Podczas działania obwodów elektrycznych wysokiego napięcia często jest to zjawisko określane w dokumentach regulacyjnych jako obwód międzyfazowy. To odchylenie od normalnej pracy systemów zasilania wiąże się z wadliwym działaniem linii zasilania, którego konsekwencje są nieprzewidywalne. Szczególnie niebezpieczny charakter możliwych szkód sprawia, że konieczne jest udzielenie odpowiedzi na szereg pytań dotyczących tego, czym jest to zjawisko, problemów, jakie on powoduje i jak ich uniknąć.
Pojęcie i przyczyny zamknięć
Międzyfazowy obwód elektryczny w obwodach wielofazowych jest niezamierzonym połączeniem izolowanych przewodów z uszkodzoną powłoką ochronną.
W niektórych przypadkach objawia się jako jednofazowe zwarcie doziemne lub przypadek sprawnego sprzętu elektrycznego.
Ten stan sieci elektrycznej stanowi naruszenie normalnego trybu działania systemu i jest traktowany jako stan awaryjny. W tym przypadku w punktach zamknięcia dwóch przewodników lub w punktach ich kontaktu z ziemią prąd znacznie wzrasta. Jego maksymalna wartość czasami osiąga kilka tysięcy amperów. Niekontrolowany przepływ prądu może prowadzić do katastrofalnych konsekwencji.
Przyczyny awarii w sieciach elektrycznych wysokiego napięcia to:
- Uszkodzenie izolacji ochronnej każdego z przewodów fazowych z powodu naruszenia zasad eksploatacji linii kablowych.
- Przypadkowe zerwanie jednego z przewodów kabla powietrznego i jego zwarcie do innego drutu lub uziemienia.
- Zwarcie przewodu z uszkodzoną izolacją do obudowy istniejącej instalacji elektrycznej.
Każdy przypadek zwarcia jest konsekwencją rażącego naruszenia zasad eksploatacji sprzętu elektrycznego i zgodnie z wymogami dokumentów regulacyjnych należy go dokładnie zbadać.
Rodzaje usterek
Według rodzaju zasilania wszystkie zwarcia są podzielone na uszkodzenia, które wystąpiły w obwodach jednofazowych lub trójfazowych, a według ich liczby - na uszkodzenia pojedyncze i podwójne. Najprostszym przypadkiem są linie jednofazowe, w których możliwe jest tylko jednofazowe zamknięcie do przewodu zerowego lub uziemienia. Zwarcie trójfazowe ma wiele opcji, ponieważ liczba przewodów w kablu wzrasta do 3. Możliwe są następujące opcje obrażeń:
- Zwarcie między dwoma przewodami wysokiego napięcia.
- Zwarcie jednego przewodu do przewodu zerowego lub uziemienia (zwarcia jednofazowe).
- Kontakt dwóch przewodów jednocześnie z powierzchnią ziemi.
W każdym z tych przypadków, w tym zwarciu dwufazowym do ziemi, rozważana awaria objawia się w sposób szczególny, charakteryzujący się rozłożeniem prądów i rozkładem potencjałów awaryjnych. Oprócz tych czynników bieżący proces jest opisany przez wskaźnik, taki jak napięcie dotykowe. Podany parametr reprezentuje napięcie przykładane do ciała ludzkiego między dwoma punktami kontaktu z nieosłoniętym drutem.
Ten sam rodzaj niebezpiecznych skutków obejmuje różnicę potencjałów, która pojawia się między częściami ciała stykającymi się z nieosłoniętym drutem, zamkniętym do ziemi. W przypadku zwarć jednofazowych szczególnie interesujące jest pytanie, jaką wielkość napięcie dotykowe osiąga, gdy faza jest zamknięta. Zgodnie z przepisami PUE wskaźnik ten zależy od odległości między strefami kontaktu i rośnie wraz ze wzrostem.
W niektórych przypadkach, gdy oporność na prąd rozprzestrzeniający się na ziemię jest zbyt wysoka, napięcie kontaktowe osiąga niebezpieczną wartość dla osoby.
Konsekwencje KZ
Niebezpieczne przejawy zamknięcia międzyfazowego obwodu trójfazowego (a także jednofazowego) obejmują konsekwencje związane z przepływem niezwykle dużych wartości w linii prądu. Naturalnie stają się przyczyną następujących sytuacji awaryjnych:
- Wystąpienie pożaru w wyniku stopienia i silnego nagrzania izolacji przewodów fazowych.
- Awaria urządzeń zasilających podłączonych do uszkodzonej linii.
- Porażenie prądem osoby, która przypadkowo wpadła w obwód awaryjny.
