Короткие замыкания, перегрузки, переходные сопротивления. Меры противопожарной безопасности

Что такое короткое замыкание и из-за чего происходят короткие замыкания

Короткие замыкания в электропроводке чаще всего происходят из-за нарушения изоляции токопроводящих частей в результате механического повреждения, старения, воздействия влаги и агрессивных сред, а также неправильных действий людей. При возникновении короткого замыкания возрастает сила тока, а количество выделяющейся теплоты, как известно, пропорционально квадрату тока. Так, если при коротком замыкании ток увеличится в 20 раз, то выделяющееся при этом количество тепла возрастет примерно в 400 раз.

Тепловое воздействие на изоляцию проводов резко снижает ее механические и диэлектрические свойства. Например, если проводимость электрокартона (как изоляционного материала) при 20 °С принять за единицу, то при температурах 30, 40 и 50 °С она увеличится в 4, 13 и 37 раз соответственно. Тепловое старение изоляции наиболее часто возникает из-за перегрузки электросетей токами, превышающими длительно допустимые для данного вида и сечений проводников. Например, для кабелей с бумажной изоляцией срок их службы может быть определен по известному «восьмиградусному правилу»: превышение температуры на каждые 8 °С сокращает срок службы изоляции в 2 раза. Тепловому разрушению подвержены и полимерные изоляционные материалы.

Воздействие влаги и агрессивных сред на изоляцию проводов существенно ухудшает ее состояние из-за появления поверхностных токов утечки. От возникающего при этом тепла жидкость испаряется, а на изоляции остаются следы соли. При прекращении испарения ток утечки исчезает. При неоднократном воздействии влаги процесс повторяется, но из-за повышения концентрации соли проводимость увеличивается настолько, что ток утечки не прекращается даже после окончания испарения. Кроме того, появляются мельчайшие искры. В дальнейшем под действием тока утечки изоляция обугливается, теряет прочность, что может привести к возникновению местного дугового поверхностного разряда, способного воспламенить изоляцию.

Пожарная опасность коротких замыканий электропроводов характеризуется следующими возможными проявлениями электрического тока: воспламенением изоляции проводов и окружающих горючих предметов и веществ; способностью изоляции проводов распространять горение при поджигании ее от посторонних источников зажигания; образованием при коротком замыкании расплавленных частиц металла, поджигающих окружающие горючие материалы (скорость разлета расплавленных частиц металла может достигать 11 м/с, а их температура — 2050—2700 °С).

При перегрузке электропроводок также возникает аварийный режим. Из-за неправильного выбора, включения или повреждения потребителей суммарный ток, проходящий в проводах, превышает номинальное значение, т. е. происходит повышение плотности тока (перегрузка). Например, при прохождении тока в 40 А через последовательно соединенные три куска провода одинаковой длины, но различного сечения — 10; 4 и 1 мм2 плотность его будет различна: 4, 10 и 40 А/мм2. В последнем куске самая высокая плотность тока, и соответственно, самые высокие потери мощности. Провод сечением 10 мм2 слегка нагреется, температура провода сечением 4 мм2 достигнет допустимой, а изоляция провода сечением 1 мм2 просто сгорит.

Чем ток короткого замыкания отличается от тока перегрузки

Основное отличие короткого замыкания от перегрузки заключается в том, что при коротком замыкании нарушение изоляции является причиной аварийного режима, а при перегрузке — его следствием. При определенных обстоятельствах перегрузка проводов и кабелей в связи с большей длительностью аварийного режима более пожароопасна, чем короткое замыкание.

Материал жилы проводов оказывает существенное влияние на зажигающую способность при перегрузках. Сравнение показателей пожарной опасности проводов марок АПВ и ПВ, полученных при испытаниях в режиме перегрузки, показывает, что вероятность воспламенения изоляции в проводах с медными токопроводящими жилами выше, чем у алюминиевых.

При коротком замыкании наблюдается та же закономерность. Прожигающая способность дуговых разрядов в цепях с медными токопроводящими жилами более высокая, чем с жилами из алюминия. Например, стальная труба с толщиной стенки 2,8 мм прожигается (или воспламеняется горючий материал на ее поверхности) при сечении жилы из алюминия 16 мм2, а с медной жилой — при сечении 6 мм2.

Кратность тока определяется отношением тока короткого замыкания или перегрузки к длительно допустимому току для данного сечения проводника.

