Årsager til kortslutning. Essensen af en elektrisk kortslutning

I denne artikel vil vi se på hovedpine af enhver elektriker - kortslutning. Lad os forklare, hvad strøm er kortslutning og aflive myten om, hvad kortslutningsspænding er, og diskuterer samtidig, at den korte (aka kortslutning) midler til det elektriske netværk. Men først lidt fysik, som vil hjælpe dig med at huske, at elektricitet er overførsel af ladning af elektroner fra et punkt til et andet. Konsekvent og overskuelig proces. Men nogle gange forstyrrer en ulykke denne strenge rækkefølge, og det er her, du skal huske disse to ord "kortslutning".

Hvorfor er der kortslutning, og hvem er skyld i dette?

Enhver ordning elektriske kredsløb repræsenterer "plus" og "minus", som i ethvert batteri. Hvis du placerer en pære imellem dem, begynder den at brænde, når kredsløbet lukkes. Et korrekt samlet kredsløb vil tillade pæren at brænde i ret lang tid, hvilket med succes demonstreres af enhver lommelygte. Men lad os se, hvad der sker, hvis vi blot forbinder plus- og minus-batterierne. Uden en pære og uden modstand overhovedet. Ja, i denne model får vi et rent elektrisk kredsløb. Ledningen mellem batterikontakterne vil blive varmet op, ladningen vil blive opbrugt næsten øjeblikkeligt, og efter et par sekunder vil dette batteri ikke tænde en enkelt pære. Al energien fra batteriet vil blive brugt på at maksimere kortslutningsstrømmen, opvarme ledningen og fuldstændigt udtømme ressourcen. Et sådant eksperiment er sikkert for forsøgslederen, da strømmene er små.

Der vil dog ske nogenlunde det samme, hvis du stikker en saks ind i en stikkontakt for at se, hvad der sker. Strømmen, efter at have opdaget den korteste vej (saks), vil skynde sig ind i stikkontakten præcis gennem denne korte vej fra "plus" til "minus" (og glemme alt om de andre stier, hvor kredsløbsmodstanden venter på den. Deraf navnet på dette problem - "kortslutning". Faktisk er en kortslutning en mulighed for, at strømmen kan nå fra "plus" til "minus" så hurtigt som muligt og med maksimal effekt. I dette tilfælde bliver strømmen vilkårlig i sine midler, hvilket er det, kortslutningsbeskyttelsen er baseret på, og de grundlæggende regler for, hvordan man undgår denne plage.

Så en kortslutning er en nødsituation i elektrisk netværk, hvor strømmens passage modtager den korteste og mest direkte vej for at eliminere potentialet (potentialeforskellen mellem "plus" og "minus"), hvilket fører til en lavinelignende stigning i strømstyrken og kraftig opvarmning af kredsløbssektionen, hvor kortslutningen opstod.

Bemærk, at permanent (kontinuerlig kortslutning) også forekommer i netværk, der bruger strømledninger med et utilstrækkeligt isolationsniveau ( lav modstand isolering), talrige unødvendige tilslutninger (snoninger i fordelerbokse, ledninger osv.), samt i våde områder.

Det viser sig, at nogen er skyld i kortslutningen, men ikke elektrikeren, der har lavet ledningerne? Ikke sikkert på den måde. Det er elektrikeren, der er forpligtet til ved lægning af ledningen eller, inklusive terminalen (gennemløbs)anordningen, at sikre umuligheden af en kortslutning. Ellers vil enhver kortslutningsbeskyttelse være ubrugelig. Oftest fejler beskyttelsen præcist i skjolde samlet med krænkelser, hvilket fører til katastrofale konsekvenser:

Lidt mere om årsagerne til kortslutninger

Forkert isolerede ledninger eller fysisk bevægelse af kontakter i terminalenheder (skift, drejning, andre handlinger, der kan forbinde to ledninger).
Skader på kabelisolering under installation (inklusive skjulte kabler) elledninger eller under renovering og efterbehandling.
Brugen af defekte enheder (fra lampeudtaget til klemrækken og stikket), hvor der er en direkte mulighed for kortslutning.
Ignorerer kortslutninger i elektriske ledninger under arbejde (de fleste almindelig fejl nybegyndere elektrikere), da kortslutningseffekten ikke gentages.
"Flydende", "sporadiske" ledningsfejl, som ikke får tilstrækkelig opmærksomhed på grund af deres sjældne forekomster.

Dette er en liste over de mest almindelige årsager kortslutninger, fejl i lejligheds- og hjemmenetværk samt brande, der er svære at slukke på grund af den konstante tilførsel af ild fra brændende kabler. Det er klart, at ingen har brug for sådanne problemer.

Et par flere ord om kortslutningernes fysik.

Lad os gå tilbage til vores skrivebord og huske, at når strømmen passerer, kan du observere, hvordan strømstyrken falder, når lederens modstand øges. Dette er selve den faktor, som kortslutningsstrømmen overstiger væsentligt gyldige parametre. Sådan fungerer kortslutningsbeskyttelse - den overvåger pludselige strømstigninger og afbryder den "mistænkelige" linje.

Ikke alle vil huske, at når modstanden i lederen fjernes, vil en anden parameter også ændre sig. Vi taler om, at kortslutningsspændingen bliver meget mistænkelig. Og i nærvær af en induktiv faktor (for eksempel faldt en person med en hårtørrer ned i et badekar med vand) er den fuldstændig ikke-lineær og ikke sinusformet. I dette tilfælde er der muligvis ikke en direkte kortslutning, men kortslutningsbeskyttelse virker også i dette tilfælde - disse er RCD-afbrydere. Enhed beskyttende nedlukning, hvis funktionsprincip kun udelukker reaktion på ændringer i strømstyrken.

Hvad vurderer beskyttelsesanordninger, og hvad skal vi vide om kortslutninger, hvis vi ikke kun ønsker at blive reddet?

