Kortslutninger, overbelastninger, transiente motstander. Brannsikkerhetstiltak

Hva er kortslutning og hva forårsaker kortslutning

Kortslutninger i ledninger oppstår oftest på grunn av brudd på isolasjonen til ledende deler som følge av mekanisk skade, aldring, eksponering for fuktighet og korrosive miljøer, samt upassende menneskelige handlinger. Når det er en kortslutning øker den strømstyrke, og mengden varme som frigjøres er kjent for å være proporsjonal med kvadratet av strømmen. Så hvis strømmen i en kortslutning vil øke 20 ganger, vil mengden varme som frigjøres øke omtrent 400 ganger.

En termisk effekt på isolasjonen av ledninger reduserer dens mekaniske og dielektriske egenskaper kraftig. For eksempel, hvis ledningsevnen til elektrisk papp (som et isolasjonsmateriale) ved 20 ° C tas som en enhet, vil den ved temperaturer på 30, 40 og 50 ° C øke med henholdsvis 4, 13 og 37 ganger. Termisk aldring av isolasjonen oppstår oftest på grunn av overbelastning av elektriske nettverk med strømmer som overstiger det langsiktige tillatte for en gitt type og tverrsnitt av ledninger.For kabler med papirisolasjon kan for eksempel levetiden bestemmes i henhold til den velkjente "regelen om åtte grader": en økning i temperaturen for hver 8 ° C reduserer isolasjonens levetid med 2 ganger. Polymere isolasjonsmaterialer er også utsatt for termisk nedbrytning.

Virkningen av fuktighet og et korrosivt miljø på isolasjonen av ledninger forverrer tilstanden betydelig på grunn av utseendet til overflatelekkasje. Den resulterende varmen fordamper væsken, og etterlater spor av salt på isolasjonen. Når fordampningen stopper, forsvinner lekkasjestrømmen. Ved gjentatt eksponering for fuktighet gjentas prosessen, men på grunn av økt saltkonsentrasjon øker ledningsevnen så mye at lekkasjestrømmen ikke stopper selv etter endt fordampning. I tillegg dukker det opp små gnister. Deretter, under påvirkning av lekkasjestrømmen, karboniserer isolasjonen, mister sin styrke, noe som kan føre til utseendet av en lokal bueoverflateutladning som kan antenne isolasjonen.

Faren for kortslutning i elektriske ledninger er preget av følgende mulige manifestasjoner av elektrisk strøm: antennelse av isolasjonen til ledninger og omgivende brennbare gjenstander og stoffer; evnen til isolasjonen til ledningene til å spre forbrenning når den antennes av eksterne antennelseskilder; dannelsen av smeltede metallpartikler under en kortslutning, antennelse av de omkringliggende brennbare materialene (ekspansjonshastigheten til smeltede metallpartikler kan nå 11 m / s, og deres temperatur er 2050-2700 ° C).

En nødmodus oppstår også når elektriske ledninger er overbelastet.På grunn av feil valg, innkobling eller feil hos forbrukere, overskrider den totale strømmen som strømmer gjennom ledningene den nominelle verdien, det vil si at det oppstår en økning i strømtettheten (overbelastning). For eksempel når en strøm på 40 A flyter gjennom tre seriekoblede trådstykker av samme lengde, men med forskjellig tverrsnitt-10; 4 og 1 mm2, vil tettheten være forskjellig: 4, 10 og 40 A / mm2. Det siste stykket har den høyeste strømtettheten og følgelig de største effekttapene. En ledning med et tverrsnitt på 10 mm2 vil varmes opp litt, temperaturen på en ledning med et tverrsnitt på 4 mm2 vil nå det tillatte nivået, og isolasjonen til en ledning med et tverrsnitt på 1 mm2 vil bare brenne.

Hvordan kortslutningsstrøm skiller seg fra overbelastningsstrøm

Hovedforskjellen mellom kortslutning og overbelastning ligger i det faktum at for kortslutning er brudd på isolasjon årsaken til nødmodus, og når overbelastning - konsekvensen. Under visse omstendigheter er overbelastning av ledninger og kabler på grunn av lengre varighet av nødmodus farligere for brann enn kortslutning.

Basismaterialet til ledningene har en betydelig innflytelse på tenningsegenskapene ved overbelastning. En sammenligning av brannfareindikatorene for ledninger av APV- og PV-merker, oppnådd under tester i overbelastningsmodus, viser at sannsynligheten for antennelse av isolasjonen i ledninger med kobberledende ledninger er høyere enn for aluminiumtråder.

Kortslutning av samme mønster observeres. Brennkapasiteten til lysbueutladninger i kretser med kobbertråder er høyere enn med aluminiumtråder.For eksempel brennes et stålrør med en veggtykkelse på 2,8 mm (eller brennbart materiale på overflaten antennes) med et tverrsnitt av en aluminiumtråd på 16 mm2 og med en kobbertråd med et tverrsnitt på 6 mm2 .

Strømmangfoldighet bestemmes av forholdet mellom kortslutnings- eller overbelastningsstrømmen og den kontinuerlige tillatte strømmen for et gitt tverrsnitt av lederen.

Ledninger og kabler med polyetylenkappe, samt polyetylenrør ved legging av ledninger og kabler i disse, har størst risiko for brann. Kabling i polyetylenrør sett fra brannsynspunkt er en større fare enn ledninger i vinylplastrør, derfor er bruksområdet for polyetylenrør mye smalere. Overbelastning er spesielt farlig i private boligbygg, der som regel alle forbrukere blir matet fra ett nettverk, og beskyttelsesenheter er ofte fraværende eller kun designet for kortslutningsstrøm. I høyhus er det heller ingenting i veien for at beboerne kan bruke kraftigere lamper eller slå på elektriske husholdningsapparater med en samlet effekt som er større enn den nettet er beregnet for.

