Замыкание на землю — это… (определение, в чем опасность)

Виды коротких замыканий

Коротит проводка — причины и способы устранения проблемы

Рассматривая трёхфазные электрические сети и аварийные режимы в них, можно выделить следующие возможные виды короткого замыкания:

трёхфазное – три фазных провода замыкаются между собой;
однофазное – электрическое соединение фазного провода с земляным, нейтральным или токопроводящим элементом, которые присоединены к земле;
двухфазное – замыкание двухфазных проводов с разным потенциалом между собой;
двухфазное замыкание на землю – это два любых фазных провода с током замыкаются между собой и прикасаются к земле или заземлению.

Замыкание внутри электрических устройств и оборудования – это процесс, идентичный КЗ, но происходит он из-за ухудшения изоляции внутри электрических машин и чаще всего требует замены статорной или роторной обмотки. Внутри электрических машин короткое замыкание может быть двух типов:

межвитковое, снижающее сопротивление обмоток до критического значения;
замыкание обмотки на корпус, который изготовлен из токопроводящего материала.

Поиск поврежденного участка

Если вызов и ожидание мастера-профи не вариант, то хозяевам приходится самим проводить осмотр всей электросети — открытых участков проводки, а также подключенных бытовых и специальных приборов, в том числе сетевых удлинителей. Перед операцией электроцепь обесточивают, отключая автоматы, которые не сработали, затем из розеток вытаскивают вилки всех бытовых приборов.

Как найти короткое замыкание в скрытой проводке? Идеальный вариант — наличие плана электропроводки, однако этих документов у владельцев жилья на руках чаще нет. Иногда они и вовсе бесполезны, так как чертеж и реальная схема — «две большие разницы». Причина — предприимчивость электриков во время строительства объекта. Поэтому чаще хозяева вынуждены проводить «изыскания» довольно тернистыми путями.

Первые симптомы — запах гари и почернение (выгорание) участка, на котором произошло короткое замыкание. Когда осмотр видимой проводки, распределительной коробки и розеток с выключателями результата не принес, переходят к проверке бытовых и осветительных приборов. Если и в этом случае поиски не увенчались успехом, то исследование продолжают. Оно включает в себя несколько этапов.

Подготовка к поискам повреждения при КЗ

Как найти короткое замыкание в скрытой проводке? В первую очередь, обеспечить условие, при котором поиск вообще возможен. Если при обрыве сети операция иногда сложностей не обещает, то при коротком замыкании приходится действовать по-другому, так как при подаче напряжения автомат попросту отключается.

Исключение — отгорание проводов, идущих на выключатель или розетку. Проверить, произошло ли это, легко индикаторной отверткой: достаточно убедиться в наличии фазы в приборе. Если она есть, то можно говорить о том, что, по крайней мере, один проводник в порядке. Найти обрыв нейтрали очень сложно, если нет опыта подобной работы. В этом случае рекомендуют удалить участок полностью, а потом заменить его новой проводкой.

Чтобы предотвратить короткое замыкание, препятствующее возобновлению питания, его необходимо из «сценария» предусмотрительно исключить. Поскольку чаще КЗ — контакт между нейтралью и фазой, один из проводников отключают. Обычно им становится нулевой провод, изоляция которого синего или голубого цвета. Его отсоединяют, изолируют, а затем отводят в сторону.

Надо еще раз напомнить, что перед этой операцией все электроприборы должны быть отключены от розеток. Если в сети больше нет «травмированных» участков, после исключения ноля из схемы автомат срабатывать не будет.

Поиск участка замыкания

Первым делом надо определить проблемный участок, так как найти короткое замыкание в скрытой проводке можно лишь после того, как мастер точно определит, в каком месте оно произошло.

В домах или квартирах принцип разводки одинаков: от распределительной коробки проводка расходится лучами к розеткам, а для выключателей предусматривается отдельные кабели. Работа намного упрощается, если в распоряжении хозяев имеется схема разводки. Но чаще она отсутствует.

