Основные виды повреждений и ненормальных режимов в электроустановках
Повреждения в электроустановках
Короткие замыкания
являются наиболее опасным и тяжелым видом повреждения. При к. з. ЭДС источника питания замыкается накоротко через относительно малое сопротивление генераторов, трансформаторов и линий. Поэтому в контуре замкнутой ЭДС возникает большой ток, называемый током короткого замыкания.
Происходящее в результате к.з. увеличение тока и снижение напряжения приводят к ряду опасных последствий: ток к.з. Iк
согласно закону Джоуля – Ленца выделяет в активном сопротивленииr цепи, по которой он проходит в течении времениt , теплоQ = kI2кrt. В месте повреждения это тепло и пламя электрической дуги производят большие разрушения, размеры которых тем больше, чем больше токIк и времяt . Проходя по неповрежденному оборудованию и линиям электропередачи, ток к.з.Iк нагревает их выше допустимого предела, что может вызвать повреждение изоляции и токоведущих частей. Понижение напряжения при к.з. нарушает работу потребителей. Наиболее тяжелым последствием снижения напряжения является нарушение устойчивости параллельной работы генераторов. Это может привести к распаду системы и прекращению питания всех потребителей.
Замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью
или заземленной через большое сопротивление дугогасящей катушки. При замыкании на землю ток имеет относительно небольшую величину, а линейные напряжения остаются неизменными. Благодаря этому по своим последствиям однофазное замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью или заземленной через большое сопротивление дугогасящей катушки существенно отличается от к.з. Оно не отражается на работе потребителей и не нарушает синхронной работы генераторов. Однако этот вид повреждений создает ненормальный режим, вызывая перенапряжения, что представляется опасностью с точки зрения возможности нарушения изоляции относительно земли двух неповрежденных фаз и перехода однофазного замыкания на землю в междуфазное к.з.
Ненормальные режимы
К ненормальным режимам относятся режимы, связанные с отклонениями от допустимых значений величин тока, напряжения и частоты, опасные для оборудования или устойчивой работы энергосистемы.
Перегрузка оборудования
, вызванная увеличением тока сверх номинального значения если ток, проходящий по оборудованию, превышает номинальное значение, то за счет выделяемого им дополнительного тепла температура токоведущих частей и изоляции через некоторое время превосходит допустимую величину, что приводит к ускоренному износу изоляции и ее повреждению. Для предупреждения повреждения оборудования при его перегрузке необходимо принять меры к разгрузке или отключению оборудования.
Качания в системах
возникают при выходе из синхронизма работающих параллельно генераторов. При качаниях в каждой точке системы происходит периодическое изменение тока и напряжения. Ток во всех элементах колеблется от нуля до максимального значения, во много раз превышающего нормальную величину. Напряжение подает от нормального до некоторого минимального значения, имеющего разную величину в каждой точке системы. В электрическом центре качаний, оно снижается до нуля. Возрастание тока вызывает нагревание оборудования, а уменьшение напряжения нарушает работу всех потребителей системы. Качание – очень опасный ненормальный режим, отражающийся на работе всей энергосистемы.
Повышение напряжения
сверх допустимого значения возникает на гидрогенераторах при внезапном отключении их нагрузки. Разгрузившийся гидрогенератор увеличивает частоту вращения, что вызывает возрастание ЭДС статора до опасных для его изоляции значений. Опасное для изоляции оборудования повышение напряжения может возникнуть также при одностороннем отключении или включении длинных линий электропередачи с большой емкостной проводимостью.
Короткие замыкания электропроводки: причины и меры защиты
Короткие замыкания
(далее — КЗ) возникают в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановок. Опасные повреждения кабелей и проводок могут возникать вследствие чрезмерного растяжения, перегибов, в местах подсоединения их к электродвигателям или аппаратам управления, при земляных работах и т. п. При нарушении изоляции на жилах кабеля возникают утечки тока, которые затем перерастают в токи КЗ. В зависимости от характера повреждения внутри кабеля может нарастать аварийный процесс КЗ с сопутствующим мощным выбросом в окружающую среду искр и пламени.
