Замыкание цепи. Короткое замыкание: определение, виды, причины возникновения и последствия

Что такое короткое замыкание в электрической цепи. Какие бывают виды коротких замыканий. Почему возникает короткое замыкание. Каковы последствия короткого замыкания для электрооборудования и безопасности.

Что такое короткое замыкание: определение и физическая сущность явления

Короткое замыкание — это нежелательное соединение между двумя точками электрической цепи с разными потенциалами, приводящее к резкому увеличению силы тока. С точки зрения физики, при коротком замыкании образуется проводящий путь с очень низким сопротивлением, по которому начинает протекать большой ток.

Согласно ГОСТ 30331.1-2013, короткое замыкание определяется как:

«Случайный или преднамеренно созданный проводящий путь между двумя или более проводящими частями, вызывающий уменьшение разности электрических потенциалов между этими проводящими частями до нуля или значения, близкого к нулю.»

Ключевые особенности короткого замыкания:

• Образование проводящего пути с очень низким сопротивлением
• Резкое увеличение силы тока, многократно превышающее номинальные значения
• Быстрое нарастание тока до пиковых значений
• Выделение большого количества тепла на участке короткого замыкания

Основные виды коротких замыканий в электрических сетях

В зависимости от характера замыкания и типа электрической системы различают следующие основные виды коротких замыканий:

В трехфазных системах переменного тока:

• Однофазное короткое замыкание — замыкание одной фазы на землю или нейтраль
• Двухфазное короткое замыкание — замыкание между двумя фазами
• Двухфазное короткое замыкание на землю — замыкание двух фаз между собой и на землю
• Трехфазное короткое замыкание — одновременное замыкание всех трех фаз

В системах постоянного тока:

• Двухполюсное короткое замыкание — замыкание между положительным и отрицательным полюсами
• Однополюсное короткое замыкание на землю — замыкание одного из полюсов на землю

Также различают виды коротких замыканий по месту возникновения:

• Внешние — за пределами защищаемого электрооборудования
• Внутренние — внутри обмоток электрических машин, трансформаторов и т.д.

Основные причины возникновения коротких замыканий

Короткие замыкания могут возникать по различным причинам, связанным как с естественным износом, так и с внешними воздействиями на электрооборудование. Рассмотрим наиболее распространенные причины:

Повреждение изоляции проводников:

• Естественное старение и износ изоляционных материалов
• Механические повреждения изоляции при монтаже или эксплуатации
• Воздействие агрессивных сред, влаги, высоких температур
• Электрический пробой изоляции из-за перенапряжений

Ошибки при монтаже и эксплуатации:

• Неправильное соединение проводников при монтаже
• Случайное замыкание токоведущих частей инструментом при ремонте
• Попадание посторонних металлических предметов в электрооборудование

Внешние воздействия:

• Обрыв и падение проводов воздушных линий электропередачи
• Повреждение кабельных линий при земляных работах
• Затопление электроустановок при авариях или стихийных бедствиях

Понимание причин коротких замыканий позволяет принимать меры по их предотвращению и минимизации последствий.

Последствия коротких замыканий для электрооборудования и безопасности

Короткие замыкания могут иметь серьезные последствия как для электрооборудования, так и для безопасности людей. Рассмотрим основные виды воздействий при коротких замыканиях:

Термическое воздействие:

• Перегрев проводников и оборудования
• Расплавление изоляции и токоведущих частей
• Возгорание электроустановок и пожары

Механическое воздействие:

• Динамические усилия между проводниками при больших токах
• Деформация и разрушение конструкций электрооборудования
• Разрушение изоляторов, крепежных элементов

Электродинамическое воздействие:

• Вибрации и смещения обмоток трансформаторов и электрических машин
• Повреждение контактных соединений

Влияние на энергосистему:

• Снижение напряжения в сети
• Нарушение устойчивости параллельной работы генераторов
• Отключение потребителей электроэнергии

Опасность для людей:

• Поражение электрическим током
• Ожоги от электрической дуги
• Травмы от разлетающихся частей оборудования

Для минимизации последствий коротких замыканий применяются различные средства защиты, которые будут рассмотрены далее.

