Причины возникновения КЗ
Чтобы бороться с негативными явлениями, необходимо, прежде всего, выяснить причину их возникновения. Для этого дадим определение термину «короткое замыкание».
Уверен, что у большинства из вас ответ готов: «Короткое замыкание, это когда соприкасаются друг с другом два проводника с током разной полярности». Такое определение верно только отчасти. Оно не описывает полной картины КЗ. В частности, короткое замыкание может возникнуть между двумя фазными проводами, и не обязательно в результате их касания.
На рисунке 1 показана схема короткого замыкания фазных проводников.
Рис.1. Короткое замыкание фаз
Поэтому правильный ответ таков: КЗ – явление, возникающее в результате соединение двух точек участка цепи, вызвавшее состояние, при котором сопротивление нагрузки оказывается намного меньше, от внутреннего сопротивления источника тока.
Исходя из определения, становится понятно, что причиной возникновения короткого замыкания может стать любая ситуация, приводящая к значительному уменьшению сопротивления между проводниками с разными потенциалами. Например, пробой диода или другого электронного элемента в схеме электрического устройства. КЗ возникает в результате ошибочного соединения проводов (фазы с нулём) при выполнении монтажа электропроводки.
Довольно часто короткие замыкания вызывает:
- Обрыв проводов в энергосетях под напором сильного ветра, от налипания снега и по другим причинам.
- В домашней сети причиной КЗ нередко стаёт неисправность электропроводки или чрезмерная нагрузка отдельных участков электрической сети.
- Короткие замыкания встречаются в электрическом оборудовании, как правило, из-за плохого состояния соединительных шнуров, причиной которого является небрежное отношение к ним.
- Электрикам иногда приходится устранять последствия КЗ в результате повреждения кабеля при самовольном выполнении земляных работ. Несанкционированное рытьё траншей приводит не только к нарушению изоляция проводов, но и к замыканиям ковшом экскаватора токоведущих жил.
- Использование электрической проводки не по назначению. Например, применение во внешних линиях передачи электрического тока проводов, предназначенных для внутренних сетей. Под действием солнечных лучей, влаги, перепадов температур изоляция разрушается. Когда трещины заливает вода, происходит контакт между проводами с накоплением электролитических солей. Рано или поздно там случится короткое замыкание.
- Механическое повреждение, когда участок электропроводки замыкается от повреждения кабеля гвоздём, шурупом, сверлом или в результате случайного задевания рабочей частью строительного инструмента. Такие короткие замыкания характерны для скрытой электропроводки.
Существуют и другие причины аварий связанных с КЗ, но они встречаются очень редко. Например, эксплуатация электророзеток с плохими контактами. Вследствие искрения розеток образуется сажа, которая оседает на пластиковые детали. При длительной эксплуатации, особенно если включать потребители с повышенными нагрузками, слой сажи может замкнуть провода. Последствие показаны на рисунке 2.
Рис. 2. КЗ, вызванное неисправностью розетки
До этого редко доходит, так как замыканию предшествует появление едкого запаха горелой проводки, что обычно побуждает владельца квартиры заменить неисправную розетку.
Это интересно: Выделенная мощность электроэнергии на квартиру 5 кВт
Почему в проводах и контактах короткое замыкание
Главный фактор КЗ – это пробой изоляции токопроводников. Нарушение целостности изоляционной оболочки проводов, пробивка сопротивлений контактов в электрической или электронной схеме – всё это вызывает короткое замыкание.
К основным причинам, вызывающим КЗ, относятся:
- скачок высокого напряжения;
- износ изоляции;
- механическое повреждение;
- проникновение посторонних предметов;
- удар молнии.
Скачок высокого напряжения
Колебания напряжения в централизованной электросети нередко наблюдаются в отдалённых районах сельской местности, бывают такие случаи и в городских условиях.
Во время скачка напряжения, намного превышающего допустимый норматив, резко повышается риск пробоя изоляции проводов или электросхемы. Создаётся ситуация, при которой коротит проводка, и может возникнуть кратковременный дуговой разряд.
