5 причин перегрузки проводки в доме

Токовая перегрузка это аварийный пожароопасный режим

Токовая перегрузка, это аварийный пожароопасный режим, при котором по элементу электросети проходит ток, превышающий номинальное значение, на которое рассчитан данный элемент (провод, кабель, устройство электрозащиты). В результате этого данный элемент электросети перегревается и в нем происходят различного рода изменения. Тепловые эффекты, сопровождающие этот режим и соответствующие повреждения элементов электроустановок, различаются в зависимости от кратности тока перегрузки, которая равна отношению величины рабочего тока к номинальному или длительно допустимому. Например, при перегрузках с кратностью не более двух в элементах электросети за короткое время не возникают заметные термические повреждения. Однако при длительной работе в этих же условиях происходит перегрев проводников или токопроводящих деталей, постепенное разрушение их изоляции со значительным снижением ее изоляционных свойств. Так, при температуре нагрева проводников выше 65 С° изоляция проводов высыхает и с течением некоторого времени теряет свою эластичность, в ней появляются трещины, приводящие к заметному снижению сопротивления изолирующего покрова жил и появлению токов утечки. При более высоких перегрузках за сравнительно короткое время могут произойти размягчение и деформация изоляционных покровов и даже металла жил проводов и токоведущих деталей. Как правило, после разрушения изоляции возникает короткое замыкание с характерными для него пожароопасными факторами.

Перегрузка по напряжению

Перегрузка по напряжению становится опасной, когда его амплитуда приближается к уровню пробоя полупроводникового элемента (транзистора или диода). Относительно IGBT и MOSFET критическое перенапряжение может воздействовать как на силовые («коллектор–эмиттер», «сток–исток»), так и на сигнальные выводы («затвор–эмиттер», «затвор–сток»). На рис. 2 показаны основные виды перегрузок на силовых терминалах полупроводниковых ключей в классической схеме стойки инвертора.

Рис. 2. Виды перегрузок по напряжению

В любой коммутационной цепи могут присутствовать внешние и внутренние перенапряжения, имеющие разную природу возникновения. «Внешнюю перегрузку» можно рассматривать как динамическое увеличение напряжения коммутации v_K. Такая ситуация может наблюдаться в питающей контактной DC-сети или в любой системе силового питания постоянного тока. Увеличение DC-напряжения вызывается разными причинами, это происходит, например, при динамическом торможении электропривода или сбое в алгоритме управления импульсным выпрямителем.

«Внутреннее перенапряжение», как правило, генерируется при запирании силового ключа, работающего на индуктивную нагрузку L_K (Dv = L_K × di/dt), или возникновении осцилляций на паразитных контурах коммутационных цепей. Вот типовые примеры подобных ситуаций:

Активное отключение тока нагрузки i_L транзисторами S₁ и S₂ при нормальной работе инвертора: в импульсных источниках питания (SMPS) под L_K понимается индуктивность рассеяния трансформатора, которая находится в пределах 1–100 нГн.
Обратное восстановление (di_rr/dt) при пассивном отключении быстрых диодов в режиме жесткой (HS) или плавной коммутации (ZCS). Конвертеры ZCS по принципу своей работы отличаются высокой индуктивностью коммутационной цепи, которая может достигать 10 мкГн.
Высокая скорость отключения тока КЗ (десятки кА/мкс) в 2-уровневых инверторах со звеном постоянного тока.
Активное аварийное отключение тока DC-шины в инверторах тока (Current Source Inverter, CSI).

Кроме указанных причин, перегрузка силового ключа может быть следствием статического или динамического небаланса при последовательном соединении транзисторов. Перенапряжения при нормальной работе преобразователей или в аварийном режиме могут иметь периодический (в диапазоне Гц и кГц) и апериодический характер.

Причины возникновения перенапряжений между сигнальными выводами:

неисправность источника питания драйвера;
обратная связь через емкость Миллера вследствие высокого значения dv/dt (например, в режиме КЗ);
обратная связь по эмиттеру/истоку из-за высокой скорости коммутации di/dt;
рост напряжения на затворе при активном ограничении;
паразитные осцилляции в цепи затвора (колебательный процесс при коммутации силовой цепи, паразитные колебания между затворами параллельных ключей и т. д.).