Наибольшей пожарной опасностью обладают провода и кабели с полиэтиленовой оболочкой, а также полиэтиленовые трубы при прокладке в них проводов и кабелей. Электропроводки в полиэтиленовых трубах в пожарном отношении представляют большую опасность, чем электропроводки в винипластовых трубах, поэтому область применения полиэтиленовых труб значительно уже. Особенно опасна перегрузка в частных жилых домах, где, как правило, от одной сети питаются все потребители, а аппараты защиты нередко отсутствуют или рассчитаны только на ток короткого замыкания. В многоэтажных жилых домах также ничто не препятствует жильцам пользоваться более мощными лампами или включать бытовые электроприборы общей мощностью большей, чем та, на которую рассчитана сеть.

На электроустановочных устройствах (розетках, выключателях, патронах и т. д.) указаны предельные значения токов, напряжений, мощности, а на зажимах, разъемах и других изделиях, кроме того, наибольшие сечения присоединяемых проводников. Для безопасного пользования этими устройствами необходимо уметь расшифровывать эти надписи.

Например, на выключателе нанесено «6,3 А; 250 В», на патроне — «4 А; 250 В; 300 Вт», а на удлинителе-разветвителе — «250 В; 6,3 А», «220 В. 1300 Вт», «127 В, 700 Вт». «6,3 А» предупреждает о том, что ток, проходящий через выключатель, не должен превышать 6,3 А, иначе выключатель перегреется. Для любого меньшего тока выключатель годится, так как чем меньше ток, тем меньше нагревается контакт. Надпись «250 В» указывает, что выключатель может применяться в сетях напряжением не выше 250 В.

Если умножить 4 А на 250 В, то получится 1000, а не 300 Вт. Как связать вычисленное значение с надписью? Надо исходить из мощности. При напряжении в сети 220 В допустимый ток: 1,3 А (300:220); при напряжении 127 В — 2,3 А (300—127). Току 4 А соответствует напряжение 75 В (300:4). Надпись «250 В; 6,3 А» указывает, что устройство предназначено для сетей напряжением не более 250 В и для тока не более 6,3 А. Умножая 6,3 А на 220 В, получаем 1386 Вт (округленно 1300 Вт). Умножая 6,3 А на 127 В, получаем 799 Вт (округленно 700 Вт). Возникает вопрос: не опасно ли так округлять? Не опасно, так как после округления получились меньшие значения мощности. Если мощность меньше, то меньше нагреваются контакты.

При протекании через контактное соединение электрического тока из-за переходного сопротивления на контактном соединении падает напряжение, мощность и выделяется энергия, которая вызывает нагрев контактов. Чрезмерное увеличение тока в цепи или возрастание сопротивления ведет к дальнейшему повышению температуры контакта и подводящих проводов, что может вызвать пожар.

В электроустановках применяются неразъемные контактные соединения (пайка, сварка) и разъемные (на винтах, втычные, пружинящие и т. п.), а также контакты коммутационных устройств — магнитных пускателей, реле, выключателей и других аппаратов, специально предназначенных для замыкания и размыкания электрических цепей, т. е. для их коммутации. В сетях внутридомового электроснабжения от ввода до приемника электроэнергии электрический ток нагрузки протекает через большое количество контактных соединений.

Контактные соединения никогда, ни при каких обстоятельствах не должны нарушаться . Однако исследования проведенные некоторое время назад над оборудованием внутридомовых сетей, показали, что из всех обследованных контактов только 50 % удовлетворяют требованиям ГОСТа. При протекании тока нагрузки в некачественном контактном соединении за единицу времени выделяется значительное количество тепла, пропорциональное квадрату тока (плотности тока) и сопротивлению точек действительного соприкосновения контакта.

Если разогретые контакты будут соприкасаться с горючими материалами, то возможно их воспламенение или обугливание и загорание изоляции проводов.

В еличина переходного сопротивления контактов зависит от плотности тока, силы сжатия контактов (величины площади сопротивления), от материала, из которого они изготовлены, степени окисления контактных поверхностей и т. д.

Для уменьшения плотности тока в контакте (а значит, и температуры) необходимо увеличить площадь действительного соприкосновения контактов. Если контактные плоскости прижать друг к другу с некоторой силой, мелкие бугорки в местах касания будут незначительно смяты. Из-за этого увеличатся размеры соприкасающихся элементарных площадок и появятся дополнительные площадки касания, а плотность тока, переходное сопротивление и нагрев контакта снизятся. Экспериментальные исследования показали, что между сопротивлением контакта и величиной крутящего момента (силой сжатия) существует обратно пропорциональная зависимость. С уменьшением крутящего момента в 2 раза сопротивление контактного соединения провода АПВ сечением 4 мм2 или двух проводов сечением 2,5 мм2 увеличивается в 4—5 раз.

Для отвода тепла от контактов и рассеивания его в окружающую среду изготавливают контакты определенной массы и поверхности охлаждения. Особое внимание уделяют местам соединения проводов и подключения их к контактам вводных устройств электроприемников. На съемных концах проводов применяют наконечники различной формы и специальные зажимы. Надежность контакта обеспечивается обычными шайбами, пружинящими и с бортиками. Через 3—3,5 года сопротивление контакта увеличивается примерно в 2 раза. Значительно увеличивается сопротивление контактов и при коротком замыкании в результате краткого периодического воздействия тока на контакт. Испытания показали, что наибольшую стабильность при воздействии неблагоприятных факторов имеют контактные соединения с упругими пружинящими шайбами.

К сожалению, «экономия на шайбах» — явление довольно распространенное. Шайба должна быть из цветного металла, например, из латуни. Стальную шайбу защищают антикоррозийным покрытием.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник

Короткое замыкание: причины и профилактика.

Одной из основных причин возникновения пожаров является неисправность электрооборудования в жилых домах и надворных постройках.

Типичные неисправности как скрытой, так и открытой электропроводки сводятся в основном к короткому замыканию междуфазовым и нулевым проводами, замыканию фазового провода на «землю», плохим контактам в соединениях и обрыву проводов. Обычно короткое замыкание происходит в момент подключения какого-либо электрического прибора к сети, что свидетельствует о том, что причину неисправности следует искать в этом приборе. Что такое короткое замыкание? Если два провода электрической цепи (в нашем случае — комнатной проводки) соединяются между собой непосредственно (накоротко), минуя нагрузку — осветительные лампы, электроприборы, — то возникает очень большой ток (в десятки и сотни ампер), называемый током короткого замыкания.

Наиболее распространенные причины, по которым может произойти короткое замыкание в квартире или доме — это перетирание изоляции в местах, где провода перегибаются. Например, у входа в штепсельную вилку, патрон, настольную лампу, утюг и т.п., а также перекручивание проводов, сгибание проводов под острым углом, повреждение изоляции проводов при побелке, закорачивание металлическими предметами штепсельных гнезд, внутренних частей электрических патронов и т. п.

Также короткое замыкание может произойти из-за повреждения скрытой проводки в результате непродуманных действий при забивании гвоздей и пробивании в стене отверстий. Еще одна причина коротких замыканий — перегрев и, как следствие, разрушение изоляции из-за пользования электроприборами, потребляющими большой ток, при плохом состоянии электропроводки. В результате короткого замыкания может испортиться счетчик электроэнергии или возникнуть пожар. Для предотвращения вредных последствий, возникающих в результате короткого замыкания, применяются электрические предохранители, которые отключают участок цепи, где произошло короткое замыкание, от сети, размыкая цепь при возрастании тока до опасной величины. При этом в плавких предохранителях (так называемых пробках) от сильного тока расплавляется тонкая проволочная вставка, в автоматических предохранителях срабатывает выключатель.

Во избежание короткого замыкания необходимо тщательно следить за исправностью электропроводки и электроприборов. Ни в коем случае нельзя допускать замены перегоревших пробок пучками проволоки — «жучками», так как ток, проходя через такой суррогат предохранителя, способен значительно превысить допустимый, в результате чего может загореться изоляция проводов и возникнуть пожар. Сгоревшие плавкие предохранители надо заменить другими, но только заводского изготовления. Более удобны в использовании автоматические предохранители многократного действия, в которых вместо плавкой вставки имеется реле, срабатывающее при больших токах. Для установки на щитке предохранитель снабжен цоколем и резьбой; включается и выключается он нажатием кнопок.

Чтобы не допустить возникновения пожара следует выполнить следующие правила и требования пожарной безопасности:

— тщательно проверьте исправность электропроводки, постоянно следите за их исправностью, за целостностью розеток, вилок и электрошнуров. Удлинители предназначены для кратковременного подключения бытовой техники; после использования их следует отключать от розетки. Нельзя прокладывать кабель удлинителя под коврами и через дверные пороги. Необходимо пользоваться только сертифицированной электрофурнитурой.

— не оставляйте без присмотра находящиеся под напряжением телевизоры, радиоприемники, магнитофоны и другие бытовые электронагревательные приборы, уходя из квартир и жилых домов. Особенно это касается использования электрообогревателей. Ведь при наступлении холодов именно они становятся причинами пожаров. И не только в жилых домах, но также в бытовках, гаражах, производственных, административных и других помещениях.

Исправная электрическая проводка – залог пожарной безопасности.

Источник

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.

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.

• 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.

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.

• 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 .

Источник