Износ изоляции
Старая диэлектрическая оболочка проводов со временем пересыхает и может саморазрушиться. Не проводившаяся замена старых проводов на протяжении десятилетий нередко приводит к возникновению короткого замыкания.
Механическое повреждение
Внешнее механическое воздействие на электросеть приводит к повреждению изоляционного слоя проводников. Примером этому может послужить сверление стен со скрытой проводкой. Сверло, попавшее между проводами, становится причиной короткого замыкания.
Проникновение посторонних предметов
Пыль, мелкий мусор, попавшие внутрь корпуса через щели вентиляционной решётки электрического или электронного прибора, чаще всего провоцируют возникновение КЗ между элементами устройства. Виной замыкания иногда становятся насекомые и мелкие грызуны.
Удар молнии
Природный электрический разряд «привлекает» электромагнитное поле различного электрооборудования. Мощный магнитопровод может стать целью молнии.
Причина третья. Неисправная проводка
Со временем любые инженерные коммуникации приходят в негодность, электрическая проводка не исключение и также может потерять свои эксплуатационные свойства, вызывая впоследствии срабатывание защиты автоматического выключателя. Здесь уже вступает в работу вторая защитная функция автоматического выключателя – защита от токов короткого замыкания.
Помимо естественного старения, качество электрической сети может существенно ухудшаться в результате неправильной эксплуатации электрокоммуникаций (перегруз и т.п.) или при воздействии внешних факторов, таких как затопление квартиры соседями сверху, пожар и т.п.
Определить неисправность электрической проводки гораздо сложнее, нежели проверка работоспособности электробытовых приборов, но тем не менее выявить причину можно. Последовательность стандартных действий в таком случае может быть следующей:
- Обесточить электросеть объекта;
- Открыть все распределительные коробки в пределах дома и произвести их визуальный осмотр. При наличии расплавленной изоляции или плохого контакта проводников, произвести повторное расключение проводников, в соответствии с электросхемой.
- Демонтировать поочередно все розетки, выключатели и осветительную аппаратуру и произвести их ревизию. При наличии плохого соединения или оплавления изоляции, выполнить повторное подключение жил, зачистив их предварительно от старого окисла. После чего выполнить монтаж электроаппаратуры в обратной последовательности.
Если же перечисленные действия не дали ощутимого результата, то причина срабатывания защиты – это короткое замыкание электропроводки внутри стен. Выявить место такого замыкания весьма сложно (для этих целей используются дорогостоящие приборы – сигнализаторы короткого замыкания, тепловизоры), ввиду чего в домашних условиях главной целью исполнителя, будет поиск проблемной линии, для дальнейшей ее замены.
Определить такой участок можно при помощи мультиметра или обычной прозвонки, выполнив следующие действия:
- Обесточьте объект;
- Переключите мультиметр в режим прозвонки (при замыкании щупов издается звуковой сигнал, сигнализирующий о замыкании цепи);
- Произведите разсоединение всех проводников в распределительных коробках (для удобства последующего монтажа жилы проводов предварительно рекомендуется промаркировать и составить схему расключений);
- Все электропотребители следует отключить, а осветительные устройства выкрутить из патронов;
- Поочередно следует проверить на короткое замыкание все комнаты квартиры. Для чего в распределительной коробке следует проверить все подходящие и отходящие участки (соединяя щупы прибора с проводниками одной трассы). При наличии короткого замыкания (прибор будет сигнализировать звуком) найти «проблемный участок».
- Выполнив в обратной последовательности все электроподключения в квартире, без звена с коротким замыканием, следует подать напряжение и удостовериться в правильной работе электропроводки.
В последующем пробитый участок проводки следует заменить и ввести его в работу.
