Небезпека короткого замикання
Що таке коротке замикання і через що відбуваються короткі замикання
Короткі замикання в електропроводці найчастіше відбуваються через порушення ізоляції струмопровідних частин в результаті механічного пошкодження, старіння, впливу вологи і агресивних середовищ, а також неправильних дій людей ...
Що таке коротке замикання і через що відбуваються короткі замикання
Короткі замикання в електропроводці найчастіше відбуваються через порушення ізоляції струмопровідних частин в результаті механічного пошкодження, старіння, впливу вологи і агресивних середовищ, а також неправильних дій людей. При виникненні короткого замикання зростає сила струму, а кількість теплоти, що виділяється, як відомо, пропорційно квадрату струму. Так, якщо при короткому замиканні струм збільшиться в 20 разів, то виділяється при цьому кількість тепла зросте приблизно в 400 разів.
Тепловий вплив на ізоляцію проводів різко знижує її механічні та діелектричні властивості. Наприклад, якщо провідність електрокартону (як ізоляційного матеріалу) при 20 ° С прийняти за одиницю, то при температурах 30, 40 і 50 ° С вона збільшиться в 4, 13 і 37 разів відповідно. Теплове старіння ізоляції найбільш часто виникає через перевантаження електромереж струмами, що перевищують тривало допустимі для даного виду і перетинів провідників. Наприклад, для кабелів з паперовою ізоляцією термін їх служби може бути визначений за відомим «восьмиградусного правилом»: перевищення температури на кожні 8 ° С скорочує термін служби ізоляції в 2 рази. Теплового руйнування схильні і полімерні ізоляційні матеріали.
Вплив вологи і агресивних середовищ на ізоляцію проводів істотно погіршує її стан через появу поверхневих струмів витоку. Від виникає при цьому тепла рідина випаровується, а на ізоляції залишаються сліди солі. При припинення випаровування струм витоку зникає. При неодноразовому впливі вологи процес повторюється, але з-за підвищення концентрації солі провідність збільшується настільки, що струм витоку не припиняється навіть після закінчення випаровування. Крім того, з'являються дрібні іскри. Надалі під дією струму витоку ізоляція обвуглюється, втрачає міцність, що може привести до виникнення місцевого дугового поверхневого розряду, здатного запалити ізоляцію.
Пожежна небезпека коротких замикань електропроводів характеризується наступними можливими проявами електричного струму: займанням ізоляції проводів і оточуючих горючих предметів і речовин; здатністю ізоляції проводів поширювати горіння при підпалюванні її від сторонніх джерел запалювання; освітою при короткому замиканні розплавлених частинок металу, підпалюють навколишні горючі матеріали (швидкість розльоту розплавлених частинок металу може досягати 11 м / с, а їх температура - 2050-2700 ° С).
При перевантаженні електропроводок також виникає аварійний режим. Через неправильного вибору, включення або пошкодження споживачів сумарний струм, що проходить в проводах, перевищує номінальне значення, т. Е. Відбувається підвищення щільності струму (перевантаження). Наприклад, при проходженні струму в 40 А через послідовно з'єднані три шматка дроту однакової довжини, але різного перетину - 10; 4 і 1 мм2 щільність його буде різна: 4, 10 і 40 А / мм2. В останньому шматку найвища щільність струму, і відповідно, найвищі втрати потужності. Провід перерізом 10 мм2 злегка нагріється, температура дроти перетином 4 мм2 досягне допустимої, а ізоляція проводів перерізом 1 мм2 просто згорить.
Чим струм короткого замикання відрізняється від струму перевантаження
Основна відмінність короткого замикання від перевантаження полягає в тому, що при короткому замиканні порушення ізоляції є причиною аварійного режиму, а при перевантаженні - його наслідком. При певних обставинах перевантаження проводів і кабелів в зв'язку з більшою тривалістю аварійного режиму більш пожежонебезпечна, ніж коротке замикання.
Матеріал жили проводів робить істотний вплив на запальник здатність при перевантаженнях. Порівняння показників пожежної небезпеки проводів марок АПВ і ПВ, отриманих при випробуваннях в режимі перевантаження, показує, що ймовірність загоряння ізоляції в проводах з мідними струмопровідними жилами вище, ніж у алюмінієвих.
При короткому замиканні спостерігається та ж закономірність. Пропалює здатність дугових розрядів в ланцюгах з мідними струмопровідними жилами вища, ніж з жилами з алюмінію. Наприклад, сталева труба з товщиною стінки 2,8 мм прожигается (або запалюється горючий матеріал на її поверхні) при перетині жили з алюмінію 16 мм 2, а з мідною жилою - при перетині 6 мм2.
Кратність струму визначається ставленням струму короткого замикання або перевантаження до довго допустимому току для даного перетину провідника.
Найбільшою пожежною небезпекою володіють проводи та кабелі з поліетиленовою оболонкою, а також поліетиленові труби при прокладанні в них проводів і кабелів. Електропроводки в поліетиленових трубах в пожежному відношенні становлять велику небезпеку, ніж електропроводки в вініпластові трубах, тому область застосування поліетиленових труб значно вужче. Особливо небезпечна перевантаження в приватних житлових будинках, де, як правило, від однієї мережі харчуються всі споживачі, а апарати захисту нерідко відсутні або розраховані тільки на струм короткого замикання. У багатоповерхових житлових будинках також ніщо не перешкоджає мешканцям користуватися більш потужними лампами або включати побутові електроприлади загальною потужністю більшою, ніж та, на яку розрахована мережу.
