АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

И ИХ ПРОФИЛАКТИКА

Короткие замыкания. Коротким замыканием (к. з.) называется всякое не предусмотренное нор­мальными условиями работы замыкание через малое сопротивление между фазами, а в системах с заземлен­ной нейтралью – также замыкание одной или несколь­ких фаз на землю (или на нулевой провод). При возникновении к. з. в электрической сети ее общее сопро­тивление резко уменьшается (степень уменьшения зави­сит от расположения точки к. з. в сети), что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима. В свою очередь это вызывает сни­жение напряжения в сети, которое особенно велико вбли­зи места к. з.

Простейшим видом к. з. является трехфазноек. з., т.е. одновременное замыкание всех трех фаз в одной точке. Оно является симметричным, так как все фазы остаются в одинаковых условиях. К числу несимметрич­ных к. з. в одной точке относятся: двухфазное; однофаз­ное на землю; двухфазное на землю. Какой из видов к. з. является наиболее опасным, однозначно определить нельзя. Величина тока к. з. зависит от многих факто­ров, например, параметров элементов цепи к. з., мощ­ности и напряжения источников, удаленности источни­ков от места к. з., времени действия к. з. Чаще всего возникают однофазные к. з. и значительно реже трехфазные. Однако в процессе развития аварии первона­чальный вид к. з. может переходить в другой вид. Так, например, в кабельных сетях почти все однофазные к. з. переходят в трехфазные, так как образовавшаяся элек­трическая дуга быстро разрушает изоляцию между жи­лами кабеля.

Основной причиной возникновения коротких замыка­ний является нарушение изоляции в электрических про­водах, кабелях, машинах и аппаратах, которое вызвано: перенапряжениями, прямыми ударами молнии, старени­ем изоляции, недостаточно тщательным уходом за элек­трооборудованием и механическими повреждениями изоляции. В практике наблюдались случаи, когда к. з. возникали от перекрытия токоведущих частей животны­ми и птицами.

Опасность коротких замыканий. В современных элек­трических системах токи коротких замыканий могут до­стигать десятков тысяч ампер. Такие токи в самый не­значительный промежуток времени, выделяют большое количество тепла в проводниках, что вызывает резкое повышение температуры и воспламенение горючей изо­ляции, расплавление металла проводников с последую­щим мощным выбросом в окружающую среду электри­ческих искр, способных вызвать воспламенение и взрыв легкогорючих материалов и взрывоопасных смесей. Кро­ме теплового действия, токи короткого замыкания вызы­вают между проводниками большие механические уси­лия. При недостаточной прочности проводников и их креплений они могут быть разрушены.

Внезапное снижение напряжения при к. з. отражает­ся на работе потребителей, особенно на двигателях, так как у них вращающий момент пропорционален квадрату напряжения, и при понижении напряжения на 30 – 40 % в течение одной и более секунд они могут остановиться. На некоторых производствах остановка двигателей при­водит к нарушению технологического процесса, браку продукции, а иногда к пожару и взрыву. При малой уда­ленности и достаточно длительном времени к. з. воз­можно выпадение из синхронизма параллельно работа­ющих генераторов, т. е. нарушение нормальной работы всей системы, что является, в сущности, самым опасным последствием коротких замыканий.

Наиболее характерными признаками к. з. являются оплавление проводов и других токоведущих устройств. Эти оплавления в большинстве случаев имеют вид на­плавленных шариков металла. Они отличаются от оп­лавлений, возникающих под воздействием тепла во вре­мя пожара. Оплавления проводов от воздействия тепла во время пожара происходят на значительных участках и не имеют резко выраженной границы. Факт к. з. до возникновения пожара может быть зафиксирован пока­заниями электроизмерительных приборов. Так, ампер­метры отмечают резкое увеличение силы тока в сети, а вольтметры – падение напряжения. При снижении на­пряжения уменьшается накал ламп (возможно их мига­ние), уменьшается частота вращения электродвигате­лей, возможно отключение магнитных пускателей и др.

Профилактику коротких замыканий следует прово­дить в двух направлениях: во-первых, не допустить воз­никновения коротких замыканий, и, во-вторых, ограни­чить время действия опасных токов, т.е. не допустить опасных последствий к. з.

Мерами предупреждения ко­ротких замыканий являются правильный выбор, монтаж и эксплуатация электроустановок. Распределительные щитки, машины, аппараты, приборы, провода, кабели и прочее электрооборудование должны соответствовать ха­рактеру окружающей среды, величине и роду тока, на­пряжению, мощности нагрузки. При эксплуатации элек­троустановок необходимо регулярно проводить планово-предупредительные осмотры и измерения сопротивления изоляции.

Для ликвидации опасных последствий коротких за­мыканий устанавливают аппараты защиты, которые предназначены отключать поврежденный участок рань­ше, чем произойдет воспламенение изоляции, расплав­ление токоведущих жил проводников и другие последст­вия к. з. Для этой цели используют быстродействующие автоматы (с временем отключения 0,008-0,005 с) и плавкие предохранители. Для уменьшения понижения напряжения при к. з. генераторы электростанций имеют автоматические регуляторы напряжения (АРН). С целью уменьшения токов к. з. на трансформаторных под­станциях устанавливают реакторы, которые представля­ют собой катушки, имеющие малое активное сопротив­ление и большую индуктивность.