Поиск поврежденного участка
Если вызов и ожидание мастера-профи не вариант, то хозяевам приходится самим проводить осмотр всей электросети — открытых участков проводки, а также подключенных бытовых и специальных приборов, в том числе сетевых удлинителей. Перед операцией электроцепь обесточивают, отключая автоматы, которые не сработали, затем из розеток вытаскивают вилки всех бытовых приборов.
Как найти короткое замыкание в скрытой проводке? Идеальный вариант — наличие плана электропроводки, однако этих документов у владельцев жилья на руках чаще нет. Иногда они и вовсе бесполезны, так как чертеж и реальная схема — «две большие разницы». Причина — предприимчивость электриков во время строительства объекта. Поэтому чаще хозяева вынуждены проводить «изыскания» довольно тернистыми путями.
Первые симптомы — запах гари и почернение (выгорание) участка, на котором произошло короткое замыкание. Когда осмотр видимой проводки, распределительной коробки и розеток с выключателями результата не принес, переходят к проверке бытовых и осветительных приборов. Если и в этом случае поиски не увенчались успехом, то исследование продолжают. Оно включает в себя несколько этапов.
Подготовка к поискам повреждения при КЗ
Как найти короткое замыкание в скрытой проводке? В первую очередь, обеспечить условие, при котором поиск вообще возможен. Если при обрыве сети операция иногда сложностей не обещает, то при коротком замыкании приходится действовать по-другому, так как при подаче напряжения автомат попросту отключается.
Исключение — отгорание проводов, идущих на выключатель или розетку. Проверить, произошло ли это, легко индикаторной отверткой: достаточно убедиться в наличии фазы в приборе. Если она есть, то можно говорить о том, что, по крайней мере, один проводник в порядке. Найти обрыв нейтрали очень сложно, если нет опыта подобной работы. В этом случае рекомендуют удалить участок полностью, а потом заменить его новой проводкой.
Чтобы предотвратить короткое замыкание, препятствующее возобновлению питания, его необходимо из «сценария» предусмотрительно исключить. Поскольку чаще КЗ — контакт между нейтралью и фазой, один из проводников отключают. Обычно им становится нулевой провод, изоляция которого синего или голубого цвета. Его отсоединяют, изолируют, а затем отводят в сторону.
Надо еще раз напомнить, что перед этой операцией все электроприборы должны быть отключены от розеток. Если в сети больше нет «травмированных» участков, после исключения ноля из схемы автомат срабатывать не будет.
Поиск участка замыкания
Первым делом надо определить проблемный участок, так как найти короткое замыкание в скрытой проводке можно лишь после того, как мастер точно определит, в каком месте оно произошло.
В домах или квартирах принцип разводки одинаков: от распределительной коробки проводка расходится лучами к розеткам, а для выключателей предусматривается отдельные кабели. Работа намного упрощается, если в распоряжении хозяев имеется схема разводки. Но чаще она отсутствует.
Сначала распределительную коробку открывают, потом на каждой линии измеряют сопротивление и напряжение. Если обнаруживают линию, где показания отсутствуют, то это и есть участок, которые необходимо проверять. Следующий этап — поиски конкретного места короткого замыкания.
Помощь измерительных приборов
Оптимальный вариант — проверка сопротивления на «подозреваемом» участке цепи (или изоляции) мегаомметром, так как мультиметр имеет одно серьезное ограничение. Из-за малого напряжения он подходит только для обследования коротких участков электроцепи — до 3 м, но не более.
Одним проводом мегаомметр подключают к фазовому проводнику, другим к нулю, затем к фазе и заземлению. Если на дисплее высвечивается значение, которое меньше единицы (0,5), то можно констатировать, что с проводкой все в порядке. Когда на нем появляется другая цифра (1), или показатели меняются, это значит, что оголенные проводники в каком-то месте соприкасаются.
Поиск виновника среди бытовых приборов
Нередки случаи, когда короткое замыкание возникает в электроприборах. Чтобы точно определить его источник, используют метод исключения. Сначала от розеток отключают абсолютно всю домашнюю технику, затем восстанавливают работу автомата. Все приборы подключают по одному, по очереди. Виновник будет найден, когда сработает автомат.
