Cauzele unui scurtcircuit. Curent de scurtcircuit și calculul acestuia. Curent de supratensiune de scurtcircuit

Pentru 220 V sau faze opuse între ele sau cu zero, neprevăzute de proiectarea circuitului electric sau a aparatelor electrice, care perturbă funcționarea normală a rețelei electrice.

Un scurtcircuit apare din cauza încălcării izolației firelor electrice, cablurilor sau elementelor purtătoare de curent în aparatele electrice, precum și din cauza contactului mecanic cu elemente neizolate, de aceea este important să izolați întotdeauna capetele goale ale cablare electrică separată una de cealaltă, folosind bandă electrică sau bandă electrică cu o carcasă izolatoare electric, adică nu conducând curentul electric.

Atunci când apare un scurtcircuit în circuitul electric, valoarea curentului crește instantaneu și în mod repetat, ceea ce duce la o generare mare de căldură, în urma căreia firele electrice se topesc, determinând ca cablurile electrice să ia foc și focul să se răspândească în camera în care s-a produs scurtcircuitul.
Ca urmare a unui scurtcircuit, funcționarea normală nu numai a apartamentului dvs., ci și a vecinilor dvs. este perturbată din cauza scăderii tensiunii de alimentare, ceea ce duce adesea la defecțiuni ale aparatelor electrice și ale aparatelor de uz casnic.

În apartamentele cu 220 V, are loc doar un scurtcircuit monofazat (un scurtcircuit de fază la conductorul neutru sau la), iar în unele case private sau garaje cu o intrare trifazată de 380 Volți, un dou mult mai periculos. poate apărea un circuit de fază (un scurtcircuit de două faze una față de cealaltă + la „Pământ”) sau trifazat (scurtcircuit de trei faze una față de cealaltă + la „Pământ”)

În motoarele și dispozitivele electrice, în cazul unei avarii, sunt posibile și scurtcircuite interne:
De exemplu, înfășurările inter-turn, care apar atunci când spirele înfășurării în statorul sau rotorul unui motor electric sunt conectate între ele sau între spire într-o înfășurare a transformatorului.

Și dacă aparatul electric are o carcasă metalică, atunci este posibilă o defecțiune a izolației și un scurtcircuit la carcasa metalică. În acest caz, numai carcasa va proteja o persoană de șoc electric.

Atentie, firele dintr-o polietilena si, mai ales, o manta de cauciuc sunt mai predispuse la foc. Prin urmare, în calitate de electrician profesionist de mulți ani, angajat în instalații electrice în Minsk, recomand cu insistență utilizarea cablului VVG Ng, cu izolație incombustibilă, în apartamente, case, garaje etc., pentru așezarea ascunsă sub tencuială și utilizarea cablu mai scump VVG Ng deschis pe o bază ignifugă.Ls, care nici măcar nu fumează în timpul scurtcircuitului.

Supraîncărcarea rețelei electrice într-o casă, garaj sau apartament este adesea întâlnită în viața de zi cu zi și este, de asemenea, foarte periculoasă și o urgență. Și după cum a arătat practica, este mai periculos decât curenții de scurtcircuit. Deoarece cablajul electric este protejat în mod fiabil sau.

Cauza suprasarcinii este conectarea, includerea unui număr mare de aparate electrice pe un grup de prize electrice sau deteriorarea consumatorilor de energie electrică, în care curentul total care trece prin cablul sau firele electrice depășește valoarea nominală pentru care sunt proiectate. Pentru o casă sau un apartament în care sunt așezate în principal cabluri sau fire cu o secțiune transversală de 1,5 milimetri pătrați, curentul nominal nu ar trebui să fie mai mare. 16 Amperi sau nu mai mult 3,5 kilowați.

Este important să cunoașteți și să folosiți în practică numai întrerupătoare sau prize pentru conectarea iluminatului electric sau a echipamentelor electrice cu nu mai puțin decât valorile de tensiune și curent indicate pe corpul prizei sau întrerupătorului electric. De exemplu, priza spune „10 A; 250 V”, ceea ce înseamnă că este proiectat pentru o rețea monofazată de 220 Volți, iar valoarea maximă a curentului care trece prin priză nu trebuie să fie mai mare de 10 Amperi sau, aproximativ, nu mai mult de 2 Kilowați în putere. Nu puteți conecta la o astfel de priză un aparat electric puternic, de exemplu, cu o putere de 2,5-3 kilowați, ceea ce va duce la arderea contactelor de la priză.

Un scurtcircuit poate apărea în orice casă și nimeni nu este imun de acest lucru.

Acest proces este un mod de funcționare de urgență a unei surse de energie electrică.

Puteți înțelege că un scurtcircuit a avut loc în casă prin acest semn simplu - toate aparatele și luminile s-au stins.

În acest caz, trebuie să verificați ștecherele sau siguranța.

Dacă vedeți că ștecherul s-a ars sau siguranța s-a declanșat, atunci asigurați-vă că a existat o suprasarcină, o problemă de împământare sau un scurtcircuit.

Vom vorbi în continuare despre cum să eliminăm aceste probleme și să identificăm de ce nu există lumină în casă.

Tipuri de scurtcircuit

Totul este simplu aici. Există doar două tipuri:

simetric;
scurtcircuit asimetric.

Cu un circuit simetric, toate cele trei faze ale aparatului electric sunt în aceeași poziție (rezistența tuturor fazelor este egală).

Cu asimetric - toate fazele nu sunt egale între ele.

Puteți afla probabilitatea ca un anumit tip de circuit să apară uitându-vă la tabelul de mai jos.

Cauzele scurtcircuitului

Se poate produce un scurtcircuit:

din cauza anomaliilor naturale;
în circuite DC;
în circuitele de curent alternativ.

Să ne uităm la fiecare tip mai detaliat.

Cauzele scurtcircuitului datorate anomaliilor naturale

Astfel de anomalii includ fulgere. Sunt deosebit de periculoase, atât pentru viața umană, cât și pentru casa ta.

Sursa formării fulgerelor este energia statică mare care se acumulează în nori pe măsură ce se deplasează.

Răcirea naturală atunci când se ridică la o altitudine mare favorizează condensarea aburului și a umezelii, formând ploaie.

