Причины и последствия возникновения короткого замыкания

Причины и последствия возникновения короткого замыкания

Время на чтение:

Коротким замыканием называется нештатное соединение двух точек электрической сети, обладающих разными потенциалами. При этом явлении происходит нарушение нормальной работы цепи, не предусмотренное конструкцией оборудования. Такая ситуация может возникать при повреждении изоляции проводников или прикосновении оголенных их частей. Резкое падение сопротивления нагрузки при подключении к сети также относится к короткому замыканию.

Природа негативного явления

Чтобы лучше понять происхождение этого явления, следует сделать короткое замыкание своими руками. Для этого нужно собрать простейшую электрическую цепь из батарейки, лампочки и оголенных проводов. Как только будут соединены проводами источник питания и устройство, то по цепи пойдет ток, и лампочка загорится. Провода, идущие к лампочке, необходимо замкнуть любым металлическим отрезком. Ток начнет проходить по новому проводнику и через лампочку.

Но так как сопротивление провода очень мало, то весь ток будет протекать через него. Если говорить простым языком, короткое замыкание — это кратчайшее прохождение электрического тока по пути, где наименьшее сопротивление в цепи. Проводок сильно нагреется, так как, согласно Закону Ома из физики, по нему потечет ток большого значения. В результате сильного нагрева возможен обрыв проводов или их возгорание. В больших масштабах часто из-за этого явления возникают пожары.

Причины возникновения

Считается, что короткое замыкание (КЗ) — явление случайное, которое может произойти в любое время. Существует ряд прямых и косвенных причин, приводящих к этому негативному событию. К ним относятся:

  1. В процессе длительной эксплуатации большой износ энергетических систем или бытовой электрической сети. Провода со временем теряют качество изоляции, что приводит к непреднамеренным соединениям. Проверяется такая ситуация в местах соединения электрической проводки по степени ее нагрева. Если происходит большой нагрев проводников, значит, где-то произошло нарушение изоляции.
  2. Часто причиной короткого замыкания считается удар молнии в высоковольтную линию. Происходит кратковременное перенапряжение сети с последующим замыканием. Если даже молния ударила рядом с линией, все равно это вызывает ионизацию воздуха, что приводит к увеличению электрической проводимости. Вследствие чего образуется дуга, соединяющая линии электрических передач.
  3. В бытовых условиях происходит механическое повреждение изоляции. Особенно часто такая ситуация возникает во время проведения ремонта.
  4. Возможно попадание на токоведущие элементы посторонних металлических предметов. Такая ситуация говорит о неудовлетворительном уходе за электрическим оборудованием.
  5. Подключение к сети неисправных приборов, у которых низкое внутреннее сопротивление.

Кроме того, большое значение имеют действия человека, которые иногда могут привести к замыканию. Особенно такие моменты часто происходят при неправильном монтаже электрической проводки.

Основные виды

Существует несколько видов КЗ. Все они описываются и подтверждаются документально национальным стандартом. В перечень входят:

  1. Трехфазное — электрический контакт осуществляется между тремя фазами цепи. В отличие от других видов, этот процесс протекает симметрично, поэтому более точно можно рассчитать силу тока в этот период. Такой вид замыкания считается самым опасным по тепловым и электродинамическим воздействиям. Наличие контакта с землей никак не влияет на параметры процесса.
  2. Двухфазное — это короткое замыкание в электрической цепи, как все последующие, вызывает неравномерное распределение напряжения в сети. Такой вид негативного явления в кабельных линиях может быстро перейти в трехфазное замыкание из-за разрушения изоляции проводников.
  3. Двухфазное с землей — обычно такой процесс наблюдается в электрических магистралях с заземленной нейтралью.
  4. Однофазное с землей — наиболее часто встречающаяся ситуация, которая происходит в бытовых или промышленных электросетях и подключенным к ним устройствам.
  5. Двойное замыкание на землю — когда две фазы замыкаются через землю, не взаимодействуя напрямую друг с другом. Наблюдается в сетях с заземленной нейтралью.