Причиной КЗ может быть схлестывание проводов воздушных линий электропередач под действием ветра и от наброса на них металлических предметов. К возникновению КЗ могут привести ошибочные действия обслуживающего персонала при различных оперативных переключениях, ревизиях и ремонтах электрооборудования.
Наиболее действенными мерами предупреждения КЗ являются правильный выбор, монтаж и эксплуатация электрических сетей, машин и аппаратов. Конструкция, вид исполнения, способ установки и класс изоляции применяемых машин, аппаратов, приборов, кабелей, проводов и прочего электрооборудования должны соответствовать номинальным параметрам сети или электроустановки (току, нагрузке, напряжению), условиям окружающей среды и требованиям ПУЭ (Правила устройства электроустановок). Кроме того, должна быть предусмотрена электрическая защита сетей и электрооборудования. Наиболее эффективными аппаратами защиты являются быстродействующие реле и выключатели, установочные автоматы и плавкие предохранители.
аварийные режимы работы электросети
Каждый из нас сталкивался со случаем, когда, например, лампочка начинает «моргать» или становится слишком тусклой (слишком яркой) . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Многие ничего не предпринимают и надеются на то, что «болячка» сама вылечится. Для обзора отклонения работы электрической сети от нормального состояния будет использовано понятие номинального значения тока (напряжения). Номинальное значение тока (напряжения) – это его значение при нормальном (безаварийном) режиме работе электрической сети. Рассмотрим возможные варианты аварийной работы сети.
Короткое замыкание
Это явление наблюдается, когда ток достигает значений, превышающих номинальное, в 10 и более раз за короткий промежуток времени (секунды, доли секунды). При этом тепло, выделяемое при прохождении тока через проводник, достигает значений, превышающих нормальное, в 100 и более раз. Короткое замыкание является следствием замыкания фазного и нулевого проводников в однофазной цепи (фазного и фазного/нулевого проводников – в трехфазной цепи). Последствия этого замыкания в лучшем случае – это разрыв цепи вследствие разрушения электропроводки, выход из строя электроприборов, а в худшем – пожар. Внешним признаком короткого замыкания может быть очень яркая вспышка света лампы накаливания. В этом случае необходимо обесточить возможный участок замыкания (в квартире или коттедже – основной автомат в электрощите).
Перегрузка сети
Причиной перегрузки является неспособность электроцепи или ее участка (проводка, включатели, розетки и пр.) нормально (без перегрева, разрушения и т.д.) работать вследствие прохождения через них тока, превышающего допустимые значения для данной электроцепи (ее участка). Следствием перегрузки являются: нагревание проводников (розеток, выключателей и пр.) до горячего состояния (небольшой нагрев обычно допускается), запах горелой проводки, оплавление, разрыв цепи, огонь. При перегрузке цепи необходимо отключить лишние электроприборы, либо обесточить всю сеть. Для того, чтобы сеть не перегружалась, необходимо подключать к сети те приборы, на которые она рассчитана.
Скачок тока
Наблюдается, когда значение тока на короткий промежуток времени (доли секунды) превышает свое номинальное значение в 3-5 раз. Может быть следствием коммутации электроприборов (носит кратковременный характер). Многие из нас, наверное, были в ситуации, когда при включении света (светильника с лампой накаливания) лампа перегорала. Это происходит в результате того, что через нить накаливания прошел ток, превышающий значение номинального. Явление естественное. Если постоянно происходит, например, перегорание лампы, то стоит подумать о замене ее на другой тип ламп, либо установить специальные приборы защиты.
Слабый ток
Частой причиной этому может быть частичный разрыв цепи, замыкание на корпус. При этом в цепи появляется дополнительное сопротивление, ограничивающее ток. Показателем этому может быть слабое свечение лампы накаливания. В таком случае необходимо провести диагностику электросети и выполнить ремонт .
Скачок напряжения
Может быть следствием, например, удара молнии. При этом значения напряжения будут превышать номинальное в десятки, сотни и даже тысячи раз. Следствием такого скачка может быть выход из строя электроприборов, подключенных к сети. Защитить электросеть от скачков напряжения можно установкой специальных устройств.