Umiditatea are o rezistență scăzută la electricitate. Astfel, se creează o avarie în aerul prin care trece curentul, sub formă de fulger.

O lovitură de fulger poate duce la un scurtcircuit și alte consecințe tragice.

Cauza scurtcircuitului poate fi în circuitul DC

Sursa de tensiune creează o diferență între potențialele negative și pozitive. Acestea, la rândul lor, asigură funcționarea corectă a circuitului.

Sarcina electrică a dispozitivului este distribuită uniform, dar în modul de urgență poate apărea un scurtcircuit între terminale, care are rezistență scăzută.

Un scurtcircuit previne fluxul uniform de curent și scoate circuitul din funcțiune.

Astfel, se dovedește că cantitatea de energie electrică nu s-a schimbat, dar valoarea curentului a crescut. În consecință, dispozitivul dvs. s-a ars.

Cauzele unui scurtcircuit pot fi în circuitele AC

În circuitele de curent alternativ, totul funcționează în același mod ca în circuitele de curent continuu. Merită să evidențiem câteva caracteristici care afectează fluxul de curent:

diagrame cu rețele 1 și 3 faze de diverse configurații;
prezența sau absența unei bucle de masă.

În termeni simpli, următoarele situații pot provoca un scurtcircuit în casă și cablajul electric:

ne-am coborât și am început să găurim peretele sau să dăm un cui. Te prinzi într-un fir, ceea ce duce la un scurtcircuit;
supratensiune (folosind multe aparate electrocasnice în același timp);
topirea izolației cauzată de un contact slab în prize, fișe etc.;
atunci când este inundată de vecini, umiditatea pătrunde în cutiile de distribuție, ceea ce duce la distrugerea stratului izolator și la scurtcircuitarea contactelor;
prezența rozătoarelor;
cablaj vechi.

Cauza unui scurtcircuit poate fi orice, așa că merită să acordați o atenție deosebită acestei probleme pentru a evita consecințe precum defecțiunea, incendiul sau chiar moartea.

Cum să găsiți un scurtcircuit în cablare

De regulă, căutarea unui scurtcircuit are loc după ce ștecherele sau întrerupătorul de circuit au fost scoase.

Există mai multe opțiuni aici:

inspectie vizuala;
utilizarea dispozitivelor speciale;
excepție;
prin sunet;
prin miros.

Inspecție externă în timpul scurtcircuitului

Dacă constatați că izolația este deteriorată sau contactul a două fire expuse este deteriorat, puteți presupune că a fost găsită cauza.

De obicei, astfel de daune pot fi găsite în întrerupătoare sau prize unde sunt conectate fire.

Dacă observați o coajă arsă, aceasta este o defecțiune.

Cum să găsiți scurtcircuite folosind instrumente

Este mai bine să folosiți un megaohmmetru sau un multimetru pentru aceasta. Ei vor verifica rapid rezistența din circuit.

Conectați un fir al dispozitivului la fază și celălalt la masă (la zero).

Dacă dispozitivul arată zero, cablarea este normală. Orice lucru peste zero indică contactul de contact.

Merită să luați în considerare faptul că multimetrul are o rezistență mică, deci nu este întotdeauna posibil să determinați un scurtcircuit cu ajutorul acestuia.

Cum să găsiți o închidere folosind metoda de eliminare

Totul este simplu aici, dar metoda este eficientă în caz de defecțiune a aparatului electric.

Când întrerupătorul este deconectat, opriți toată puterea electrică.

Apoi porniți mașina și începeți să conectați fiecare dintre dispozitive.

Cum să găsiți un scurtcircuit după sunet și miros

Când contactele se închid, puteți auzi un trosnet. Principalul lucru este să ai un auz bun.

Îl poți găsi cu ușurință după mirosul de plastic ars și fum ușor.

Cum să remediați un scurtcircuit

Acțiunile tale ar trebui să fie după cum urmează:

îndepărtați zona deteriorată și reconectați contactele, fiind bine izolate;
În ceea ce privește prizele și întrerupătoarele, este mai ușor să le înlocuiți cu altele noi decât să restabiliți contactele;
Se recomandă înlocuirea completă a cablurilor vechi (deși plăcerea nu este ieftină, viața este mai scumpă);
Reparați-vă aparatele de uz casnic sau scăpați de ele cu totul.

Dacă nu aveți experiență în lucrul cu electricitatea, este mai bine să apelați un electrician cu experiență, care știe exact ce să facă.

Prevenirea și protecția împotriva scurtcircuitului

Pentru a vă asigura că nu apar scurtcircuite într-o casă sau apartament, se recomandă inspectarea cablurilor o dată la trei luni. Astfel poți preveni consecințele din boboc.

Dacă observați o priză îngălbenită și se topește, înlocuiți-o imediat.

Instalați un întrerupător. Acesta va deveni un fel de protecție pentru casă.

Când se calculează corect secțiunea cablului. Acest lucru vă va scuti de supraîncărcare.

Nu pliați cablurile strâns în timpul instalării, deoarece acest lucru poate deteriora mantaua de protecție.

Înainte de găurire sau reparare, marcați traseul cablurilor și cablurilor în perete.

Motivul principal scurt circuit– încălcarea izolației echipamentelor instalațiilor electrice, inclusiv a cablurilor și a liniilor electrice aeriene. Iată câteva exemple de scurtcircuite care apar din cauza defecțiunii izolației.

În timpul lucrărilor de excavare, un cablu de înaltă tensiune a fost avariat, ceea ce a dus la un scurtcircuit fază la fază. În acest caz, deteriorarea izolației a apărut ca urmare a impactului mecanic asupra liniei de cablu.

O defecțiune la pământ monofazată a apărut într-un tablou deschis al unei substații ca urmare a unei defecțiuni a izolatorului suport din cauza îmbătrânirii învelișului său izolator.

Un alt exemplu destul de comun este o creangă sau un copac care cade pe firele unei linii electrice aeriene, ceea ce duce la rupere sau rupere a firelor.

Metode de protejare a echipamentelor de scurtcircuite în instalațiile electrice

După cum am menționat mai sus, scurtcircuitele sunt însoțite de o creștere semnificativă a curentului, ceea ce duce la deteriorarea echipamentelor electrice. În consecință, protejarea echipamentelor instalațiilor electrice de acest mod de urgență este sarcina principală a sectorului energetic.