Методы защиты от коротких замыканий в электрических сетях

Для предотвращения и минимизации последствий коротких замыканий применяются различные методы и устройства защиты. Рассмотрим основные из них:

Автоматические выключатели:

• Быстрое отключение цепи при превышении тока
• Защита от перегрузок и коротких замыканий
• Различные типы расцепителей (тепловой, электромагнитный, электронный)

Устройства защитного отключения (УЗО):

• Отключение при утечке тока на землю
• Защита от поражения электрическим током

Плавкие предохранители:

• Разрыв цепи при превышении номинального тока
• Простота конструкции и низкая стоимость

Релейная защита:

• Селективное отключение поврежденных участков
• Различные виды защит (токовая, дифференциальная, дистанционная и др.)

Ограничители перенапряжений:

• Защита от импульсных перенапряжений
• Предотвращение пробоя изоляции

Заземление и зануление:

• Отвод тока короткого замыкания на землю
• Снижение напряжения прикосновения

Правильный выбор и настройка средств защиты позволяют значительно снизить риск возникновения коротких замыканий и минимизировать их последствия.

Диагностика и локализация коротких замыканий в электрических сетях

Быстрое обнаружение и локализация коротких замыканий играют ключевую роль в минимизации их последствий. Рассмотрим основные методы диагностики и поиска мест коротких замыканий:

Методы диагностики:

• Измерение сопротивления изоляции
• Тепловизионный контроль
• Анализ частичных разрядов
• Регистрация и анализ аварийных процессов

Методы локализации:

• Импульсный метод
• Метод петли
• Акустический метод
• Индукционный метод

Современные методы диагностики позволяют выявлять потенциальные места коротких замыканий на ранних стадиях, предотвращая их возникновение.

Нормативные требования и стандарты в области защиты от коротких замыканий

Проектирование систем защиты от коротких замыканий регулируется рядом нормативных документов и стандартов. Основные из них:

• ГОСТ Р 52735-2007 «Короткие замыкания в электроустановках»
• ПУЭ (Правила устройства электроустановок)
• ГОСТ Р 50571 (МЭК 60364) «Электроустановки низковольтные»
• СТО 56947007-29.240.30.010-2008 «Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-750 кВ»

Соблюдение требований нормативных документов обеспечивает необходимый уровень защиты от коротких замыканий и безопасность эксплуатации электроустановок.

что это такое, виды, причины возникновения

Определение и особенности.

Короткое замыкание (short-circuit) — это случайный или преднамеренно созданный проводящий путь между двумя или более проводящими частями, вызывающий уменьшение разности электрических потенциалов между этими проводящими частями до нуля или значения, близкого к нулю (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]).

Харечко Ю.В. в своей книге [2] дополняет:

« Короткое замыкание характеризуется током короткого замыкания, который может многократно превышать значение номинального тока электрической цепи и допустимые длительные токи ее проводников. Даже кратковременное воздействие тока короткого замыкания на элементы электроустановки здания может вызвать их возгорание и явиться причиной пожара в здании. Поэтому в электроустановках зданий всегда проводят мероприятия, направленные на снижение вероятности возникновения короткого замыкания, а также выполняют защиту от короткого замыкания с помощью устройств защиты от сверхтока – автоматических выключателей и плавких предохранителей. »

Причины возникновения короткого замыкания.

Харечко Ю.В. в своей книге [2] описывает причины возникновения короткого замыкания следующим образом:

« Короткое замыкание обычно возникает в условиях единичного или множественных повреждений изоляции каких-то проводящих частей, находящихся под разными электрическими потенциалами. Эти проводящие части замыкаются друг на друга, образуя между собой электрические контакты с ничтожно малыми переходными сопротивлениями. Такие короткие замыкания обычно возникают из-за случайных повреждений изоляции проводящих частей. »

