Что такое короткое замыкание, его виды и причины возникновения

Чем опасно короткое замыкания и что делать, если оно возникло

Перед тем как тушить возгорание, необходимо обесточить сеть

Главная опасность при укорачивании электрической цепи состоит в прохождении электричества через человека, а также в появлении очага возгорания. По сравнению с этим отсутствие электроэнергии у потребителей окажется мелочью, недостойной внимания.

Если произошло КЗ, необходимо следовать алгоритму:

  1. Обесточить сеть.
  2. Вытащить все вилки из розеток.
  3. Вызвать экстренные службы — электриков, пожарных, врачей.

Если человек, получивший удар током, жив и находится в сознании, то его не стоит трогать до прибытия скорой помощи. При угрозе жизни следует провести комплекс реанимационных мероприятий.

Короткое замыкание — это чрезвычайная ситуация. Действовать в ней нужно грамотно и быстро, но без суеты и паники, стараясь свести к минимуму негативные последствия этого явления.

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.

Высокий ток КЗ – это хорошо или плохо?

Как я показал на графике ранее, чем дальше место замыкания от источника питания, тем меньше будет ток короткого замыкания, поскольку сопротивление линии будет больше. Высокий ток КЗ обычно бывает в тех местах электросети, которые расположены наиболее близко к подстанции, а кабельные линии имеют большое сечение проводов.

В питающих сетях с напряжением 0,4 кВ относительно высокими считаются токи КЗ более 6кА, а токи КЗ выше 15 кА практически не встречаются. Итак, что мы имеем:

Минусы низкого тока КЗ

  • большое падение напряжения при достаточно мощной нагрузке;
  • как правило, низкое напряжение на электроприборах. При этом стабилизатор поможет не всегда;
  • нестабильность напряжения на электроприборах в зависимости от времени суток или времени года. По нормам на напряжение и его допуски я провёл расследование;
  • высокое (вплоть до бесконечности) время срабатывания автоматических выключателей при КЗ на землю (работает только тепловой расцепитель);
  • необходимость установки автоматических выключателей с характеристикой отключения “В” с целью более вероятного срабатывания электромагнитного расцепителя при КЗ. Этот спорный вопрос обсуждается в моей статье на Дзене Зачем ставить автоматы с характеристикой “В”;
  • обязательная установка УЗО – при этом, кроме своих “основных” обязанностей (отключение питания при высоком токе утечки, а также для защиты человека при прямом и косвенном прикосновении), УЗО выполняет функцию защиты от КЗ на землю (ПУЭ 1.7.59, 7.1.72).

Плюсы низкого тока КЗ

  • можно устанавливать дешевые автоматические выключатели с низкой номинальной наибольшей отключающей способностью (Icn = 4500 А);
  • сравнительно легко можно обеспечить селективность между вводным и нижестоящим автоматами. Но нужен расчет и измерение точного значения тока КЗ,
  • низкий пусковой ток электродвигателей и другой инерционной нагрузки. Статья Что такое пусковой ток, как его измерить и посчитать.

Минусы высокого тока КЗ

  • невозможность обеспечить селективность между вышестоящими и нижестоящими автоматами. Выход – установка рубильника либо селективного по времени автоматического выключателя;
  • необходимость установки АВ с высокой номинальной наибольшей отключающей способностью (Icn = 6000, 10000 А и т.д.). Отключающая способность должна быть выше, чем ток КЗ в начале защищаемого участка (ПУЭ п. 3.1.3);
  • большие негативные последствия при возникновении КЗ.

Плюсы высокого тока КЗ

  • легко гарантировать стабильное напряжение на нагрузке и вообще качество электроэнергии;
  • имеется перспектива подключения новых потребителей и увеличения нагрузки;
  • гарантированное отключение линии при КЗ.

Резюмируя плюсы и минусы, можно сказать, что значение тока КЗ – палка о двух концах. В бытовом секторе ток КЗ часто бывает низким, и его стараются увеличить, прокладывая новые линии с высоким сечением проводов и устанавливая новые трансформаторные подстанции. В серьезной энергетике наоборот, применяют методы по уменьшению тока КЗ.

Виды коротких замыканий

В цепи постоянного тока

В этом случае КЗ бывает, как правило, между напряжением питания, которое чаще всего обозначается как “+”, и общим проводом схемы, который соединяют с “-“. Последствия такого КЗ зависят от мощности источника питания постоянного тока. Если в автомобиле голый плюсовой провод заденет корпус автомобиля, который соединяется с “минусом” аккумулятора, то провода начнут плавится и гореть как спички, при условии если не сработает предохранитель, либо вместо него уже стоит “жучок” – самопальный предохранитель. Ниже на фото вы можете увидеть результат такого КЗ.