Pentru a proteja împotriva scurtcircuitelor ca o operare de urgență a echipamentelor, în instalațiile electrice ale stațiilor de distribuție sunt utilizate diverse dispozitive de protecție.

Scopul principal al tuturor dispozitivelor de protecție cu relee este de a deschide întrerupătorul (sau mai multe) care alimentează secțiunea rețelei în care a avut loc scurtcircuitul.

În instalațiile electrice cu o tensiune de 6-35 kV, protecția la supracurent (MCP) este utilizată pentru a proteja liniile electrice de scurtcircuite. Pentru a proteja liniile de 110 kV de scurtcircuite, protecția diferențială de fază este utilizată ca protecție a liniei principale. În plus, pentru a proteja liniile de transmisie de 110 kV, protecția la distanță și protecția la pământ (TZNP) sunt utilizate ca protecție de rezervă.

3 Transmisia energiei electrice

Transmisia energiei electrice de la centralele electrice la consumatori este una dintre cele mai importante sarcini ale sectorului energetic. Electricitatea este transmisă în primul rând prin aer linii de înaltă tensiune(linii electrice) de curent alternativ, deși există o tendință spre o utilizare din ce în ce mai răspândită a liniilor de cablu și a liniilor de curent continuu. Necesitatea P. e. la o distanță se datorează faptului că electricitatea este generată de centrale mari cu unități puternice și este consumată de receptoare electrice de putere relativ mică, distribuite pe un teritoriu mare. munca depinde de distanta sisteme electrice unificate acoperind teritorii vaste.

Una dintre principalele caracteristici transmisie de putere este debitul său, adică cea mai mare putere care poate fi transmisă de-a lungul liniilor electrice, ținând cont de factori limitativi: puterea maximă în condiții de stabilitate, pierderile corona, încălzirea conductorilor etc. Puterea transmisă de-a lungul liniilor de curent alternativ este legată de lungimea sa și dependența de tensiune

Unde U 1 Și U 2 - tensiunea la începutul și sfârșitul liniei de alimentare, Z c este impedanța caracteristică a liniei de alimentare, a este coeficientul de schimbare de fază care caracterizează rotația vectorului de tensiune de-a lungul liniei pe unitatea de lungime a acesteia (datorită naturii ondulatorii a propagarea câmpului electromagnetic), l- lungimea liniilor electrice, d- unghiul dintre vectorii de tensiune la începutul şi sfârşitul liniei, care caracterizează modul de transmitere a puterii şi stabilitatea acesteia. Puterea maximă transmisă este atinsă la d= 90° când păcat d= 1. Pentru liniile electrice aeriene de curent alternativ, se poate presupune aproximativ că puterea maximă transmisă este aproximativ proporțională cu pătratul tensiunii, iar costul construirii unei linii electrice este proporțional cu tensiunea. Prin urmare, în dezvoltarea transportului de energie există o tendință de creștere a tensiunii ca mijloc principal de creștere a capacității de transmisie a liniilor electrice.

Transmisiile de putere de curent continuu nu au mulți factori inerenți transmisiilor de putere de curent alternativ care să le limiteze capacitatea. Puterea maximă transmisă prin liniile de curent continuu este mai mare decât cea a liniilor de curent alternativ similare:

Unde E V - tensiune de ieșire redresor, R å - rezistența activă totală a transmisiei de putere, care, pe lângă rezistența firelor liniei de alimentare, include și rezistența redresorului și a invertorului. Utilizarea limitată a transmisiei de curent continuu se datorează în principal dificultăților tehnice de a crea dispozitive eficiente și ieftine pentru transformarea curentului alternativ în curent continuu (la începutul liniei) și a curentului continuu în curent alternativ (la sfârșitul liniei). Transmisia de curent continuu este promițătoare pentru conectarea sistemelor mari de putere la distanță unul de celălalt. În acest caz, nu este necesar să se asigure stabilitatea acestor sisteme.

Calitatea energiei electrice este determinată de funcționarea fiabilă și stabilă a transmisiei de energie, care este asigurată, în special, de utilizarea dispozitivelor de compensare și a sistemelor automate de reglare și control (vezi. Control automat al excitatiei, Reglarea automată a tensiunii, Reglarea automată a frecvenței).

În urma lucrărilor de cercetare au fost elaborate următoarele:

scheme de transmisie a energiei în curent continuu care permit utilizarea cât mai rațională a caracteristicilor de proiectare ale liniilor aeriene trifazate de curent alternativ destinate transmiterii energiei electrice prin trei fire;

metodologia de calcul a tensiunii de funcționare a curentului continuu pentru liniile electrice aeriene construite pe baza proiectelor standard ale stâlpilor de curent alternativ trifazic din clasele de tensiune 500-750 kV;

o metodologie de calcul a capacității liniilor aeriene de curent alternativ trifazat cu o tensiune de funcționare de 500-750 kV după conversia acestora în curent continuu conform schemelor propuse de autor;

o metodă de calcul a fiabilității liniilor aeriene trifazate de curent alternativ cu o tensiune de funcționare de 500-750 kV după conversia lor în curent continuu conform schemelor propuse de autor.

S-a făcut un calcul al lungimii critice a liniei, pornind de la care transmisia de putere în curent continuu conform schemelor elaborate de autor va fi mai rentabilă din punct de vedere economic decât transmisia de curent alternativ cu o tensiune de 500, 750 kV.

Pe baza rezultatelor cercetării științifice, se formulează recomandări:

prin alegerea tipului de izolatoare cu disc suspendate incluse în suspensiile izolatoare ale liniilor electrice aeriene DC;

prin calcularea distanței de curgere a suspensiilor izolatoare ale liniilor electrice aeriene DC;

cu privire la alegerea unui circuit de transmisie a puterii cu trei fire, în raport cu liniile aeriene de curent continuu, realizat pe baza proiectelor standardizate de suporturi trifazate de curent alternativ;

privind utilizarea proiectelor standardizate de suporturi trifazate de curent alternativ pe liniile aeriene de curent continuu;

determinarea tensiunii de funcționare a curentului continuu, în raport cu liniile electrice aeriene de curent continuu realizate pe baza proiectelor standardizate de suporturi trifazate de curent alternativ;

pentru calcularea capacității unei linii de curent continuu cu trei fire.

