Oorzaken en gevolgen van een kortsluiting

Kortsluiting — de bron van EMF verbinden met de belasting, waarvan de weerstand erg klein is in vergelijking met de interne weerstand van de bron.

De kortsluitstroom wordt alleen bepaald door de interne weerstand van de bron r, d.w.z. ik = E / r, waarbij E de EMF van de bron is.

Gebruikelijk Bronnen van EMV niet zijn ontworpen voor de hoge stroom die optreedt tijdens een kortsluiting, wordt er een zeer grote hoeveelheid warmte gegenereerd in de bron, wat kan leiden tot vernieling en overlijden van de bron. Een kortsluiting is vooral gevaarlijk voor bronnen met kleine interne weerstand (batterijen, elektrische auto's, enz.).

Er treedt dus een kortsluiting op wanneer twee draden van een circuit zijn verbonden, verbonden met verschillende terminals (bijvoorbeeld in DC-circuits zijn dit «+» en «-«) van de bron door een zeer kleine weerstand, die vergelijkbaar is met de weerstand van de draden zelf.

De kortsluitstroom kan de nominale stroom in het circuit vele malen overschrijden. In dergelijke gevallen moet het circuit worden verbroken voordat de temperatuur van de draden gevaarlijke waarden bereikt.

Om de draden te beschermen tegen oververhitting en om te voorkomen dat omliggende objecten ontsteken, zijn er beveiligingsapparaten in het circuit opgenomen — zekeringen of stroomonderbrekers.

Kortsluiting kan ook optreden bij overspanning als gevolg van onweer, directe blikseminslag, mechanische beschadiging van isolerende onderdelen, verkeerd handelen van servicepersoneel.

Bij kortsluiting nemen de kortsluitstromen sterk toe en neemt de spanning af, wat een groot gevaar vormt voor elektrische apparatuur en stroomonderbrekingen bij consumenten kan veroorzaken.

Zie ook: Hoe kortsluitbeveiliging werkt en werkt

Kortsluitingen zijn:

• driefasig (symmetrisch), waarbij alle drie de fasen zijn kortgesloten;

• tweefasig (ongebalanceerd), waarbij slechts twee fasen zijn kortgesloten;

• tweefasig naar aarde in systemen met stevig geaarde neutralen;

• enkelfasige ongebalanceerde geaarde nulleiders.

De stroom bereikt zijn maximale waarde met een enkelfasige kortsluiting. Als gevolg van het gebruik van speciale kunstmatige maatregelen (bijvoorbeeld het aarden van de neutralen door reactoren, waarbij slechts een deel van de nulleiders wordt geaard), kan de maximale waarde van de enkelfasige kortsluitstroom worden teruggebracht tot de waarde van de driefasige kortsluitstroom, waarvoor berekeningen het vaakst worden uitgevoerd.

Oorzaken van kortsluiting

De belangrijkste oorzaak van kortsluiting zijn de storingen isolatie van elektrische apparatuur.

Isolatiefouten worden veroorzaakt door:

1. Overspanning (vooral in netwerken met geïsoleerde nulleiders),

2. Directe blikseminslag,

3. Ouder wordend isolement,

4.Mechanische schade aan de isolatie, rijden onder de lijnen van te grote mechanismen,

5. Onvoldoende onderhoud van apparatuur.

Vaak is de oorzaak van schade aan het elektrische gedeelte van elektrische installaties het ongekwalificeerde optreden van servicepersoneel.

Opzettelijke kortsluiting

Bij het toepassen van vereenvoudigde verbindingsschema's van step-down onderstations worden speciale apparaten gebruikt - kortsluitingendie een opzettelijke kortsluiting veroorzaken om de resulterende fout snel te onderbreken. Dus naast onbedoelde kortsluitingen in voedingssystemen zijn er ook opzettelijke kortsluitingen die worden veroorzaakt door de werking van een kortsluiting.

Gevolgen van een kortsluiting

Als gevolg van kortsluiting raken onder spanning staande delen aanzienlijk oververhit, wat kan leiden tot defecte isolatie, evenals het optreden van grote mechanische krachten die bijdragen aan de vernietiging van delen van elektrische installaties.

In dit geval is de normale levering van consumenten in onbeschadigde delen van het netwerk verstoord, omdat de noodmodus van een kortsluiting in één lijn leidt tot een algemene spanningsdaling. Op het kortsluitingspunt wordt de conjugatie nul en op alle punten tot aan het kortsluitingspunt daalt de spanning sterk en wordt een normale voeding van de onbeschadigde lijnen onmogelijk.

Wanneer er kortsluiting optreedt in het voedingssysteem, neemt de totale weerstand af, wat leidt tot een toename van de stromen in zijn takken in vergelijking met de stromen in de normale modus, en dit veroorzaakt een afname van de spanning op individuele punten van het voedingssysteem, die vooral groot is in de buurt van het punt kortsluiting.De mate van spanningsvermindering is afhankelijk van de werking apparaten voor automatische spanningsregeling en afstand tot de plaats van de schade.