« В электроустановках зданий могут происходить однофазные короткие замыкания, когда замыкаются фазный и нейтральный проводники, двух- и трехфазные короткие замыкания, когда замыкаются два или три фазных проводника. В условиях повреждений возможно также короткое замыкание на землю, когда части, находящиеся под напряжением, замыкаются на открытые и сторонние проводящие части, а также защитные проводники. Если подобное короткое замыкание на землю происходит в электроустановке здания, соответствующей типу заземления системы TN‑S, TN‑C или TN‑C‑S, ток замыкания на землю может быть равен току однофазного короткого замыкания. »

В качестве примера, на рисунке 1 показан путь протекания тока замыкания на землю Iз для распространенной системы TN-C-S, который возник при коротком замыкании между фазным и нейтральным проводниками в электроустановке здания. При этом, максимальное значение тока замыкания на землю в системе TN-C-S равно току однофазного короткого замыкания между фазным и нейтральным проводниками.

Рис. 1. Путь протекания тока замыкания на землю в системе TN-C-S (на основе рисунка 2 из [4] автора Харечко Ю.В и Харечко В.Н)

Короткое замыкание также может быть результатом действий, совершаемых персоналом при монтаже и эксплуатации электроустановки здания, когда по ошибке соединяют между собой проводящие части, которые в нормальных условиях находятся под разными электрическими потенциалами. Например, ошибочное электрическое соединение между собой фазного и нейтрального проводников или двух фазных проводников разных фаз какой-то электрической цепи переменного тока, полюсного и среднего проводников или двух полюсных проводников электрической цепи постоянного тока неминуемо приводит к короткому замыканию.

Частные виды коротких замыканий.

В стандарте МЭК 60909‑0 [3] также определены следующие термины, характеризующие частные виды короткого замыкания:

1. короткое замыкание между линиями – случайный или преднамеренный проводящий путь между двумя или более линейными проводниками с присоединением к земле или без него;
2. короткое замыкание линии на землю – случайный или преднамеренный проводящий путь в системе с глухозаземленной нейтралью или в системе с нейтралью, заземленной через полное сопротивление, между линейным проводником и локальной землей.

В электрических системах переменного тока первому термину соответствует термин «двухфазное короткое замыкание», посредством которого идентифицируют замыкание между двумя фазными проводниками разных фаз. Применительно к электрическим системам постоянного тока применяют термин «двухполюсное короткое замыкание», с помощью которого определяют замыкание между двумя полюсными проводниками. Аналогом второго термина является термин «короткое замыкание на землю».

Короткое замыкание с точки зрения физики

Электрические цепи всегда рассчитаны на определённую силу тока. Если по этой или иной причине сила тока в электрической цепи становится больше допустимой, то провода могут значительно нагреться, а покрывающая их изоляция — воспламениться.

Причиной значительного увеличения силы тока в электрических цепях может быть или одновременное включение мощных потребителей электрического тока, например, электрических плиток, или короткое замыкание.

« Коротким замыканием называют соединение концов участка электрической цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка электрической цепи. »

Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

Короткое замыкание может возникнуть, например, при ремонте электропроводки под электрическим током или при случайном соприкосновении с открытыми контактами.

Электрическое сопротивление цепи при коротком замыкании незначительно, поэтому в электрической цепи возникает большая сила тока, провода при этом могут сильно накалиться и стать причиной пожара. Чтобы избежать этого, в электрические цепи включают предохранители.

Назначение предохранителей — сразу отключить линию, если сила тока вдруг окажется больше допустимой нормы. Они защищают электроприборы от выхода из строя при перегрузках в электрической цепи.

Предохранители устанавливают на входе электроприборов, радиоприборов и электроустановок.

Список использованной литературы

1. ГОСТ 30331.1-2013
2. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 4// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2015. – № 6. – 160.
3. МЭК 60909‑0
4. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. О токе замыкания на землю, токе утечки и дифференциальном токе// Главный энергетик. – 2007. – № 7.