Ethvert elektrisk netværk har punkter med ustabilitet. Disse er kontakter, terminaler, lyskontakter og andre afbrydere, der fungerer på basis af programmer (for eksempel en lyssporingssensor). Hvert af disse punkter potentiel kilde KZ. Det er til dem, at elektrikeren skal være maksimal opmærksom under arbejde og installation;
Tilgængelighed af jording i netværket. Du vil blive overrasket, men en jordfejl (nul) er den sikreste kortslutning. Ja, det vil også volde en del ballade og ballade, men iflg i det mindste, vil ikke dræbe nogen. Derudover giver jordforbindelsesanordninger dig mulighed for at vurdere tilstedeværelsen af isoleringsnedbrud og lækage, FØR der opstår en kortslutning.

Jord ind obligatorisk kræver en mikrobølgeovn, opvaskemaskine og vaskemaskine, fryser og el-ovn. Se på bagpanel mikrobølger. Du vil se en kobberkontakt skruet på. Dette er jordforbindelse. Du bør ikke stole på et stik med nul kontakter. Find en professionel til at jorde denne ovn. Du finder den samme kontakt på bagvæggen af den elektriske ovn. På fryser denne kontakt vil højst sandsynligt være i området af kølespiralen. Dette er gjort af en grund, så tro ikke, at en gaffel kan beskytte dig. Find en måde at virkelig ophæve denne teknik!

Udover ovenstående bestemmer maskinerne også den konstante "netværksbalance", overvågning af overbelastninger og spidsforskelle i både kortslutningsstrømme (eller lignende i værdi) og spændinger. Men automatiske maskiner bliver ikke et vidundermiddel, hvis der opstår en kortslutning på en sektion af dit netværk, der er lagt i strid med kravene og reglerne. For eksempel en ledning, der løber under en plade af krydsfiner eller andet brændbart efterbehandlingsmateriale. Nedenfor er hvad der vil ske under en kortslutning på sådan et sted.

Processen med forekomsten af en kortslutning. Nedlukningstid, procesudvikling, konsekvenser

På trods af den tilsyneladende "øjeblikkelighed" har kortslutningsprocessen velbeskrevne stadier, når den opstår.

Udseendet af en uautoriseret bro mellem to ledere;
Nedbrydning af "isoleringsbarrieren" ved strøm og fremkomsten af en ny, kortslutning i elektrisk diagram;
Omdirigering af energi og forekomsten af kortslutningsstrøm i et nyt område;
En kraftig stigning i strømstyrken, et fald i spændingen og hurtig opvarmning af en ny sektion af "modstand" - ledningerne, hvor der opstår en kortslutning;
Smeltning af ledninger (opvarmning stopper ikke af sig selv, og opvarmningstemperaturerne overstiger markant smeltetemperaturerne for legeringer og metaller) med samtidig tænding af isoleringen;
Udløsning af afbrydere, der forsøger at deaktivere problemområdet;
Aflast spændingen og deaktiver ledningen;
Fortsat opvarmning af den beskadigede sektion af netværket (selv efter de-energization, da opvarmning er en meget længere proces) med brand af isolering eller ledninger, hvis kortslutningsbeskyttelsen ikke fungerede som forventet;
Fejl i netværkssektionen, hvor kortslutningen opstod.

Alt dette tager omkring 2-4 sekunder. Tilstrækkelig tid til, at ledningen kan varme op til 1100 grader, og isoleringen blusser op som en tændstik. I dette tilfælde vil det ikke være muligt at forhindre en kortslutning, kun for at minimere skaden. På trods af tiden, selv med visuel observation af processen med at lukke de elektriske ledninger, forekomsten af en kortslutning, vil du simpelthen ikke have tid til at gøre noget. Derfor er her nogle anbefalinger til, hvordan man undgår sådan en katastrofe:

Hvis du ikke kan forhindre det, så led det!

Denne sætning fra den store politiker beskriver perfekt situationen med elnettet, som vi stoler meget på. Og dit liv og komfort og næsten hele din ejendom. Derfor bliver der nej overflødig liste simple anbefalinger.

Test nye elektriske netværk og kommunikation med overskydende strømme, simuler en overbelastning. En sådan test skal udføres med en specialist, at gøre det selv er farligt.

Forsøm ikke måling af isolationsmodstanden i det færdige netværk. Ja, det koster penge og tager tid, men en sådan måling vil eliminere den iboende jordfejl lange kabler, og vil også vise de farligste områder, der bedst kan udskiftes.

Billedet viser, at der kan opstå en bue (nedbrydning) uden fysisk kontakt konduktører. Derfor skal du, når du samler stikkontakter og afbrydere, kun strippe ledningsisoleringen i det område, der er helt tilbagetrukket i terminalen! Tillad ikke selv et par millimeter af udsatte ledninger, ellers kan der ske en lysbue inde i enheden på billedet. Lad os minde dig om, at i en sådan hændelse er kortslutningsbeskyttelse næsten garanteret at være for sent med at afbryde ledningen!

Uovervejet udbygning og tilføjelse af ledninger uden beskyttelsesforanstaltninger er en direkte vej til kortslutninger og brand. Det her godt eksempel noget, der aldrig bør gøres.

Vi hører ofte "Der er en kortslutning", "Der er en kortslutning i kredsløbet". Det er umiddelbart klart, at der skete noget uplanlagt og slemt. Men hvorfor er kredsløbet kort og ikke langt? Lad os sætte en stopper for usikkerheden og finde ud af, hvad der præcist sker, når der er en kortslutning i det elektriske kredsløb.

Hvad er en kortslutning (SC)

En elektrisk rokke svømmer i havet og er ikke glad kortslutning, helt uden viden om Ohms lov. For at forstå karakteren og årsagerne til en kortslutning er denne lov simpelthen nødvendig. Så hvis du ikke allerede har gjort det, så lad os læse om Ohms lov, strøm, spænding, modstand og andre vidunderlige fysiske begreber.

Nu hvor du ved alt dette, kan du give definitionen af en kortslutning fra fysik og elektroteknik:

Kortslutning- dette er en forbindelse af to punkter i et elektrisk kredsløb med forskellige potentialer, som ikke er tilvejebragt af kredsløbets normale driftstilstand og fører til en kritisk stigning i strømstyrken ved krydset.