Народный метод
В этом случае исследователю важно иметь хороший слух, поскольку в месте, где произошло короткое замыкание, должен улавливаться звук — тихое потрескивание. Однако данный вариант относится к «дедовским методам», поэтому на результат надеяться можно, но сильно полагаться на то, что он будет, не нужно
Как предупредить короткое замыкание
Самый простой способ – это соблюдать рекомендации, прописанные в ПУЭ – практически всем записям в этой книге предшествует какая-либо авария либо как минимум нештатная ситуация. Ну а так как заучивать правила скорее всего никто не будет, то хотя бы надо руководствоваться здравым смыслом, который диктует следующее:
Если проводка старая, то настоятельно рекомендуется ее замена
Если по каким-либо причинам это невозможно, то, как минимум, надо осмотреть контакты розеток и оценить, требуется ли им дополнительная изоляция.
Если квартиру затопили соседи сверху, то, даже если ничего не замкнуло, это повод пересмотреть скрутки проводов в распределительных коробах – под воздействием влаги липкая сторона изоленты теряет свои свойства.
Нужна осторожность при вбивании гвоздей в стены – неудачно забитый гвоздь приносит с собой большое количество «головной боли» по замене перебитого провода.. Также можно просто сделать фото проводов до того, как они будут спрятаны в стену
Также можно просто сделать фото проводов до того, как они будут спрятаны в стену.
- В частном секторе обязательно надо применять дополнительные меры по защите проводки от крыс и мышей – есть достаточно большое количество найденных домашними электриками способов борьбы с грызунами – это могут быть металлические гофры, промазывание кабелей мастикой и прочие методы.
- Если в розетку приходилось включать мощный прибор, то потом стоит перепроверить, не подгорели ли контакты и состояние изоляции.
Пример поиска короткого замыкания специальным прибором — на видео:
Опасность КЗ и его последствия
Негативные последствия короткого замыкания во многом зависят от места расположения аварии и продолжительности воздействия высоких токов. В связи с этим данное явление характеризуется как местное или общее.
В первом случае последствия наступают более серьезные, вплоть до открытого возгорания проводов и дальнейшего распространения пожара. Помимо проводки, загораются расположенные рядом отделочные материалы и предметы мебели. Дополнительно, короткое замыкание вызывает следующие повреждения:
- Термические и механические воздействия полностью разрушают розетки и выключатели.
- Уровень сетевого напряжения существенно понижается, в результате чего электроприборы и оборудование могут выйти из строя. Это же подтверждает эксперимент с аккумуляторами.
- Компьютеры, средства телекоммуникации и другие чувствительные электронные приборы подвергаются разрушительному воздействию электромагнитных волн.
- Каждый человек, находящийся в непосредственной близости от места аварии, может получить ожоги, механические травмы и другие увечья, опасные для жизни и здоровья.
- При попадании влаги нередко замыкает скрытая проводка. В этом случае человек может получить удар током нечаянно коснувшись стены.
Способы устранения неисправности
Для устранения короткого замыкания нужно:
- удалить поврежденный участок кабеля из электрической сети. Эту работу можно выполнять только после того, как квартира или жилой дом будут полностью обесточены. Заново соединить контакты, при этом место скрепления нужно тщательно изолировать;
- заменить поврежденные розетки и выключатели. Восстановить их не удастся. В данном случае экономия может стать причиной повторной поломки;
- заменить старую электропроводку, если срок ее службы истек. Удаление одного поврежденного участка в данном случае проблему не решит;
- отремонтировать электрический прибор, который стал причиной повреждения, или купить другой, если этот восстановить невозможно.
Способ обогрева трубопроводов
Скрученные параллельно жилы из меди создают постоянное напряжение по всей длине электрокабеля. Кабельный подогревающий провод оснащен термопластичной оболочкой, которая дает защиту от конденсата и испарений.
