Как проверить автоматический выключатель коротким замыканием

Как проверить проводку на замыкание

В большинстве городских домов, построенных более тридцати-сорока лет назад, электропроводка в квартирах выполнена алюминиевым проводом. За годы эксплуатации изоляция пересохла и потрескалась. И сечение проводов не было рассчитано на современную нагрузку. Пришло время провода менять. Но чтобы не штробить новые каналы, стоит воспользоваться старыми. Возникает вопрос – как найти старую проводку, чтобы не ковырять всю стену. Для решения этой задачи разработано много методов и приборов.

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:

1. Обрыв проводов в энергосетях под напором сильного ветра, от налипания снега и по другим причинам.
2. В домашней сети причиной КЗ нередко стаёт неисправность электропроводки или чрезмерная нагрузка отдельных участков электрической сети.
3. Короткие замыкания встречаются в электрическом оборудовании, как правило, из-за плохого состояния соединительных шнуров, причиной которого является небрежное отношение к ним.
4. 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.
5. 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.
6. 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.

Как найти обрыв проводки в автомобиле

При обрыве электрическая цепь размыкается. Часто причиной отсутствия напряжения является плохой контакт в разъеме цепи. Корпус колодки скрывает окислившиеся контакты, поэтому поиск неисправности может занимать длительное время. Обрыв может обнаружиться при покачивании колодок или проводов.

Чтобы найти обрыв в проверке нужно выставить мультиметр в режиме омметра или прозвонки. Выводы прибора подсоединяем к концам проверяемой цепи:

• Если обрыва нет — мультиметр подаст звуковой сигнал (в режиме прозвонки) или сопротивление будет минимальным (в режиме омметра).
• Если в проводке обрыв — звукового сигнала не будет (в режиме прозвонки), а сопротивление будет очень большим (в режиме омметра).

Как измеряется ток КЗ при помощи приборов

Есть старый, «дедовский» способ измерения тока КЗ – с использованием понижающего трансформатора, амперметра и вольтметра. Далее нужен расчет по формулам.

Есть и другой, экстремальный способ – подключают амперметр и вручную создают короткое замыкание, замыкая цепь. Это не наш метод – мало того, что он неточен, но при таком «измерении» электросеть подвергается экстремальной нагрузке. К тому же не факт, что защита выбрана правильно, поэтому можно просто-напросто сжечь электропроводку.

Я в школьные годы решил как-то проверить «ток в розетке» этим методом, и воткнул свой новенький тестер ТЛ-4М в режиме амперметра (∼3А) в розетку. Результат – в доме выбило «пробки», в тестере сгорел шунт, а я получил бесценный опыт.

Сейчас большинство приборов вычисляют полное сопротивление петли «фаза – ноль», а затем автоматически пересчитывают полученное значение в ток КЗ. Делается это методом падения напряжения, подключая к точке измерения нагрузку (резистор) известного сопротивления. Номинал резистора обычно равен 10 Ом, время измерения – 30 мс (полтора периода напряжения). Такое измерение не перегружает сеть, и в то же время обеспечивает максимальную точность, не вызывая срабатывания автоматических выключателей – тепловой расцепитель за такое время не успеет сработать, а электромагнитному не хватит величины испытательного тока.

При этом ток КЗ измеряется во всех вариантах, где он может возникнуть: «фаза – нейтраль», «фаза – защитное заземление», «фаза – фаза».

Чтобы правильно провести измерения тока КЗ при помощи приборов, нужно обладать достаточной квалификацией, и внимательно изучить инструкцию к прибору. Например, необходимо учитывать сопротивление измерительных проводов. Важен и тот факт, что полученное значение тока КЗ нужно пересчитать под реальное напряжение в сети.

Другие причины отключения АВ

Следует отметить, что существуют и другие (маловероятные) причины отключения автоматического выключателя. Ввиду чего их также не стоит упускать из виду.

• Срабатывание защиты в АВ при перегорании лампы накаливания в момент включения. Не является проблемой, так как связано с физическими свойствами осветительного устройства, при котором пусковой ток лампы может в 10 раз превышать номинальный ток автоматического выключателя. Дабы подобного не происходило следует отказаться от ламп накаливания в пользу современных энергоэффективных систем, оснащенных мягким пуском.
• Самопроизвольное отключение АВ в результате его выхода из строя проверяется путем замены автоматического выключателя на идентичный аналог.
• Низкое качество монтажа в месте подключения выводов на автомате. При плохом контакте проводников в месте подключений, может происходить перегрев, который и будет вызывать срабатывание теплового расцепителя. Ревизия в таком случае будет предполагать новое переподключение питающих и отходящих проводников с хорошей обтяжкой. Если же на автоматическом выключателе присутствуют следы деформации в результате подплавления, то такой АВ необходимо заменить.

Типы выключателей

Короткое замыкание подвергает оборудование большой нагрузке. Поэтому, при проектировании узла распределительного устройства или распределительного щита, обязательно необходимо учитывать тепловые и динамические напряжения, вызванные максимальным током короткого замыкания в точке подключения на месте. Для предотвращения повреждения установки, оборудования, техники (или, наиболее важное, персонала) устройства защиты от короткого замыкания используются для отключения тока короткого замыкания в точке подключения.

Рис. 1: Различные автоматические выключатели используются для защиты электрооборудования в случае возникновения тока короткого замыкания. Широкий ассортимент выключателей АББ охватывает практически все значения напряжения и тока. Отличное решение для данных задач — главный выключатель ABB S753DR-E63.