På kabelenheter (kontakter, brytere, stikkontakter, etc.) er grenseverdiene for strømmer, spenninger, strøm angitt, og på terminaler, kontakter og andre produkter, i tillegg, de største tverrsnittene av de tilkoblede ledningene. For å bruke disse enhetene på en sikker måte, må du kunne tyde disse etikettene.

For eksempel er bryteren merket «6,3 A; 250 V «, på patronen -» 4 A; 250 V; 300 W «, og på forlengelsen -splitter -» 250 V; 6,3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6,3 A» advarer om at strømmen som går gjennom bryteren ikke bør overstige 6,3 A, ellers vil bryteren overopphetes. For enhver lavere strøm er bryteren egnet, fordi jo lavere strøm, desto mindre varmes kontakten opp. Påskriften «250 V» indikerer at bryteren kan brukes i nettverk med en spenning som ikke overstiger 250 V.

Hvis du multipliserer 4 A med 250 V, får du 1000, ikke 300 watt. Hvordan knytter jeg en beregnet verdi til en etikett? Vi må starte fra makten. Ved en spenning på 220 V er den tillatte strømmen 1,3 A (300: 220); ved en spenning på 127 V — 2,3 A (300-127). En strøm på 4 A tilsvarer en spenning på 75 V (300: 4). Inskripsjon "250 V; 6,3 A «indikerer at enheten er designet for nettverk med en spenning på ikke mer enn 250 V og en strøm på ikke mer enn 6,3 A. Multiplisere 6,3 A med 220 V, får vi 1386 W (1300 W, avrundet). Multipliserer 6,3A med 127V, får vi 799W (700W avrundet). Spørsmålet oppstår: er det ikke farlig å runde på denne måten? Det er ikke farlig fordi man etter avrunding får lavere effektverdier. Hvis strømmen er mindre, varmes kontaktene opp mindre.

Når en elektrisk strøm flyter gjennom kontaktforbindelsen på grunn av den transiente motstanden til kontaktforbindelsen, faller spenningen, kraft og energi frigjøres, noe som får kontaktene til å varmes opp. En overdreven økning i strøm i kretsen eller en økning i motstand fører til en ytterligere økning i temperaturen på kontakt- og ledningsledningene, noe som kan forårsake brann.

I elektriske installasjoner brukes permanente kontaktforbindelser (lodding, sveising) og avtakbare (med skrue, plugg, fjær, etc.) og kontakter til bryterenheter - magnetiske startere, releer, brytere og andre enheter spesielt designet for lukking og åpning av elektriske installasjoner kretser, det vil si for deres kommutering. I interne strømnett fra inngangen til mottakeren av elektrisitet elektrisitet lasten strømmer gjennom et stort antall kontaktforbindelser.

Under ingen omstendigheter bør kontaktlenkene brytes... Studiene utført for en tid siden på utstyret til interne nettverk viser at av alle de undersøkte kontaktene oppfyller bare 50% kravene til GOST. Når belastningsstrømmen flyter i en kontaktforbindelse av dårlig kvalitet, frigjøres en betydelig mengde varme per tidsenhet, proporsjonalt med kvadratet av strømmen (strømtetthet) og motstanden til kontaktens faktiske kontaktpunkt.

Hvis de varme kontaktene kommer i kontakt med brennbare materialer, kan de ta fyr eller forkulle, og isolasjonen til ledningene kan ta fyr.

Verdien av kontaktmotstanden avhenger av strømtettheten, kompresjonskraften til kontaktene (størrelsen på motstandsområdet), materialet de er laget av, graden av oksidasjon av kontaktflatene, etc.

For å redusere strømtettheten i kontakten (og dermed temperaturen), er det nødvendig å øke det faktiske kontaktområdet til kontaktene. Hvis kontaktplanene presses mot hverandre med en viss kraft, vil de små tuberklene i kontaktpunktene bli litt knust.På grunn av dette vil størrelsen på kontaktelementområdene øke og ytterligere kontaktområder vil vises, og strømtettheten, kontaktmotstanden og kontaktoppvarmingen vil avta. Eksperimentelle studier har vist at det er en omvendt sammenheng mellom kontaktmotstand og mengden dreiemoment (kompresjonskraft). Med en to ganger reduksjon i dreiemoment øker motstanden til kontaktforbindelsen til APV-ledningen med et tverrsnitt på 4 mm2 eller to ledninger med et tverrsnitt på 2,5 mm2 med 4-5 ganger.

For å fjerne varme fra kontaktene og spre den ut i miljøet, lages kontakter med en viss masse og kjøleflater. Spesiell oppmerksomhet rettes mot stedene for tilkobling av ledninger og deres tilkobling til kontaktene til inngangsenhetene til de elektriske mottakerne. På de bevegelige endene av ledningene brukes ører av forskjellige former og spesielle klemmer. Påliteligheten til kontakten er sikret av konvensjonelle skiver, fjærbelastede og med flenser. Etter 3–3,5 år øker kontaktmotstanden ca. 2 ganger. Motstanden til kontaktene øker også betydelig under en kortslutning som følge av en kort periodisk effekt av strømmen på kontakten. Tester viser at kontaktfuger med elastiske fjærskiver har størst stabilitet når de utsettes for uheldige faktorer.

Dessverre er "pucksparing" ganske vanlig. Skiven skal være laget av ikke-jernholdige metaller som messing. Stålskiven er beskyttet med et anti-korrosjonsbelegg.