Короткое замыкание. Большая российская энциклопедия

Термины

Области знаний:

Электроэнергетика

Коро́ткое замыка́ние, со­еди­не­ние то­чек элек­трической це­пи с различными зна­че­ния­ми по­тен­циа­ла, не пре­ду­смот­рен­ное кон­струк­ци­ей элек­тро­ус­та­нов­ки и на­ру­шаю­щее её нор­маль­ную ра­бо­ту. Короткое замыкание воз­ни­ка­ет при пов­реж­де­ни­ях элек­трической изо­ля­ции (вслед­ст­вие из­но­са, элек­трического про­боя и т. п.) и со­еди­не­ния то­ко­про­во­дя­щих час­тей ус­та­но­вок друг с дру­гом или с за­зем­лён­ны­ми по­верх­но­стя­ми ли­бо при ме­ха­ническом со­при­кос­но­ве­нии неизолиро­ван­ных эле­мен­тов це­пи (например, элек­трических про­во­дов). Коротким замыканием на­зы­ва­ют так­же со­стоя­ние, ко­гда со­про­тив­ле­ние на­груз­ки мень­ше внутреннего со­про­тив­ле­ния ис­точ­ни­ка пи­та­ния. В трёх­фаз­ных сис­те­мах раз­ли­ча­ют короткое замыкание од­но­фаз­ное (фа­зы на зем­лю), двух­фаз­ное (2 фа­зы ме­ж­ду со­бой), двух­фаз­ное на зем­лю (2 фа­зы ме­ж­ду со­бой и од­но­вре­мен­но на зем­лю), трёх­фаз­ное (3 фа­зы ме­ж­ду со­бой). В элек­трических ма­ши­нах и ап­па­ра­тах воз­мож­ны короткие замыкания ме­ж­ду вит­ка­ми об­мо­ток (меж­вит­ко­вое короткое замыкание), за­мы­ка­ние об­мо­ток на ме­тал­лический кор­пус и др. Короткое замыкание пред­став­ля­ет опас­ность для элек­трических ус­та­но­вок, так как вы­зы­ва­ет рез­кое уве­ли­че­ние си­лы то­ка (до со­тен тысяч А), что не­ред­ко при­во­дит к ме­ха­ническим и тер­мическим по­вре­ж­де­ни­ям. Кро­ме то­го, в мес­те короткого замыкания час­то воз­ни­ка­ет элек­трическая ду­га, при­чи­няю­щая раз­ру­ше­ния. Про­цесс из­ме­не­ния то­ка при за­мы­ка­нии име­ет слож­ный ха­рак­тер. С мо­мен­та воз­ник­но­ве­ния короткого замыкания ток бы­ст­ро рас­тёт и при­бли­зи­тель­но че­рез пол­пе­рио­да (0,01 с при час­то­те 50 Гц) дос­ти­га­ет максимальной ве­личи­ны (так называемый удар­ный ток), по­сле че­го по­сте­пен­но (в те­че­ние 4–5 с) пе­ре­хо­дит в си­ну­сои­даль­ный ток ус­та­но­вив­ше­го­ся ре­жи­ма, ко­то­рый зна­чи­тель­но мень­ше удар­но­го. За­ту­ха­ние то­ка короткого замыкания во вре­ме­ни про­ис­хо­дит главным образом бла­го­да­ря рас­сея­нию элек­тро­маг­нит­ной энер­гии в ви­де те­п­ло­ты, вы­де­ляю­щей­ся в эле­мен­тах це­пи. В элек­трической сис­те­ме при коротком замыкании по­ни­жа­ет­ся на­пря­же­ние у по­тре­би­те­лей элек­тро­энер­гии; в трёх­фаз­ных сис­те­мах по­яв­ля­ет­ся асим­мет­рия на­пря­же­ний, час­тич­но или пол­но­стью на­ру­шаю­щая нор­маль­ное элек­тро­снаб­же­ние. Короткое замыкание мо­жет вы­звать на­ру­ше­ние ди­на­мической ус­той­чи­во­сти элек­трической сис­те­мы и, как след­ст­вие это­го, тя­жё­лые сис­тем­ные ава­рии. При коротком замыкании на зем­лю про­во­дов воз­душ­ных линий электропередач в ок­ру­жаю­щем про­стран­ст­ве воз­ни­ка­ет силь­ное элек­тро­маг­нит­ное по­ле, на­во­дя­щее в близ­ко рас­по­ло­жен­ных ли­ни­ях свя­зи эдс, опас­ную для об­слу­жи­ваю­ще­го пер­со­на­ла и ап­па­ра­ту­ры. При рас­те­ка­нии то­ка от точ­ки короткого замыкания на по­верх­но­сти зем­ли мо­гут воз­ни­кать опас­ные для жиз­ни че­ло­ве­ка раз­но­сти по­тен­циа­лов (ша­го­вое на­пря­же­ние).