Rezultatele calculelor arată că debitul liniilor electrice de curent alternativ trifazat existente poate fi crescut semnificativ prin conversia acestora în curent electric continuu folosind aceleași suporturi, ghirlande de izolatori și fire. Creșterea puterii transmise în acest caz poate varia de la 50% la 245% pentru o linie aeriene de 500 kV și de la 70% la 410% pentru o linie aeriene de 750 kV, în funcție de marca și secțiunea transversală a firelor utilizate și de capacitatea instalată a liniei aeriene AC. Convertirea liniilor de curent alternativ trifazat existente în curent continuu conform schemelor propuse va îmbunătăți, de asemenea, semnificativ indicatorii de fiabilitate ale acestora. În același timp, utilizarea circuitelor dezvoltate va crește fiabilitatea de 5-30 de ori, în funcție de clasa de tensiune a liniei aeriene. În cazul unui nou design de linii aeriene DC conform schemelor de mai sus, indicatorii de fiabilitate ai acestora vor fi echivalenti.

În general, posibilitatea de a converti liniile aeriene existente în curent alternativ trifazat este destul de fezabilă. O astfel de soluție tehnică poate fi relevantă pentru creșterea capacității liniilor aeriene în funcțiune, menținând în același timp configurația acestora și, de asemenea, va extinde domeniul de aplicare a transmisiei de curent continuu. Nu poate fi exclusă posibilitatea de a construi noi linii de curent continuu folosind proiecte standardizate de stâlpi trifazici de curent alternativ.

4 putere reactiva - componentă a puterii totale, care, în funcție de parametrii, circuitul și modul de funcționare a rețelei electrice, provoacă pierderi suplimentare de energie electrică activă și deteriorarea calității energiei electrice.

energie electrică reactivă - circulatia tehnologic daunatoare a energiei electrice intre sursele de energie si receptoarele de curent electric alternativ cauzata de dezechilibrul electromagnetic al instalatiilor electrice.

Principalii consumatori de putere reactivă în sistemele electrice sunt transformatoarele, liniile electrice aeriene, motoarele asincrone, convertoarele cu supape, cuptoarele electrice cu inducție, unitățile de sudură și alte sarcini.

Puterea reactivă poate fi generată nu numai de generatoare, ci și de dispozitive condensatoare compensatoare, compensatoare sincrone sau surse statistice de putere reactivă (RPS), care pot fi instalate la substațiile rețelei electrice.

Normalizarea fluxurilor de putere reactivă, la rezolvarea problemelor de compensare a puterii reactive folosind propriile forțe și eforturile consumatorilor, pentru a avansa în procesul de rezolvare a problemelor de putere reactivă și sarcini de optimizare a fluxurilor acesteia, normalizarea nivelurilor de tensiune, reducerea pierderilor de putere activă în electricitate. rețelele de distribuție și creșterea fiabilității alimentării cu energie a consumatorilor, ar trebui să existe o inspecție a instalațiilor filialei IDGC din Caucazul de Nord, JSC - Stavropolenergo pentru starea surselor de energie reactivă, starea energiei reactive și dispozitive de măsurare a puterii pentru funcția de monitorizare a echilibrului energiei reactive și puterii.

Stavropolenergo are 866 de bănci de dispozitive de compensare (BSD) cu o capacitate disponibilă de 38,66 MVAr (sarcina reală la puterea reactivă maximă este de 25,4 MVAr). În bilanţul consumatorilor, capacitatea instalată este de 25,746 MVAr (sarcina reală la puterea reactivă maximă este de 18,98 MVAr)

Împreună cu OJSC Stavropolenergosbyt, au fost efectuate studii privind natura sarcinii consumatorilor cu consum crescut de putere reactivă (tg ? > 0,4). După publicarea „Procedurii pentru calcularea raportului dintre consumul de energie activă și reactivă pentru dispozitivele individuale de recepție a energiei electrice ale consumatorilor de energie electrică”, în conformitate cu Decretul Guvernului Federației Ruse nr. 530, se va organiza lucrul cu consumatorii. în întregime. Condițiile de lucru cu consumatorii în conformitate cu noua „Procedură...” sunt cuprinse în textul contractelor de furnizare a energiei electrice aflate în curs de renegociere.

Atunci când consumatorii solicită conectarea la rețelele electrice ale Stavropolenergo sau pentru o creștere a puterii conectate de 150 kW și peste, cerințele privind necesitatea compensării puterii reactive sunt incluse în contractele de conectare a consumatorilor la rețeaua electrică într-o sumă care asigură respectarea valorilor limită stabilite ale factorilor de putere reactivă.

Semnarea unor acorduri suplimentare la contractele de furnizare de servicii de transport de energie electrică a fost organizată cu OJSC Stavropolenergosbyt, OJSC Pyatigorsk Electric Networks, LLC RN-Energo, KT CJSC RCER și K, OJSC Nevinnomyssky Azot, garantând furnizorilor condiții de menținere. de către consumatorii cu o putere conectată de 150 kW sau mai mulți factori de putere reactivă stabiliți de organul executiv federal care exercită funcțiile de dezvoltare a politicii de stat în domeniul complexului combustibil și energetic și cerințe pentru asigurarea contorizării energiei reactive.

În următorii ani, se așteaptă să fie puse în funcțiune noi capacități industriale, care vor determina creșterea consumului de până la 3% sau mai mult pe an. Acest lucru face ca sarcina de echilibrare a puterii reactive să fie una dintre domeniile prioritare, care va primi o atenție sporită.

Compensarea puterii reactive- impact vizat asupra echilibrului puterii reactive într-un nod al sistemului de energie electrică pentru reglarea tensiunii, iar în rețelele de distribuție pentru reducerea pierderilor de energie electrică. Se realizează cu ajutorul dispozitivelor de compensare. Pentru menținerea nivelurilor de tensiune necesare în nodurile rețelei electrice, consumul de putere reactivă trebuie asigurat de puterea generată necesară, ținând cont de rezerva necesară. Puterea reactiva generata este formata din puterea reactiva generata de generatoarele centralei electrice si din puterea reactiva a dispozitivelor de compensare situate in reteaua electrica si in instalatiile electrice ale consumatorilor de energie electrica.

