Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch

Ngắn mạch — kết nối nguồn EMF với tải có điện trở rất nhỏ so với điện trở trong của nguồn.

Dòng điện ngắn mạch chỉ được xác định bởi điện trở trong của nguồn r, tức là ik = E / r, trong đó E là EMF của nguồn.

Thường xuyên Nguồn EMF không được thiết kế cho dòng điện cao xảy ra trong quá trình đoản mạch, một lượng nhiệt rất lớn được tạo ra trong nguồn, có thể dẫn đến hỏng và chết nguồn. Đoản mạch đặc biệt nguy hiểm đối với các nguồn có công suất nhỏ điện trở trong (ắc quy, ô tô điện, v.v.).

Vì vậy, đoản mạch xảy ra khi hai dây của một mạch được nối, nối với các cực khác nhau (ví dụ, trong mạch DC, đây là «+» và «-«) của nguồn thông qua một điện trở rất nhỏ, tương đương với điện trở của bản thân các dây dẫn.

Dòng ngắn mạch có thể vượt quá dòng định mức trong mạch nhiều lần. Trong những trường hợp như vậy, mạch phải được ngắt trước khi nhiệt độ của dây đạt đến giá trị nguy hiểm.

Để bảo vệ dây dẫn không bị quá nóng và ngăn các vật xung quanh bắt lửa, các thiết bị bảo vệ được bao gồm trong mạch — cầu chì hoặc cầu dao.

Ngắn mạch cũng có thể xảy ra với quá điện áp do giông bão, sét đánh trực tiếp, hư hỏng cơ học đối với các bộ phận cách điện, hành động sai của nhân viên bảo trì.

Khi xảy ra đoản mạch, dòng điện ngắn mạch tăng mạnh và điện áp giảm, gây nguy hiểm lớn cho các thiết bị điện và có thể gây mất điện cho người tiêu dùng.

Xem thêm: Bảo vệ ngắn mạch hoạt động và hoạt động như thế nào

ngắn mạch là:

• ba pha (đối xứng), trong đó cả ba pha đều bị ngắn mạch;

• hai pha (không cân bằng), trong đó chỉ có hai pha bị ngắn mạch;

• hai pha nối đất trong các hệ thống có dây trung tính nối đất chắc chắn;

• trung tính nối đất không cân bằng một pha.

Dòng điện đạt giá trị cực đại bằng ngắn mạch một pha. Do việc sử dụng các biện pháp nhân tạo đặc biệt (ví dụ: nối đất các trung tính bằng lò phản ứng, chỉ nối đất một phần của dây trung tính), giá trị tối đa của dòng điện ngắn mạch một pha có thể được giảm xuống giá trị của dòng điện ngắn mạch ba pha, thường được thực hiện tính toán.

Nguyên nhân ngắn mạch

Nguyên nhân chính gây ra ngắn mạch là do nhiễu cách điện của thiết bị điện.

Hư hỏng cách điện là do:

1. Quá điện áp (đặc biệt là trong các mạng có dây trung tính bị cô lập),

2. Sét đánh trực tiếp,

3. Cách ly lão hóa,

4.Hư hỏng cơ học đối với lớp cách nhiệt, lái xe dưới đường của các cơ chế quá khổ,

5. Bảo trì thiết bị không đầy đủ.

Thông thường, nguyên nhân gây ra hư hỏng trong phần điện của việc lắp đặt điện là do các hành động không đủ tiêu chuẩn của nhân viên bảo trì.

Cố ý ngắn mạch

Khi áp dụng các sơ đồ kết nối đơn giản hóa của các trạm biến áp bậc thang, các thiết bị đặc biệt được sử dụng — ngắn mạchtạo ra một mạch ngắn có chủ ý để nhanh chóng ngắt kết quả lỗi. Như vậy, ngoài sự cố ngắn mạch trong hệ thống điện, còn có sự cố ý ngắn mạch do tác động của ngắn mạch.

Hậu quả của sự cố ngắn mạch

Do ngắn mạch, các bộ phận mang điện trở nên quá nóng đáng kể, có thể dẫn đến sự cố cách điện, cũng như sự xuất hiện của các lực cơ học lớn góp phần phá hủy các bộ phận của hệ thống lắp đặt điện.

Trong trường hợp này, nguồn cung cấp bình thường của người tiêu dùng trong các phần không bị hư hại của mạng bị gián đoạn, do chế độ khẩn cấp của ngắn mạch trong một đường dây dẫn đến giảm điện áp chung. Tại điểm ngắn mạch, liên hợp trở thành 0 và tại tất cả các điểm cho đến điểm ngắn mạch, điện áp giảm mạnh và không thể cung cấp điện bình thường cho các đường dây không bị hư hại.

Khi xảy ra đoản mạch trong hệ thống điện, tổng điện trở của nó giảm, dẫn đến dòng điện trong các nhánh của nó tăng so với dòng điện ở chế độ bình thường và điều này làm giảm điện áp tại các điểm riêng lẻ của hệ thống điện. mà là đặc biệt lớn gần điểm ngắn mạch.Mức độ giảm điện áp phụ thuộc vào hoạt động thiết bị tự động điều chỉnh điện áp và khoảng cách từ vị trí thiệt hại.

Tùy thuộc vào nơi xảy ra sự cố và thời gian xảy ra sự cố, hậu quả của nó có thể mang tính chất cục bộ hoặc ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống cung cấp điện.

Với khoảng cách dài của ngắn mạch, giá trị của dòng ngắn mạch có thể chỉ là một phần nhỏ của dòng định mức của các máy phát điện và sự xuất hiện của một ngắn mạch như vậy được chúng coi là tăng nhẹ tải .

Điện áp giảm mạnh chỉ xảy ra ở gần điểm ngắn mạch, trong khi ở các điểm khác của hệ thống điện, mức giảm này ít được chú ý hơn. Do đó, trong các điều kiện được xem xét, hậu quả nguy hiểm của ngắn mạch chỉ thể hiện ở các bộ phận của hệ thống cung cấp điện gần nơi xảy ra tai nạn nhất.

Dòng ngắn mạch mặc dù nhỏ so với dòng định mức của các máy phát điện nhưng thường gấp nhiều lần dòng định mức của nhánh xảy ra ngắn mạch. Do đó, ngay cả với dòng điện ngắn mạch ngắn hạn, nó có thể gây ra thêm đốt nóng các phần tử mang dòng điện và dây điện trên mức cho phép.

Dòng điện ngắn mạch gây ra lực cơ học cao giữa các dây dẫn, lực này đặc biệt lớn khi bắt đầu quá trình ngắn mạch, khi dòng điện đạt giá trị cực đại. Nếu độ bền của dây và dây buộc của chúng không đủ, hư hỏng cơ học có thể xảy ra.

Điện áp ngắn mạch giảm sâu đột ngột ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của người tiêu dùng.Trước hết, điều này áp dụng cho động cơ, bởi vì ngay cả khi điện áp giảm trong thời gian ngắn 30-40%, chúng có thể dừng lại (động cơ bị lật).

Động cơ bị lật có ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của một nhà máy công nghiệp, vì phải mất nhiều thời gian để khôi phục quy trình sản xuất bình thường và việc tắt động cơ đột ngột có thể gây ra lỗi cho sản phẩm của nhà máy.

Với khoảng cách nhỏ và thời gian ngắn mạch đủ, các trạm song song có thể không đồng bộ, tức là làm gián đoạn hoạt động bình thường của toàn bộ hệ thống điện, đây là hậu quả nguy hiểm nhất của hiện tượng đoản mạch.

Các hệ thống dòng điện không cân bằng do sự cố chạm đất có khả năng tạo ra các từ thông đủ để tạo ra các EMF đáng kể trong các mạch liền kề (đường dây thông tin liên lạc, đường ống) gây nguy hiểm cho nhân viên bảo dưỡng và thiết bị trên các mạch đó.

Do đó, hậu quả của một mạch ngắn như sau:

1. Hư hỏng cơ và nhiệt đối với thiết bị điện.

2. Cháy các công trình điện.

3. Giảm mức điện áp trong mạng điện, dẫn đến giảm mô-men xoắn của động cơ điện, dừng hoạt động, giảm hiệu suất hoặc thậm chí lật ngược.

4. Mất đồng bộ từng tổ máy, nhà máy điện và các bộ phận của hệ thống điện, xảy ra sự cố, kể cả sự cố hệ thống.

5. Ảnh hưởng điện từ đến đường dây liên lạc, thông tin liên lạc, v.v.

Việc tính toán dòng điện ngắn mạch để làm gì?

Ngắn mạch trong mạch gây ra một quá trình thoáng qua trong đó, trong đó dòng điện có thể được coi là tổng của hai thành phần: sóng hài cưỡng bức (tuần hoàn, hình sin) ip và ia tự do (tuần hoàn, hàm mũ). Thành phần tự do giảm dần theo hằng số thời gian Tc = Lc/rc = xc/? Rc khi phân rã thoáng qua. Giá trị tức thời cực đại iу của tổng dòng điện i được gọi là dòng xung kích và tỷ lệ của giá trị sau với biên độ Iπm được gọi là hệ số xung kích.

Tính toán dòng điện ngắn mạch là cần thiết để lựa chọn chính xác thiết bị điện, thiết kế bảo vệ rơle và tự động hóa, lựa chọn phương tiện để hạn chế dòng điện ngắn mạch.

Đoản mạch (SC) thường xảy ra do điện trở thoáng qua — hồ quang điện, vật lạ tại vị trí sự cố, giá đỡ và nền của chúng, cũng như điện trở giữa dây dẫn pha và đất (ví dụ: khi dây dẫn rơi xuống đất). Để đơn giản hóa việc tính toán, các điện trở thoáng qua riêng lẻ, tùy thuộc vào loại sự cố, được giả định là bằng nhau hoặc bằng 0 (ngắn mạch "kim loại" hoặc "ngu si đần độn").

Xem thêm:Dòng điện ngắn mạch, xác định độ lớn của dòng điện ngắn mạch