En kortslutning fører til dannelsen af destruktive strømme, der overstiger tilladte værdier, fejl på enheder og beskadigelse af ledninger. Hvorfor sker dette? Lad os se nærmere på, hvad der sker i kredsløbet under en kortslutning.

Lad os tage det meste simpel kæde. Den indeholder en strømkilde, modstand og ledninger. Desuden kan modstanden af ledningerne negligeres. Et sådant diagram er ganske tilstrækkeligt til at forstå essensen af kortslutningen.

I lukket kredsløb Ohms lov gælder: Strøm er direkte proportional med spændingen og omvendt proportional med modstand. Med andre ord, jo lavere modstand, jo større strøm .

Mere præcist, for vores kredsløb vil Ohms lov blive skrevet i følgende form:

Her r – indre modstand nuværende kilde og det græske bogstav epsilon angiver kildens emk.

Hvad forstås ved kortslutningsstrøm? Hvis modstand R i vores kredsløb vil det ikke være, eller det vil være meget lille, så vil strømstyrken stige, og en kortslutningsstrøm vil flyde i kredsløbet:

I øvrigt! Til vores læsere er der nu 10% rabat på

Typer af kortslutninger og deres årsager

I hverdagen opstår kortslutninger:

enkelt fase– når fasetråden er kortsluttet til nul. Sådanne kortslutninger sker oftest;
to-faset– når en fase lukker til en anden;
tre-faset– når tre faser lukkes på én gang. Dette er den mest problematiske type kortslutning.

Eksempelvis kobler din nabo bag væggen søndag morgen fase og nul i stikkontakten ved at sætte en borehammer i stikkontakten. Det betyder, at kredsløbet er lukket, og strømmen løber gennem belastningen, det vil sige gennem enheden, der er sat i stikkontakten.

Hvis en nabo forbinder fase- og neutralledningerne i stikkontakten uden at forbinde belastningen, så vil der opstå en kortslutning i kredsløbet, men du vil kunne sove længere.

For dem, der ikke ved det, vil det for en bedre forståelse være nyttigt at læse, hvilken fase og nul der er i elektricitet.

En kortslutning kaldes en kortslutning, da strømmen i en sådan kredsløbslukning ser ud til at følge en kort vej, der omgår belastningen. Et kontrolleret eller langt kredsløb er det sædvanlige, velkendte for alle, at tilslutte enheder til en stikkontakt.

Kortslutningsbeskyttelse

For det første om hvilke konsekvenser en kortslutning kan forårsage:

Skader på en person ved elektrisk stød og genereret varme.
Brand.
Fejl i enheder.
Strømafbrydelse og mangel på internet derhjemme. Som følge heraf er der et tvungent behov for at læse bøger og spise ved levende lys.

Som du kan se, er en kortslutning en fjende og et skadedyr, der skal bekæmpes. Hvad er metoderne til kortslutningsbeskyttelse?

Næsten alle af dem er baseret på hurtigt at åbne kredsløbet, når der opdages en fejl. Dette kan gøres ved hjælp af forskelligenger.

Næsten alle moderne elektriske apparater har sikringer. Høj strøm smelter simpelthen sikringen, og kredsløbet går i stykker.

Lejlighederne anvender kortslutningsafbrydere. Disse er afbrydere designet til en bestemt driftsstrøm. Når strømmen stiger, udløses maskinen og bryder kredsløbet.

For at beskytte industrielle elektriske motorer mod kortslutninger anvendes specielle relæer.

Nu kan du nemt definere en kortslutning, samtidig med at du kender til Ohms lov, samt fase og nul i elektricitet. Vi ønsker, at alle ikke forårsager kortslutninger! Og hvis du sidder fast i hovedet og slet ikke har energi til noget arbejde, hjælper vores studenterservice dig altid med at klare det.

Og til sidst en video om, hvordan man IKKE håndterer elektrisk strøm.

Hej alle. Jeg er meget glad for, at du besøgte min side. Og i dag vil vi tale om, hvad en kortslutning er, og hvilken slags kortslutninger der er.

En kortslutning er en forbindelse (kontakt) af to eller flere punkter (ledere) i et elektrisk kredsløb med forskellige potentialværdier.

Forskellige potentialer er, når fase og nul er i netværket vekselstrøm, eller plus og minus i netværket jævnstrøm.

Lad os nu se på, hvilke typer kortslutning der er.

I et enfaset netværk kan der kun være to typer kortslutning:

1. fase og nul - denne type kortslutning forekommer meget ofte under simple hverdagsforhold. For eksempel bliver det koldt med vinterens begyndelse, og mange mennesker forsøger at varme op ved hjælp af elektriske varmeovne.

Men få mennesker er opmærksomme på de stikkontakter, som de samme varmeapparater er tilsluttet. Det sker ofte, at stikkontakterne ikke er designet til de strømme, som varmeapparaterne forbruger, eller ofte kan stikkontakterne have dårlig kontakt.

På grund af dette begynder stikkontakter og stik at blive varmet op. Som følge af langvarig opvarmning ødelægges isoleringen af ledningerne. Og i et fint øjeblik kan to, allerede blotlagte, ledere røre ved, og der vil opstå en kortslutning.

2. fase og jording - det er, når fasetråden på en eller anden måde begynder at kontakte den jordede krop af ethvert elektrisk udstyr. Det være sig en elektrisk vandvarmer, en lampe, en værktøjsmaskine og så videre.

Det sker også, at huset kan nulstilles, så en sådan kortslutning kan tilskrives det første tilfælde.

Men i situationer, hvor der opstår en kortslutning, kan det være meget mere:

1. enkeltfaset kredsløb - fase og nul. Jeg har allerede beskrevet denne type ovenfor, så lad os gå videre til den næste.

2. tofaset - dette er når to faser er forbundet med hinanden. Sker ofte på luftledninger. Dette fænomen er sandsynligvis blevet set af enhver person i hans liv. Når det blæser kraftigt udenfor og begynder at løsne ledningerne, og ikke modtager meget fyrværkeri. I industrielle virksomheder forekommer en sådan kortslutning ofte i strømkredsløb.