Низкое напряжение
Может быть следствием частичного разрыва электроцепи. Также может быть следствием коммутации электроприборов (носит кратковременный характер). Длительная эксплуатация электроприборов с таким напряжением может быть причиной выхода их из строя. В случае, если диагностика сети выявила, что причина во внешнем источнике (то есть к электрощиту уже подходит низкое напряжение), то можно решить проблему установкой специальных устройств.
Важно! Стоит помнить, что многие электроприборы если и допускают работу с неноминальными значениями напряжения (см. характеристики приборов), то кратковременную
Поэтому в случае возникновения аварийного режима необходимо обесточить сеть для того, чтобы избежать дорогостоящего ремонта или замены не только проводки, розеток и пр., но и бытовых электроприборов. В некоторых случаях можно избежать более тяжелых последствий всего лишь вовремя отключив электроприбор (нагрузку) от сети, так как именно наличие включенного прибора в электроцепи вызывает увеличение тока и, как следствие, более быстрое разрушение (выгорание) электропроводки и пр.
Электрическая дуга
Электрическая дуга
Электрическая дуга имеет очень высокую температуру (1500-4000 °С) и может воспламенить практически любой горючий материал, соприкасаясь с ним непосредственно, а также посредством лучистой теплоты. Электрическая дуга образуется в результате устойчивого электрического разряда между двумя металлическими элементами электрической установки, имеющими разные потенциалы. В электрической дуге происходит интенсивная ионизация газового промежутка, плавление и горение металла. Кроме того, происходит интенсивное разбрызгивание расплавленных частиц металла, имеющих большой запас тепловой энергии, которые попадая на горючие материалы, могут зажечь их.
На эту тему ▼
Первая помощь при ударе электрическим током
Устойчивая электрическая дуга наиболее часто может возникать при коротком замыкании в газовых трубах или бронированных кабелях и значительно реже в электропроводах. При этом, по мере расплавления и сгорания токоведущей жилы электрического проводника, брони, трубы, или другой защитной оболочки, дуга может перемещаться вдоль их поверхностей в сторону источника питания, оставляя точечные или распределенные по длине проплавления. При электрической дуге по цепям протекают токи короткого запасания, Поэтому при образовании электрической дуги в аварийном режиме в электрической цепи возникают вторичные (побочные) явления, характерные для короткого замыкания. При этом нередко источники зажигания появляются не только в месте образования дуги, но и в других местах электрической цепи, но направлению к источнику питания. В случаях, не предусмотренных нормальным режимом эксплуатации электроустановок, возникновение электрической дуги чаще всего происходит при коротком замыкании.
Одним из широко известных примеров использования электрической дуги в производстве является электрическая сварка, при которой по проводникам протекают значительные токи и выделяется большое количество тепловой энергии.
Процесс электрической дуговой сварки, как правило, сопровождается возникновением:
- нагретых до высокой температуры или даже раскаленных свариваемых, деталей, конструкций или их отдельных участков;
- разлетом на значительные расстояния сравнительно больших по размерам частиц расплавленного металла;
- нагревом контактных элементов и электрических проводников в местах неплотных соединений;
- искрения в местах некачественного соединения или подсоединения электрических проводов к сварочному аппарату, свариваемым деталям и конструкциям.
Вам также может быть интересно:
Утверждены требования ПБ для объектов с массовым пребыванием людей Вступило в силу постановление Совета Министров РБ от 22 августа 2019г № 561, в котором утверждены специфические требования по обеспечению пожарной безопасности для объектов с массовым пребыванием людей
Памятка по пожарной безопасности для домов с печным отоплением Причиной любого пожара является не осторожное поведение с электро- и газоприборами, а также не соблюдения правил безопасности. Поэтому чтобы избежать пожара каждый человек старается придерживаться правил пожарной безопасности
Позаботьтесь о состоянии пожарной безопасности на объекте! Позаботьтесь о состоянии пожарной безопасности на объекте!