Перегрузки. Перегрузкой называется такое явление, когда по проводам и кабелям электрических се­тей, обмоткам машин и аппаратов идет рабочий ток I _р больше длительно допустимого I _д т. е. I _Р> I _д. Величина рабочего тока I _р зависит от мощности и вида включен­ных токоприемников, напряжения в сети, ее определяют расчетом или по показаниям приборов. Величина дли­тельно допустимых токов зависит от сечения и материа­ла проводников, способа прокладки, конструкции про­водников и температуры окружающей среды. На провод­ники большего сечения допускаются большие токи, на медные проводники допускается больший ток, чем на алюминиевые того же сечения, на открыто проложенные проводники допускается больший ток, чем на проложен­ные в трубах, трубках и, наконец, на двух-, трех- и мно­гожильные проводники допустимые токи меньше чем на одножильные. Длительно допустимые токовые нагрузки на провода и кабели различных марок, с учетом выше­изложенного, установлены Правилами устройства элек­троустановок (ПУЭ) из расчета безопасного нагрева жил проводов (с резиновой, найритовой, полихлорвини­ловой изоляцией +65 °С; с бумажной изоляцией +80 °С; голых проводов +70°С) при температуре окружающего воздуха +25 °С, которые приведены в ПУЭ, разд. 1, гл. 1 – 3.

Опасность перегрузки объясняется тепловым действи­ем тока, сущность и количественная сторона которого выражается законом Джоуля-Ленца. При прохожде­нии по проводникам тока больше допустимого их темпе­ратура может быть выше допустимой. При двукратной и более перегрузке проводников со сгораемой изоляцией происходит ее воспламенение. При небольших перегруз­ках воспламенение изоляции не наблюдается, но проис­ходит быстрое ее старение. Срок службы изоляции про­водников резко сокращается. Так, например, перегрузка проводов с изоляцией класса А на 25 % сокращает срок службы их примерно до 3 – 5 месяцев (вместо 20 лет), а перегрузка на 50 % приводит в негодность провода в те­чение нескольких часов. Таким образом, перегрузка про­водников опасна как большая, так и малая.

Основными причинами перегрузок являются: несоот­ветствие сечения проводников рабочему току; парал­лельное включение в сеть не предусмотренных расчетом токоприемников без увеличения сечения проводников; попадание на проводники токов утечки, молнии; повы­шение температуры окружающей среды. Перегрузка двигателей, кроме того, возможна при механической перегрузке на валу, понижении напряжения в сети, работе трехфазного двигателя на двух фазах, неправильном вы­боре мощности двигателя.

Характерным признаком пе­регрузок электроустановок является их повышенный нагрев. Перегрев проводников с резиновой изоляцией со­провождается специфическим запахом резины. При зна­чительных перегрузках в сети резко снижается напряже­ние, уменьшается накал ламп и частота вращения элек­тродвигателей. Перегрузка оказывает наиболее сильное влияние на различные контакты, места соединения и оконцевания проводов, если они выполнены недостаточ­но качественно, вызывая их перегрев.

Профилактика перегрузок. Во избежание перегрузки необходимо: правильно выбирать сечение проводников по нагреву; ограничивать включение токоприемников в сеть, не рассчитанную на большую нагрузку; создавать необходимые условия для охлаждения проводов, элек­трических машин и аппаратов, не допуская перегрева их выше допустимых температур, определенных соответст­вующими ГОСТ и Правилами. Во избежание перегрузок двигателей необходимо правильно выбирать двигатели по мощности, не допускать их механической перегрузки, работы на двух фазах, своевременно очищать двигатели от пыли и грязи. Для защиты электроустановок от по­следствий перегрузок используют плавкие предохрани­тели, автоматические выключатели и тепловые реле маг­нитных пускателей.

Искрение и электрическая дуга. Всякая электриче­ская искра или дуга есть результат прохождения тока через воздух. Искрение наблюдается при размыкании электрических цепей под нагрузкой, при пробое изоля­ции между проводниками, при работе электрических ма­шин – между щетками и коллектором (контактными кольцами), а также во всех случаях при наличии плохих контактов в местах соединения и оконцевания проводов и кабелей. Под действием электрического поля воздух между контактами ионизируется и, при достаточной ве­личине напряжения, происходит разряд, сопровождаю­щийся свечением воздуха и треском (тлеющий разряд). С увеличением напряжения тлеющий разряд переходит в искровой, а при достаточной мощности искровой раз­ряд может быть в виде электрической дуги.

