Если завести разговор о коротком замыкании, то все мы себе представляем искры, вспышку, огонь. Безусловно, КЗ — очень частая причина пожаров, примерно 25%, то есть каждый четвертый пожар происходит из-за КЗ. А при разговоре о последствиях картинка примерно всегда одна — что-то обгоревшее, вокруг сажа.
Такие виды всегда шокируют и вызывают опасение, если подумать и вспомнить последствия короткого замыкания, их видел каждый. Сила тока сравнима со стихией — непредсказуема и разрушительна. Но защититься от нее возможно, если знать, как именно.
Короткое Замыкание: теория
Короткое замыкание — это электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Проще говоря, соединение в электропроводке того, что не должно было соединиться.
Причины:
- Халатность и неграмотность. Неправильно подобранные аппараты и их неисправность. Несвоевременное обслуживание электрооборудования или отсутствие обслуживания. Или «работа» тех людей, что электриками только представляются, но не являются. Банальное непонимание опасности.
- Высокое напряжение. В момент скачка напряжения выше допустимых параметров (возникает при аварийных ситуациях в электросетях) присутствует возможность электрического пробоя изоляции проводника или электрической схемы. В результате развивается утечка тока до размеров КЗ, с созданием кратковременного стабильного дугового разряда.
- Прямой удар молнии. Происходит то же, что и при перенапряжении.
- Старая изоляция. Жилые и промышленные фонды, не проводившие замену электрической проводки — это первые претенденты на спонтанные КЗ. Любая изоляция, используемая в электропроводке, имеет свой ресурс. Со временем она разрушается под воздействием внешних факторов, что и приводит к возникновению замыкания.
- Внешнее механическое воздействие. Снятие изоляции с провода, ее перетирание и прочее воздействие на защитную оболочку, ослабляющее ее свойства, рано или поздно вызовут возгорание и КЗ. К примеру, в быту часто причиной возникновения короткого замыкания является повреждение проводки при сверлении стен.
- Посторонние предметы. Сюда относится пыль различного происхождения, мелкие животные, детали с соседних узлов, волей случая попавших на электрические проводники, вызвав таким образом КЗ.
При коротком замыкании резко и многократно возрастает сила тока, протекающего в цепи, что, согласно закону Джоуля — Ленца приводит к значительному тепловыделению, и, как следствие, возможно расплавление электрических проводов, с последующим возникновением возгорания и распространением пожара.
При длительном КЗ проводка сгорает ! Ключевое слово «длительном», а при кратковременном КЗ с проводкой ничего не случается. Сработала защита и не страшно нам КЗ, и всё в порядке, нет огня. Делаем вывод — время — решающий фактор.
Защита от КЗ
Для предотвращения развития КЗ и защиты электрических устройств и линий электроснабжения самым эффективным методом является установка автоматического выключателя или же плавких предохранителей (так называемые пробки). Автомат (на фото ниже) при возникновении КЗ своевременно отключит питание, тем самым предотвратит возникновение опасной ситуации.
Еще один способ предотвратить возникновение короткого замыкания — своевременная ревизия электропроводки, благодаря которой можно визуально определить место оплавления изоляции и перейти к устранению неполадки.
Если обнаружилось проблемное место в «электрике», стоит безотлагательно прекратить эксплуатацию и немедленно обесточить до устранения неполадок.
Опять делаем вывод: можно избежать пожаров и обгорелых щитов. Как правило, КЗ случаются и проходят бесследно, но при правильной защите и соблюдении всех норм монтажа и эксплуатации электропроводки.
В «теорию» глубже
В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60724-2009 «Предельные температуры электрических кабелей на номинальное напряжение 1кВ в условиях короткого замыкания» температура жил кабеля (до 300 мм2 включительно) с изоляцией из ПВХ при коротком замыкании не должна превышать 160 градусов. Достижение этой температуры допускается при длительности короткого замыкания до 5 секунд. При такой продолжительности короткого замыкания изоляция кабеля не успевает нагреться до такой температуры. При более длительных коротких замыканиях предельная температура нагрева жил должна быть уменьшена.
Рассмотрим возникновение подобной ситуации на примере использования автоматического выключателя группы «С». Время – токовая характеристика выключателя приведена на Рис. 1.
В приведенных характеристиках выделены: зона «a» — тепловой расцепитель и зона «b» — электромагнитный расцепитель. На графике показаны две кривые 1 и 2 — это зависимости времени срабатывания выключателя от тока, которые показывают пределы технологического разброса параметров выключателя при его изготовлении.
Для автоматических выключателей группы «С» в пределах технологического разброса кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току срабатывания теплового расцепителя находится в пределах от 5 до 10.
Нас интересует только кривая 2 для переменного тока (АС), показывающая максимальное время срабатывания выключателя. Как видно из графика, при незначительном уменьшении тока короткого замыкания ниже порога срабатывания электромагнитного расцепителя время срабатывания автоматического выключателя определяется тепловым расцепителем и достигает величины порядка 6 секунд.
Из выше сказанного делаем вывод, что автоматический выключатель объединяет в себе две защиты. Защита от многократного превышения номинального тока, то есть непосредственно КЗ, и так называемый тепловой расцепитель, который срабатывает при незначительном повышении тока, то есть при перегрузках.
График №1 Время-токовая характеристика автоматов группы С.
Попробуем выяснить, что происходит с кабелями за промежуток времени, в течение которого сработает тепловой расцепитель. Для этого необходимо вычислить зависимости температуры жил кабелей от времени прохождения по ним токов, близких к порогу срабатывания электромагнитного расцепителя.
В Таблице 1 даны расчетные значения температур жил кабелей в зависимости от продолжительности короткого замыкания (при разных токах) для кабеля с медными жилами сечением 1,5 кв. мм. Кабель данного сечения повсеместно используется в осветительных групповых сетях жилых и общественных зданий.
Из Таблицы видно, что максимальный ток короткого замыкания (при несрабатывании электромагнитного расцепителя), который не вызывает нагрев жил выше 160 градусов за время 6 секунд равен примерно 100 А. То есть кабель с сечением 1,5 мм2 можно защищать автоматическим выключателем группы «С» с номинальным током не более 10А.
Вывод
Как показывает статья, избежать короткого замыкания можно, если грамотно подойти к процессу монтажа электрики в квартире. Мы рекомендуем не полагаться «на авось», а при выполнении электромонтажных да и вообще любых работ связанных с электричеством, обращаться к специалистам. Заранее найдите людей, имеющих разрешение на данные виды работ и гарантии качества их работы. Ведь с электричеством шутки плохи!