Afhankelijk van de plaats van optreden en de duur van de storing kunnen de gevolgen lokaal van aard zijn of het gehele elektriciteitsnet beïnvloeden.

Met een lange afstand van de kortsluiting kan de waarde van de kortsluitstroom slechts een klein deel zijn van de nominale stroom van de stroomgeneratoren, en het optreden van een dergelijke kortsluiting wordt door hen ervaren als een lichte toename van de belasting .

Een sterke verlaging van de spanning treedt alleen op nabij het kortsluitpunt, terwijl op andere punten van het voedingssysteem deze verlaging minder merkbaar is. Daarom komen de gevaarlijke gevolgen van een kortsluiting onder de beschouwde omstandigheden alleen tot uiting in de delen van het voedingssysteem die zich het dichtst bij de plaats van het ongeval bevinden.

De kortsluitstroom, hoewel klein in vergelijking met de nominale stroom van de generatoren, is meestal vele malen de nominale stroom van de tak waar de kortsluiting optreedt. Daarom kan dit zelfs bij een kortstondige kortsluitstroom extra veroorzaken verwarming van stroomvoerende elementen en draden boven het toegestane niveau.

Kortsluitstromen veroorzaken grote mechanische krachten tussen geleiders, die bijzonder groot zijn aan het begin van het kortsluitproces, wanneer de stroom zijn maximale waarde bereikt. Als de sterkte van de draden en hun bevestigingen onvoldoende zijn, kan er mechanische schade optreden.

De plotselinge diepe kortsluitspanningsval beïnvloedt de prestaties van consumenten.Dit geldt in de eerste plaats voor motoren, want zelfs bij een kortstondige spanningsval van 30-40% kunnen ze stoppen (motoren draaien om).

Het kantelen van de motor heeft ernstige gevolgen voor de werking van een industriële fabriek, aangezien het lang duurt om het normale productieproces te herstellen en het onverwacht uitschakelen van de motoren een defect in het product van de fabriek kan veroorzaken.

Bij een kleine afstand en voldoende kortsluitduur is het mogelijk dat de parallelle stations uit synchronisatie raken, d.w.z. verstoring van de normale werking van het gehele elektrische systeem, wat het gevaarlijkste gevolg is van kortsluiting.

Ongebalanceerde stroomsystemen die het gevolg zijn van aardfouten, zijn in staat magnetische fluxen te creëren die voldoende zijn om significante EMF's op te wekken in aangrenzende circuits (communicatielijnen, pijpleidingen) die gevaarlijk zijn voor onderhoudspersoneel en apparatuur op die circuits.

Daarom zijn de gevolgen van een kortsluiting als volgt:

1. Mechanische en thermische schade aan elektrische apparatuur.

2. Brand in elektrische installaties.

3. Een afname van het spanningsniveau in het elektrische netwerk, wat leidt tot een afname van het koppel van de elektromotoren, het stoppen ervan, een afname van de prestaties of zelfs tot kantelen.

4. Verlies van synchroniciteit van individuele generatoren, energiecentrales en delen van het elektrische systeem en het optreden van ongevallen, inclusief systeemongevallen.

5. Elektromagnetische invloed op communicatielijnen, communicatie, etc.

Waarvoor dient de berekening van kortsluitstromen?

Een kortsluiting in het circuit veroorzaakt daarin een voorbijgaand proces, waarbij de stroom kan worden beschouwd als de som van twee componenten: geforceerde harmonische (periodieke, sinusoïdale) ip en vrije (aperiodische, exponentiële) ia. De vrije component neemt af met de tijdconstante Tc = Lc / rc = xc /? Rc als de transient wegsterft. De maximale momentane waarde iу van de totale stroom i wordt de schokstroom genoemd, en de verhouding van deze laatste tot de amplitude Iπm wordt de schokcoëfficiënt genoemd.

Berekening van kortsluitstromen is noodzakelijk voor de juiste selectie van elektrische apparatuur, ontwerp relaisbeveiliging en automatisering, selectie van middelen voor het beperken van kortsluitstromen.

Kortsluiting (SC) treedt meestal op door voorbijgaande weerstanden - elektrische bogen, vreemde voorwerpen op de foutlocatie, steunen en hun aarding, evenals weerstanden tussen fasegeleiders en aarde (bijvoorbeeld wanneer geleiders op de grond vallen). Om de berekeningen te vereenvoudigen, wordt aangenomen dat de individuele tijdelijke weerstanden, afhankelijk van het type fout, gelijk zijn aan elkaar of gelijk zijn aan nul ("metalen" of "doffe" kortsluiting).

Zie ook:Kortsluitstroom, die de grootte van de kortsluitstroom bepaalt