Перегрузка трансформатора, ее виды

Совокупность допустимых нагрузок и перегрузок – определяет нагрузочную способность трансформатора.

Допустимая нагрузка – нагрузка, соответствующая номинальному режиму работы, неограниченная по времени, при которой не происходит износ изоляции обмоток, вызываемый нагревом в процессе работы.

Перегрузка – режим работы, вызванный подключением мощности нагрузки больше номинальной или температуры окружающей среды больше расчетной. При перегрузке происходит ускоренный износ изоляции обмоток.

Систематические – вызванные суточным графиком работы. Такие режимы работы должны соответствовать допустимым коэффициентам перегрузки и времени их прохождения для каждого конкретного устройства.
Аварийные – вызванные аварийными ситуациями. Перегрузки данного вида бывают:

Кратковременные;
Длительные.

Перегрузка масляных трансформаторов

Масляный трансформатор – силовой агрегат, в котором в качестве охлаждающей жидкости используется масло.

Режим работы аппаратов подобного типа регламентирован ГОСТ 14209-97 (МЭК354-91) «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов», который введен в действие в 2001 году.

Предельные значения температуры и тока для режима перегрузок:

Тип нагрузки	Трансформаторы
Распределительные	средней мощности	Большой мощности
Систематические
Значения электрического тока (относительных единиц)	1,5	1,5	1,3
Температура наиболее нагретого участка, °С	140	140	120
Температура охлаждающего реагента (масла) в верхнем слое, °С	105	105	105
Аварийные, продолжительные
Значения электрического тока (относительных единиц)	1,8	1,5	1,3
Температура наиболее нагретого участка, °С	150	140	130
Температура охлаждающего реагента (масла) в верхнем слое, °С	115	115	115
Аварийные, кратковременные
Значения электрического тока (относительных единиц)	2,0	1,8	1,5
Температура наиболее нагретого участка, °С	См.примечания	160	160
Температура охлаждающего реагента (масла) в верхнем слое, °С	См.примечания	115	115

Для аварийных перегрузок, которые имеют кратковременный характер, предельные значения температуры охлаждающего реагента (масла) в верхнем слое и наиболее нагретого участка – не установлены. Причиной этого, является то, что при эксплуатации подобного типа оборудования, нет возможности осуществлять контроль продолжительности аварийной перегрузки данного типа трансформаторов.
При эксплуатации распределительных трансформаторов необходимо не забывать, что при температуре превышающей 140-160 °С, возможно выделение пузырьков газа, снижающих электрическую прочность изоляции.

Перегрузка трансформаторов тока

Устройство и режим работы устройств регламентированы ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия», принят Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 20 от 1 ноября 2001 г.) и введен в действие 01.01.2003 года.

Перегрузка сети

Это тоже аварийный режим работы. Все электрооборудование рассчитано на номинальный ток, превышение которого недопустимо. Иначе контактные системы коммутационных аппаратов, жилы кабелей и проводов начинают нагреваться. Перегрев приводит к расплавлению или обугливанию изоляции, которое вскоре приводит к пожару или короткому замыканию.

Последствия перегрузки

Причинами перегрузки является:

подключение нагрузки к групповой линии, превышающей ту, на которую рассчитан ее кабель и автоматический выключатель. Это либо связано с подключением мощного электроприемника или превышением суммарной мощности группы электроприемников.
неисправности, возникающие в одном из электроприемников. Например, витковое замыкание в электродвигателе, частичный выход из строя нагревательного элемента в калорифере.

Оцените качество статьи:

Отличие короткого замыкания и тока перегрузки

Короткое замыкание не стоит путать с током перегрузки, основное отличие между авариями таких типов заключается в том, что при КЗ может быть повреждена изоляция, а в случае с перегрузкой, авария является следствием повреждения изоляции или других проблем в электросети

Важно отметить, что перегрузка электросети, продолжающаяся в течение определенного времени с большей вероятностью приведет к возникновению пожара, чем кратковременное замыкание

Вероятность возникновения возгорания при коротких замыканиях и токов перегрузки напрямую зависит от типа и характеристик используемых в электрических системах кабелей

Именно поэтому крайне важно грамотно подобрать проводку для любой электросети, чтобы она полностью соответствовала уровню нагрузки и особенностям эксплуатации. Хуже всего от возникновения пожаров защищены электрические кабели с изоляцией из резины и полиэтилена, потому профессиональные специалисты не рекомендуют использовать такие материалы, особенно при использовании скрытой проводки под штукатуркой

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.

Установки надежных электрических кабелей недостаточно для обеспечения полной безопасности эксплуатации бытовой электросистемы. Гарантированно защитить пользователей от коротких замыканий и токов перегрузки могут лишь правильно подобранные по номиналам устройства защитного отключения (УЗО) и автоматические выключатели.

https://youtube.com/watch?v=T8ttjGpXrZg

Типы селективности электрических приборов

Классификацию защиты электрических устройств можно представить в различии схем подключения:

Полная. Если несколько приборов подключены последовательно, то на неисправность быстрее реагирует тот, что находится ближе к зоне аварии.
Частичная. Принцип действия селективности автоматов аналогичен с полной, но существует ограничение величины тока.
Временная. Такого рода избирательность предполагает разное время выдержки автоматов с одинаковыми характеристиками на срабатывание в случае поломки. Эта защита предназначена для того, чтобы подстраховать автоматы по скорости выключения. Например: первый начинает действовать спустя 0,2 сек, второй – 0,4 сек и т. д.
Токовая. Принцип работы селективности тот же, что и у временной, но в этом случае параметром выступает максимальная токовая отметка. Выставляются определённые значения в порядке убывания от источника питания до объекта нагрузки. Например, при вводе 28 А., к розеткам 18 А и 12 – к свету.
Времятоковая. Одна из самых сложных систем по защите от неисправностей. Аппараты подразделяются на четыре различные группы: A, B, C и D, каждая из которых реагирует на ток. В этом случае сложно составить схему защиты автоматических выключателей при коротком замыкании. Наиболее эффективна защита будет при первой группе А. Её используют в основном для электронных цепей. Наибольшую популярность и распространённость получили аппараты типа С, однако следует серьёзно отнестись к их установке.
Зонная. Этот способ защиты используется чаще всего в промышленности, так как он является дорогостоящим и довольно сложным. За работой электрической сети следят специальные приборы. При достижении установленного значения все данные передаются в центр контроля, где выбирается аппарат для выключения. Селективность этого вида предполагает наличие специальных электронных расцепителей. Они действуют следующим образом: при обнаружении какого-либо нарушения аппарат, расположенный ниже, подаёт сигнал другому автомату, который находится выше. Если в течение 1 секунды не сработает первое устройство, включится второе.
Энергетическая. Здесь автоматы действуют очень быстро, благодаря чему ток короткого замыкания не успевает достичь максимального значения.

Принцип дифференцирования

Эта разновидность селективности характерна для электрических цепей с мощными агрегатами, такими как:

электродвигатели;
преобразователи напряжения;
электрогенераторы;
кабельные сети;
шины сборные.

Фазовые и амплитудные отклонения величин токов в точках А и В воспринимаются как авария. При этом аварийные события за пределами участка АВ не воспринимаются. Защита срабатывает если ток IA больше чем ток IB. Но при этом должны использоваться специальные трансформаторы тока, которые позволяют отстроить защиту от ненужных процессов, влияющих на срабатывание защиты, таких как:

ток намагничивания трансформатора;
насыщение токовых датчиков и возникающий при этом ток погрешности;
ёмкостная составляющая тока линии электропередачи.

Применение находят две схемы соответственно выбранному методу поддержания устойчивости работы защиты:

Преимуществами являются:

хорошая чувствительность;
большая скорость отключения в зоне защиты.