Действующие электроустановки на конкретных примерах
После точного определения электроустановок и их назначения, обратимся к конкретным примерам из обычной жизни. Действующие электроустановки это:
- Различные электрические двигатели или генераторы. Трансформаторные устройства.
- Устройства, нормализующие подачу электроэнергии для резервного источника питания или после сбоя. Предназначены для устранения перенапряжения или наоборот нехватки напряжения.
- Единые линии для выработки и передачи электроэнергии. Включают в себя систему кабелей или проводов, и прочего оборудования.
- Выключатели или разъединители.
- Системы освещения. Источники световой энергии для домов частного типа или загородного, а также предприятий под открытым небом.
- Бытовые потребители электроэнергии. Их также можно внести в список установок. Например, это элементы проводки, распределительные щитки и прочее оборудование.
Что делать, если «пропал свет»?
В первую очередь необходимо проверить, пропало ли электричество во всей квартире (коттедже), либо перегорела лампа, выключатель сгорел и т.п. Для этого попробуйте включить свет в соседней комнате.
Не включается? Посмотрите в квартирном (главном) электрощите, не выбило ли пробки, не вырубило ли автоматические выключатели и т.п. В случае, если сработал автоматический выключатель, читайте тут. Включив свет, необходимо озаботиться поиском причины срабатывания автоматической защиты и в кратчайшие сроки выявить и устранить неисправность.
Если же причина не найдена, посмотрите, «крутит» ли счётчик (в том числе соседский). Зайдите к соседям, уточните, если у них свет. Также можно выйти на улицу и, если было отключение электричества во всём районе, это будет заметно (в тёмное время суток).
Для проверки наличия напряжения в сети используются специальные приборы, о которых можно прочитать тут. Если же причина отключения так и не выяснена, вызывайте электрика.
Под защитой ИБП
Перебои в работе информационных систем нередко ведут к большим финансовым убыткам, поэтому приходится принимать во внимание угрозу некачественного электроснабжения, возможные перебои и даже долговременное отключение электропитания. В мире более 40% проданных систем бесперебойного питания используется для защиты серверов, систем хранения данных, сетевого оборудования
Около 60% потребления ИБП приходится на локальные сети, телекоммуникации и ЦОД, значительное количество применяется в промышленности, поскольку многие производственные процессы требуют качественного энергообеспечения.
Около четверти мировых продаж ИБП приходится на устройства мощностью менее 1 кВА, и примерно половина продаж — на устройства мощностью до 5 кВА. Обычно их используют для защиты ПК и серверов начального уровня. В России свои ПК с помощью ИБП защищают не более 15% пользователей — большинство довольствуются сетевым фильтром.
Увеличение популярности ноутбуков также спросу на ИБП не способствует, однако серверы любого класса и сетевое оборудование, учрежденческие АТС все же нуждаются в подобной защите.
В отличие от мощных ИБП (свыше 20 кВА), жизненный цикл которых достигает 20 лет, маломощные источники питания рассчитаны на пятилетний срок службы, однако сменный блок аккумуляторов (самой недолговечной части устройства) позволяет продлить их эксплуатацию.
В небольших офисах обычно используются резервные или линейно-интерактивные ИБП. Последние относительно недороги, обладают приемлемой функциональностью и достаточным классом защиты. Более половины производителей выпускают ИБП малой и даже средней мощности в Юго-Восточной Азии по OEM-контрактам.
Для недорогих «простых» ИБП тенденцией развития стало приближение их по функциональности и эффективности (таким как ремонтный байпас для «горячей» замены или ремонта оборудования, управляемые розетки и расширенная комплектация) к «большим» ИБП.
При выборе ИБП нужно учитывать сроки гарантии на само устройство и его компоненты, например, аккумуляторы. Отдавайте предпочтение известным производителям, которые специализируются на изготовлении подобного оборудования. Определитесь с максимальным количеством и типом розеток для подключаемых устройств. В тех случаях, когда помимо периодического отключения электричества существуют проблемы параметрами электропитания, необходимо устанавливать линейно-интерактивные устройства.