Compensarea puterii reactive este relevantă în special pentru întreprinderile industriale, ai căror principali consumatori de electricitate sunt motoarele asincrone, drept urmare factorul de putere fără a lua măsuri de compensare este de 0,7-0,75. Măsurile de compensare a puterii reactive la o întreprindere vă permit să:

reduce sarcina transformatoarelor, crește durata de viață a acestora,

reduceți sarcina pe fire și cabluri, utilizați-le cu o secțiune transversală mai mică,

îmbunătățirea calității electricității la receptoarele electrice (prin reducerea distorsiunii formei de undă a tensiunii),

reduce sarcina asupra echipamentului de comutare prin reducerea curenților din circuite,

evitarea penalizărilor pentru reducerea calității energiei electrice din cauza unui factor de putere redus,

reduce costurile cu energie.

Consumatorii de putere reactivă necesar pentru a crea câmpuri magnetice sunt atât unitățile individuale de transmisie a puterii (transformatoare, linii, reactoare), cât și receptoarele electrice care transformă electricitatea într-un alt tip de energie, care, conform principiului funcționării lor, utilizează un câmp magnetic (asincron). motoare, cuptoare cu inducție etc.). Până la 80-85% din toată puterea reactivă asociată cu formarea câmpurilor magnetice este consumată de motoarele și transformatoarele asincrone. O parte relativ mică din echilibrul general al puterii reactive revine ponderii altor consumatori, de exemplu, cuptoare cu inducție, transformatoare de sudură, unități de transformare, iluminare fluorescentă etc.

Puterea totală furnizată de generatoare către rețea:

(1)

unde P și Q sunt puterile active și reactive ale receptorilor, ținând cont de pierderile de putere în rețele;

cosφ este factorul de putere rezultat al receptorilor de electricitate.

Generatoarele sunt proiectate să funcționeze la factorul lor de putere nominală de 0,8-0,85, la care sunt capabile să furnizeze puterea activă nominală. O scădere a cosφ pentru consumatori sub o anumită valoare poate duce la faptul că cosφ al generatoarelor va fi mai mic decât cel nominal și puterea activă pe care o produc la aceeași putere totală va fi mai mică decât cea nominală. Astfel, cu factori de putere scazuti in randul consumatorilor, pentru a asigura transmiterea unei anumite puteri active catre acestia, este necesara investirea unor costuri suplimentare in constructia de centrale electrice mai puternice, cresterea capacitatii de trecere a retelelor si transformatoarelor si, pe masura ce ca urmare, suportă costuri de operare suplimentare.

Deoarece sistemele electrice moderne includ un număr mare de transformatoare și linii aeriene lungi, reactanța dispozitivului de transmisie este foarte semnificativă, iar acest lucru provoacă pierderi considerabile de tensiune și putere reactivă. Transferul puterii reactive prin rețea duce la pierderi suplimentare de tensiune, din expresia:

(2)

Se poate observa că puterea reactivă Q transmisă prin rețea și reactanța rețelei X afectează semnificativ nivelul de tensiune al consumatorilor.

Mărimea puterii reactive transmise afectează, de asemenea, pierderile de putere activă și energie în transmisia puterii, care rezultă din formula:

(3)

Mărimea care caracterizează puterea reactivă transmisă este factorul de putere
. Înlocuind valoarea puterii totale exprimată în termeni de cosφ în formula pierderii, obținem:

(4)

Acest lucru arată că dependența puterii băncilor de condensatoare este invers proporțională cu pătratul tensiunii rețelei, prin urmare este imposibil să se regleze fără probleme puterea reactivă și, prin urmare, tensiunea instalației. Astfel, cos (φ) scade atunci când consumul de putere reactivă al sarcinii crește. Este necesar să ne străduim să creștem cos (φ), deoarece cos scăzut (φ) cauzează următoarele probleme:

Articol înrudit:Compensarea perturbațiilor și interferențelor la controlul unui obiect liniar prin ieșire

Pierderi mari de putere în liniile electrice (curgerea curentului de putere reactivă);

Căderi mari de tensiune în liniile electrice;

Necesitatea de a crește puterea generală a generatoarelor, secțiunile transversale ale cablurilor și puterea transformatoarelor de putere.

Din toate cele de mai sus, este clar că este necesară compensarea puterii reactive. Acest lucru poate fi realizat cu ușurință prin utilizarea unităților de compensare active. Principalele surse de putere reactivă instalate la punctul de consum sunt compensatoarele sincrone și condensatoarele statice. Cele mai utilizate sunt condensatoarele statice la tensiuni de până la 1000 V și 6-10 kV. Condensatoarele sincrone sunt instalate la o tensiune de 6-10 kV în stațiile raionale.

Fig.1 Diagrame de transmisie a puterii

a-fără compensare; b - cu compensare.

Toate aceste dispozitive sunt consumatori de putere reactivă (capacitiva) lider sau, ceea ce este același lucru, surse de putere reactivă întârziată pe care le furnizează rețelei. Acest lucru este ilustrat de diagrama din fig. 1. Deci, în diagrama din Fig. 1a prezintă transferul de energie electrică de la centrala A la stația de consum B. Puterea transmisă este P + jQ. La instalarea condensatoarelor statice cu o putere Q K la consumator (Fig. 1 b), puterea transmisă prin rețea va fi P + j(Q - Q K)

Vedem că puterea reactivă transmisă de la centrală a scăzut sau, după cum se spune, a devenit compensată de cantitatea de putere generată de banca de condensatoare. Consumatorul primește acum o parte semnificativă din această putere direct de la instalația de compensare. Când puterea reactivă este compensată, pierderile de tensiune în liniile de transport electric sunt, de asemenea, reduse. Dacă înainte de compensare am avut o pierdere de tensiune în rețeaua raională

(5)

atunci dacă există despăgubiri, aceasta se va reduce la suma

(6)

unde R și X sunt rezistența rețelei.

Deoarece puterea condensatoarelor individuale este relativ mică, aceștia sunt de obicei conectați în paralel în baterii plasate în dulapuri complete. Sunt adesea utilizate instalații formate din mai multe grupuri sau secțiuni de bănci de condensatoare, ceea ce face posibilă reglarea treptată a puterii condensatoarelor și, prin urmare, a tensiunii instalației.