Сначала распределительную коробку открывают, потом на каждой линии измеряют сопротивление и напряжение. Если обнаруживают линию, где показания отсутствуют, то это и есть участок, которые необходимо проверять. Следующий этап — поиски конкретного места короткого замыкания.

Помощь измерительных приборов

Оптимальный вариант — проверка сопротивления на «подозреваемом» участке цепи (или изоляции) мегаомметром, так как мультиметр имеет одно серьезное ограничение. Из-за малого напряжения он подходит только для обследования коротких участков электроцепи — до 3 м, но не более.

Одним проводом мегаомметр подключают к фазовому проводнику, другим к нулю, затем к фазе и заземлению. Если на дисплее высвечивается значение, которое меньше единицы (0,5), то можно констатировать, что с проводкой все в порядке. Когда на нем появляется другая цифра (1), или показатели меняются, это значит, что оголенные проводники в каком-то месте соприкасаются.

Поиск виновника среди бытовых приборов

Нередки случаи, когда короткое замыкание возникает в электроприборах. Чтобы точно определить его источник, используют метод исключения. Сначала от розеток отключают абсолютно всю домашнюю технику, затем восстанавливают работу автомата. Все приборы подключают по одному, по очереди. Виновник будет найден, когда сработает автомат.

Народный метод

В этом случае исследователю важно иметь хороший слух, поскольку в месте, где произошло короткое замыкание, должен улавливаться звук — тихое потрескивание. Однако данный вариант относится к «дедовским методам», поэтому на результат надеяться можно, но сильно полагаться на то, что он будет, не нужно

Последствия КЗ

К опасным проявлениям межфазного замыкания трехфазной цепи (как и однофазного) относят последствия, связанные с протеканием в линии токов предельно больших значений. Они закономерно становятся причиной следующих аварийных ситуаций:

Возникновение пожара из-за расплавления и сильного нагрева изоляции фазных проводников.
Выход из строя подключенного к поврежденной линии силового оборудования.
Электрический удар током человека, случайно оказавшегося на участке аварийного замыкания.

При перемещении в этой зоне важно учитывать так называемое «напряжение шага», образующееся из-за растекания тока утечки в почву между ногами человека. Этот показатель отсчитывается между его ступнями при перемещении около упавшего на землю кабеля

Он также может достигать опасного значения, особенно при авариях в высоковольтных воздушных линиях 6,3-10 кВт. Поэтому ПУЭ предписывают передвигаться в этих зонах характерным гусиным шажком: ступня вплотную приставляется к ступне.

Основным условием надежной защиты от однофазных и двухфазных замыканий в силовых линиях 220/380 Вольт является качественная изоляция, способная выдерживать тестовые напряжения до 1000 Вольт. Величина ее сопротивления, согласно ПУЭ, должна составлять не менее 0,5 Мом для каждой из фаз. Для предотвращения пожаров и поломок оборудования в цепях питания устанавливаются специальные защитные устройства, обеспечивающие мгновенное отключение линии при появлении КЗ. К таким приборам относят:

Предохранители линейные автоматические.
Токовые пробойники и высоковольтные реле.
Автоматы токовой защиты и другие.

С их помощью удается предотвратить разрушительные последствия фазных замыканий, которые порой происходят по независящим от человека причинам.

Явление растекания

В 3-х фазной питающей сети, работающей по схеме с так называемой «изолированной» нейтралью, о замыкании фазы на землю можно судить по показаниям подключённого к ней индикаторного прибора (вольтметра). Для организации таких измерений его контрольные щупы подсоединяются к контактам вторичной обмотки измерительного трансформатора типа НТМИ, способного выдерживать длительные перенапряжения.

При непосредственном или прямом замыкании проводника на землю обмотка измерительного трансформатора накоротко замкнута, а показания соответствующего ей вольтметра будут нулевыми.

