛЭП можно взять из справочной литературы, или же из технических характеристик кабеля, предоставляемых заводом-изготовителем.

Выражение для определения тока ОЗЗ:

,

где С∑ – суммарная емкость фазы всех ЛЕП, причем С∑ = Суд l; Суд – удельная емкость фазы сети относительно земли, Ф/км; l – общая длина проводника одной фазы сети.

Второй метод применим для сетей с кабельными ЛЭП. Ток замыкания на землю для такой сети можно определить по эмпирической формуле:

,

где UНОМ – номинальное линейное напряжение сети, кВ; li – длина кабельной линии, км; qi – сечение жилы кабеля, мм2.

Кроме этих методов для расчета суммарного тока ОЗЗ, можно использовать значения емкостных токов каждого кабеля взятых из справочной литературы.

Какими бывают защитные устройства

Классификация устройств, которые делают безопасными электрические сети, довольно сложна. По той причине, что одно и то же устройство применяется в различных областях и с разными целями. А алгоритм их работы нередко состоит из нескольких этапов, каждый из которых может быть использован для защиты как единственный метод. Основными критериями классификации являются:

По сфере применения – для защиты людей или технических устройств.
По способу реакции – пассивные и активные.

В подавляющем большинстве случаев принцип их работы основан на физическом проявлении действия электрического тока – нагреве или притягивании металлических деталей в поле действия магнитного поля, им порожденного.

Профилактические меры

Силовой трехжильный кабель ВВГнг

Самый действенный и надежный способ предупреждения коротких замыканий – профессиональный подход к решению следующих технических и организационных вопросов:

Выбор подходящего силового кабеля, способного выдерживать большие перегрузки по току.
Строгое соблюдение правил монтажа и эксплуатации электрических сетей, а также подключаемых к ним машин и аппаратов.
Наличие актов приемки системы электроснабжения при сдаче ее в эксплуатацию.
Использование современных видов защитного оборудования, гарантирующего моментальное отключение линии при возникновении аварийной ситуации.

Особое внимание уделяется профилактическим мероприятиям, проводимым в строгом соответствии с требованиями действующих нормативов. Согласно положениям, касающимся обслуживания электрических сетей, профилактика проводится по заранее составленному плану, утвержденному руководителем конкретного подразделения

При его реализации необходимо различать следующие виды профилактического обслуживания:

Визуальные осмотры.
Текущие и планово-предупредительные ремонты.
Тестовые испытания электрооборудования при его приемке и в ходе эксплуатации.