Для пре­дот­вра­ще­ния опас­ных по­след­ст­вий короткого замыкания при­ни­ма­ют­ся специальные ме­ры, на­прав­лен­ные на умень­ше­ние си­лы то­ка короткого замыкания и бы­строе ав­то­ма­тическое от­клю­че­ние по­вре­ж­дён­ных уча­ст­ков элек­трической се­ти (ус­та­нов­ка то­коо­гра­ни­чи­ваю­щих элек­трических ре­ак­то­ров, сек­цио­ни­ро­ва­ние се­ти, при­ме­не­ние ав­то­ма­тических вы­клю­ча­те­лей, уст­ройств ре­лей­ной за­щи­ты и др.).

Редакция технологий и техники

Дата публикации:  17 октября 2022 г. в 17:08 (GMT+3)

закрытые, открытые и короткие цирки

BY: Cathleen Shamieh и

Обновлены: 09-17-2021

Из книги: Electronics для Dummies

Electronics для Dummies

. Amazon

Вам нужен замкнутый путь или замкнутая цепь, , чтобы обеспечить протекание электрического тока. Если где-нибудь на пути есть разрыв, у вас разомкнутая цепь, и ток перестанет течь — и атомы металла в проводе быстро перейдут к мирному, электрически нейтральному существованию.

Замкнутая цепь позволяет току течь, но разомкнутая цепь оставляет электроны в затруднительном положении.

Представьте себе галлон воды, протекающей через открытую трубу. Вода будет течь в течение короткого времени, но затем остановится, когда вся вода выйдет из трубы. Если вы перекачиваете воду через закрытую систему труб, вода будет продолжать течь до тех пор, пока вы будете заставлять ее двигаться.

Разомкнутые цепи по конструкции

Открытые цепи часто создаются дизайном. Например, простой выключатель света размыкает и замыкает цепь, которая соединяет свет с источником питания. При построении цепи рекомендуется отключать аккумулятор или другой источник питания, когда цепь не используется. Технически это создает разомкнутую цепь.

Выключенный фонарик — это обрыв цепи. В фонарике, показанном здесь, плоская черная кнопка в левом нижнем углу управляет переключателем внутри. Переключатель представляет собой не что иное, как два гибких куска металла, расположенных в непосредственной близости друг от друга. Когда черная кнопка сдвинута до упора вправо, переключатель находится в разомкнутом положении, а фонарик выключен.

Переключатель в разомкнутом положении отключает лампочку от аккумулятора, создавая разомкнутую цепь.

Включение фонарика путем сдвига черной кнопки влево сталкивает два куска металла вместе — или замыкает переключатель — и замыкает цепь, чтобы мог течь ток.

Замыкание переключателя завершает токопроводящий путь в этом фонарике, позволяя электронам течь.

Открытые цепи случайно

Иногда открытые цепи создаются случайно. Например, вы забыли подключить аккумулятор или где-то в цепи произошел обрыв провода. Когда вы строите схему с помощью макетной платы без пайки, вы можете по ошибке подключить одну сторону компонента не к тому отверстию на макетной плате, оставив этот компонент неподключенным и создав разомкнутую цепь. Случайные разомкнутые цепи обычно безвредны, но могут стать источником большого разочарования, когда вы пытаетесь выяснить, почему ваша схема работает не так, как вы думаете.