Banca de condensatoare trebuie să fie echipată cu o rezistență de descărcare strâns conectată la bornele sale. Rezistența de descărcare pentru băncile de condensatoare cu o tensiune de 6-10 kV este transformatoarele de tensiune VT, iar pentru băncile de condensatoare cu o tensiune de până la 380 V - lămpi cu incandescență. Necesitatea rezistențelor de descărcare este dictată de faptul că, atunci când condensatoarele sunt deconectate de la rețea, o sarcină electrică rămâne în ele și se menține o tensiune apropiată ca valoare de tensiunea rețelei. Fiind inchisi (dupa deconectare) la rezistenta de descarcare, condensatoarele isi pierd rapid sarcina electrica, tensiunea scade si ea la zero, ceea ce asigura siguranta intretinerii instalatiei. Unitățile condensatoare diferă în mod favorabil de alte dispozitive de compensare prin simplitatea proiectării și întreținerii, absența pieselor rotative și pierderile reduse de putere activă.

Fig. 2 Schema de conectare a unui banc de condensatori.

Atunci când alegeți puterea dispozitivelor de compensare, trebuie să depuneți eforturi pentru distribuția corectă a surselor de putere reactivă și cea mai economică încărcare a rețelelor. Sunt:

a) factor de putere instantaneu, calculat prin formula.

(7)

pe baza citirilor simultane ale wattmetrului (P), voltmetrului (U) și ampermetrului (I) pentru un anumit moment de timp sau din citirile contorului de fază,

b) factorul de putere mediu, care este media aritmetică a factorilor de putere instantanei pentru perioade egale de timp, determinată prin formula:

unde n este numărul de intervale de timp;
c) factorul de putere mediu ponderat, determinat din citirile contoarelor Wa activă și energie reactivă Wr pentru o anumită perioadă de timp (zi, lună, an) folosind formula:
(9)
Alegerea tipului, puterii, locației de instalare și modului de funcționare a dispozitivelor de compensare ar trebui să asigure cea mai mare eficiență, sub rezerva:
a) condițiile de tensiune admisibile în rețelele de alimentare și distribuție;
b) sarcini de curent admisibile în toate elementele rețelei;
c) moduri de funcționare a surselor de putere reactivă în limite acceptabile;
d) rezerva de putere reactivă necesară.
Criteriul cost-eficacitate este minimul costurilor date, atunci când se determină care ar trebui luate în considerare următoarele:
a) costurile de instalare a dispozitivelor de compensare și a echipamentelor suplimentare pentru acestea;
b) reducerea costului echipamentelor pentru stațiile de transformare și construcția rețelelor de distribuție și alimentare, precum și a pierderilor de energie electrică în acestea și
c) o scădere a capacității instalate a centralelor electrice datorită scăderii pierderilor de putere activă.
Din toate cele de mai sus, putem concluziona că compensarea puterii reactive în rețelele regionale care utilizează bănci de condensatoare va crește capacitatea liniei fără a schimba echipamentul electric. În plus, are sens din punct de vedere economic.

5 Strict vorbind, metode de selectare a secțiunilor transversale pe baza pierderilor de tensiune admisibile au fost dezvoltate pentru conductorii din metale neferoase în rețele cu tensiuni de până la 35 kV inclusiv. Metodele sunt dezvoltate pe baza ipotezelor acceptate în rețelele de o astfel de tensiune.

Metodele de determinare a secțiunii transversale pe baza pierderii de tensiune admisibile se bazează pe faptul că valoarea reactanței conductorilor X 0 practic nu depinde de secțiunea transversală a firului F:

pentru liniile electrice aeriene X 0 = 0,36 - 0,46 Ohm/km;

· pentru liniile electrice de cablu cu tensiune 6 – 10 kV X 0 = 0,06 - 0,09 Ohm/km;

· pentru liniile electrice de cablu cu o tensiune de 35 kV X 0 = 0,11 - 0,13 Ohm/km.

Cantitatea de pierdere de tensiune admisibilă în liniile de transport electric este calculată pe baza puterii și rezistenței secțiunilor folosind formula:

și este format din două componente - pierderea de tensiune în rezistențele active și pierderea de tensiune în reactanțe.

Tinand cont de faptul ca X 0 practic nu depinde de secțiunea transversală a firului; valoarea poate fi calculată înainte de a calcula secțiunea transversală a conductorului, având în vedere valoarea medie a reactanței X 0av în intervalele specificate ale modificării sale:

Pe baza valorii date a tensiunii admisibile în linia de transport, se calculează proporția pierderii de tensiune în rezistențele active:

În expresia pentru calculul pierderii de tensiune în rezistenţele active

parametrul depinde de secțiunea transversală,

unde este conductivitatea materialului firului.

Dacă linia de alimentare constă dintr-o singură secțiune, atunci valoarea secțiunii transversale poate fi determinată din expresia pentru:

Cu un număr mai mare de secțiuni ale liniilor de transport de energie, sunt necesare condiții suplimentare pentru a calcula secțiunile transversale ale conductorilor. Sunt trei dintre ele:

· consistența secțiunilor în toate domeniile F=const;

· consum minim de material conductor min;

· pierderi minime de putere activă min.

Apare atunci când două fire ale unui circuit sunt conectate, conectate la terminale diferite (de exemplu, în circuitele DC acestea sunt „+” și „-”) ale sursei printr-o rezistență foarte scăzută, care este comparabilă cu rezistența firelor. înșiși.

Curentul în timpul unui scurtcircuit poate depăși de multe ori curentul nominal din circuit. În astfel de cazuri, circuitul trebuie întrerupt înainte ca temperatura firelor să atingă valori periculoase.

Pentru a proteja firele de supraîncălzire și pentru a preveni aprinderea obiectelor din jur, dispozitivele de protecție - sau - sunt incluse în circuit.

Scurtcircuitele pot apărea și din cauza supratensiunii ca urmare a furtunilor, a loviturilor directe de fulgere, a deteriorării mecanice a pieselor izolatoare și a acțiunilor eronate ale personalului de întreținere.

În timpul scurtcircuitelor, curenții din circuitul în scurtcircuit cresc brusc, iar tensiunea scade, ceea ce prezintă un mare pericol pentru echipamentele electrice și poate provoca întreruperi în alimentarea cu energie a consumatorilor.