К преимуществам подогрева саморегулирующимся кабелем можно отнести:
- Возможность автоматически сокращать температурный режим на участках с меньшей отдачей тепла, не изменяя температуру прочих зон.
- Высокая стойкость к перепадам напряжения.
- Допустимость нарезки кабеля необходимой длины.
- Возможность делать перехлёст кабеля для водопроводной системы.
Оплётка из металла создает заземление и экран и защищает элементы от действий механического происхождения. Предельная длина, которую имеет прогревающий термошнур для нагрева трубопровода, ограничена 60-100 м. Согревающий наружный кабель может при уменьшении температуры повысить мощность, а при ее увеличении – автоматически отключиться.
Греющий кабель стоит достаточно дорого
Стоит такой шнур для водоснабжения и канализации дороже резистивного, но расходы на эксплуатацию в разы меньше. Система не перегревается из-за наличия нормирования тепловыделения. Различают монтаж кабеля снаружи и изнутри трубы.
Устранение короткого замыкания
Когда проблемная линия обнаружена, нужно в первую очередь вскрыть розетку или осветительный патрон и произвести визуальный осмотр мест контактных соединений на предмет нагара, оплавлений или обрыва провода. Если проблему не удалось устранить, потребуется проверить кабель со стороны розетки на наличие контакта между двумя жилами. Очень часто случается повреждение провода, замурованного в стену. В этом случае потребуется прокладка нового кабеля. Для подачи напряжения на исправные линии следует отсоединить короткозамкнутый участок в распределительной коробке. После этого производится сборка скруток или клеммных соединений и их проверка на предмет короткого замыкания без подключения потребителей в сеть. Если линия исправна, можно подавать напряжение в квартиру.
Чем КЗ отличается от перегрузки
Если фазу и ноль электрической сети соединить под напряжением друг с другом не через потребитель, а напрямую, то возникнет короткое замыкание, сокращенно КЗ. Коротким замыканием называется соединение проводников отдельных фаз между собой или с землей через относительно малое сопротивление, принимаемое равным нулю при глухом металлическом коротком замыкании.
Никакая сеть не предназначена для длительной работы в таком режиме. Однако данный аварийный режим иногда возникает. Так, короткое замыкание может случиться из-за нарушения изоляции электропроводки или из-за случайного замыкания разноименных проводников проводящими частями электрооборудования. Нормальная работа электрической сети будет нарушена. Чтобы это нежелательное явление предотвратить, электрики используют клеммники либо просто изолируют соединения.
Проблема режима КЗ заключается в том, что в момент его возникновения в сети многократно увеличивается ток (до 20 раз превышает номинал), что приводит к выделению огромного количества джоулева тепла (до 400 раз превышает норму), поскольку количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату тока и сопротивлению потребителя.
Теперь представьте: сопротивление потребителя здесь — доли ома проводки, а ток, как известно, тем выше, чем меньше сопротивление. В итоге, если мгновенно не сработает защитное устройство, произойдет чрезмерный перегрев проводки, провода расплавятся, изоляция воспламенится, и может случиться пожар в помещении. В соседних помещениях, питаемых этой же сетью, упадет напряжение, и некоторые электроприборы могут выйти из строя.
Или замыкание может случиться через проводящий корпус прибора. Вообще проводящие корпуса следует заземлять, дабы защитить персонал от случайного поражения током, а провода в квартирах использовать те, что в негорючей изоляции. Есть еще один вид аварийного режима нагрузки электрической сети, связанный с превышением нормального тока.
Это так называемая перегрузка. Перегрузки иногда возникают в квартирах, в домах, на предприятиях. Это опасный режим, порой более опасный, чем короткое замыкание. Ведь короткое замыкание в квартире может быть на корню остановлено мгновенно сработавшим автоматическим выключателем в щитке. А вот токовая перегрузка — случай более хитрый.
Выключатели для защиты от короткого замыкания.
