Коротким замыканием называют непредусмотренное конструкцией электрической цепи соединение между фазным и нулевым проводником в сетях с напряжением 220 В. В сетях 380 В короткое замыкание – это непредусмотренный контакт отдельных фазных проводников между собой или с нулем. Эти неполадки в электрической системе могут представлять серьезную опасность для пользователей.
С чем связано возникновение короткого замыкания
Короткое замыкание чаще всего связано с такими явлениями, как сильная нагрузка и перегрузка электрического тока. Электрическая нагрузка — это нагрузка, создаваемая в электрической сети включенными для работы электроприемниками.
Как правило, электропроводники расчитаны на определённую нагрузку, что указывается в технических данных. Превышение нормативных токовых нагрузок ведет к нагреву электропроводника. Пока температура токопроводящего элемента держится в пределах норм, определённых производителем, изоляция будет справляться с нагрузкой и короткое замыкание не произойдет. Но, нужно помнить, что превышение температуры токопроводящего элемента всего на 5°С сверх допустимой нормы сокращает срок его эксплуатации вдвое.
Чем больше нагрузка, тем сильнее проводник нагревается и быстрее приходит в негодность (нагрев проводника напрямую зависит от его сопротивления, иначе говоря, из какого материала сделан проводник; в связи с этим, начиная с 2001 года, провода с алюминиевыми жилами запрещено применять при монтаже проводки в жилых помещениях). Термальному старению особенно подвержены кабели с бумажной и картонной изоляцией, а также изоляционные материалы из полимерных соединений.
Если происходит постоянный перегрев провода, значит, изоляция быстрее придет в негодность и может произойти короткое замыкание. Резина ссыхается и лопается, бумага и пряжа обугливаются, пластмасса плавится.
Перегрузка — это уже ток, который вызывает очень сильный нагрев проводника. Соответственно, чем сильнее перегрузка, тем быстрее выйдет из строя изоляция и произойдет короткое замыкание. Короткое замыкание приводит к резкому кратковременному возрастанию силы тока и, соответственно, выделению большого объема тепловой энергии на определенном участке электрической сети. Если в результате повреждения изоляции токопроводящего элемента произошло короткое замыкание, а цепь не разъединилась, то может произойти возгорание изолирующего материала (они все имеют определённую степень горючести) и, как следствие, пожар.
Наиболее частые причины короткого замыкания
Короткое замыкание приводит к тому, что сгорают ближайшие плавкие предохранители или отключаются автоматические выключатели. Очень часто короткое замыкание происходит в момент включения неисправного электроприбора в сеть.
Наиболее распространенной причиной возникновения коротких замыканий является нарушение изоляции токопроводящих элементов электросети. Изоляция может быть нарушена из-за механических повреждений, воздействия влаги и других неблагоприятных условий окружающей среды, а так же срока эксплуатации. К примеру, в соответствии с Ведомственными строительными нормами, в частности ВСН 58 88, срок эксплуатации внутриквартирных бытовых сетей жилых помещений составляет 40 лет для скрытой проводки и 25 лет для внешней. При этом для элементов сети (розеток, выключателей и т.д.) этот срок ограничен 10-ю годами.
Токи перегрузки
Авария в электрической сети может произойти также из-за токов перегрузки. Они могут появиться в электросети из-за неправильного подключения или использования поврежденных потребителей электрической энергии. В этом случае суммарный ток в электрической сети может превысить номинальные значения и привести к перегрузке системы.
Отличие короткого замыкания и тока перегрузки
Режимы перегрузки и короткого замыкания различаются следующим:
- величиной тока. При перегрузке величина тока в единицы раз превышает номинальное значение для электроустановки. При коротком замыкании величина тока может превышать номинальное значение в десятки тысяч раз;
- временем существования. В зависимости от кратности перегрузки и вида электрооборудования режим перегрузки может существовать от нескольких секунд до 12-ти часов и более. Режим короткого замыкания существует обычно не дольше нескольких секунд;
- «просадкой» (резким падением) напряжения. При коротком замыкании происходит «просадка» напряжения минимум до 0,85 от номинального значения, чаще до десятков вольт (возникает электрическая дуга);
- последствиями. Вовремя обнаруженная и отключенная перегрузка установки к неисправности не приводит. Внутреннее короткое замыкание в электроустановке однозначно приводит к аварии.
- воздействием. Ток перегрузки имеет только тепловое воздействие. Ток короткого замыкания, в виду его большой величины, оказывает как тепловое, так и электродинамическое воздействие: деформируются шины, обмотки трансформаторов, трескаются изоляторы.
Основное же отличие короткого замыкания от перегрузки заключается в том, что при коротком замыкании нарушение изоляции является причиной аварийного режима, а при перегрузке — его следствием.
При определенных обстоятельствах перегрузка проводов и кабелей в связи с большей длительностью аварийного режима более пожароопасна, чем короткое замыкание.
Как избежать аварии?
Вероятность возникновения возгорания при коротких замыканиях и токах перегрузки напрямую зависит от типа и характеристик используемых в электрических системах электропроводников. Именно поэтому крайне важно грамотно подобрать проводку, кабель для любой электросети, чтобы они полностью соответствовали уровню нагрузки и особенностям эксплуатации. Хуже всего от возникновения пожаров защищены электрические кабели с изоляцией из резины и полиэтилена, потому специалисты не рекомендуют использовать такие материалы, особенно при использовании скрытой проводки.
Лучше всего на практике себя показывают электрические кабели ВВГ Нг, имеющие надежную, негорючую изоляцию и не подвергающие опасности пользователей электросетей даже при возникновении аварийных ситуаций.
Но стоит уточнить, что установки надежных электрических кабелей, проводов недостаточно для обеспечения полной безопасности эксплуатации электросистемы. Гарантированно защитить пользователей от коротких замыканий и токов перегрузки могут правильно подобранные по номиналам устройства защитного отключения (УЗО) и автоматические выключатели.