В цепи переменного тока

Трехфазное замыкание

Это когда три фазных провода коротнули между собой.

Трехфазное на землю

Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю

Двухфазное

В этом случае любые две фазы замкнуты между собой

Двухфазное на землю

Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю

Однофазное на землю

Однофазное на ноль

Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.

В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю – 60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.

В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.

Профилактика КЗ

Выполнить профилактические действия безопаснее, надежнее и дешевле, чем восстанавливать проводку после КЗ. Периодически нужно проверять розетки. Если они начинают искрить, нужно их ремонтировать или менять. Если производилась частичная замена проводки, следует проверять надежность мест соединения, целостность изоляционного слоя.

Раз в несколько месяцев следует проверять источники света, осветительную сеть и силовые провода. Короткое замыкание может возникать со временем. Выявить его можно по изменению цвета устройств или их плавлению. В квартире обязательно должны стоять автоматические выключатели. На мощные электроприборы ставятся отдельные средства защиты, которые должны сработать при аварийной ситуации.

При самостоятельном проведении монтажа электропроводки важно правильно рассчитывать сечение кабеля. Если оно не способно выдержать мощность всех подключаемых приборов, будет происходить перегрузка, приводящая к короткому замыканию

Кабели не должны укладываться тесно друг с другом – это может привести к повреждению защитного слоя. Также при соединении надо правильно выбрать способ создания контакта и приобрести заранее необходимое оборудование. Нельзя соединять провода методом скрутки.

Если надо сверлить стену, следует проверить место самодельным металлоискателем или изучить схему электропроводки. Таким образом можно обнаружить кабель скрытой проводки, который мастер мог бы случайно повредить.

Правильная эксплуатация розеток

Но конечно лучше просто не доводить розетку до возгорания. Ведь в большинстве случаев мы своими руками практически поджигаем розетку своим неправильным обращением с ней. Поэтому мы приведем всего несколько простейших правил которые позволят вам не попадать в такую «горячую» ситуацию.

  • Мы не будем советовать не вставлять в розетку посторонние вещи, не поливать ее и не выполнять других целиком очевидных вещей. При приведем правила, о которых наверняка все слышали, но почему-то забыли.
  • Прежде всего не забывайте, что каждая розетка имеет свой номинальный ток. Этот параметр устанавливается исходя из мощности контактной части розетки. Обычно розетки изготавливаются на ток в 6А, что примерно соответствует приборам мощностью в 1,3кВт. Есть розетки на 10, 16 и 25А, цена которых естественно несколько выше. К ним можно подключать более мощные приборы. Но их мощность все равно не должна превышать номинального тока розетки.

На фото вы можете видеть где посмотреть номинальный ток розетки

  • Розетка должна быть жестко закреплена в посадочном месте. При вытягивании вилки не должно быть люфта. В противном случае при каждом использовании розетки провода будут подвергаться деформации, что в конечном итоге приведет к их переламыванию и плохому контакту.
  • Не вставляйте в розетки вилки большего диаметра. Это ведет к деформации контактной части вилки и как следствие плохому контакту. Тот в свою очередь ведет к нагреву.

Помните! Чем выше сопротивление проводника, тем больше он выделяет тепла при протекании тока. В то же время чем выше температура любого проводника, тем больше его сопротивление. Получается, что чем больше нагрет провод, тем меньший ток он может нормально пропускать. Поэтому перегретый провод при дальнейшей эксплуатации обязательно перегорит.

Если на вилке или розетки видны следы подгара как на видео, то обязательно снимите с нее напряжение и почистите. В противном случае это неизбежно приведет к возгоранию.

Как найти место короткого замыкания в проводке квартиры

Самое трудное — это найти место короткого замыкания в проводке квартиры, если скрытый монтаж кабеля проводился в штробах. Для определения места к.з. электрики пользуются мегаомметром. У вас, вряд ли имеется такой прибор, поэтому для нахождения исправности в домашней сети используют такие приборы как мультиметр, стрелочный тестер, или лампочку с батарейкой.

Для таких целей мультиметр использовать не рекомендуется, так как режим измерения сопротивления проводится при малом токе (микроамперы), которого не хватает для пробоя нагара в месте замыкания. Лучше взять стрелочный тестер или лампочку с батарейкой. Поиск места неисправности нужно начинать с отключения вводного автомата. Все работы с электропроводкой проводятся только в отсутствие сетевого напряжения.

Прозвонка из батарейки и лампочки

Разберем случай, когда вы не знаете, где произошло короткое замыкание, то есть вы не обнаружили запаха горелой изоляции, не слышали искрения в проводах. Перед поиском неисправности необходимо отключить все выключатели освещения во всех комнатах, вынуть вилки из розеток всех потребителей электроэнергии.