В общем случае не следует гнаться за временем работы от АКБ, оно составляет обычно до 5 минут при 100% нагрузке. Лучше выбрать модель с дополнительными батарейными модулями или купить генератор. Это дешевле, чем тратится на герметичные необслуживаемые АКБ.
Источники бесперебойного питания берегут компьютерную технику от сбоев в электрической сети. Хороший ИБП надежно защитит электронные устройства от перегрузок, позволит сохранить все данные и корректно завершить работу системы при аварии в электросети. Лучше не экономить на цене устройства, и купить как минимум линейно-интерактивный ИБП, а для защиты критичных систем использовать ИБП с двойным преобразованием.
Переход электрического тока на заземленные металлические конструкции
Переход электрического тока на металлические заземленные конструкции зданий и сооружений, имеющие электрическое соединение с землей (крыши, водосточные трубы, трубы системы отопления и водоснабжения, металлические балки, сетки под слоем штукатурки и т.п.), происходит в результате соприкосновения их с одним из фазных проводов, находящихся под напряжением. В случае контакта между ними возникают значительные токи уточки, которые могут привести к срабатыванию электрической защиты, если она выбрана правильно. В этом случае опасность перехода электрического тока на металлические конструкции, ограничивается местом касания провода к конструкции, где возможны значительное искрообразование и кратковременное возникновение электрической дуги, которые могут поджечь вблизи расположенные горючие материалы.
На эту тему ▼
Молниезащита зданий, сооружений, оборудования и коммуникаций
Если происходит переход электрического тока на металлические конструкции, не имеющие хорошего заземления и достаточно плотного соединения отдельных частей между собой, то на пути движения тока возникают большие переходные сопротивления, возможен периодический пробой воздушного зазора или постоянное искрение. Загорание при этом возможно как от нагрева металлических частей, так и искрения. Нагрев и искрение могут быть настолько сильны, что Отдельные участки металлических конструкций могут оплавиться. При таком явлении ток утечки может быть недостаточным для срабатывания даже правильно выбранной защиты.
Характерно, что нагрев металлических конструкций и искрение может происходить не только в том месте, где обнаружено касание электрического провода к частям здания, а совершенно на других участках, на которых нет электрических коммутаций иногда удаленных на несколько сот метров от места касания. Пожары от растекания электрического тока по металлическим конструкциям зданий характерны возможным наличием нескольких очагов. В этом случае пожар может возникнуть даже в разных зданиях.
Переход электрического тока на металлические конструкции возможен:
- при обрыве провода воздушной линии электропередач;
- при механическом повреждении изоляции электропроводов, проложенных по металлическим конструкциям и коммуникациям зданий;
- при использовании металлических конструкций и коммуникаций в качестве обратного провода при проведении электросварочных работ;
- при использовании металлических конструкций и коммуникаций здания в качестве заземления;
- при разрушении изоляторов или повреждении изоляции проводов в металлических трубостойках на вводе в здания и др.
Переход электрического тока возможен не только на металлические конструкции здания, но и в другие электрические сети. Если этот переход произойдет в слаботочные линии, то может привести к их воспламенению и пожару. Такой переход возможен в местах совместной прокладки линии разного напряжения, при соприкосновении или пересечении, если в них будет повреждена изоляция.
Что такое электричество?
Электрический ток – это направленное движение отрицательно заряженных частиц (электронов) в замкнутой электрической цепи. Интенсивность протекания электроэнергии по проводнику называют током. Ток измеряют в Амперах (А).
Электрический ток проводят все вещества на свете, но проводимость у всех разная. Вещества, имеющие высокую проводящую способность, называют проводниками. Вещества, имеющие проводящую способность на порядки ниже, называют диэлектриками.
Обязательным условием возникновения тока (в школе мы его знали, как силу тока) является источник электрической энергии, а также разность потенциалов между полюсами источника. Напряжение – это и есть разность потенциалов источника электроэнергии. Напряжение измеряют в Вольтах (В).
В зависимости от материала, длины, а также сечения различные проводники имеют разные свойства, которые влияют на сопротивление проводника току. Свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока называют сопротивлением. Сопротивление измеряется в Омах (Ом).