3. tofaset og jord - dette sker selvfølgelig sjældnere, men det sker stadig. Et eksempel, hvor to faser kan forbindes med hinanden, og samtidig også kontakte jorden.

4. trefaset - det er når alle tre faser på en eller anden måde er lukket sammen. En sådan kortslutning vil opstå, når en ledende genstand falder eller berører alle tre faser på samme tid.

Hvad kan konsekvenserne være af kortslutningsstrømme?

Under en kortslutning stiger strømmen øjeblikkeligt, hvilket fører til stærk opvarmning og smeltning af metaller. Sprøjt af dette metal spredes i alle retninger, og alt dette er ledsaget af et lyst glimt og ild. Hvilket nemt kan føre til brand og meget alvorlige konsekvenser.

Under almindelige boligforhold, hvis du ikke vælger den rigtige kortslutningsbeskyttelse, kan du virkelig miste meget. Startende fra dit hjem og dine møbler, og slutter med dit eget liv og livet for de mennesker, der bor sammen med dig under samme tag.

I virksomheder kan kortslutningsstrømme føre til nødsituationer, skader på udstyr, og folk kan også lide under dette. Men virksomheder bruger normalt flere beskyttelser på én gang, hvilket praktisk talt eliminerer forekomsten af kortslutninger.

Det var alt, jeg ville sige. Hvis du har spørgsmål, så spørg dem i kommentarerne. Hvis artiklen var nyttig for dig, så del den med dine venner på i sociale netværk og abonner på opdateringer. Indtil næste gang.

Med venlig hilsen Alexander!

For 220 V eller modsatte faser mellem hinanden eller med nul, ikke forudsat af designet af det elektriske kredsløb eller elektriske apparater, som overtræder normalt arbejde elektriske netværk.

En kortslutning opstår på grund af isolationsfejl elektriske ledninger, kabler eller strømførende elementer i elektriske apparater, samt ved mekanisk kontakt med ikke-isolerede elementer, derfor er det vigtigt altid at isolere de bare ender af de elektriske ledninger adskilt fra hinanden ved hjælp af elektrisk tape eller elektrisk tape med en elektrisk isolerende krop, dvs. ikke-ledende elektricitet.

Når der opstår en kortslutning i det elektriske kredsløb, stiger strømværdien øjeblikkeligt og gentagne gange, hvilket fører til høj varmeudvikling, som et resultat af, at de elektriske ledninger smelter, hvilket får de elektriske ledninger til at antænde, og ilden spreder sig i det rum, hvor kortslutningen opstod.
Som et resultat af en kortslutning forstyrres den normale funktion af ikke kun din lejlighed, men også af dine naboer på grund af et fald i forsyningsspændingen, hvilket ofte fører til nedbrud af elektriske apparater og husholdningsapparater.

I lejligheder med 220 V opstår der kun en enfaset kortslutning (en fasekortslutning til nullederen eller til), og i nogle private huse eller garager med en trefaset indgang på 380 volt en meget farligere to- fasekredsløb kan forekomme (en kortslutning af to faser til hinanden + til "Jord") eller trefaset (kortslutning af tre faser til hinanden + til "Jord")

I elektriske motorer og enheder i tilfælde af nedbrud, interne kortslutninger er også mulige:
For eksempel interturnviklinger, som opstår, når viklingsdrejninger i statoren eller rotoren på en elektromotor er forbundet med hinanden, eller mellem vindingerne i en transformervikling.

Og hvis det elektriske apparat har et metalhus, så er et isolationsbrud og en kortslutning til metalhuset muligt. I dette tilfælde vil kun huset beskytte en person mod elektrisk stød.

Bemærk, ledninger i en polyethylen og især en gummikappe er mere udsatte for brand. Derfor anbefaler jeg, som professionel elektriker i mange år, beskæftiget med elinstallation i Minsk, på det kraftigste at bruge VVG Ng-kabel, med ikke-brændbar isolering, i lejligheder, huse, garager osv., til at lægge skjult under gips og bruge dyrere VVG Ng kabel åbenlyst på en brandsikker base, som ikke engang ryger under kortslutning.

Overbelastning af det elektriske netværk i et hus, garage eller lejlighed findes ofte i hverdagen og er også meget farligt og en nødsituation. Og som praksis har vist, er det farligere end kortslutningsstrømme. Fordi de elektriske ledninger er pålideligt beskyttet eller.

Årsagen til overbelastning er forbindelsen, inklusion af et stort antal elektriske apparater på en gruppe stikkontakter eller skade på elforbrugere, hvor den samlede strøm, der passerer gennem det elektriske kabel eller ledninger, overstiger den nominelle værdi, som de er designet til. Til et hus eller lejlighed, hvor der hovedsageligt lægges kabler eller ledninger med et tværsnit på 1,5 kvadratmillimeter mærkestrøm bør ikke være højere 16 ampere eller ikke mere 3,5 kilowatt.

Det er vigtigt at kende og i praksis kun bruge kontakter eller stikkontakter til tilslutning af elektrisk belysning eller elektrisk udstyr med ikke mindre end de spændings- og strømværdier, der er angivet på huset stikkontakt eller skifte. For eksempel siger stikkontakten "10 A; 250 V”, hvilket betyder, at den er designet til enkeltfaset netværk 220 volt, og maksimal værdi strømmen, der passerer gennem stikkontakten, bør ikke være højere end 10 Ampere eller cirka ikke mere end 2 kilowatt i effekt. Et kraftigt elektrisk apparat, for eksempel med en effekt på 2,5-3 Kilowatt, kan ikke tilsluttes en sådan stikkontakt, hvilket vil føre til udbrænding af udgangskontakterne.

Hovedårsagen kortslutning– krænkelse af isolering af elektrisk installationsudstyr, herunder kabel og overhead elledninger. Her er et par eksempler på kortslutninger, der opstår på grund af isolationsfejl.