В случае практического измерения емкостного тока замыкания на землю используют метод «подбора». Его суть заключается в умышленных смещениях нейтрали (подача переменного напряжения в нейтраль) и измерении возникающих при этом токах.

Метод применяется только в сухую погоду к сетям не более 10 кВ. Проводить замеры тока замыкания на землю могут те работники, которые получили допуск.

Расчетный ток замыкания на землю определяется как геометрическая сумма его емкостных составляющих во всех рабочих жилах согласно следующей формуле:

С ростом протяжённости сети её емкость, естественно, возрастает и, согласно формуле, увеличивается аварийный ток утечки. Одновременно с этим в соответствии с требованиями ПУЭ величина тока в цепи не должна превышать следующих значений:

Для выполнения указанного требования в 3-х фазных питающих цепях должна быть принудительно организована компенсация емкостного тока замыкания на землю.

Междуфазные замыкание высоковольтной линии: способы защиты

В питающих цепях с рабочим напряжением свыше 1000 Вольт не допускается применять автоматические разъединители, так как при размыкании их силовых контактов образуется дуга большой мощности. В этом случае для коммутации линий используются масляные, вакуумные или газовые выключатели.

Для защиты высоковольтных сетей применяются также релейные схемы. Они отличаются простой исполнения и представляют собой преобразовательные устройства, работающие по закону индукции Фарадея – наведения э/м поля. В основе релейной аппаратуры, обеспечивающей защиту высоковольтных линий от перенапряжений, лежит токовый трансформатор. С его помощью удается контролировать величину тока в аварийной линии и при достижении им предельного значения вырабатывать сигнал, поступающий на обмотку мощного электромагнита. Этот защитный прибор после своего срабатывания отключает всю питающую цепь от источника энергоснабжения.

Короткое замыкание – что это.

Причины возникновения короткого замыкания.

Обычная причина — оголенные провода, соприкасающиеся друг с другом, или оборванные соединения. Непосредственное воздействие состоит в том, что большое количество тока внезапно начинает течь. Это, в свою очередь, приводит к отключению автоматического выключателя, мгновенно останавливая весь ток.

Это состояние и известно как «короткое замыкание», потому что ток проходит через проводку полной цепи и сразу же возвращается к источнику по более короткому пути.

Короткое замыкание для электриков.

Для электриков короткое замыкание обычно определяется как ситуация, в которой горячий провод (фаза) соприкасается с нейтральным проводом, например, когда провод отсоединяется от своего соединения и контактирует с нейтральным проводом.Короткие замыкания могут возникать, когда изоляция проводов плавится и обнажает оголенные провода.

Чем опасно короткое замыкание и что оно может спровоцировать?

Основная опасность короткого замыкания — искрение, которое может возникнуть, когда электрический ток переходит с горячего провода на нейтраль.

Эта ситуация может легко вызвать пожары от электричества.

Короткие замыкания могут также возникать в проводке отдельных устройств, таких как лампы или другие подключаемые устройства. Изношенные или иным образом поврежденные электрические удлинители или шнуры прибора также могут вызвать короткое замыкание.

Как защититься от короткого замыкания.

Защита от коротких замыканий обеспечивается главным образом автоматическими выключателями, которые отключают цепь, когда ток начинает течь неконтролируемым образом. В настоящее время обычно используется специальный тип автоматического выключателя, прерыватель цепи дуговой защиты. Он определяет искрение и отключает ток даже до того, как поток электричества перегружает УЗО.

Причины возникновения шагового напряжения

По принципу проводимости электрического тока все материалы делятся на проводники и диэлектрики. Так, например, земля являет проводником, особенно в сырую погоду. Если при обрыве провода линии электропередачи, он касается земли, то там образуется опасная зона, в которой и возникает напряжение шага.

Подобная ситуация происходит, когда молния попадает в молниеотвод, который соединён с электроустановкой. В этом случае образуется контакт между токопроводящими элементами установки и землей, на которой образуется зона под напряжением.