Ещё один необходимый термин – это мощность. Мощность источника характеризует скорость передачи или преобразования электроэнергии. Мощность измеряется в Ваттах (Вт, W).
Основные формулы расчёта электрических цепей
Для выбора источника электроэнергии, проводника и пр. выполняются расчёты:
Закон Ома устанавливает связь между током (I), напряжением (U) и сопротивлением (R). Ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален напряжению на концах участка цепи и обратно пропорционален сопротивлению этой цепи: I=U/R.
Для оценки энергетических возможностей выполнения работы в электрических цепях (т.е. электрической мощности (Р)) используется следующая формула: P=I*U*cosф, где cosф – это коэффициент индукционной составляющей мощности; учитывается, когда в цепи есть потребители индуктивной электроэнергии (дроссели, катушки, дроссельные светильники); в остальных случаях этот коэффициент равен 1 и формула принимает следующий вид: P=I*U.
Режим — работа — электроустановка
Режим работы электроустановок за некоторый период времени ( сутки, год) характеризуют следующими величинами.
Ремонтные и пос-леаварийные режимы работы электроустановки к кратковременным изменениям схемы не относятся.
Под режимом работы электроустановок понимается степень использования потребителем установленной мощности по времени.
Различают четыре режима работы электроустановок: нормальный, ремонтный, аварийный и послеаварийный. Первый, второй и четвертый режимы — это длительные режимы, причем нормальный режим наиболее длительный.
Различают четыре режима работы электроустановок и их элементов: нормальный, аварийный, по-слеаварийный, ремонтный. Аварийный режим является кратковременным, остальные — продолжительными. Поскольку различные аварийные режимы по продолжительности составляют обычно доли процента продолжительности рабочих режимов, но их условия могут оказаться крайне опасными для успешного функционирования электрооборудования, последнее выбирается по расчетным условиям продолжительных рабочих режимов и обязательно проверяется по расчетным условиям аварийных режимов. В ряде случаев проверка электрооборудования по условиям аварийных режимов оказывается определяющей при его выборе.
Различают четыре режима работы электроустановок и их элементов: нормальный, аварийный, послеаварийный, ремонтный. Аварийный режим является кратковременным, остальные — продолжительными. Поскольку различные аварийные режимы по продолжительности составляют обычно доли процента продолжительности рабочих режимов, но их условия могут оказаться крайне опасными для успешного функционирования электрооборудования, последнее выбирается по расчетным условиям продолжительных рабочих режимов и обязательно проверяется по расчетным условиям аварийных режимов. В ряде случаев проверка электрооборудования по условиям аварийных режимов оказывается определяющей при его выборе.
Различают четыре режима работы электроустановок: нормальный, ремонтный, аварийный и послеаварийный. Первый, второй и четвертый режимы-это продолжительные режимы, причем нормальный режим наиболее продолжительный.
Контроль за режимом работы электроустановки осуществляется с помощью контрольно-измерительных приборов. В зависимости от характера объекта и структуры его управления объем контроля и места установки контрольно-измерительной аппаратуры могут быть различными.
Состав оборудования и режимы работы электроустановок определяются условиями электроснабжения предприятия связи и требованиями аппаратуры связи.
Установку и проверку режима работы электроустановки, который определяется напряжениями, токами, мощностями и другими величинами, действующими в отдельных цепях, можно производить только при помощи электроизмерительных приборов.
|
Принципиальная схема геотермальной элект ростанции. |
График нагрузки представляет собой графическое изображение режима работы электроустановки.
|
Электрическая схема подстан-ции 110 / 10 кВ с устройством АВР.| Схема замещения подстанции. 1 — 8 — блоки. ИП — источник пита -. ния. |
Проводят анализ показателей наджности по всем режимам работы электроустановки и разрабатывают рекомендации по оптимальному ведению эксплуатационных режимов работы электроприводных КС.
Система телерегулирования позволяет осуществлять автоматическое регулирование режимами работы электроустановок, например путем изменения уставок регуляторов, расположенных на КП.