Når man dirigerer jordarbejder højspændingskablet blev beskadiget, hvilket førte til en fase-til-fase kortslutning. I I dette tilfælde Isolationsskader opstod som følge af mekanisk påvirkning af kabelledningen.

En enfaset jordfejl opstod i et åbent koblingsanlæg i en transformerstation som følge af et sammenbrud af støtteisolatoren på grund af ældningen af dens isolerende belægning.

Et andet ret almindeligt eksempel er en gren eller et træ, der falder på ledningerne af en luftledning, hvilket fører til, at ledningerne knækker eller knækker.

Metoder til beskyttelse af udstyr mod kortslutninger i elektriske installationer

Som nævnt ovenfor er kortslutninger ledsaget af en betydelig stigning i strømmen, hvilket fører til skade på elektrisk udstyr. Beskytt derfor elektrisk installationsudstyr mod dette nødtilstand– energiens hovedopgave.

For at beskytte mod kortslutninger som nøddrift af udstyr bruges forskellige beskyttelsesanordninger i elektriske installationer af distributionsstationer.

Hovedformålet med alle relæbeskyttelsesanordninger er at åbne afbryderen (eller flere), der forsyner den del af netværket, hvor kortslutningen er opstået.

I elektriske installationer med en spænding på 6-35 kV bruges overstrømsbeskyttelse (MCP) til at beskytte strømledninger mod kortslutninger. For at beskytte 110 kV-ledninger mod kortslutninger anvendes fasedifferensbeskyttelse som hovedledningsbeskyttelse. For at beskytte 110 kV transmissionsledninger bruges derudover afstandsbeskyttelse og jordbeskyttelse (TZNP) som backup-beskyttelse.

3 El transmission

El transmission fra kraftværker til forbrugere er en af energisektorens vigtigste opgaver. Elektricitet overføres primært med luft elledninger(strømledninger) af vekselstrøm, selvom der er en tendens til en stadig mere udbredt brug af kabelledninger og jævnstrømsledninger. Nødvendigheden af P. e. over en afstand skyldes, at elektricitet genereres af store kraftværker med kraftige enheder, og forbruges af relativt laveffekt elektriske modtagere fordelt over et stort territorium. arbejdet afhænger af afstanden forenede elektriske kraftsystemer dækker store territorier.

En af de vigtigste egenskaber kraftoverførsel er dens gennemløb, det vil sige den største effekt, der kan overføres langs elledninger, under hensyntagen til begrænsende faktorer: maksimal effekt under stabilitetsforhold, koronatab, opvarmning af ledere osv. Effekten, der transmitteres langs vekselstrømsledninger, er relateret til dens længde og spændingsafhængighed

Hvor U 1 Og U 2 - spænding i begyndelsen og slutningen af strømledningen, Z c er den karakteristiske impedans af strømledningen, a er faseændringskoefficienten, der karakteriserer rotationen af spændingsvektoren langs linjen pr. enhed af dens længde (på grund af bølgenaturen af udbredelsen af det elektromagnetiske felt), l- længden af elledninger, d- vinklen mellem spændingsvektorerne ved begyndelsen og slutningen af linjen, der karakteriserer kraftoverførselstilstanden og dens stabilitet. Den maksimale transmitterede effekt opnås ved d= 90° når synd d= 1. For luftledninger med vekselstrøm kan det tilnærmelsesvis antages, at den maksimale transmitterede effekt er tilnærmelsesvis proportional med kvadratet af spændingen, og omkostningerne ved at konstruere en strømledning er proportional med spændingen. Derfor er der i udviklingen af krafttransmission en tendens til at øge spændingen som det vigtigste middel til at øge transmissionskapaciteten af kraftledninger.

DC-strømtransmissioner mangler mange af de faktorer, der er iboende i og begrænser AC-effekttransmissioner gennemløb. Den maksimale effekt, der overføres via jævnstrømsledninger, er større end for tilsvarende vekselstrømsledninger:

Hvor E V - ensretter udgangsspænding, R å - kraftoverførslens samlede aktive modstand, som ud over modstanden af strømledningsledningerne inkluderer modstanden af ensretteren og omformeren. Den begrænsede brug af jævnstrømstransmission skyldes hovedsageligt de tekniske vanskeligheder med at skabe effektive, billige enheder til at konvertere vekselstrøm til jævnstrøm (i begyndelsen af linjen) og jævnstrøm til vekselstrøm (ved slutningen af ledningen). DC strømtransmission er lovende til at forbinde store strømsystemer fjernt fra hinanden. I dette tilfælde er der ikke behov for at sikre stabiliteten af driften af disse systemer.

Kvaliteten af elektricitet bestemmes af den pålidelige og stabile drift af kraftoverførslen, som især sikres ved brug af kompensationsanordninger og automatiske regulerings- og kontrolsystemer (se. Automatisk excitationskontrol, Automatisk spændingsregulering, Automatisk frekvensregulering).

Som et resultat af forskningsarbejdet blev følgende udviklet:

jævnstrømstransmissionsordninger, der tillader den mest rationelle brug af designfunktionerne i trefasede luftledninger med vekselstrøm beregnet til transmission elektrisk energi på tre ledninger;

metode til beregning af driftsspændingen for jævnstrøm til luftledninger bygget på basis af standarddesign af trefasede vekselstrømpoler af spændingsklasser 500-750 kV;

en metode til beregning af kapaciteten af luftledninger af trefaset vekselstrøm med en driftsspænding på 500-750 kV efter deres konvertering til jævnstrøm i henhold til skemaerne foreslået af forfatteren;

en metode til beregning af pålideligheden af trefasede luftledninger med vekselstrøm med en driftsspænding på 500-750 kV efter deres konvertering til jævnstrøm i henhold til skemaerne foreslået af forfatteren.

Der er foretaget en beregning af den kritiske længde af linjen, fra hvilken jævnstrømstransmission i henhold til de skemaer, der er udviklet af forfatteren, vil være mere økonomisk rentabel end vekselstrømstransmission med en spænding på 500.750 kV.