Представьте себе, что в одну единственную розетку вы решили понавтыкать множество электроприборов через тройник да через удлинители. Что нежелательного может в этом случае произойти? Если жила проводки, подведенный к розетке, не рассчитана на ток более 16 ампер, то при включении в такую розетку нагрузки более 3500 ватт начнется перегрев электропроводки чреватый пожаром.
Вообще тепловое воздействие на изоляцию проводов резко снижает ее механические и диэлектрические свойства. Например, если проводимость электрокартона (как изоляционного материала) при 20°С принять за единицу, то при температурах 30, 40 и 50°С она увеличится в 4, 13 и 37 раз соответственно.
И тепловое старение изоляции наиболее часто возникает именно из-за перегрузки электросетей токами, превышающими длительно допустимые для данного вида и сечений проводников. Также нельзя в розетку, на которой указано 250 В 10 А, включать потребителей более чем на 2500 Вт, ибо может начаться перегрев контактов, ведущий к их ускоренному окислению. Для защиты от перегрузок в квартире, а также для мгновенного купирования режима КЗ, используйте автоматические выключатели.
- https://electric-220.ru/chto-takoe-korotkoe-zamykanie
- https://electricdoma.ru/kak-eto-ustroeno/chto-takoe-korotkoe-zamykanie/
- https://electricity-help.ru/osnovy-yelektrotekhniki/chto-takoe-korotkoe-zamykanie/
- https://SamElectric.ru/spravka/tok-korotkogo-zamykaniya-i-petlya-faza-nol.html
- https://odinelectric.ru/knowledgebase/chto-takoe-korotkoe-zamykanie
- https://ElectroInfo.net/teorija/chto-takoe-korotkoe-zamykanie.html
Виды и причины
В быту короткие замыкания бывают:
- однофазные – когда фазный провод замыкается на ноль. Такие КЗ случаются чаще всего;
- двухфазные – когда одна фаза замыкается на другую;
- трехфазные – когда замыкаются сразу три фазы. Это самый проблемный вид КЗ.
Например, утром в воскресенье ваш сосед за стенкой соединяет фазу и ноль в розетке, включив в нее перфоратор. Это значит, что цепь замыкается, и ток идет через нагрузку, то есть через включенный в розетку прибор. Если же сосед соединит провода фазы и нуля в розетке без подключения нагрузки, то в цепи возникнет КЗ, но вы сможете поспать подольше.
Тем, кто не знает, для лучшего понимания полезно будет почитать, что такое фаза и ноль в электричестве. Короткое замыкание называют коротким, так как ток при таком замыкании цепи как бы идет по короткому пути, минуя нагрузку. Контролируемое или длинное замыкание – это обычное, привычное всем включение приборов в розетку.
Электрическая цепь — это, как правило, два проводника с разноименным потенциалом и подключенным потребителем тока. Каждый конечный потребитель имеет свое внутреннее сопротивление, которое сопротивляется току и ограничивает, тем самым дозируя его количество и плотность в проводнике, заставляя производить работу.
Проявление КЗ в домашней сети
Главным сигнализатором появления короткого замыкания в электрической проводке является автоматический выключатель, защищающий ее. Именно автомат защищает проводку именно от короткого замыкания. Поэтому если у вас в квартире или частном доме вдруг «выбило» автомат, то 50% — это КЗ. Вторые 50% мы оставляем на перегрузку в сети (нагрев проводов).
Для того чтобы дать КЗ все 100%, ждем некоторое время (чтобы остыли провода) и пытаемся взвести рычаг автомата защиты в рабочее положение. Если произошло повторное отключение, то диагноз установлен – в сети короткое замыкание. Остается обнаружить место замыкания и устранить его.
Если у нас в квартире или доме имеется открытая электропроводка, то и отключения автоматического выключателя бывает не нужно. Просто слышится хлопок, в воздухе появляется запах плавления изоляции, гаснет свет и отключаются электроприборы.
