Повреждения в электроустановках: виды, причины, меры защиты

Какие бывают виды повреждений в электроустановках?

Под повреждением в электроустановках понимается нарушение их нормальной работы, обусловленное каким-либо аварийным событием (обрывом, схлестыванием, перегоранием проводящих элементов и т.д.). Как правило, при этом происходит изменение установленной величины тока, напряжения или частоты от заявленной поставщиком. Все нарушения в работе электроустановок, с точки зрения физического процесса, можно разделить на такие категории:

Короткое замыкание – представляет собой такую ситуацию, когда в силу протекания каких-либо процессов из цепи снабжения исключаются линии, устройства или электрические аппараты. Электрический ток начинает протекать без нагрузки к источнику. Из-за чего величина тока мгновенно увеличивается в десятки раз, и он способен нарушить изоляцию токоведущих частей и вызвать ряд разрушительных процессов. По цепи протекания подразделяется на однофазные, межфазные, замыкание фаз на землю и замыкания с нейтралью трансформатора.
Рис. 2: Примеры коротких замыканий
Отсутствие напряжения – характеризуется такими отказами в работе оборудования, при которых нарушается целостность цепи в одной или сразу во всех фазах. Может возникать из-за сбоев в работе автоматического выключателя, обусловленных безосновательным протеканием оперативного тока в цепях управления. Также при обрыве проводов без касания соседних токоведущих или заземленных частей. В случае отсутствия напряжения в одном проводнике происходит перекос фаз, из-за чего перегреваются обмотки трансформаторов, генераторов и электрических машин.
Просадка напряжения – характеризуется падением данной величины, из-за чего нарушается нормальная работа электроустановок, могут не включаться какие-либо аппараты, значительно снижается срок их эксплуатации. Низкое напряжение может обуславливаться окислением контактов, межвитковыми замыканиями в трансформаторах, возникновением большой нагрузки и т.д.
Повышение напряжения – такое повреждение характеризуется мгновенным нарастанием его величины до того уровня, при котором могут повредиться устройства, изоляция электрооборудования и возникает угроза персоналу. Как правило, обуславливается атмосферными разрядами, несимметричными режимами, переходом высокого напряжения на низкую обмотку или другими режимами.
Перекрытие и пробой изоляции – характеризуется снижением диэлектрических свойств, как самого изоляционного слоя, так и поверхности изоляторов, которое может произойти из-за механических повреждений, загрязнения или естественного старения.
Перегревы и пережоги – возникают из-за несоответствия величины протекающего тока сечению проводника или при дуговых и разрядных явлениях в электроустановках. Могут привести к повреждению изоляции, перегоранию проводов или шлейфов в местах присоединения.
Рисунок 3: Пережог провода

Посмотрите на рисунок, некоторые повреждения в электроустановках, если их вовремя не локализировать, сопровождаются сразу несколькими процессами. Здесь приведен пример повышения напряжения из-за атмосферного разряда, от которого произошел пробой изолятора с последующим пережогом провода.

Способы локализации и борьбы с повреждениями

Большинство повреждений электроустановок останавливаются посредством защитных отключений. При этом устройства автоматического отключения (выключатели, автоматы и т.д.) отсекают определенный участок или конкретное оборудование, что позволяет прекратить разрушающее воздействие и на них, и на соседние устройства. Для такого отсечения выключатели приводятся в действие посредством систем релейной защиты, реагирующих на различные повреждения в электроустановках. К ним относятся, токовые реле, дифференциальные, дистанционные, тепловые защиты, реле контроля напряжения, фаз и прочие, получающие информацию о состоянии системы через трансформаторы тока, напряжения и другие устройства.

Наилучшим способом борьбы с разнообразными повреждениями в электроустановках и последствиями от них является предупреждение аварий посредством своевременного проведения осмотров электроустановок, испытаний, технического обслуживания и ремонта. При соблюдении сроков и всех работ, предусмотренных НД, можно предупредить львиную долю всех повреждений.

Помимо прогнозируемых повреждений в электроустановках существуют случайные, к примеру, те же атмосферные перенапряжения. Для борьбы с ними устанавливаются средства борьбы с перенапряжениями (ОПН и разрядники), монтируются защитные проводники по всей протяженности линии.