Причиной для образования зоны опасного напряжения шага может послужить:

Авария на электрической подстанции;
Короткое замыкание воздушных линий на улице или кабельных — в помещении.

Все вышеперечисленные случаи представляют опасность для людей и животных.

Понятие «короткое замыкание»

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

Таким образом, КЗ приводит к образованию разрушительных токов, превышающих допустимые величины. Что способствует выходу приборов из строя и повреждениям проводки. Для того, чтобы понять, что может спровоцировать этот процесс, нужно детально разобраться в процессах, происходящих при коротком замыкании.

По закону Ома сила тока (I) обратно пропорциональна сопротивлению (R)

Пример применения закона Ома к лампе накаливания мощностью в 100 Вт, подключенную к электросети в 220В. Здесь можно с помощью закона Ома рассчитать величину тока для нормального режима работы и короткого замыкания. Сопротивление источника и электропроводки проигнорируем.

Электрическая схема нормального режима работы (a) и короткого замыкания (b)

Вот пример нормальной цепи, по которой ток течет от источника к лампе накаливания. На схеме ниже изображен этот процесс.

Пример нормальной цепи, ток течет от источника к лампе

А теперь, представим, что произошла поломка, из-за которой в цепь попал дополнительный проводник.

Дополнительный проводник замыкает цепь

Сопротивление проводников стремится к нулю. Вот почему большая часть электрического тока после замыкания сразу потечет через дополнительный проводник, как бы избегая лампы накаливания с высоким сопротивлением. Результатом будет некорректная работа прибора, потому, что он не получит достаточно тока. И это еще не самый опасный вариант.

Как известно, по закону Ома сила тока обратно пропорциональна сопротивлению. Когда давление в цепи падает в результате короткого замыкания — на несколько порядков возрастет сила тока. По закону Джоуля – Ленца при росте силы тока увеличивается выделение тепла.

При многократном росте силы тока проводники мгновенно нагреваются. А теперь представим, что в сети нет предохранителей либо они не сработали достаточно быстро. В результате проводники плавятся, а изоляция начинает гореть. Зачастую, так возникают пожары в результате короткого замыкания.

Виды коротких замыканий

Схемы кз

Короткие замыкания в быту:

однофазные – происходит, когда фазный провод замыкается на ноль. Такие КЗ случаются чаще всего. Обозначен, как однофазное с землей К(1)
двухфазные – ( К2)происходит, когда одна фаза замыкается на другую, относится к несимметричным процессам. Есть еще 2-х фазное с землей К (1,1)в системах с заземленной нейтралью;
трехфазные – происходит, когда замыкаются сразу три фазы. Самый опасный вид КЗ. Это единственный вид короткого замыкания, при котором не происходит перекос фаз, процесс протекает симметрично;

Вот типичная картина последствий короткого замыкания: оплавленная или сгоревшая изоляция, запах гари, следы оплавления или горения внутри электрического прибора.

Последствия короткого замыкания в электрощите многоэтажного дома

В реальных условиях короткое замыкание происходит в таких ситуациях:

Повреждение изоляции проводников. Это может произойти из-за изношенности изоляции, а так же механического воздействия на неё. Жилы кабеля замыкаются напрямую или через корпус оборудования.
Некорректное подключение электроприборов к сети. Данный случай характеризуется допущением ошибки мастера или владельца квартиры из-за чего и происходит короткое замыкание.
Попадание в электрический прибор воды. Конечно же нельзя допускать попадание воды на электроприборы, ведь она является хорошим проводником электричества и замыкает контакты.

В обустройстве быта короткое замыкание происходит во время ремонта стен, если случайно повредить проводку. Также аварии случаются в квартирах и домах со старой проводкой. В результате чрезмерного нагревания она повреждается в следствие воздействия воды или грызунов.

Конструкция ДГР

Конструктивно ДГР близка к масляным трансформаторам: бак, заполненный трансформаторным маслом, в который помещена магнитная система с обмоткой. Сама магнитная система представляет собой регулируемую катушку индуктивности.