Характерные признаки и последствия

Визуально такой процесс можно определить по ярким вспышкам, появлению дыма, обугленным проводам и перегоревшим плавким предохранителям. Кроме того, при этом происходит падение напряжения и рост силы тока в электрической магистрали. Все эти явления представляют большую опасность, а именно:

  1. В месте соприкосновения проводников или элементов устройств появляется источник возгорания, который часто приводит к возникновению пожара.
  2. Падение напряжения приводит к сбою в работе электрического оборудования и бытовой техники.
  3. Возникают электромагнитные волны, которые оказывают влияние на линии связи и коммуникаций.
  4. Происходит цепь различных аварий, приводящих к отключению потребителей от энергетической системы до устранения последствий.

Последствия негативного явления считаются очень серьезными, поэтому при проектировании и монтаже электрооборудования обязательно устанавливаются средства защиты от КЗ.

Методы защиты

Так как возникновение этого явления полностью нельзя исключить, поэтому все меры защиты основаны на профилактике и предупреждении КЗ. Основной задачей считается применение мероприятий, понижающих вероятность возникновения аварийной ситуации. К ним относятся:

  1. Наблюдение за состоянием изолирующего материала на токоведущих элементах или линиях электрических передач. Раз в три года проводятся испытания изоляции электрических проводов в производственных помещениях, а в бытовых магистралях определение ее надежности осуществляется согласно сроку эксплуатации. Для медного провода он составляет 40 лет.
  2. Перед проведением ремонтных работ, связанных со сверлением стен, необходимо с помощью специального прибора определить месторасположение скрытых проводов.
  3. Отказаться или минимизировать использование электрического оборудования в ванной комнате и в других помещениях с повышенной влажностью.
Читайте также:  Что такое асинхронный электродвигатель

Для обеспечения безопасности электрического оборудования проводится установка автоматических выключателей как на ввод, так и на каждую внутреннюю линию. Выключатель срабатывает при протекании через него большого тока, который образуется в результате замыкания в электрической сети или бытовом приборе.

В некоторых распределительных устройствах используются плавкие предохранители, рассчитанные на определенную силу тока. На производстве для защиты электрических двигателей устанавливается специальное реле, которое разрывает цепь при замыкании якоря или обмотки статора устройства.

Применение короткого замыкания

Помимо негативных характеристик, это явление широко применяется в некотором электрическом оборудовании. По этому принципу работают короткозамыкатели, которые представляют собой быстродействующие приводы.

Используются они для создания преднамеренного замыкания с целью вызвать защитное отключение. Такие приборы применяются при аварийных ситуациях в высоковольтных линиях. При поломке силового трансформатора устройство вызывает замыкание между фазами в электрических магистралях до 35 кВ или фазой и землей при напряжении от 110 кВ.

Прибор включается как автоматически, так и вручную, если есть необходимость. На основе замыкания работает электродуговая сварка, которая позволяет получить крепкие металлические соединения. Чаще всего такое устройство используется для соединения кузовных деталей автомобилей.

Основные причины возникновения короткого замыкания

  • Что это такое?
  • Как возникает КЗ?
  • Виды явлений
  • Способы предотвращения

Что это такое?

Электрическая цепь — это, как правило, два проводника с разноименным потенциалом и подключенным потребителем тока. Каждый конечный потребитель имеет свое внутреннее сопротивление, которое сопротивляется току и ограничивает, тем самым дозируя его количество и плотность в проводнике, заставляя производить работу.

В момент, когда сопротивление резко уменьшается до статической погрешности сопротивления проводников, электрический ток, ничем практически не ограниченный, возрастает до такой величины, что сечение проводников становится малым и проходя через них, разогревает жилы до температуры разрушения и плавления. Поэтому частый спутник короткого замыкания — это огонь, расплавленный металл проводников и вспомогательных механизмов.

Признаками замыкания в проводке являются запах гари, искрение и возгорание проводов, а также отключение электричества на определенном участке или же во всей сети.

Как возникает КЗ?

Итак, рассмотрим основные причины возникновения короткого замыкания в электропроводке и электроустановках.

Высокое напряжение. В момент скачка напряжения выше допустимых параметров, присутствует возможность электрического пробоя изоляции проводника или электрической схемы. В результате развивается утечка тока до размеров КЗ, с созданием кратковременного стабильного дугового разряда.