Причины возникновения повреждений

Всем повреждениям в электроустановках предшествуют определенные причины. Некоторые из них накапливаются в течении достаточно длительного периода, а какие-то дают о себе знать сразу после возникновения. К основным причинам относят:

Неверные действия персонала, которые нарушают безопасную эксплуатацию. Это и коммутация под нагрузкой, и подача напряжения на заземленные участки. Причиной таких действий, как правило, является незнание однолинейной схемы или обычная невнимательность.
Естественное старение оборудования и его отдельных элементов. Из-за чего конструктивные части различных устройств утрачивают свои основные характеристики. В качестве примера можно привести старение изоляции и последующее повреждение кабеля.
Коммутационные, режимные или атмосферные перегрузки. В зависимости от источника, вносящего дисбаланс, происходит значительное отклонение какого-то электрического параметра с последующим повреждением.
Механические воздействия – возникают как от попадания сторонних предметов, так и от чрезмерной статической нагрузки, температурных колебаний или динамических ударов тока.

Стоит отметить, что некоторые из причин можно своевременно фиксировать при помощи испытаний и прочих регламентных работ. А те причины повреждений, которые возникают случайно, необходимо своевременно выявлять и локализировать, дабы минимизировать негативные последствия.

Виды неисправностей и методы защиты

Ток, превышающий номинально допустимые параметры, вызывает нагрев проводящей жилы, который свою очередь приводит к разрушению изоляционной оболочки. В таких случаях нередки возгорания, а также короткие замыкания между проводниками и выход из строя обширного участка электросети. Это и есть перегрузка сети.

Основные виды КЗ в электроустановках:

замыкание между фазами;
замыкание фазы на землю;
межвитковое замыкание в электромашине или трансформаторе.

Для предотвращения развития КЗ, устанавливаются автоматические выключатели, реагирующие на резкое возрастание тока, отсекая участок сети, предупреждая масштабные повреждения.

Последствия возникновения короткого замыкания в электроустановке наглядно показаны на видео:

Повышенное напряжение, вызванное переходными процессами в сети, такими как отключение мощного потребителя, негативно сказывается на большинстве современного оборудования. Из-за этого чаще всего и страдает бытовая электроника и слабая изоляция в электроприборах.

Низкое напряжение — это ничего хорошего для электроустановок, таких как электродвигатели и трансформаторы. При низком напряжении, для поддержания параметров, возрастает потребляемый ток, происходит перегрузка по току, и все повреждения с нею связанные. Для борьбы с этим явлением используют реле напряжения.

Пропадание фазы в трехфазной сети на работающем двигателе или трансформаторе приводят к перекосу фаз и возрастанию номинала тока. Далее как в первом пункте, перегрев проводника, снижение свойств изоляционного слоя, пробой изоляции и короткое замыкание с выгоранием обширного участка электрообмотки. Для недопущения такого ненормального режима работы, используются реле контроля фаз, установленного непосредственно возле машины. А также тепловые реле, контролирующие величину тока, который пропорционален режиму работы.

Перенапряжение в сети от удара молнии можно устранить установкой специального модуля ОПН (ограничитель перенапряжения). Данное устройство реагирует на высоковольтные всплески и гасит их специальным контуром, превращая излишки в тепло. Если у Вас не установлен данный прибор, то на время грозы, чтобы предотвратить повреждения, лучше всего обесточить электроустановку, отключив от питания физически, вынув вилку из розетки, отключить автоматы.

Броски и не стабильное напряжения в электросети в следствии неравномерно распределенной нагрузки может наблюдаться повсеместно, от данного явления ни кто не застрахован.

В результате переходных процессов в трансформаторных подстанциях, когда одна фаза потребителей перегружена, внутренние процессы трансформатора стремятся уравновесить и компенсировать неравномерные потоки, на оставшихся фазных проводах наблюдается повышенное напряжение, отличающееся от установленных сетевых параметров. Для защиты домашней аппаратуры в данном случае устанавливают реле РН, от импульсных всплесков ОПН.

Вот мы и рассмотрели основные повреждения в электроустановках, причины возникновения ненормальных режимов работы и методы защиты оборудования от выхода из строя. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Наверняка вы не знаете: