Zwarcie (elektrotechnika)

(Przekierowano z Zwarcie elektryczne)

Zwarcie (potocznie: spięcie) – nagłe zmniejszenie rezystancji obwodu elektrycznego do bardzo małej wartości, powstające najczęściej wskutek połączenia się przewodów obwodu lub uszkodzenia izolacji elektrycznej w wyniku jej przebicia. Prąd zwarciowy jest wielokrotnie większy od prądu roboczego i może spowodować zniszczenie przewodów elektrycznych, urządzeń i odbiorników elektrycznych lub pożar. Do ochrony przed skutkami zwarcia służą zabezpieczenia elektryczne.

Zwarcie spowodowane przez gałęzie drzew w czasie burzy
Stan zwarcia źródła w obwodzie elektrycznym

Układ zwarty

edytuj

Ma miejsce gdy zaciski źródła są zwarte, czyli rezystancja obciążeniowa jest równa   W tym stanie przez źródło płynie tak zwany prąd zwarcia:

 

gdzie:

  – natężenie prądu zwarcia,
 siła elektromotoryczna źródła napięcia,
  – opór wewnętrzny źródła napięcia.

Jest to zazwyczaj największy prąd dla danego źródła napięcia. Napięcie na zaciskach jest równe 0, ponieważ zaciski A i B są ze sobą połączone i nie ma różnicy potencjałów między nimi.

Parametry prądu zwarciowego

edytuj

Prąd zwarciowy jest zmienny w czasie, dlatego definiuje się jego parametry charakterystyczne. Wyróżnia się takie wartości jak[1]:

Klasyfikacja zwarć

edytuj

Zwarcia można klasyfikować według różnych kryteriów, np. liczby zwartych punktów, liczby zwartych faz systemu 3-fazowego, położenia zwarcia względem konkretnego elementu systemu, istnienia w zwarciu (lub nie) małej impedancji, istnienia w trakcie zwarcia połączenia z ziemią (lub nie) itd. Najczęściej wyróżnia się następujące rodzaje zwarć:

  • pojedyncze i wielokrotne
  • symetryczne i niesymetryczne
  • jednoczesne i niejednoczesne
  • trwałe i przemijające
  • bezimpedancyjne (metaliczne lub bezpośrednie) oraz przez impedancje
  • doziemne i bez udziału ziemi
  • małoprądowe i wielkoprądowe
  • pobliskie i odległe.

Przyczyny zwarć

edytuj

Przyczyny powstawania zwarć mogą być różne. Można je podzielić na elektryczne i nieelektryczne. Do przyczyn elektrycznych można zaliczyć:

Do przyczyn nieelektrycznych można zaliczyć:

Skutki zwarć

edytuj

Prądy zwarciowe mogą osiągać natężenie rzędu kilkunastu lub nawet kilkudziesięciu kiloamperów. Mimo krótkiego czasu trwania zwarć mogą powodować nagrzewanie się urządzeń, co z kolei może prowadzić do uszkodzenia izolacji oraz stopienia przewodów. Duże natężenie prądu powoduje również powstawanie dużych sił elektrodynamicznych, które mogą doprowadzić do mechanicznego uszkodzenia urządzeń elektrycznych. Ponadto zwarcia powodują zakłócenia w pracy innych odbiorników. Co więcej, zwarcia mogą również mieć negatywny wpływ na generatory, gdyż mogą spowodować wypadnięcie z synchronizmu. W sieciach z izolowanym punktem neutralnym zwarcia jednofazowe nie powodują przepływu prądu o dużym natężeniu. Jednak mogą spowodować przepięcia, które mogą spowodować uszkodzenie izolacji urządzeń[2].

Zobacz też

edytuj

Przypisy

edytuj
  1. Edward Musiał, Prądy zwarciowe w niskonapięciowych instalacjach i urządzeniach prądu przemiennego, INPE, 2001.
  2. A. Kanicki, Wyznaczanie wielkości zwarciowych w systemie elektroenergetycznym, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 2001, s. 10 - 13.

Bibliografia

edytuj