Uzroci i posljedice kratkog spoja

Kratki spoj — povezivanje izvora EMF s opterećenjem, čiji je otpor vrlo mali u usporedbi s unutarnjim otporom izvora.

Struja kratkog spoja određena je samo unutarnjim otporom izvora r, tj. ik = E / r, gdje je E EMF izvora.

Obično Izvori EMF nisu dizajnirani za jaku struju koja se javlja tijekom kratkog spoja, u izvoru se stvara vrlo velika količina topline, što može dovesti do uništenja i smrti izvora. Kratki spoj je posebno opasan za izvore s malim unutarnji otpor (baterije, električni automobili itd.).

Dakle, do kratkog spoja dolazi kada su spojene dvije žice kruga, spojene na različite priključke (na primjer, u istosmjernim krugovima, to su «+» i «-«) izvora kroz vrlo mali otpor, koji je usporediv s otpor samih žica.

Struja kratkog spoja može višestruko premašiti nazivnu struju u krugu. U takvim slučajevima strujni krug se mora prekinuti prije nego što temperatura žica dosegne opasne vrijednosti.

Kako bi zaštitili žice od pregrijavanja i spriječili paljenje okolnih predmeta, zaštitni uređaji su uključeni u krug - osigurači ili prekidači.

Kratki spojevi također mogu nastati kod prenapona kao posljedica grmljavine, izravnih udara groma, mehaničkih oštećenja izolacijskih dijelova, pogrešnih radnji servisnog osoblja.

U slučaju kratkog spoja, struje kratkog spoja naglo rastu i napon se smanjuje, što predstavlja veliku opasnost za električnu opremu i može izazvati prekid napajanja potrošača.

Vidi također: Kako radi i radi zaštita od kratkog spoja

Kratki spojevi su:

• trofazni (simetrični), u kojem su sve tri faze kratko spojene;

• dvofazni (neuravnoteženi), u kojem su samo dvije faze kratko spojene;

• dvije faze na uzemljenje u sustavima sa čvrsto uzemljenim neutralima;

• jednofazni neuravnoteženi uzemljeni neutrali.

Struja doseže najveću vrijednost jednofaznim kratkim spojem. Kao rezultat uporabe posebnih umjetnih mjera (na primjer, uzemljenje neutralnih vodova pomoću reaktorima, uzemljenje samo dijela neutralnih vodova), maksimalna vrijednost jednofazne struje kratkog spoja može se svesti na vrijednost trofazne struje kratkog spoja, za koju se najčešće provode proračuni.

Uzroci kratkog spoja

Glavni uzrok kratkog spoja su smetnje izolacija električne opreme.

Kvarovi izolacije uzrokovani su:

1. Prenapon (osobito u mrežama s izoliranim neutralima),

2. Izravni udar munje,

3. Izolacija starenja,

4.Mehaničko oštećenje izolacije, zabijanje ispod užeta predimenzioniranih mehanizama,

5. Neadekvatno održavanje opreme.

Često je uzrok oštećenja u električnom dijelu električnih instalacija nekvalificirano djelovanje servisnog osoblja.

Namjerni kratki spoj

Pri primjeni pojednostavljenih shema spajanja padajućih trafostanica koriste se posebni uređaji — kratki spojevikoji stvaraju namjerni kratki spoj kako bi brzo prekinuli nastali kvar. Dakle, osim slučajnih kratkih spojeva u elektroenergetskim sustavima postoje i namjerni kratki spojevi uzrokovani djelovanjem kratkog spoja.

Posljedice kratkog spoja

Kao posljedica kratkog spoja dolazi do značajnog pregrijavanja dijelova pod naponom, što može dovesti do proboja izolacije, kao i pojave velikih mehaničkih sila koje doprinose uništenju dijelova električnih instalacija.

U tom je slučaju poremećena normalna opskrba potrošača u neoštećenim dijelovima mreže, jer hitni način kratkog spoja u jednoj liniji dovodi do općeg pada napona. U točki kratkog spoja konjugacija postaje nula, au svim točkama do točke kratkog spoja napon naglo pada i normalno napajanje neoštećenih vodova postaje nemoguće.

Kada dođe do kratkih spojeva u EES-u, njegov ukupni otpor se smanjuje, što dovodi do povećanja struja u njegovim granama u odnosu na struje u normalnom načinu rada, a to uzrokuje smanjenje napona u pojedinim točkama EES-a, koja je posebno velika u blizini točke kratkog spoja.Stupanj smanjenja napona ovisi o načinu rada uređaji za automatsku regulaciju napona i udaljenosti od mjesta oštećenja.