Старая изоляция. Жилые и промышленные фонды, не проводившие замену электрической проводки — это первые претенденты на спонтанные КЗ. Любая изоляция, используемая в электропроводке, имеет свой ресурс. Со временем она разрушается под воздействием внешних факторов, что и приводит к возникновению замыкания.

Внешнее механическое воздействие. Снятие изоляции с провода, ее перетирание и прочее воздействие на защитную оболочку, ослабляющее ее свойства, рано или поздно вызовут возгорание и КЗ. К примеру, в быту часто причиной возникновения короткого замыкания является повреждение проводки при сверлении стен. О том, как не повредить электропроводку перфоратором, читайте в нашей статье.

Посторонние предметы. Сюда относится пыль различного происхождения, мелкие животные, детали с соседних узлов, волей случая попавших на электрические проводники, вызвав и развив таким образом КЗ.

Прямой удар молнии. Происходит тоже, что и при перенапряжении (смотри выше).

Пример последствия от возникновения КЗ в электроустановке демонстрируется на видео:

Последствия короткого замыкания — это выгоревшие участки проводки и ее возгорание!

Виды явлений

Самое распространенное — это замыкание на землю, когда либо одна фаза взаимодействует с землей, либо две фазы взаимодействует с землей, на одном или нескольких участках. Короткое замыкание на землю, встречается в системах с глухозаземленной нейтралью и составляют до 70% всех случаев.

Существует также межфазное КЗ, когда происходит взаимодействие двух фаз между собой. Происходит в следствии нарушении изоляции в трехфазном оборудовании.

Ну и последний вид КЗ — трехфазное, когда взаимодействуют все три фазы. На схеме ниже изображены основные виды коротких замыканий:

Способы предотвращения

Для предотвращения развития КЗ и защиты электрических устройств и линий электроснабжения самым эффективным методом является установка автоматического выключателя или же плавких предохранителей. Автомат (на фото ниже) при возникновении «коротыша» своевременно отключит питание, тем самым предотвратит возникновение опасной ситуации.

Еще один способ предотвратить возникновение короткого замыкания — своевременная ревизия электропроводки, благодаря которой можно визуально определить место оплавления изоляции и перейти к устранению неполадки.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Читайте также:  Скрутки электрических проводов

Вот мы и рассмотрели причины возникновения короткого замыкания, последствия и способы предотвращения опасного явления. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной!

Рекомендуем также прочитать:

Что такое короткое замыкание: определение, объяснение для «чайников»

Доверь свою работу кандидату наук!

Мы часто слышим «Произошло короткое замыкание», «В цепи коротнуло». Сразу понятно, что случилось что-то незапланированное и нехорошее. Но почему замыкание именно короткое, а не длинное? Покончим с неопределенностью и разберемся, что именно происходит при коротком замыкании в электрической цепи.

Что такое короткое замыкание (КЗ)

Электрический скат плавает в океане и не устраивает КЗ, вполне обходясь без знания закона Ома. Нам же для понимания природы и причин короткого замыкания этот закон просто необходим. Так что, если вы еще не успели, читаем про закон Ома, силу тока, напряжение, сопротивление и прочие прекрасные физические понятия.

Теперь, когда вы все это знаете, можно привести определение короткого замыкания из физики и электротехники:

Короткое замыкание – это соединение двух точек электрической цепи с различными потенциалами, не предусмотренное нормальным режимом работы цепи и приводящее к критичному росту силы тока в месте соединения.

КЗ приводит к образованию разрушительных токов, превышающих допустимые величины, выходу приборов из строя и повреждениям проводки. Почему это происходит? Детально разберем, что творится в цепи при коротком замыкании.

Возьмем самую простую цепь. В ней есть источник тока, сопротивление и провода. Причем, сопротивлением проводов можно пренебречь. Такой схемы вполне достаточно для понимания сути КЗ.

Простейшая электрическая цепь

В замкнутой цепи действует закон Ома: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Иначе говоря, чем меньше сопротивление, тем больше сила тока.

Точнее, для нашей цепи закон Ома запишется в следующем виде:

Здесь r – внутреннее сопротивление источника тока, а греческая буква эпсилон обозначает ЭДС источника.