Недостатки:

дороговизна;
высокие требования к персоналу, допущенному к эксплуатации защиты ввиду её сложности;
требует установку максимальной токовой защиты на случай аварии.

Защита от перегрузки

Для создания безопасных и надежных условий работы всех элементов электрических сетей и устройств, предусматриваются разнообразные системы защиты от не стандартных ситуаций, к которым относятся и режимы перегрузок.

Защита от перегрузок бывает основана на использовании:

Предохранителей и автоматических выключателей;
Релейной защиты (максимальная токовая защита; защита по току отсечки; защита от токов нулевой последовательности; дифференциальная токовая защита.)
Газовой защиты;
Пожарной защиты;
Системой использования специальных программ и автоматизации процессов.

Требования к условиям защиты различных типов трансформаторов регламентированы Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) глава3.1 «Защита электрических сетей до 1 кВ» и глава 3.2 «Релейная защита».

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Перегрузки электрических сетей, машин и аппаратов, следствием чего является нагрев электрооборудования, участков электропроводки, также могут послужить источником пожара.

Проточные электроводонагреватели требуют значительных мощностей, что приводит кперегрузке электрических сетей, поэтому область их применения ограничивается только производственными, общественными зданиями.

Недостатком плавких предохранителей является то, что они допускают, не перегорая, перегрузку электрической сети током, который иногда в 1 5 раза превышает номинальный ток предохранителя.

Важно

В последнее время в продаже появились автоматические выключатели в форме пробок, которые ввертываются на их место.

Такие выключатели размыкают цепь даже при небольшом превышении тока сверх номинального. Поэтому их не надо заменять и они являются вечными сторожами против всяких нарушений в сети. Если автомат отключил сеть, то для обратного включения надо нажать кнопку вклкн чения.

Перед этим отключить все электроприборы, включенные в сеть, которые могли быть причиной перегрузки и короткого замыкания.

Совет

Если произведенные проверки покажут, что перегрузки электрических сетей являются систематическими, то необходимо принять меры к разгрузке сетей или к их реконструкции.

Однако не всегда тепловое действие электрического тока приносит пользу. При неумелом и неправильном использовании электрического тока его тепловое действие может принести вред. Так, из-заперегрузки электрической сети сгорает изоляция проводов; возникает короткое замыкание в обмотке электродвигателя, в результате перегрузки выходит из строя электродвигатель.

Если произведенные проверки покажут, чтоперегрузки электрических сетей являются систематическими, то необходимо принять меры к разгрузке сетей или к их реконструкции.

Во время эксплуатации внутрицеховых электросетей контролируют и их токовую нагрузку. Это определяется тем, что электрические нагрузки могут по разным причинам изменяться.

Перегрузки же электрических сетей в течение продолжительного времени приводят к нежелательному перегреву электрической изоляции.

Обратите внимание

Если произведенные проверки покажут, чтоперегрузки электрических сетей являются систематическими, то необходимо принять меры к разгрузке сетей или к их усилению.

Перегрузки сетей в течение продолжительного времени приводят к нежелательному перегреву электрической изоляции.

Селективность — защита

Селективность защиты не нарушается при внешних коротких замыканиях независимо от состояния фиксации элементов за шинами.

Селективность защиты обеспечивает отключение минимального числа потребителей при повреждении какого-либо участка. Для обеспечения селективности защиты ближайшие к потребителю выключатели должны иметь наименьшую и по мере приближения к источнику питания — возрастающую выдержку времени при отключении. Разность значений времени отключения двух последовательно расположенных выключателей между источником питания и потребителем называется ступенью селективности.

Селективность защиты в электрических сетях — избирательность при автоматическом отключении участков сети. Например, при коротком замыкании в сети участок сети с коротким замыканием должен отключиться аппаратом, расположенным перед этим участком, а не аппаратом, расположенным ближе в источнику питания, так как последний может включать и другие участки сети.

Селективность защиты с отсечкой трансформатора, имеющей время 0 5 сек, обеспечивается.