На електроустановочних пристроях (розетках, вимикачах, патронах і т. Д.) Вказані граничні значення струмів, напруг, потужності, а на затискачах, роз'єми та інших виробах, крім того, найбільші перетину приєднуються провідників. Для безпечного користування цими пристроями необхідно вміти розшифровувати ці написи.
Наприклад, на вимикачі нанесено «6,3 А; 250 В », на патроні -« 4 А; 250 В; 300 Вт », а на подовжувачі-розгалужувачі -« 250 В; 6,3 А »,« 220 В. 1300 Вт »,« 127 В, 700 Вт ». «6,3 А» попереджає про те, що струм, що проходить через вимикач, не повинен перевищувати 6,3 А, інакше вимикач перегріється. Для будь-якого меншого струму вимикач годиться, тому що чим менше струм, тим менше нагрівається контакт. Напис «250 В» вказує, що вимикач може застосовуватися в мережах напругою не вище 250 В.
Якщо помножити 4 А на 250 В, то вийде 1000, а не 300 Вт. Як зв'язати обчислене значення з написом? Треба виходити з потужності. При напрузі в мережі 220 В допустимий струм: 1,3 А (300: 220); при напрузі 127 В - 2,3 А (300-127). Току 4 А відповідає напруга 75 В (300: 4). Напис «250 В; 6,3 А »вказує, що пристрій призначений для мереж напругою не більше 250 В і для струму не більше 6,3 А. Помноживши 6,3 А на 220 В, отримуємо 1386 Вт (округлено 1300 Вт). Помноживши 6,3 А на 127 В, отримуємо 799 Вт (округлено 700 Вт). Виникає питання: чи не небезпечно так округляти? Чи не небезпечно, так як після округлення вийшли менші значення потужності. Якщо потужність менше, то менше нагріваються контакти.
При протіканні через контактне з'єднання електричного струму через перехідного опору на контактному з'єднанні падає напруга, потужність і виділяється енергія, яка викликає нагрів контактів. Надмірне збільшення струму в ланцюзі або зростання опору веде до подальшого підвищення температури контакту і підвідних проводів, що може призвести до виникнення пожежі.
В електроустановках застосовуються нероз'ємні контактні з'єднання (пайка, зварювання) і роз'ємні (на гвинтах, втичні, пружні і т. П.), А також контакти комутаційних пристроїв - магнітні пускачі, реле, вимикачів та інших апаратів, спеціально призначених для замикання і розмикання електричних ланцюгів, т. е. для їх комутації. У мережах внутрішньобудинкового електропостачання від введення до приймача електроенергії електричний струм навантаження протікає через велику кількість контактних з'єднань.
Контактні з'єднання ніколи, ні за яких обставин не повинні порушуватися. Однак дослідження проведені деякий час назад над обладнанням внутрішньобудинкових мереж, показали, що з усіх обстежених контактів тільки 50 # 37; задовольняють вимогам ГОСТу. При протіканні струму навантаження в неякісному контактному з'єднанні за одиницю часу виділяється значна кількість тепла, пропорційне квадрату струму (щільності струму) і опору точок дійсного дотику контакту.
Якщо розігріті контакти будуть стикатися з горючими матеріалами, то можливо їх займання або обвуглювання і загоряння ізоляції проводів.
Величина перехідного опору контактів залежить від щільності струму, сили стиснення контактів (величини площі опору), від матеріалу, з якого вони виготовлені, ступеня окислення контактних поверхонь і т. Д.
Для зменшення щільності струму в контакті (а значить, і температури) необхідно збільшити площу дійсного дотику контактів. Якщо контактні площини притиснути один до одного з деякою силою, дрібні горбки в місцях торкання будуть незначно зім'яті. Через це збільшаться розміри дотичних елементарних майданчиків і з'являться додаткові майданчики торкання, а щільність струму, перехідний опір і нагрів контакту знизяться. Експериментальні дослідження показали, що між опором контакту і величиною крутного моменту (силою стиснення) існує обернено пропорційна залежність. Зі зменшенням крутного моменту в 2 рази опір контактного з'єднання проводу АПВ перерізом 4 мм2 або двох проводів перетином 2,5 мм 2 збільшується в 4-5 разів.
Для відводу тепла від контактів і розсіювання його в навколишнє середовище виготовляють контакти певної маси і поверхні охолодження. Особливу увагу приділяють місцям з'єднання проводів і підключення їх до контактів вступних пристроїв електроприймачів. На знімних кінцях проводів застосовують наконечники різної форми і спеціальні затиски. Надійність контакту забезпечується звичайними шайбами, пружними і з бортиками. Через 3-3,5 року опір контакту збільшується приблизно в 2 рази. Значно збільшується опір контактів і при короткому замиканні в результаті короткого періодичного впливу струму на контакт. Випробування показали, що найбільшу стабільність при впливі несприятливих факторів мають контактні з'єднання з пружними пружними шайбами.
На жаль, «економія на шайбах» - явище досить поширене. Шайба повинна бути з кольорового металу, наприклад, з латуні. Сталеву шайбу захищають антикорозійним покриттям.
Обговорюємо новини НАО
Розробка і підтримка порталу
3.5 st. - версія