Короткие замыкания идут по неверному пути

Короткое замыкание — совсем другое дело. Короткое замыкание — это прямое соединение между двумя точками в цепи, которые не должны быть соединены напрямую, например, две клеммы источника питания. Электрический ток идет по пути наименьшего сопротивления, поэтому при коротком замыкании ток будет обходить другие параллельные пути и проходить через прямое соединение. (Представьте, что поток ленив и идет по пути, по которому ему не нужно делать много работы.)

При коротком замыкании ток может отклониться от предполагаемого пути его прохождения.

При коротком замыкании источника питания большое количество электроэнергии передается с одной стороны источника питания на другую. Поскольку в цепи нет ничего, что могло бы ограничивать ток и поглощать электрическую энергию, в проводе и в источнике питания быстро накапливается тепло.

Короткое замыкание может расплавить изоляцию вокруг провода и вызвать пожар, взрыв или выброс вредных химических веществ из некоторых источников питания, таких как аккумуляторная батарея или автомобильный аккумулятор.

Об этой статье

Эта статья взята из книги:

• Электроника для чайников,

Об авторе книги:

Кэтлин Шамих — инженер-электрик и писатель с большим опытом работы в области проектирования и консультирования. области медицинской электроники, обработки речи и телекоммуникаций.

Этот артикул можно найти в категории:

• General Electronics,

Политика здания суда — Окружной суд округа Монтгомери, штат Мэриленд

• Политика закрытия в чрезвычайных ситуациях
• Политика отложенного открытия
• Политика суда по делам о неблагоприятных погодных условиях для взрослых

Политика экстренного закрытия

Обратите внимание: решение о закрытии или отсрочке открытия Окружного суда округа Монтгомери принимается судьей округа по административным делам, и не следует за решениями, принятыми правительством округа Монтгомери или государственными школами округа Монтгомери . Принимая решение о закрытии в экстренном порядке, судья помнит о том, что Суд работает под тяжелым бременем дел и что эвакуация суда или офиса секретаря может серьезно повредить сторонам, свидетелям, потерпевшим и другим лицам. закрыты или отложены без необходимости. Поэтому прилагаются все усилия, чтобы поддерживать регулярные часы работы, если только отсрочка открытия или закрытия не является абсолютно необходимой.

Если Окружной суд задерживается с открытием или закрытием из-за погодных условий или любого другого чрезвычайного события, следующие ресурсы будут транслировать информацию:

• — WMAL, NBC/News 4, Fox News Channel 5, WJLA-TV Channel 7, News Channel 8, WUSA-TV Channel 9, WTOP, WBAL-TV Channel 11.
• — выделенный номер телефона Окружного суда 240-777-9399 с записанным сообщением о закрытии.
• — Жители могут зарегистрироваться в Alert Montgomery, чтобы получать оповещения об Окружном суде округа Монтгомери и других офисах округа.

Если судебное разбирательство назначено на день, когда Окружной суд неожиданно закрывается, всем сторонам, участвующим в деле, будет отправлено уведомление из Управления по назначению с указанием даты и времени переноса судебного заседания.

Дополнительная информация для присяжных об аварийном закрытии доступна на домашней странице офиса присяжных.

• Административные распоряжения
• Безопасность и доступность в здании суда

Политика отложенного открытия

Если необходимо отложить открытие здания суда из-за непредвиденных обстоятельств, т. е. ненастной погоды или любой другой чрезвычайной ситуации, которая может возникнуть, обратите внимание на следующие процедуры, касающиеся графика работы суда:

Все заседания, запланированные на этот день, будут проходить в том порядке, в котором они были запланированы, однако дела будут рассматриваться с задержкой. Например, если время начала суда задерживается на два часа, дела, назначенные на 8:30, 9:00 или 9:30, будут слушаться в 10:00, а дела, запланированные на 10:00, будут рассмотрены. по завершении дел, запланированных в более ранние сроки. Несмотря на задержку с получением дел, не думайте, что если ваше дело запланировано на 10:00, вы должны прибыть на два часа позже, потому что в зависимости от списка ваше дело может быть получено в обычное запланированное время.