Zwarcie (elektrotechnika)
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.
Układ zwarty
edytujMa 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
edytujPrąd zwarciowy jest zmienny w czasie, dlatego definiuje się jego parametry charakterystyczne. Wyróżnia się takie wartości jak[1]:
Klasyfikacja zwarć
edytujZwarcia 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:
Przyczyny zwarć
edytujPrzyczyny powstawania zwarć mogą być różne. Można je podzielić na elektryczne i nieelektryczne. Do przyczyn elektrycznych można zaliczyć:
- przepięcia atmosferyczne
- przepięcia łączeniowe
- pomyłki łączeniowe
- długotrwałe przeciążenia ruchowe (maszyn, kabli i przewodów izolowanych) powodujące przegrzewanie izolacji i jej przebicie.
Do przyczyn nieelektrycznych można zaliczyć:
- zawilgocenie izolacji
- zniszczenie izolatorów
- zbliżenia przewodów linii napowietrznej wskutek ich kołysania wywołanego wiatrem lub nagłym odpadnięciem szadzi,
- uszkodzenia mechaniczne (słupów, izolatorów, przewodów, kabli) wywołane pracami ziemnymi lub klęskami żywiołowymi (powódź, pożar),
- wady fabryczne
- działanie zwierząt (duże ptaki lub gryzonie) bądź ludzi (celowe zarzucanie drutów zwierających przewody linii napowietrznych, niszczenie izolatorów, uszkadzanie kabli w celu pozyskania metali kolorowych),
- niefachowe obchodzenie się z urządzeniami elektrycznymi.
Skutki zwarć
edytujPrądy 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
edytujPrzypisy
edytujBibliografia
edytuj- Piotr Kacejko, Zwarcia w systemach elektroenergetycznych, Jan Machowski, Ryszard Kowalik, wyd. 2, Warszawa: WNT, 2009, ISBN 978-83-204-3583-2, OCLC 751402667 .