В настоящее время эксплуатируются различные виды ДГР, которые могут создаваться под индивидуальные условия эксплуатации, не требующие специальных настроек или изготавливаться с возможностью регулировки. В связи с этим различаются следующие конструкции магнитопровода:

с распределенным воздушным зазором;
плунжерного типа;
с подмагничиванием.

В ДГР имеющих магнитопровод с распределенным воздушным зазором, регулирование может отсутствовать вовсе или осуществляется за счет переключения ответвления для ступенчатого регулирования сопротивления.

В ДГР плунжерного типа имеет магнитную систему с перемещающимися стержнями, которые плавно регулируют воздушный зазор внутри обмотки. Стержни перемещаются с помощью электропривода, что обеспечивает плавное регулирование сопротивления реактора. ДГР с подмагничиванием магнитопровода постоянным током работает по принципу магнитного усилителя. При подмагничивании магнитопровода изменяются его магнитное сопротивление и, соответственно, индуктивное сопротивление реактора.

Для отстройки индуктивности ДГР оснащаются системами управления. По конструкции систем регулирования их можно разделить на:

ДГР с ручным переключением числа работающих витков. Этот процесс не только трудоемкий, но и требует снятия напряжения с реактора;
ДГР с приводом, работающим автоматически под нагрузкой сети;
ДГР не имеющие возможности регулирования индуктивности системой управления не оснащаются.

Современные конструкции дугогасящих реакторов в управлении используют микропроцессорные технологии, облегчающие возможности эксплуатации предоставлением обслуживающему персоналу расширенной информации по статистике замыканий, поиску повреждений и другим полезным функциям.

Меры по предотвращению КЗ в домашней электросети

Чтобы уменьшить вероятность возникновения короткого замыкания владелец жилья должен периодически производить осмотр своей сети освещения. Конечно, осмотр не даст 100% гарантии, но поможет устранить неисправности, приводящие к появлению КЗ в сети.

В процессе осмотра нужно производить следующие действия:

если розетка начала греться, искрить, появился запах пластика, то ее следует заменить новой, или отремонтировать;
ревизия всей сети освещения и силовой группы проводов проводится раз в полгода

Нужно обращать внимание на цвет изоляции. Возможные места опасного нагрева определяются по цвету изоляции проводов;
установка автоматического выключателя с УЗО

Автоматический выключатель отключит сеть в случае КЗ, а УЗО (устройство защитного отключения) реагирует на прикосновение человека к оголенным проводам. Применение этого устройства может спасти жизнь;
сечение проводов электропроводки рассчитывается исходя из суммарной мощности всех электрических приборов;
при монтаже не следует слишком плотно укладывать кабели проводки;
если нужно произвести какие-либо работы, например, просверлить стену, то следует убедиться в отсутствии электропроводки под штукатуркой в этом месте.

Не включайте частично поврежденные приборы

Если в утюге или холодильнике перетерся кабель и видна внутренняя оболочка, не включайте его, до того, как отремонтируете. Сначала аккуратно снимите верхний слой изоляции в поврежденном участке и осмотрите внешнее состояние изоляции. Все повреждения и трещины плотно замотайте изолентой. Затем верните назад верхнюю оболочку и тоже перемотайте.

Часто требуется замена штепсельной вилки, например, если она сильно расшатана или поврежден корпус. Она продается в любом переходе или магазине, потому не откладывайте с покупкой.

Повреждения могут быть не только на шнуре питания, но и внутри. Например, если Вы включаете что-либо и слышите внутри искрение. Это уже говорит о серьезной неисправности, даже если электрооборудование работает, на первый взгляд, нормально. В таком случае, выключите его из розетки и отнесите в сервисный центр (или отремонтируйте самостоятельно).

Даже если Вы проверили всю проводку и включаете только новую исправную технику, это не дает 100%-ой гарантии, что в вашей сети не случится аварии. Потому, всегда устанавливайте в щиток качественные автоматические выключатели и УЗО.

При параллельной прокладке разделяйте линии

Если у Вас проложено несколько силовых линий параллельно, старайтесь соблюдать между ними расстояние не менее 10см. Дело в том, что при плотной прокладке кабель хуже охлаждается, из-за этого сильнее нагревается оболочка, и теряются ее изоляционные свойства. В результате она может оплавиться или случится пробой, и контакты замкнутся.

Для параллельной прокладки применяются также специальные кабель-каналы с перегородкой посередине. Она изолирует силовые линии между собой.

Защищайте кабель при прокладке

Старайтесь делать скрытую проводку в стенах, штукатурке, там изоляция сохранится намного дольше и меньше риск ее повреждения. При открытой проводке старайтесь применять защитные средства: кабель-каналы, пластиковые трубы, гофру. Защищая от внешних факторов, они увеличивают срок службы проводки в несколько раз.

Замените алюминиевую проводку на медную

При меньшем сечении провода медь лучше проводит электричество и выдерживает большую нагрузку. Кроме того, она выдерживает больше механических изгибов и не так быстро окисляется, как алюминий.

В советские времена в жилых домах часто делали алюминиевую проводку. Если Ваша квартира до сих пор пользуется таким «советским наследством», задумайтесь, срок эксплуатации ее, наверняка, уже давно вышел.

Не игнорируйте пылевлагозащиту

Размещая розетки, выключатели или электроприборы в местах повышенной влажности позаботьтесь о высоком уровне пылевлагозащиты. Например, на улице, где возможны осадки, роса и туман, он должен быть не ниже IP67. Минимальный уровень для ванной IP44, если существует вероятность прямого попадания водяных брызгов, тогда лучше IP56.

Если внутрь проникнет вода, розетка начнет искриться, оплавится пластиковый корпус и в конце концов случится короткое замыкание. Потому всегда выбирайте оптимальный уровень пылевлагозащиты.

Профилактические меры

Силовой трехжильный кабель ВВГнг

Самый действенный и надежный способ предупреждения коротких замыканий – профессиональный подход к решению следующих технических и организационных вопросов:

Выбор подходящего силового кабеля, способного выдерживать большие перегрузки по току.
Строгое соблюдение правил монтажа и эксплуатации электрических сетей, а также подключаемых к ним машин и аппаратов.
Наличие актов приемки системы электроснабжения при сдаче ее в эксплуатацию.
Использование современных видов защитного оборудования, гарантирующего моментальное отключение линии при возникновении аварийной ситуации.

Особое внимание уделяется профилактическим мероприятиям, проводимым в строгом соответствии с требованиями действующих нормативов. Согласно положениям, касающимся обслуживания электрических сетей, профилактика проводится по заранее составленному плану, утвержденному руководителем конкретного подразделения

При его реализации необходимо различать следующие виды профилактического обслуживания:

Визуальные осмотры.
Текущие и планово-предупредительные ремонты.
Тестовые испытания электрооборудования при его приемке и в ходе эксплуатации.

Расчет суммарного тока ОЗЗ

При замыкании на землю фазы одной из нескольких ЛЕП, что включенные к общему источнику, суммарный ток в месте замыкания за счет емкостных токов всех ЛЕП можно рассчитать несколькими методами.

Первый метод заключается в использовании удельных емкостей ЛЭП. Этот способ расчета даст наиболее точный результат и является предпочтительным. Удельные емкости ЛЭП можно взять из справочной литературы, или же из технических характеристик кабеля, предоставляемых заводом-изготовителем.

Выражение для определения тока ОЗЗ:

где С_∑ – суммарная емкость фазы всех ЛЕП, причем С_∑ = С_{уд l};С_уд – удельная емкость фазы сети относительно земли, Ф/км;l – общая длина проводника одной фазы сети.

Второй метод применим для сетей с кабельными ЛЭП. Ток замыкания на землю для такой сети можно определить по эмпирической формуле: