Ursachen und Folgen eines Kurzschlusses

Kurzschluss — Anschließen der EMF-Quelle an eine Last, deren Widerstand im Vergleich zum Innenwiderstand der Quelle sehr klein ist.

Der Kurzschlussstrom wird nur durch den Innenwiderstand der Quelle r bestimmt, d.h. ik = E / r, wobei E die EMF der Quelle ist.

Normalerweise EMF-Quellen Sind sie nicht für den hohen Strom ausgelegt, der bei einem Kurzschluss auftritt, entsteht in der Quelle eine sehr große Wärmemenge, die zur Zerstörung und zum Tod der Quelle führen kann. Ein Kurzschluss ist besonders gefährlich für Quellen mit kleinen innerer Widerstand (Batterien, Elektroautos usw.).

Ein Kurzschluss entsteht also, wenn zwei Drähte eines Stromkreises miteinander verbunden werden und über einen sehr kleinen Widerstand mit unterschiedlichen Anschlüssen (in Gleichstromkreisen sind dies beispielsweise „+“ und „-“) der Quelle verbunden sind, was vergleichbar ist mit der Widerstand der Drähte selbst.

Der Kurzschlussstrom kann den Nennstrom im Stromkreis um ein Vielfaches übersteigen. In solchen Fällen muss der Stromkreis unterbrochen werden, bevor die Temperatur der Leitungen gefährliche Werte erreicht.

Um die Leitungen vor Überhitzung zu schützen und zu verhindern, dass sich umliegende Gegenstände entzünden, sind im Stromkreis Schutzvorrichtungen enthalten – Sicherungen oder Leistungsschalter.

Kurzschlüsse können auch bei Überspannung infolge von Gewittern, direkten Blitzeinschlägen, mechanischer Beschädigung isolierender Teile und Fehlverhalten des Servicepersonals auftreten.

Im Falle eines Kurzschlusses steigen die Kurzschlussströme stark an und die Spannung sinkt, was eine große Gefahr für elektrische Geräte darstellt und zu Stromausfällen bei Verbrauchern führen kann.

Siehe auch: Wie der Kurzschlussschutz funktioniert und funktioniert

Kurzschlüsse sind:

• dreiphasig (symmetrisch), bei dem alle drei Phasen kurzgeschlossen sind;

• zweiphasig (unsymmetrisch), bei dem nur zwei Phasen kurzgeschlossen sind;

• zweiphasig gegen Erde in Systemen mit fest geerdeten Neutralleitern;

• einphasige unsymmetrisch geerdete Neutralleiter.

Bei einem einphasigen Kurzschluss erreicht der Strom seinen Maximalwert. Durch den Einsatz spezieller künstlicher Maßnahmen (z. B. Erdung der Neutralleiter durch Reaktoren, Erdung nur eines Teils der Neutralleiter), kann der Maximalwert des einphasigen Kurzschlussstroms auf den Wert des dreiphasigen Kurzschlussstroms reduziert werden, für den Berechnungen am häufigsten durchgeführt werden.

Ursachen für Kurzschlüsse

Die Hauptursache für Kurzschlüsse sind Störungen Isolierung elektrischer Geräte.

Isolationsfehler werden verursacht durch:

1. Überspannung (insbesondere in Netzwerken mit isolierten Neutralleitern),

2. Direkter Blitzeinschlag,

3. Altersisolation,

4.Mechanische Beschädigung der Isolierung, Unterfahren der Leitungen überdimensionierter Mechanismen,

5. Unzureichende Wartung der Ausrüstung.

Die Ursache für Schäden im elektrischen Teil elektrischer Anlagen ist häufig das unqualifizierte Handeln des Servicepersonals.

Absichtlicher Kurzschluss

Bei der Anwendung vereinfachter Anschlussschemata von Abspannstationen werden spezielle Geräte verwendet – Kurzschlüssedie einen absichtlichen Kurzschluss erzeugen, um den entstehenden Fehler schnell zu unterbrechen. Somit gibt es neben unbeabsichtigten Kurzschlüssen in Stromnetzen auch absichtliche Kurzschlüsse, die durch die Einwirkung eines Kurzschlusses verursacht werden.

Folgen eines Kurzschlusses

Durch einen Kurzschluss kommt es zu einer erheblichen Überhitzung spannungsführender Teile, was zu einem Isolationsdurchbruch sowie zum Auftreten großer mechanischer Kräfte führen kann, die zur Zerstörung von Teilen elektrischer Anlagen beitragen.

In diesem Fall ist die normale Versorgung von Verbrauchern in unbeschädigten Netzabschnitten gestört, da der Notbetrieb eines Kurzschlusses in einer Leitung zu einem allgemeinen Spannungsabfall führt. Am Kurzschlusspunkt wird die Konjugation Null und an allen Punkten bis zum Kurzschlusspunkt fällt die Spannung stark ab und eine normale Stromversorgung der unbeschädigten Leitungen wird unmöglich.

Wenn im Stromnetz Kurzschlüsse auftreten, sinkt dessen Gesamtwiderstand, was zu einem Anstieg der Ströme in seinen Zweigen im Vergleich zu den Strömen im Normalbetrieb führt, was zu einem Spannungsabfall an einzelnen Punkten des Stromnetzes führt. die in der Nähe des Punktkurzschlusses besonders groß ist.Der Grad der Spannungsreduzierung hängt vom Betrieb ab Geräte zur automatischen Spannungsregelung und Entfernung von der Schadensstelle.

Abhängig vom Ort des Auftretens und der Dauer der Störung können ihre Folgen lokaler Natur sein oder das gesamte Stromversorgungssystem betreffen.

Bei einer langen Kurzschlussstrecke kann der Wert des Kurzschlussstroms nur einen kleinen Teil des Nennstroms der Stromerzeuger betragen, und das Auftreten eines solchen Kurzschlusses wird von diesen als geringfügiger Anstieg der Belastung wahrgenommen .

Ein starker Spannungsabfall tritt nur in der Nähe des Kurzschlusspunktes auf, während dieser Rückgang an anderen Stellen des Stromnetzes weniger spürbar ist. Unter den betrachteten Bedingungen treten die gefährlichen Folgen eines Kurzschlusses daher nur in den Teilen des Stromversorgungssystems auf, die der Unfallstelle am nächsten liegen.

Obwohl der Kurzschlussstrom im Vergleich zum Nennstrom der Generatoren gering ist, beträgt er normalerweise ein Vielfaches des Nennstroms des Zweigs, in dem der Kurzschluss auftritt. Daher kann es auch bei kurzzeitigem Kurzschlussstromfluss zu zusätzlichen Schäden kommen Erwärmung stromführender Elemente und Leitungen über dem zulässigen Niveau liegen.

Kurzschlussströme verursachen hohe mechanische Kräfte zwischen Leitern, die zu Beginn des Kurzschlussvorgangs, wenn der Strom seinen Maximalwert erreicht, besonders groß sind. Bei unzureichender Festigkeit der Drähte und ihrer Befestigungen kann es zu mechanischen Schäden kommen.

Der plötzliche tiefe Spannungsabfall im Kurzschluss beeinträchtigt die Leistung der Verbraucher.Dies gilt in erster Linie für Motoren, da diese bereits bei einem kurzzeitigen Spannungsabfall von 30-40 % zum Stillstand kommen können (Motoren drehen durch).

Das Umkippen von Motoren hat schwerwiegende Auswirkungen auf den Betrieb einer Industrieanlage, da die Wiederherstellung des normalen Produktionsprozesses lange dauert und das unerwartete Abschalten der Motoren zu einem Defekt am Produkt der Anlage führen kann.

Bei geringem Abstand und ausreichender Kurzschlussdauer kann es dazu kommen, dass die Parallelstationen aus dem Gleichlauf geraten, d.h. Störung des normalen Betriebs des gesamten elektrischen Systems, was die gefährlichste Folge eines Kurzschlusses ist.

Unsymmetrische Stromsysteme aufgrund von Erdschlüssen können magnetische Flüsse erzeugen, die ausreichen, um in angrenzenden Stromkreisen (Kommunikationsleitungen, Pipelines) erhebliche EMFs zu induzieren, die für das Wartungspersonal und die Geräte in diesen Stromkreisen gefährlich sind.

Daher sind die Folgen eines Kurzschlusses wie folgt:

1. Mechanische und thermische Schäden an elektrischen Geräten.

2. Feuer in elektrischen Anlagen.

3. Ein Absinken des Spannungsniveaus im Stromnetz, was zu einem Absinken des Drehmoments der Elektromotoren, ihrem Anhalten, einem Leistungsabfall oder sogar zum Umkippen führt.

4. Verlust der Synchronität einzelner Generatoren, Kraftwerke und Teile des elektrischen Systems und Auftreten von Unfällen, auch Netzunfällen.

5. Elektromagnetischer Einfluss auf Kommunikationsleitungen, Kommunikation usw.

Wozu dient die Berechnung von Kurzschlussströmen?

Ein Kurzschluss im Stromkreis verursacht darin einen transienten Prozess, bei dem der Strom als Summe zweier Komponenten betrachtet werden kann: erzwungene Harmonische (periodisch, sinusförmig) ip und freie (aperiodische, exponentielle) ia. Der freie Anteil nimmt mit der Zeitkonstante Tc = Lc / rc = xc /? ab. Rc, wenn der Übergang abklingt. Der maximale Momentanwert iу des Gesamtstroms i wird als Stoßstrom bezeichnet, und das Verhältnis dieses zur Amplitude Iπm wird als Stoßkoeffizient bezeichnet.

Die Berechnung von Kurzschlussströmen ist für die richtige Auswahl elektrischer Geräte und das richtige Design erforderlich Relaisschutz und Automatisierung, Auswahl von Mitteln zur Begrenzung von Kurzschlussströmen.

Kurzschlüsse (SC) entstehen normalerweise durch transiente Widerstände – Lichtbögen, Fremdkörper an der Fehlerstelle, Stützen und deren Erdung sowie Widerstände zwischen Phasenleitern und Erde (z. B. wenn Leiter auf den Boden fallen). Um die Berechnungen zu vereinfachen, wird angenommen, dass die einzelnen Übergangswiderstände je nach Fehlerart gleich groß oder gleich Null sind („metallischer“ oder „stumpfer“ Kurzschluss).

Siehe auch:Kurzschlussstrom, der die Größe des Kurzschlussstroms bestimmt