Ovisno o mjestu nastanka i trajanju kvara, njegove posljedice mogu biti lokalne prirode ili zahvatiti cjelokupni elektroenergetski sustav.

Uz veliku udaljenost kratkog spoja, vrijednost struje kratkog spoja može biti samo mali dio nazivne struje generatora, a pojavu takvog kratkog spoja oni doživljavaju kao blago povećanje opterećenja .

Do jakog smanjenja napona dolazi samo u blizini mjesta kratkog spoja, dok je na ostalim točkama elektroenergetskog sustava to smanjenje manje vidljivo. Stoga se u razmatranim uvjetima opasne posljedice kratkog spoja očituju samo u dijelovima elektroenergetskog sustava koji su najbliži mjestu nesreće.

Struja kratkog spoja, iako mala u usporedbi s nazivnom strujom generatora, obično je mnogo puta veća od nazivne struje grane u kojoj se javlja kratki spoj. Stoga, čak i uz kratkotrajni protok struje kratkog spoja, može izazvati dodatne zagrijavanje elemenata pod strujom i žice iznad dopuštene razine.

Struje kratkog spoja uzrokuju velike mehaničke sile između vodiča, koje su osobito velike na početku procesa kratkog spoja, kada struja dostiže najveću vrijednost. Ako je čvrstoća žica i njihova pričvršćenja nedovoljna, može doći do mehaničkih oštećenja.

Iznenadni duboki pad napona kratkog spoja utječe na performanse potrošača.Prije svega, to se odnosi na motore, jer čak i pri kratkotrajnom padu napona od 30-40% mogu se zaustaviti (motori se prevrću).

Prevrtanje motora ima ozbiljne posljedice na rad industrijskog postrojenja, jer je potrebno mnogo vremena da se uspostavi normalan proces proizvodnje, a neočekivano gašenje motora može uzrokovati kvar na proizvodu postrojenja.

Uz mali razmak i dovoljno dugo trajanje kratkog spoja moguće je ispadanje paralelnih stanica iz sinkronizma, tj. poremećaj normalnog rada cijelog električnog sustava, što je najopasnija posljedica kratkog spoja.

Neuravnoteženi strujni sustavi koji proizlaze iz kvarova na zemlji sposobni su stvoriti magnetske tokove dovoljne da induciraju značajna EMF-a u susjednim krugovima (komunikacijski vodovi, cjevovodi) koji su opasni za servisno osoblje i opremu u tim krugovima.

Stoga su posljedice kratkog spoja sljedeće:

1. Mehanička i toplinska oštećenja električne opreme.

2. Požar u električnim instalacijama.

3. Pad razine napona u električnoj mreži, što dovodi do smanjenja momenta elektromotora, njihovog zaustavljanja, smanjenja učinka ili čak do prevrtanja.

4. Gubitak sinkroniziranosti pojedinih generatora, elektrana i dijelova elektroenergetskog sustava i pojava nesreća, uključujući nesreće sustava.

5. Elektromagnetski utjecaj na komunikacijske vodove, komunikacije itd.

Čemu služi proračun struja kratkog spoja?

Kratki spoj u krugu uzrokuje prijelazni proces u njemu, tijekom kojeg se struja može promatrati kao zbroj dviju komponenti: prisilne harmonijske (periodične, sinusne) ip i slobodne (aperiodične, eksponencijalne) ia. Slobodna komponenta opada s vremenskom konstantom Tc = Lc / rc = xc /? Rc kao prolazna raspada. Najveća trenutna vrijednost iu ukupne struje i naziva se struja udara, a omjer potonje prema amplitudi Iπm naziva se koeficijent udara.

Proračun struja kratkog spoja neophodan je za pravilan odabir električne opreme, dizajn relejna zaštita i automatika, izbor sredstava za ograničenje struja kratkog spoja.

Kratki spojevi (SC) obično nastaju zbog prijelaznih otpora — električnih lukova, stranih tijela na mjestu kvara, nosača i njihovih uzemljenja, kao i otpora između faznih vodiča i zemlje (na primjer, kada vodiči padnu na zemlju). Kako bi se proračuni pojednostavili, pretpostavlja se da su pojedinačni prijelazni otpori, ovisno o vrsti kvara, međusobno jednaki ili jednaki nuli ("metalni" ili "tupi" kratki spoj).

Vidi također:Struja kratkog spoja, koja određuje veličinu struje kratkog spoja