Искры и электрическая дуга, при наличии в помеще­ниях легкогорючих веществ и взрывчатой системы, могут быть причиной пожара, взрыва. Для уменьшения пожар­ной опасности от электрических искр и дуг необходимо: искрящие по условиям работы части выключателей, пе­реключателей, рубильников, магнитных пускателей, кон­такторов и т.п. закрывать крышками, кожухами, колпа­ками; выносить из взрывоопасных помещений искрящие аппараты в безопасное место или применять такие их исполнения (например, маслонаполненное), которые обеспечивают безопасность взрыва; правильно произво­дить соединение и оконцевание проводников; следить за состоянием щеток, колец, коллекторов электрических ма­шин, контактов выключателей, рубильников, магнитных пускателей.

Большие переходные сопротивления, Переход­ным сопротивлением называется сопротивление, возникающее в местах перехода тока с одного провода на другой или с провода на какой-либо электрический аппарат, при наличии плохого контакта, например, в местах соединений и оконцеваний проводов, в контактах машин и аппаратов. При прохождении тока нагрузки в таких местах за единицу времени выделяется некоторое количество тепла, величина которого пропорциональна квадрату тока и сопротивлению места переходного кон­такта, которое может нагреваться до весьма высокой температуры. Если нагретые контакты соприкасаются с горючими материалами, то возможно их зажигание, а при наличии взрывчатой системы возможен взрыв. В этом и состоит пожарная опасность переходных сопро­тивлений, которая усугубляется тем, что места с наличи­ем переходного сопротивления трудно обнаружить, а за­щитные аппараты сетей и установок, даже правильно выбранные, не могут предупредить возникновение пожа­ров, так как ток в цепи не возрастает, а нагрев участка с переходным сопротивлением происходит только вслед­ствие увеличения сопротивления. Величина переходного сопротивления контактов зависит от материала, из кото­рого они изготовлены, геометрической формы и разме­ров, степени обработки поверхностей контактов, силы нажатия контактов и степени окисления. Особенно ин­тенсивное окисление происходит во влажной среде и с химически активными веществами, а также при нагреве контактов выше 70 – 75 °С.

Профилактика переходных сопротивлений. Для пре­дупреждения возникновения пожаров от больших переходных сопротивлений необходимо тщательное соедине­ние проводов и кабелей (скруткой, пайкой, сваркой, опрессованием). На съемных концах для удобства и на­дежности контактов следует применять специальные наконечники и зажимы, что особенно важно для алюми­ниевых проводов и кабелей; для отвода тепла и рассеи­вания его в окружающую среду необходимо изготовлять контакты определенной массы и поверхности охлажде­ния; для уменьшения влияния окисления на переходное сопротивление размыкающихся контактов последние из­готовляют таким образом, чтобы размыкание и замыка­ние их сопровождалось трением одного контакта по дру­гому. В этом случае происходит их самоочистка от плен­ки окиси. Контакты из меди, латуни, бронзы часто защищают от окисления покрытием тонким слоем олова, серебра. В процессе эксплуатации необходимо следить, за тем, чтобы контакты машин, аппаратов и т.п. плотно и с достаточной силой прилегали друг к другу. Большие переходные сопротивления полезно используются при производстве контактной электросварки металлов.

Вихревые токи. Известно, что при пересечении замк­нутого проводника магнитными силовыми линиями в нем индуктируется ток. Токи, которые индуктируются в массивных металлических телах при пересечении их маг­нитными силовыми линиями, называются вихревыми то­ками (токами Фуко). Вихревые токи, являясь частным случаем индуктированных токов, подчиняются общим правилам и законам для токов. Вследствие возникнове­ния вихревых токов в массивных проводниках, движу­щихся в магнитном поле (якоря электрических двигате­лей) или находящихся неподвижно, но в переменном магнитном поле (сердечники трансформаторов, электро­магнитов), выделяется (согласно закону Джоуля — Лен­ца) определенное количество тепла. Вихревые токи мо­гут быть очень большими и сильно нагревать сердечники машин и аппаратов, что может привести к разрушению изоляции проводников и даже ее воспламенению. Устра­нить полностью вихревые токи нельзя, но уменьшить можно и нужно.

Для уменьшения вихревых токов якоря генераторов, электрических двигателей, сердечники трансформаторов, электромагнитов делают не сплошными, а наборными из отдельных тонких (0,35 – 0,5 мм) штампованных листов стали, расположенных по направлению магнитных силовых линий и изолированных один от другого. В этом случае, вследствие малого поперечного сечения каждого стального листа, уменьшается величина проходящего через него магнитного потока, а, следовательно, умень­шается индуктируемая в нем ЭДС и ток. С этой же целью применяют легированные стали (стали с содержа­нием до 4% кремния). Примесь кремния не изменяет магнитных свойств стали, но значительно увеличивает ее электрическое сопротивление, а, следовательно, умень­шает величину вихревого тока и его тепловое действие.

Вихревые токи находят и полезное применение. Теп­ловое действие вихревых токов используется в электро­металлургии; для индукционного нагрева, с целью тер­мической обработки деталей машин, режущих инстру­ментов; для сушки различных материалов; для отогрева водопроводных труб. Магнитное действие вихревых то­ков используется в успокоителях колебаний различных приборов; для приведения в действие приборов автома­тики, измерительных приборов, счетчиков электрической энергии и т.п.

Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 1253 | Нарушение авторских прав