Что понимают под силой тока короткого замыкания? Если сопротивления R в нашей цепи не будет, или оно будет очень маленьким, то сила тока увеличится, и в цепи потечет ток короткого замыкания:

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Виды коротких замыканий и их причины

В быту короткие замыкания бывают:

  • однофазные – когда фазный провод замыкается на ноль. Такие КЗ случаются чаще всего;
  • двухфазные – когда одна фаза замыкается на другую;
  • трехфазные – когда замыкаются сразу три фазы. Это самый проблемный вид КЗ.

Например, утром в воскресенье ваш сосед за стенкой соединяет фазу и ноль в розетке, включив в нее перфоратор. Это значит, что цепь замыкается, и ток идет через нагрузку, то есть через включенный в розетку прибор.

Если же сосед соединит провода фазы и нуля в розетке без подключения нагрузки, то в цепи возникнет КЗ, но вы сможете поспать подольше.

Тем, кто не знает, для лучшего понимания полезно будет почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.

Короткое замыкание называют коротким, так как ток при таком замыкании цепи как бы идет по короткому пути, минуя нагрузку. Контролируемое или длинное замыкание – это обычное, привычное всем включение приборов в розетку.

Защита от короткого замыкания

Сначала о том, какие последствия может вызвать КЗ:

  1. Поражение человека электрическим током и выделяющимся теплом.
  2. Пожар.
  3. Выход из строя приборов.
  4. Отключение электричества и отсутствие интернета дома. Как следствие – вынужденная необходимость читать книги и ужинать при свечах.

КЗ – возможная причина пожара

Как видите, короткое замыкание – враг и вредитель, с которым нужно бороться. Какие есть способы защиты от короткого замыкания?

Почти все они основаны на том, чтобы быстро разомкнуть цепь при обнаружении КЗ. Это можно сделать с помощью разных аппаратов защиты от короткого замыкания.

Почти во всех современных электроприборах есть плавкие предохранители. Большой ток просто расплавляет предохранитель, и цепь разрывается.

В квартирах используются автоматы защиты от короткого замыкания. Это автоматические выключатели, рассчитанные на определенный рабочий ток. При повышении силы тока автомат срабатывает, разрывая цепь.

Для защиты промышленных электродвигателей от коротких замыканий используются специальные реле.

Автомат защиты от КЗ

Теперь вы можете легко дать определение короткому замыканию, заодно знаете про закон Ома, а также фазу и ноль в электричестве. Желаем всем не устраивать коротких замыканий! А если у вас в голове «замкнуло» и совершенно нет сил на какую-то работу, наш студенческий сервис всегда поможет с ней справиться.

А напоследок видео о том, как НЕ НУЖНО обращаться с электрическим током.

Причины возникновения короткого замыкания и методы его устранения

Что такое «короткое замыкание» и от чего оно возникает?

Причиной возникновения коротких замыканий является резкий рост в показателях силы тока, которые постепенно увеличиваются параллельно понижению сопротивления в электрических проводах. Высокий электрический ток является основой для создания критических температурных значений. В результате все легковоспламеняемые материалы разгораются, приводя к пожарам. Кроме того, повреждается и изоляция токопроводящих жил в кабелях и проводах.

Читайте также:  Принцип работы электродвигателя переменного тока

Основные причины возникновения короткого замыкания в сети:

  • устаревшая электросеть (изношенный изоляционный материал, разрывы в области перегибов, оголенные контакты);
  • повышенная влажность помещения (пример: затопление соседями и т.п.), которая разрушает изоляцию скруток и соединений проводов;
  • механическое вмешательство в целостность изоляционного материала ТПЖ (пример – ввинченный в место нахождения провода шуруп или вбитый гвоздь). Следовательно, перед любыми строительными работами необходимо проверить стены и обнаружить траекторию пролегания кабеля;
  • нарушение целостности кабеля грызунами;
  • перегрузка электрической сети в течение долгого промежутка времени;
  • нарушение функционирования какого-либо электрического оборудования, что негативно влияет на работу цепи.

Иными словами, при соприкосновении двух оголенных ТПЖ с разными полюсами (фаза+ноль) происходит мгновенное повышение температуры, что и является причиной всех негативных последствий, которые могут быть из-за КЗ.