Baseret på resultaterne af videnskabelig forskning formuleres anbefalinger:

ved at vælge typen af ophængte skiveisolatorer, der er inkluderet i de isolerende ophæng af overliggende jævnstrømsledninger;

ved at beregne krybeafstanden af isolerende ophæng af overliggende jævnstrømsledninger;

om valget af et tre-leder strømtransmissionskredsløb, i forhold til overliggende jævnstrømsledninger, lavet på basis af standardiserede designs af trefasede vekselstrømsunderstøtninger;

om brug af standardiserede design af trefasede vekselstrømsstøtter på overliggende jævnstrømsledninger;

at bestemme driftsspændingen af jævnstrøm i forhold til overliggende jævnstrømsledninger lavet på basis af standardiserede design af trefasede vekselstrømsunderstøtninger;

til beregning af kapaciteten af en tre-leder jævnstrømsledning.

Resultaterne af beregningerne viser, at gennemstrømningen af eksisterende trefasede vekselstrømsledninger kan øges betydeligt ved at konvertere dem til jævnstrøm ved hjælp af de samme understøtninger, guirlander af isolatorer og ledninger. Stigningen i transmitteret effekt kan i dette tilfælde variere fra 50 % til 245 % for en 500 kV luftledning og fra 70 % til 410 % for en 750 kV luftledning, afhængigt af mærket og tværsnit af de anvendte ledninger og installeret kapacitet af AC luftledningen. Konvertering af eksisterende trefasede vekselstrømsledninger til jævnstrøm i henhold til de foreslåede ordninger vil også forbedre deres pålidelighedsindikatorer betydeligt. Samtidig vil brugen af de udviklede kredsløb øge pålideligheden med 5-30 gange afhængigt af luftledningens spændingsklasse. I tilfælde af et nyt design af DC luftledninger i henhold til ovenstående skemaer vil deres pålidelighedsindikatorer være ækvivalente.

Generelt er muligheden for at konvertere eksisterende luftledninger til trefaset vekselstrøm ganske mulig. En sådan teknisk løsning kan være relevant for at øge kapaciteten af luftledninger i drift og samtidig bevare deres konfiguration, og vil også udvide anvendelsesområdet for jævnstrømstransmission. Muligheden for at konstruere nye jævnstrømsledninger ved brug af standardiserede design af trefasede AC-poler kan ikke udelukkes.

4 Reaktiv effekt – komponent fuld kraft, som afhængigt af parametrene, kredsløbet og driftstilstanden for det elektriske netværk forårsager yderligere tab af aktiv elektrisk energi og forringelse af kvaliteten af elektrisk energi.

Reaktiv elektrisk energi – teknologisk skadelig cirkulation af elektrisk energi mellem strømkilder og modtagere af elektrisk vekselstrøm forårsaget af elektromagnetisk ubalance i elektriske installationer.

De vigtigste forbrugere af aktiv effekt i elektriske systemer er transformatorer, luftledninger, asynkrone motorer, ventilkonvertere, induktionselektriske ovne, svejseenheder og andre belastninger.

Reaktiv effekt kan genereres ikke kun af generatorer, men også af kompenserende kondensatorenheder, synkrone kompensatorer eller statistiske kilder reaktiv effekt(IRM), som kan installeres på elnetværksstationer.

At normalisere reaktive effektstrømme, når vi løser problemer med reaktiv effektkompensation ved hjælp af vores egne kræfter og forbrugernes indsats, for at fremme processen med at løse problemer med reaktiv effekt og opgaver med at optimere dens strømme, normalisere spændingsniveauer, reducere aktive effekttab i elektrisk distributionsnetværk og øge pålideligheden af strømforsyningen til forbrugerne, bør der være En inspektion af faciliteterne i grenen af IDGC i Nordkaukasus, JSC - Stavropolenergo blev udført for tilstanden af reaktive strømkilder, tilstanden af reaktiv energi og effektmåleanordninger til funktionen at overvåge balancen mellem reaktiv energi og effekt.

Stavropolenergo har 866 banker af kompenserende enheder (BSD'er) med en tilgængelig kapacitet på 38,66 MVAr (den faktiske belastning ved maksimal reaktiv effekt er 25,4 MVAr). På forbrugerbalancen er den installerede kapacitet 25.746 MVAr (faktisk belastning ved maksimal reaktiv effekt er 18.98 MVAr)

Sammen med OJSC Stavropolenergosbyt blev der gennemført undersøgelser af arten af forbrugernes belastning med øget forbrug af reaktiv effekt (tg ? > 0,4). Efter offentliggørelsen af "Procedure til beregning af forholdet mellem aktivt og reaktivt strømforbrug for individuelle strømmodtagende enheder fra elektriske energiforbrugere", i overensstemmelse med dekretet fra regeringen for Den Russiske Føderation nr. 530, vil arbejdet med forbrugerne blive organiseret fuldt ud. Betingelserne for at arbejde med forbrugere i henhold til den nye "Procedure..." er indeholdt i teksten til de elforsyningskontrakter, der i øjeblikket genforhandles.

Når forbrugere ansøger om tilslutning til Stavropolenergos elektriske net eller om en forøgelse af tilsluttet effekt på 150 kW og derover, er krav til behovet for at kompensere for reaktiv effekt inkluderet i kontrakterne om tilslutning af forbrugere til det elektriske netværk i et beløb, der sikrer overholdelse af de fastsatte grænseværdier for reaktive effektfaktorer.

Underskrivelsen af yderligere aftaler til kontrakter om levering af tjenester til transmission af elektrisk energi blev organiseret med OJSC Stavropolenergosbyt, OJSC Pyatigorsk Electric Networks, LLC RN-Energo, KT CJSC RCER og K, OJSC Nevinnomyssky Azot, der garanterer leverandører af betingelser for at opretholde af Forbrugere med en tilsluttet effekt på 150 kW eller mere reaktive effektfaktorer fastsat af det føderale udøvende organ, der udøver funktionerne til at udvikle statens politik inden for brændstof- og energikomplekset og krav til sikring af reaktiv energimåling.