Podczas przemieszczania się w tej strefie ważne jest, aby wziąć pod uwagę tak zwane „napięcie krokowe”, które powstaje w wyniku rozprzestrzeniania się prądu upływu do gleby między nogami osoby. Wskaźnik ten jest liczony między stopami podczas poruszania się po kablu, który spadł na ziemię. Może także osiągać niebezpieczne wartości, szczególnie podczas wypadków w napowietrznych liniach wysokiego napięcia o mocy 6,3-10 kW. Dlatego PUE są instruowane, aby poruszać się w tych strefach z charakterystycznym krokiem gęsiej stopy: stopa jest ściśle przymocowana do stopy.
Podstawowym warunkiem niezawodnej ochrony przed zwarciami jednofazowymi i dwufazowymi w liniach elektroenergetycznych 220/380 woltów jest wysokiej jakości izolacja, która jest w stanie wytrzymać napięcia testowe do 1000 woltów. Wartość jego rezystancji, zgodnie z PUE, powinna wynosić co najmniej 0,5 megaomów dla każdej fazy. Aby zapobiec pożarom i awariom urządzeń, w obwodach zasilania zainstalowane są specjalne urządzenia ochronne, które zapewniają natychmiastowe wyłączenie linii w przypadku wystąpienia zwarcia. Te urządzenia obejmują:
- Bezpieczniki liniowe automatyczne.
- Wyłączniki prądowe i przekaźniki wysokiego napięcia.
- Automatyczne wyłączniki automatyczne i inne.
Za ich pomocą można zapobiec destrukcyjnym konsekwencjom zamknięcia faz, które czasami występują z przyczyn niezależnych od osoby.
Dzięki terminowemu przyjęciu odpowiednich środków możliwe jest zachowanie integralności zasobów materialnych, a także ochrona personelu przed sprzętem przed porażeniem elektrycznym.
Obwód międzyfazowy linii wysokiego napięcia: metody ochrony
W obwodach zasilających o napięciu roboczym większym niż 1000 woltów nie wolno stosować automatycznych odłączników, ponieważ po otwarciu styków mocy powstaje łuk o dużej mocy. W takim przypadku do przełączania przewodów używane są przełączniki oleju, próżni lub gazu.
Obwody przekaźnikowe służą również do ochrony sieci wysokiego napięcia. Różnią się prostą realizacją i przetwarzają urządzenia działające zgodnie z prawem indukcji Faradaya - kierowanie polem elektrycznym. Sprzęt przekaźnikowy, który zapewnia ochronę linii wysokiego napięcia przed przepięciem, oparty jest na przekładniku prądowym. Za jego pomocą można kontrolować ilość prądu na linii awaryjnej, a po osiągnięciu wartości granicznej generować sygnał, który wchodzi do uzwojenia silnego elektromagnesu. To urządzenie ochronne, po zadziałaniu, odłącza cały obwód zasilający od źródła zasilania.
Niezależnie od dostępności sprzętu przełączającego, głównym sposobem ochrony przed zwarciami międzyfazowymi i trójfazowymi jest stosowanie produktów kablowych o wysokiej jakości izolacji. W tych warunkach każda linia wysokiego napięcia jest w stanie wytrzymać prądy zwarciowe, które są wielokrotnie wyższe niż dopuszczalna norma.
Działania zapobiegawcze
Najbardziej skutecznym i niezawodnym sposobem zapobiegania zwarciom jest profesjonalne podejście do rozwiązywania następujących problemów technicznych i organizacyjnych:
- Wybór odpowiedniego kabla zasilającego, który może wytrzymać duże przetężenia.
- Ścisłe przestrzeganie zasad instalacji i działania sieci elektrycznych oraz podłączonych do nich maszyn i urządzeń.
- Obecność świadectw odbioru systemu zasilania podczas uruchamiania.
- Zastosowanie nowoczesnych rodzajów sprzętu ochronnego, który gwarantuje natychmiastowe wyłączenie linii w przypadku awarii.
Szczególną uwagę przywiązuje się do środków zapobiegawczych przeprowadzanych w ścisłej zgodności z wymogami obowiązujących norm. Zgodnie z przepisami dotyczącymi utrzymania sieci elektrycznych zapobieganie odbywa się zgodnie z wcześniej opracowanym planem zatwierdzonym przez kierownika określonej jednostki. Podczas jego wdrażania należy rozróżnić następujące rodzaje konserwacji zapobiegawczej:
- Kontrole wizualne.
- Rutynowa i zapobiegawcza konserwacja.
- Testowanie sprzętu elektrycznego podczas jego odbioru i podczas pracy.
Zwarcie przewodów elektrycznych do ziemi jest bardzo niebezpiecznym zjawiskiem, które może doprowadzić do pożaru, a następnie pożaru. Ponadto jest obarczony możliwością pokonania osób obsługujących instalację pod wysokim napięciem. Wszystko to ostatecznie zmusza do podjęcia specjalnych środków ochronnych, które zapewnią normalne działanie sieci w przypadku braku trybów krytycznych.