Se produc scurtcircuite:

trifazat (simetric), în care toate cele trei faze sunt scurtcircuitate;

bifazic (asimetric), în care doar două faze sunt scurtcircuitate;

bifazic la masă în sistemele cu neutru solid împământat;

monofazat asimetric față de masă cu neutri împământați.

Curentul atinge cea mai mare valoare în timpul unui scurtcircuit monofazat. Ca urmare a utilizării unor măsuri artificiale speciale (de exemplu, împământarea neutrelor prin împământare, împământarea doar unei părți a neutrelor), valoarea maximă a curentului de scurtcircuit monofazat poate fi redusă la valoarea scurtcircuitului trifazat. curent de circuit, pentru care se efectuează cel mai adesea calcule.

Cauzele scurtcircuitelor

Principala cauză a scurtcircuitelor este izolarea defectuoasă a echipamentelor electrice.

Defecțiunile de izolație sunt cauzate de:

1. Supratensiuni (în special în rețelele cu neutri izolați),

2. Fulgerul direct,

3. Îmbătrânirea izolației,

4. Deteriorări mecanice ale izolației, trecere sub liniile mecanismelor supradimensionate,

5. Întreținere slabă a echipamentelor.

Adesea, cauza deteriorării părții electrice a instalațiilor electrice este acțiunile necalificate ale personalului de întreținere.

Scurtcircuite intenționate

La implementarea schemelor de conexiune simplificate pentru substații descendente, se folosesc dispozitive speciale - care creează scurtcircuite intenționate pentru a opri rapid orice deteriorare care a apărut. Astfel, alături de scurtcircuite aleatorii în sistemele de alimentare cu energie electrică, există și scurtcircuite intenționate cauzate de acțiunea scurtcircuitelor.

Consecințele scurtcircuitelor

Ca urmare a unui scurtcircuit, piesele purtătoare de curent devin foarte supraîncălzite, ceea ce poate duce la defectarea izolației, precum și la apariția unor forțe mecanice mari care contribuie la distrugerea unor părți ale instalațiilor electrice.

În acest caz, alimentarea normală a consumatorilor din secțiunile nedeteriorate ale rețelei este întreruptă, deoarece un scurtcircuit de urgență într-o linie duce la o scădere generală a tensiunii. În punctul scurtcircuitului, conjugarea devine zero și în toate punctele până la punctul scurtcircuitului, tensiunea scade brusc, iar alimentarea normală a liniilor nedeteriorate devine imposibilă.

Când apar scurtcircuite în sistemul de alimentare, rezistența sa totală scade, ceea ce duce la o creștere a curenților în ramurile sale în comparație cu curenții în modul normal și acest lucru determină o scădere a tensiunii punctelor individuale ale sistemului de alimentare, care este mai ales în apropierea scurtcircuitului. Gradul de reducere a tensiunii depinde de funcționare și de distanța de la locul defectului.

În funcție de locația și durata avariei, consecințele acesteia pot fi locale sau pot afecta întregul sistem de alimentare cu energie.

Dacă scurtcircuitul este departe, mărimea curentului de scurtcircuit poate fi doar o mică parte din curentul nominal al generatoarelor de alimentare, iar apariția unui astfel de scurtcircuit este percepută de ei ca o ușoară creștere a sarcinii.

O cădere puternică de tensiune are loc numai în apropierea scurtcircuitului, în timp ce în alte puncte ale sistemului de alimentare această scădere este mai puțin vizibilă. În consecință, în condițiile luate în considerare, consecințele periculoase ale unui scurtcircuit apar doar în părțile sistemului de alimentare cu energie electrică cele mai apropiate de locul accidentului.

Curentul de scurtcircuit, chiar dacă este mic în comparație cu curentul nominal al generatoarelor, este de obicei de multe ori mai mare decât curentul nominal al ramurii în care a avut loc scurtcircuitul. Prin urmare, chiar și în timpul unui curent de scurtcircuit de scurtă durată, poate provoca conductori suplimentari și conductori mai mari decât este permis.

Curenții de scurtcircuit provoacă forțe mecanice mari între conductori, care sunt deosebit de mari la începutul procesului de scurtcircuit, când curentul atinge valoarea maximă. Dacă rezistența conductorilor și a fixărilor lor este insuficientă, pot apărea deteriorări mecanice.

O scădere bruscă profundă a tensiunii în timpul unui scurtcircuit afectează funcționarea consumatorilor. În primul rând, aceasta se referă la motoarele, deoarece chiar și cu o scădere pe termen scurt a tensiunii cu 30-40%, acestea se pot opri (motoarele se blochează).

Blocajele motoarelor au un impact grav asupra funcționării unei întreprinderi industriale, deoarece este nevoie de mult timp pentru a restabili procesul normal de producție și o oprire neașteptată a motoarelor poate provoca produse defecte ale întreprinderii.

Dacă distanța este scurtă și scurtcircuitul are o durată suficientă, este posibil ca stațiile de operare în paralel să nu se sincronizeze, de exemplu. întreruperea funcționării normale a întregului sistem electric, care este cea mai periculoasă consecință a unui scurtcircuit.

Sistemele de curent dezechilibrat care apar în timpul defecțiunilor la pământ pot crea fluxuri magnetice suficiente pentru a induce CEM semnificative în circuitele adiacente (linii de comunicație, conducte), care sunt periculoase pentru personalul de exploatare și echipamentele acestor circuite.

Astfel, consecințele scurtcircuitelor sunt următoarele:

1. Deteriorări mecanice și termice ale echipamentelor electrice.

2. Incendii în instalaţiile electrice.

3. Scăderea nivelului de tensiune în rețeaua electrică, ducând la scăderea cuplului motoarelor electrice, frânarea acestora, scăderea productivității, sau chiar la răsturnarea acestora.

4. Pierderea sincronizării generatoarelor individuale, centralelor electrice și părților sistemului electric și apariția accidentelor, inclusiv a accidentelor de sistem.

5. Influența electromagnetică asupra liniilor de comunicații, comunicații etc.

De ce trebuie să calculați curenții de scurtcircuit?