I de kommende år forventes nye industrielle kapaciteter at blive taget i brug, hvilket vil bestemme en forbrugsvækst på op til 3 % eller mere om året. Det gør opgaven med reaktiv effektbalance til et af de prioriterede områder, som vil få øget opmærksomhed.

Reaktiv effektkompensation- målrettet indvirkning på balancen af reaktiv effekt i en knude i elkraftsystemet for at regulere spænding og i distributionsnet for at reducere elektricitetstab. Det udføres ved hjælp af kompenserende enheder. For at opretholde de påkrævede spændingsniveauer i de elektriske netværksknudepunkter skal reaktivt effektforbrug sikres af den nødvendige genererede effekt under hensyntagen til den nødvendige reserve. Den genererede reaktive effekt består af den reaktive effekt, der genereres af kraftværksgeneratorer, og den reaktive effekt af kompenserende enheder placeret i det elektriske netværk og i elektriske installationer af elektriske energiforbrugere.

Reaktiv effektkompensation er især relevant for industrivirksomheder, hvis vigtigste elektriske forbrugere er asynkronmotorer, hvilket resulterer i, at effektfaktoren uden at tage kompensationsforanstaltninger er 0,7-0,75. Foranstaltninger til at kompensere reaktiv effekt i en virksomhed giver dig mulighed for at:

reducere belastningen på transformere, øge deres levetid,

reducere belastningen på ledninger og kabler, brug dem med et mindre tværsnit,

forbedre kvaliteten af elektricitet ved elektriske modtagere (ved at reducere spændingsbølgeformsforvrængning),

reducere belastningen på koblingsudstyr ved at reducere strømme i kredsløb,

undgå bøder for at reducere kvaliteten af elektricitet på grund af en reduceret effektfaktor,

reducere energiomkostningerne.

Forbrugere af reaktiv effekt, der er nødvendig for at skabe magnetiske felter, er både individuelle krafttransmissionsenheder (transformatorer, ledninger, reaktorer) og elektriske modtagere, der omdanner elektricitet til en anden type energi, som ifølge princippet om deres drift bruger et magnetfelt (asynkront) motorer, induktionsovne osv.). Op til 80-85% af al reaktiv effekt forbundet med dannelsen af magnetiske felter forbruges af asynkrone motorer og transformere. En relativt lille del af den samlede reaktive effektbalance kommer fra andre forbrugere, for eksempel induktionsovne, svejsetransformatorer, omformerinstallationer, lysstofrør mv.

Samlet strøm leveret af generatorer til netværket:

(1)

hvor P og Q er modtagernes aktive og reaktive effekt under hensyntagen til effekttab i netværk;

cosφ er den resulterende effektfaktor for el-modtagere.

Generatorer er designet til at fungere ved deres nominelle effektfaktor på 0,8-0,85, hvorved de er i stand til at levere nominel aktiv effekt. Et fald i cosφ for forbrugere under en vis værdi kan føre til, at cosφ for generatorer vil være lavere end den nominelle, og den aktive effekt, de producerer ved samme samlede effekt, vil være mindre end den nominelle. Med lave effektfaktorer blandt forbrugerne er det således, for at sikre transmissionen af en given aktiv effekt til dem, nødvendigt at investere yderligere omkostninger i opførelsen af kraftigere kraftværker, øge gennemstrømningskapaciteten af netværk og transformere og, som som følge heraf påføres yderligere driftsomkostninger.

Siden i moderne elektriske systemer inkluderet et stort antal af transformere og lange luftledninger, så er sendeanordningens reaktans meget betydelig, og dette forårsager betydelige tab af spænding og reaktiv effekt. Overførslen af reaktiv effekt gennem netværket fører til yderligere spændingstab, fra udtrykket:

(2)

det kan ses, at den reaktive effekt Q transmitteret gennem netværket og netværksreaktansen X signifikant påvirker forbrugernes spændingsniveau.

Størrelsen af den transmitterede reaktive effekt påvirker også tabene af aktiv effekt og energi i krafttransmissionen, som følger af formlen:

(3)

Den mængde, der karakteriserer den transmitterede reaktive effekt, er effektfaktoren
. Ved at erstatte værdien af den samlede effekt udtrykt som cosφ i tabsformlen får vi:

(4)

Dette viser, at afhængigheden af kraften af kondensatorbanker er omvendt proportional med kvadratet af netværksspændingen, derfor er det umuligt at regulere den reaktive effekt jævnt og derfor installationsspændingen. Cos (φ) falder således, når belastningens reaktive effektforbrug stiger. Det er nødvendigt at stræbe efter at øge cos (φ), fordi lav cos (φ) forårsager følgende problemer:

Relateret artikel:Kompensation for forstyrrelser og interferens under kontrol lineært objekt ved udgang

Høje effekttab i elektriske ledninger (flow af reaktiv effektstrøm);

Store spændingsfald i elektriske ledninger;

Behovet for at øge den samlede effekt af generatorer, kabeltværsnit og krafttransformatorers effekt.

Ud fra alt ovenstående er det klart, at reaktiv effektkompensation er nødvendig. Dette kan nemt opnås ved at bruge aktive kompensationsenheder. De vigtigste kilder til reaktiv effekt installeret på forbrugspunktet er synkrone kompensatorer og statiske kondensatorer. De mest anvendte er statiske kondensatorer ved spændinger op til 1000 V og 6-10 kV. Synkronkondensatorer installeres ved en spænding på 6-10 kV i distriktsstationer.

Fig.1 Effektoverførselsdiagrammer

a-ingen kompensation; b - med erstatning.