Селективность защиты плавкими предохранителями в разомкнутых сетях, как было показано выше ( см. § 2.4), достигается или путем соответствующего выбора номинальных токов плавких вставок последовательно установленных предохранителей, или путем соответствующего выбора площадей поперечного сечения плавких вставок.

Селективность защиты питающих линий и подстанции обеспечивается всегда, так как предохранители перегорают практически мгновенно.

Выбор плавких вставок предохранителей для трехфазных трансформаторов.

Для селективности защиты трансформаторов предохранители выбираются по номинальной силе тока плавкой вставки, исходя из следующих соображений: а) предохранители на стороне низшего напряжения должны защищать трансформатор от перегрузок и от коротких замыканий в сети низкого напряжения. Главный предохранитель на стороне низшего напряжения выбирают по номинальному току трансформатора. При наличии на стороне низшего напряжения нескольких ответвлений для защиты от перегрузок устанавливаются на ответвлениях предохранители, выбираемые по току ответвления; глаиный предохранитель является в этом случае защитой от коротких замыканий на оборке и резервной защитой по отношению к предохранителям ответвлений; б) предохранители на стороне высшего напряжения предназначаются для защиты от повреждений внутри трансформатора и от коротких замыканий на стороне высшего напряжения. Эти предохранители выбирают на 2 — 3-здратный ток для трансформаторов мощностью до 180 ква и на 1 5 — 2-кратный ток для трансформаторов мощностью до 320 ква.

Схема включения максимального реле.| Схема включения максимального реле совместно с реле времени и сигнальным реле.

Обеспечение селективности защиты различных участков сети вызывает необходимость — определенной последовательности срабатывания реле, установленных в различных ее участках.

Чтобы обеспечить селективность защиты при возможных отклонениях параметров вставок, допущенных при их изготовлении, а также при различных условиях работы предохранителя ( в зависимости от места его установки), необходимо подбирать соответственно величины номинальных токов плавких вставок предохранителей на двух смежных участках линии.

Чтобы обеспечить селективность защиты, токи плавких вставок предохранителей или расцепителей автоматов, установленных в одной цепи, должны по возможности отличаться не менее чем на две ступени.

Чтобы обеспечить селективность защиты при возможных отклонениях параметров вставок, допущенных при их изготовлении, а также при различных условиях работы предохранителя ( в зависимости от места его установки), необходимо подбирать соответственно номинальные токи плавких вставок предохранителей на двух смежных участках линии.

Быстродействие и селективность защиты являются требованиями противоположного характера, и во многих случаях достижение одного из них идет в ущерб другому. В конкретных условиях при выборе рационального технического решения приходится находить компромиссное решение

При выборе типа защиты целесообразно учитывать степень важности защищаемого объекта. Более совершенная и дорогостоящая защита оправдывает себя при мощных преобразовательных установках, не допускающих даже кратковременного перерыва электропитания.
. В противном случае селективность защиты при внешних коротких замыканиях нарушается

Для второй ступени защиты расчет параметров производится аналогично.

В противном случае селективность защиты при внешних коротких замыканиях нарушается. Для второй ступени защиты расчет параметров производится аналогично.

МТЗ линии 6-35 кВ

Я уже рассматривал МТЗ, но, повторение — мать ученья. Максимальная токовая защита с выдержкой времени выступает в качестве первой ступени трехступенчатой защиты линии. Для расчета необходимо рассчитать ток срабатывания защиты, ток уставки, выдержку времени и отстроиться от соседних защит. 1) На первом этапе определяем ток срабатывания защиты с учетом токов самозапуска и других сверхтоков, которые протекают при ликвидации КЗ на предыдущем элементе:

в данной формуле мы имеем следующие составляющие:

Iс.з.