Un scurtcircuit într-un circuit determină un proces tranzitoriu în acesta, în timpul căruia curentul poate fi considerat ca suma a două componente: armonică forțată (periodic, sinusoidal) ip și liber (aperiodic, exponențial) ia. Componenta liberă scade cu constanta de timp Tk = Lk/rk = xk/ωrk pe măsură ce procesul tranzitoriu scade. Valoarea maximă instantanee iу a curentului total i se numește curent de șoc, iar raportul dintre acesta din urmă și amplitudinea Iпm este coeficientul de șoc.

Calculul curenților de scurtcircuit este necesar pentru selectarea corectă a echipamentelor electrice, proiectarea protecției releelor și automatizărilor și selectarea mijloacelor de limitare a curenților de scurtcircuit.

Scurtcircuitele (SC) apar de obicei prin rezistențe de tranziție - arcuri electrice, obiecte străine în punctul de deteriorare, suporturi și împământarea acestora, precum și rezistența între firele de fază și masă (de exemplu, atunci când firele cad la pământ). Pentru a simplifica calculele, se presupune că rezistențele individuale de tranziție, în funcție de tipul de deteriorare, sunt egale între ele sau egale cu zero (scurtcircuit „metalic” sau „mort”).

Auzim adesea „Există un scurtcircuit”, „Există un scurtcircuit în circuit”. Este imediat clar că s-a întâmplat ceva neplanificat și rău. Dar de ce circuitul este scurt și nu lung? Să punem capăt incertitudinii și să ne dăm seama ce se întâmplă exact când există un scurtcircuit în circuitul electric.

Ce este un scurtcircuit (SC)

O raie electrică înoată în ocean și nu este fericită scurt circuit, renunțând complet la cunoștințele legii lui Ohm. Pentru noi, pentru a înțelege natura și cauzele unui scurtcircuit, această lege este pur și simplu necesară. Deci, dacă nu ați făcut-o deja, să citim despre legea lui Ohm, curent, tensiune, rezistență și alte concepte fizice minunate.

Acum că știți toate acestea, puteți da definiția unui scurtcircuit din fizică și inginerie electrică:

Scurt circuit- aceasta este o conexiune a două puncte ale unui circuit electric cu potențiale diferite, care nu este prevăzută de modul normal de funcționare al circuitului și duce la o creștere critică a intensității curentului la joncțiune.

Un scurtcircuit duce la formarea de curenți distructivi care depășesc valorile admise, defectarea dispozitivelor și deteriorarea cablajului. De ce se întâmplă asta? Să examinăm în detaliu ce se întâmplă în circuit în timpul unui scurtcircuit.

Să luăm cel mai simplu lanț. Conține o sursă de curent, rezistență și fire. În plus, rezistența firelor poate fi neglijată. O astfel de diagramă este suficientă pentru a înțelege esența scurtcircuitului.

Într-un circuit închis, se aplică legea lui Ohm: curentul este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu rezistența. Cu alte cuvinte, cu cât rezistența este mai mică, cu atât curentul este mai mare .

Mai precis, pentru circuitul nostru legea lui Ohm va fi scrisă în următoarea formă:

Aici r este rezistența internă a sursei de curent, iar litera greacă epsilon denotă emf-ul sursei.

Ce se înțelege prin curent de scurtcircuit? Daca rezistenta Rîn circuitul nostru nu va fi, sau va fi foarte mic, atunci puterea curentului va crește și un curent de scurtcircuit va curge în circuit:

Apropo! Pentru cititorii noștri există acum o reducere de 10% la

Tipuri de scurtcircuite și cauzele acestora

În viața de zi cu zi, apar scurtcircuite:

fază singulară– când firul de fază este scurtcircuitat la zero. Astfel de scurtcircuite se întâmplă cel mai des;
în două faze– când o fază se închide de alta;
trei faze– când trei faze sunt închise deodată. Acesta este cel mai problematic tip de scurtcircuit.

De exemplu, duminică dimineața, vecinul tău din spatele peretelui conectează faza și neutrul în priză, conectând un burghiu cu ciocan. Aceasta înseamnă că circuitul este închis și curentul trece prin sarcină, adică prin dispozitivul conectat la priză.

Dacă un vecin conectează firele de fază și neutru în priză fără a conecta sarcina, atunci va avea loc un scurtcircuit în circuit, dar veți putea dormi mai mult.

Pentru cei care nu știu, pentru o mai bună înțelegere va fi util să citiți ce fază și zero sunt în electricitate.

Un scurtcircuit se numește scurtcircuit, deoarece curentul într-o astfel de închidere a circuitului pare să urmeze o cale scurtă, ocolind sarcina. Un circuit controlat sau lung este obișnuit, familiar pentru toată lumea, conectarea dispozitivelor la o priză.

Protecție la scurtcircuit

În primul rând, despre ce consecințe poate provoca un scurtcircuit:

Deteriorarea unei persoane prin electrocutare și căldură generată.
Foc.
Defecțiunea dispozitivelor.
Pana de curent și lipsa internetului acasă. Ca urmare, există o nevoie forțată de a citi cărți și de a lua masa la lumina lumânărilor.

După cum puteți vedea, un scurtcircuit este un inamic și un dăunător care trebuie luptat. Care sunt metodele de protecție la scurtcircuit?

Aproape toate se bazează pe deschiderea rapidă a circuitului atunci când este detectată o defecțiune. Acest lucru se poate face folosind diferite dispozitive de protecție la scurtcircuit.

Aproape toate aparatele electrice moderne au siguranțe. Curentul mare pur și simplu topește siguranța și circuitul se întrerupe.

Apartamentele folosesc întreruptoare de protecție la scurtcircuit. Acestea sunt întreruptoare de circuit proiectate pentru un anumit curent de funcționare. Când curentul crește, mașina este declanșată, întrerupând circuitul.

Pentru a proteja motoarele electrice industriale de scurtcircuite, se folosesc relee speciale.

Acum puteți defini cu ușurință un scurtcircuit, în același timp știți despre legea lui Ohm, precum și despre faza și zero în electricitate. Dorim tuturor să nu provoace scurtcircuite! Și dacă ești blocat în cap și nu ai absolut nicio energie pentru orice muncă, serviciul nostru pentru studenți te va ajuta întotdeauna să faci față.

Și, în sfârșit, un videoclip despre cum să NU faceți față curentului electric.