Alle disse enheder er forbrugere af førende (kapacitiv) reaktiv effekt eller, hvad der er det samme, kilder til forsinket reaktiv effekt, som de leverer til netværket. Dette er illustreret af diagrammet i fig. 1. Så i diagrammet i fig. Figur 1a viser overførslen af elektricitet fra kraftværk A til forbrugertransformatorstation B. Den transmitterede effekt er P + jQ. Ved installation af statiske kondensatorer med en effekt Q K hos forbrugeren (fig. 1 b), vil den effekt, der transmitteres gennem netværket, være P + j(Q - Q K)

Vi ser, at den reaktive effekt, der transmitteres fra kraftværket, er faldet eller, som man siger, er blevet kompenseret af mængden af strøm, der genereres af kondensatorbanken. Forbrugeren får nu en væsentlig del af denne strøm direkte fra kompensationsinstallationen. Når reaktiv effekt kompenseres, reduceres spændingstab i krafttransmissionsledninger også. Hvis vi før kompensation havde et spændingstab i distriktsnettet

(5)

så er der kompensation, bliver den reduceret til beløbet

(6)

hvor R og X er netværksmodstanden.

Da effekten af individuelle kondensatorer er relativt lille, er de normalt forbundet parallelt til batterier placeret i komplette kabinetter. Der anvendes ofte installationer bestående af flere grupper eller sektioner af kondensatorbanker, hvilket gør det muligt trinvist at regulere kondensatorernes effekt og dermed installationens spænding.

Kondensatorbanken skal være udstyret med en afladningsmodstand, der er tæt forbundet til dens terminaler. Afladningsmodstanden for kondensatorbanker med en spænding på 6-10 kV er VT-spændingstransformatorer, og for kondensatorbanker med en spænding på op til 380 V - glødelamper. Behovet for afladningsmodstande er dikteret af det faktum, at når kondensatorer afbrydes fra netværket, forbliver en elektrisk ladning i dem, og en spænding tæt på netværksspændingen opretholdes. Ved at blive lukket (efter frakobling) for afladningsmodstanden, mister kondensatorerne hurtigt deres elektrisk ladning, falder spændingen også til nul, hvilket sikrer sikker vedligeholdelse af installationen. Kondensatorenheder adskiller sig fra andre kompenserende enheder i deres enkelhed i design og vedligeholdelse, fraværet af roterende dele og lave aktive effekttab.

Fig. 2 Tilslutningsdiagram over en kondensatorbank.

Når man vælger kraften til kompenserende enheder, skal man stræbe efter den korrekte fordeling af reaktive strømkilder og den mest økonomiske belastning af netværk. Der er:

a) øjeblikkelig effektfaktor, beregnet ved formlen.

(7)

baseret på samtidige aflæsninger af wattmeter (P), voltmeter (U) og amperemeter (I) for i dette øjeblik tid eller fra fasemåleraflæsninger,

b) gennemsnitlig effektfaktor, som er det aritmetiske gennemsnit af øjeblikkelige effektfaktorer i lige store tidsrum, bestemt af formlen:

hvor n er antallet af tidsintervaller;
c) vægtet gennemsnitlig effektfaktor, bestemt ud fra aflæsningerne af aktiv Wa og reaktiv energi Wr-målere i en bestemt tidsperiode (dag, måned, år) ved hjælp af formlen:
(9)
Valget af type, effekt, installationssted og driftsform for kompensationsanordninger bør sikre den største effektivitet, med forbehold af:
a) tilladte spændingsforhold i forsynings- og distributionsnettet;
b) tilladte strømbelastninger i alle netværkselementer;
c) driftsformer for reaktive strømkilder inden for acceptable grænser;
d) den nødvendige reaktive effektreserve.
Oer minimum af de givne omkostninger, når det bestemmes, hvilke følgende skal tages i betragtning:
a) omkostningerne ved installation af kompensationsanordninger og ekstra udstyr til dem;
b) at reducere omkostningerne til udstyr transformerstationer og opbygning af distributions- og forsyningsnet, samt elektricitetstab i disse og
c) et fald i den installerede kapacitet af kraftværker på grund af et fald i aktive effekttab.
Fra alt ovenstående kan vi konkludere, at reaktiv effektkompensation i regionale netværk, der bruger kondensatorbanker, vil øge linjekapaciteten uden at ændre det elektriske udstyr. Derudover giver det mening ud fra et økonomisk synspunkt.

5 Strengt taget er der udviklet metoder til valg af tværsnit baseret på tilladt spændingstab for ledere af ikke-jernholdigt metal i netværk med spændinger op til 35 kV inklusive. Metoderne er udviklet baseret på de antagelser, der accepteres i netværk med en sådan spænding.

Metoderne til at bestemme tværsnittet baseret på det tilladte spændingstab er baseret på det faktum, at værdien af ledernes reaktans x 0 afhænger praktisk talt ikke af ledningstværsnittet F:

til luftledninger x 0 = 0,36 - 0,46 Ohm/km;

· til kabelstrømledninger med spænding 6 – 10 kV x 0 = 0,06 - 0,09 Ohm/km;

· til kabelstrømledninger med en spænding på 35 kV x 0 = 0,11 - 0,13 Ohm/km.

Mængden af tilladt spændingstab i krafttransmissionsledninger beregnes baseret på sektionernes effekt og modstand ved hjælp af formlen:

og består af to komponenter - spændingstab i aktive modstande og spændingstab i reaktanser.

I betragtning af at x 0 afhænger praktisk talt ikke af ledningens tværsnit, værdien kan beregnes, før lederens tværsnit beregnes, givet gennemsnitsværdien af reaktansen; x 0av i de angivne områder af dens ændring:

Baseret på den givne værdi af den tilladte spænding i krafttransmissionsledningen beregnes andelen af spændingstab i de aktive modstande:

I udtrykket for beregning af spændingstabet i aktive modstande

parameteren afhænger af tværsnittet,

hvor er trådmaterialets ledningsevne.

Hvis krafttransmissionsledningen kun består af én sektion, kan tværsnitsværdien bestemmes ud fra udtrykket for:

Med et større antal kraer yderligere betingelser nødvendige for at beregne ledertværsnit. Der er tre af dem:

· sammenhæng i sektioner på alle områder F=konst;

· minimalt forbrug af ledermateriale min;

· minimalt tab af aktiv effekt min.

Årsager til kortslutning. Essensen af ​​en elektrisk kortslutning