Если вводной автомат находится в подъездном электрощите, открутите фазный провод с нижней клеммы автомата и проверьте на к.з. тестером в режиме самого низкого предела сопротивлений. Стрелка прибора не упала на ноль или близко к нему (нет замыкания), тогда по очереди подключаете освещение во всех комнатах, а затем включайте все бытовые приборы также по очереди.

Стрелочный тестер для прозвонки проводов

Если обнаружили источник замыканий, не включайте его пока не отремонтируйте. А если неисправность не обнаружена и тестер показывает ”0” при всех отключенных потребителях электроэнергии, переходим к следующему шагу. В случае, когда вводной автомат находится в подъездном щитке, прозванивают провода от вводного автомата до первой разветвительной коробки в квартире.

Перед этим отсоединяют концы проводов, идущие от вводного автомата, в коробке. Если замыкание не обнаружено, подсоединяют тестер к проводам в коробке, но уже из квартиры и прозванивают с этой коробки всю оставшуюся проводку. Короткое замыкание есть. Тогда отсоединяют провода от распределительной коробки последней комнаты.

Если к.з. еще обнаруживается тестером, по очереди отключают провода, идущие в распределительные коробки других комнат, до тех пор, пока не будет обнаружена комната с неисправностью. В этой комнате сначала проверяют все розетки. Неисправную розетку заменяют на новую.

Если замыкание опять не нашли, откручивают по очереди все провода от розеток, освещения в разветкоробке. Допустим, нашли неисправность в проводах, ведущих к розетке. При скрытой электропроводкенужно выдернуть кабель из штробы, зачистить её и уложить новый отрезок кабеля.

Кабель нужно менять, т. к. его изоляция уже нарушена высокой температурой тока короткого замыкания. Если портить стену не желаете, тогда можно провести кабель от соседней розетки (если нагрузка неисправной розетки небольшая) по кабельному каналу вниз к плинтусу и поднять его до розетки. Когда неисправна сама розетка, ее нужно заменить.

Чистить розетку не желательно, т. к. нагар проникает глубоко в пластик, что может вызвать повторное замыкание. В проводке новых квартир укладывается кабель с жилой защитного заземления (цвет желто – зеленый). Его также прозванивают относительно фазы и нуля.

Опасность в доме

Неисправность, называемая на сленге электриков «коротышом», в бытовой сети без защитного отключения и «жучками» вместо предохранителей, чревата серьезными последствиями. Всегда наносит материальный ущерб.

При «благополучном» сценарии перегорит проводка в месте замыкания, оплавится электрофурнитура в месте контакта с металлическими частями, выйдет из строя электротехническое оборудование.

В экстремальной ситуации, если вовремя не обесточить сеть, может возникнуть пожар в частном доме. Например, от дуговой вспышки воспламенится изоляция или электроприбор, затем очаг возгорания распространится по прилегающим помещениям объекта. Это приведет к материальным потерям с последствиями, описываемыми в сводках МЧС.

Определение и физическое обоснование возникновения неисправности:

Коротким замыканием называют возникновение электрического контакта между двумя точками участков электрической цепи с разными значениями электрического потенциала, если подобное соединение не предусмотрено конструкцией прибора. Что приводит к нарушениям в работе.

В отличии от длинного замыкания, которым называется включение электроприборов в сеть, коротким называется замыкание цепи по короткому пути, минуя  потребителей.

Энергосистема объекта, включая жилой дом, состоит из электрических устройств и линейных  элементов прохождения электрического тока потребителям от вводно-распределительного устройства.

Она обеспечивает бесперебойную работу силовых агрегатов, бытовой техники, нагревателей и светильников.

Подачу рабочего напряжения к электроприемникам обеспечивают шлейфы из двухжильного и многожильного провода. Для разводки используются проводники с медными или алюминиевыми жилами в оболочке из диэлектрика (используется резина, поливинилхлорид, тканевая оплетка).

В нормальном состоянии проводники с различным электрическим потенциалом «фаза» и «ноль» не взаимодействуют, они разделены слоем диэлектрика. Если в аварийной ситуации возникает электрический контакт, немедленно лавинообразно возрастает и сила тока. Это связано с тем, что сеть представляет источник переменного напряжения U = 220 В или U = 380 В, значение которого практически не меняется. Следовательно, ток при неизменном напряжении определяется значением сопротивления в нагрузке Iкз = U/Rкз, где значение Rкз в знаменателе равно 0.

В соответствии с физическим законом Джоуля-Ленца, протекающий ток большой силы вызывает значительное выделение тепла, нагревающего замкнутые проводники до температуры 5000 °C .

Если не сработает автомат защиты, то нагрев может достичь критических величин и вызвать возгорание изоляции или соприкасающихся с проводкой горючих материалов

Источник: ledsshop.ru

Тёплый Дом