— ток срабатывания защиты 2РЗ, величина, которую мы и определяем

kн

— коэффициент надежности, который на самом деле можно считать скорее коэффициентом отстройки для увеличения значения уставки; для микропроцессорных равен 1,05-1,1, для электромеханических 1,1-1,4.

kсзп

— коэффициент самозапуска, его смысл в том, что при КЗ происходит просадка напряжения и двигатели самозапускаются. Если нет двигателей 6(10) кВ, то коэффициент принимается 1,1-1,3. Если нагрузка есть, то производится расчет при условии самозапуска ЭД из полностью заторможенного состояния. Коэффициент самозапуска определяется, как отношение расчетного тока самозапуска к максимальному рабочему току. То есть зная ток самозапуска, можно не узнавать максимальный рабочий ток, хотя без этого знания не получится рассчитать ток самозапуска — в общем, сократить формулу не удастся особо.

kв

— коэффициент возврата максимальных реле тока; для цифровых — 0,96, для механики — 0,65-0,9 (зависит от типа реле)

Iраб.макс.

— максимальный рабочий ток с учетом возможных перегрузок, можно узнать у диспетчеров, если есть телефон и полномочия. Для трансформаторов до 630кВА = 1,6-1,8*Iном, для трансформаторов двухтрансформаторных подстанций 110кВ = 1,4-1,6*Iном.

2) На втором этапе определяем ток срабатывания защиты, согласуя защиты Л1 и Л2:

Iс.з.посл.

— ток срабатывания защиты 2РЗ

kн.с.

— коэффициент надежности согласования, величина данного коэффициента от 1,1 до 1,4. Для реле РТ-40 — 1,1, для РТВ — 1,3…1,4.

kр

— коэффициент токораспределения, при одном источнике питания равен единице. Если источников несколько, то рассчитывается через схемы замещения и сопротивления элементов.

Первая сумма в скобках

— это наибольшая из геометрических сумм токов срабатывания МТЗ параллельно работающих предыдущих элементов.Вторая сумма — геометрическая сумма максимальных значений рабочих токов предыдущих элементов, кроме тех, с которыми происходит согласование.

3) На третьем этапе выбираем наибольший из токов, определенных по условиям 1) и 2) и рассчитываем токовую уставку:

kсх

— коэффициент схемы, данный коэффициент показывает во сколько раз ток в реле больше, чем ток I2 трансформатора тока при симметричном нормальном режиме работы; при включении на фазные токи (звезда или разомкнутая звезда) равен 1, при включении на разность фазных токов (треугольник) равен 1,73.

nт

— коэффициент трансформации трансформатора тока.

4) Далее определяется коэффициент чувствительности, который должен быть больше или равен значения, прописанного в ПУЭ.

Советуем изучить — Трансформаторы с сухой изоляцией

Отношение минимального тока, протекающего в реле, при наименее благоприятных условиях работы, к току срабатывания реле (уставке). Для МТЗ значение kч должно быть не менее 1,5 при кз в основной зоне защиты и не менее 1,2 при кз в зонах дальнего резервирования.

5) Определяемся с уставкой по времени

Смысл уставок по времени в следующем: если у нас КЗ как на рисунке выше, то сначала должен отключиться выключатель Л1 (находящийся ближе к КЗ), это необходимо, чтобы оставить в работе неповрежденные участки системы.

То есть tс.2рз=tс.1рз+dt

, где дельта t — ступень селективности. Эта величина зависит от быстродействия защит (в частности точности работы реле времени) и времени включения-отключения выключателей.

Как было написано выше, особенностью МТЗ является накапливание выдержек времени от элемента к элементу. И чем больше величина dt, тем большей будет отдаленная уставка. Для решения этой проблемы следует устанавливать цифровые РЗ (dt=0,15…0,2с) и одинаковые выключатели. Ведь, если выключатели одного типа, то и время срабатывания у всех одинаковое. А если, оно невелико, то и суммарная величина будет мала.

В общем выбор мтз состоит из трех этапов:

несрабатывание 2РЗ при сверхтоках послеаварийных режимов
согласование 2РЗ с 1РЗ
обеспечение чувствительности при КЗ в конце Л1(рабочая зона) и в конце Л2 (зона дальнего резервирования)

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Важно

Совет

Если произведенные проверки покажут, чтоперегрузки электрических сетей являются систематическими, то необходимо принять меры к разгрузке сетей или к их реконструкции.

Обратите внимание