К каким последствиям приводят КЗ?

Без лишних пояснений и так очевидно, к чему могут привести короткие замыкания, возникающие в электрической сети. К самым серьезным и распространенным относятся: расплавление ТПЖ и их последующее искрение, возгорание изоляции, повреждение электрического оборудования (нередко без возможности восстановления).

Каким образом можно обнаружить предпосылки КЗ?

Предварительно стоит отметить, что поиск причин возникновения коротких замыканий – процесс довольно сложный и трудоемкий. Более того, практически никто не осознает всю важность и целесообразность данных мероприятий. Безусловно, безразличие держится до тех пор, пока ситуация прямым образом не коснется человека. В основном, главной причиной анализа электросети на поиск КЗ является перебой в автоматическом выключателе.

Способы поиска КЗ:

  • визуально осмотреть кабели и провода на повреждение изоляции, где оголены две ТПЖ. В основном обнаружить данное повреждение можно в монтажной коробке, а также в области соединения провода внутри розетки или в выключателе. Главный признак – обгоревший и расплавленный материал;
  • применение мегаомметра

Прибор при помощи одного провода присоединяется к фазному окончанию, другой – к нулевому (после – к заземлению). Высвечивание на дисплее «0» говорит о нормальном состоянии электропроводки, а отклонение от данного обозначения сигнализирует о помехах. Также для данного анализа применяется мультиметр, но данное устройство не всегда способно найти КЗ.

  • метод исключения

Таким образом можно выявить помехи в ситуации, где причина – электрический прибор. Как только возникает короткое замыкание, автоматический выключатель выбивает. Постепенно выключаются устройства, включенные в розетки, следом включается автомат, а после по очереди возобновляется работа каждого прибора. И здесь при помощи исключения становится возможным выявить участок электропроводки с повреждением.

Народные способы никто не отменял. Более того, именно они очень часто спасают ситуацию. Нужно быть очень внимательным и бдительным человеком, чтобы вовремя заметить звук-потрескивание или же запах гари. Безусловно, следовать только данным способам, пренебрегая вышеперечисленными современными методами, опасно и неразумно в наши дни.

Методы исправления КЗ и профилактика электросети

Как исправить ситуацию?

  • вышедший из строя участок электроцепи необходимо устранить, после чего произвести новое соединение контактов с герметичной изоляцией области соединения;
  • в ситуации с подгоревшей розеткой (выключателем) не нужно заниматься восстановлением изделия. Разумнее и даже дешевле приобрести новое целое надежное электроустановочное устройство;
  • устаревшая электрическая проводка должна быть полностью заменена;
  • если причина кроется в неполадках в электрооборудовании, его срочно нужно отремонтировать.

Профилактика

  • искрение розетки – сигнал о ее срочной замене или ремонте;
  • один раз в течение пары-тройки месяцев нужно проводить проверку сети и силовой группы, ведь короткие замыкания появляются во времени. Обнаружить возможное замыкание можно по пожелтевшему корпусу с подплавленными участками. Именно это говорит о том, что КЗ протекает сквозь линию;
  • необходимо в обязательном порядке установить УЗО и АВ. Эти устройства быстро и надежно обеспечивают защиту от вероятных проблем в сети;
  • в процессе прокладки электрической проводки важно правильно произвести расчет сечения кабельно-проводниковых изделий. Это поможет обойти возникновение перегрузов из-за приборов высокой мощности;
  • кабели при установке проводки не должны плотно прилегать друг к другу, чтобы не провоцировать повреждение защитного покрытия;
  • перед тем, как приступить к просверливанию или штробированию стен проверьте их на траекторию прохождения кабеля и провода.

По сути, найти причину короткого замыкания и предотвратить его появление не титанический труд, хоть и требуются затраты сил и времени. Но ради своей безопасности и безопасности близких людей, можно и нужно потратить некоторое время на устранение возможных чрезвычайных ситуаций.

Современный рынок электрооборудования обладает огромным выбором различных защитных устройств, которые помогут предотвратить возникновение помех и неполадок в электрической сети. В торговой сети “Планета Электрика” Вы можете найти реле различного предназначения, а также контрольно-измерительные приборы .