Рис. 2: Автоматический выключатель 3-полюсный, 6А Schneider Electric ВА63 Домовой, 11221

Так же, не менее часто для этой задачи переключения используются автоматические выключатели в литом корпусе — (MCCB), миниатюрные автоматические выключатели (MCB), автоматические выключатели с защитой от утечки тока (RCCB), и автоматические выключатели с защитой от перегрузки по току (RCBO). Эти устройства имеют максимальную емкость для короткого замыкания, что позволяет сборщику панелей выбрать правильный продукт для применения. Такие выключатели подходят для изоляции, но выключатели-разъединители обычно также устанавливаются так, что оборудование может быть полностью обесточено для инжиниринга или технического обслуживания.

Рис. 3: Автоматический выключатель с термомагнитным расцепителем Schneider Electric EasyPact EZC400N 3 полюса, 400А, 36 кА EZC400N3400N

Рис. 4: Низковольтный автоматический выключатель в литом корпусе ABB A1 (соответствует IEC / EN 60947-2).

Непрерывный ток короткого замыкания

Низковольтные установки обычно запитываются от трансформаторов. В такой низковольтной сети непрерывный ток короткого замыкания (Ik) рассчитывается на основе номинального напряжения и сопротивления переменного тока (импеданса) короткого замыкания. Наложенная составляющая постоянного тока, которая медленно затухает до нуля, также существует (рис. 5). Пиковое значение Ik является важным значением для определений короткого замыкания в стандартах.

Рис. 5: Характеристики тока короткого замыкания.

Стандарты, касающиеся выключателей

В зависимости от конкретного применения могут использоваться разные стандарты, когда разработчик определяет автоматические выключатели или соответствующее оборудование для защиты электросети:
⚡ Стандарт IEC / EN 60898-1 применяется к автоматическим выключателям для защиты от сверхтока в домашних хозяйствах и аналогичных установках — например, в магазинах, офисах, школах и небольших коммерческих зданиях. Эти выключатели предназначены для работы без посторонних людей и без необходимости технического обслуживания.
⚡ Стандарт IEC / EN 60947-2 применяется к автоматическим выключателям, используемым в основном в промышленных приложениях, где доступ имеют только обученные люди.
⚡ Выключатели-разъединители проверены на соответствие стандарту IEC / EN 60947-3.
⚡ Распределительные щиты в сборе или распределительные щиты, проверенные на соответствие стандарту IEC / EN 61439.

Из-за различий в стандартах, в некоторых случаях, для одного и того же электрического процесса используются разные определения. Поэтому, инженер должен убедиться, что он полностью понимает, какое конкретное определение, скажем, для мощности короткого замыкания, применимо к конструкции, над которой он работает.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60898-1

IEC / EN 60898-1 определяет номинальную мощность короткого замыкания (Icn) как отключающую способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний не включает в себя способность автоматического выключателя переносить 85 процентов своего тока отключения в течение определенного обычного времени. Отключающая способность при коротком замыкании (Ics) — это отключающая способность в соответствии с заданной последовательностью испытаний, которая включает способность автоматического выключателя нести 85 процентов своего тока отключения в течение определенного времени. МЭК/EN 60898-1 определяет фиксированные значения отношения Ics к Icn. Значения Ics и Icn выражаются как среднеквадратичные значения предполагаемых токов короткого замыкания. Чтобы соответствовать требованиям стандарта для обеих этих мощностей короткого замыкания, операции размыкания / замыкания каждого из трех автоматических выключателей должны быть проверены. Для операции размыкания ток короткого замыкания инициируется под заданным фазовым углом по отношению к форме волны напряжения. Три автоматических выключателя проверены под разными углами. Последовательность тестирования для Icn: «O — t — CO», где «O» — это размыкание, а «CO» — замыкание и размыкание, что означает, что тестируемый выключатель включен и испытывает ток короткого замыкания. на определенный срок. Время «t» между операциями составляет 3 минуты. Для Ics последовательность испытаний составляет «O — t — O — t — CO» для однополюсных и двухполюсных автоматических выключателей и «O — t — CO — t — CO» для трехполюсных и четырехполюсных автоматических выключателей. То, как инициирование тока короткого замыкания указано в стандарте, означает, что по меньшей мере один тестируемый автоматический выключатель должен отключаться при наиболее сильном фазовом угле напряжения.

Автоматические выключатели и IEC / EN 60947-2

IEC / EN 60947-2 определяет предельную отключающую способность при коротком замыкании (Icu), также известную как отключающую способность, в соответствии с определенной последовательностью испытаний. Эта последовательность испытаний включает проверку расцепителя перегрузки автоматического выключателя. В IEC / EN 60947-2, Ics — это отключающая способность в соответствии с определенной последовательностью испытаний, которая включает проверку работоспособности выключателя при номинальном токе, испытание на повышение температуры и проверку расцепления перегрузки. IEC / EN 60947-2 определяет значения от 25 до 100 процентов для отношения Ics к Icn. Опять же, значения Ics и Icn выражаются как среднеквадратичные значения предполагаемых токов короткого замыкания. Чтобы соответствовать требованиям стандарта, для обеих мощностей короткого замыкания должен быть проверен каждый из двух автоматических выключателей. Аналогично IEC / EN 60898-1, ток короткого замыкания инициируется под заданным фазовым углом относительно формы волны напряжения для размыкания, но здесь два автоматических выключателя проверяются под одним и тем же углом. Последовательность испытаний для Icu — «O-t-CO» и «O-t-CO-t-CO» для Ics. Время «t» между операциями снова составляет 3 минуты, и для размыкания ток короткого замыкания инициируется при определенном фазовом угле напряжения, определяемом как угол, при котором достигается пиковый ток. Этот пиковый ток является одновременно номинальной способностью создавать короткое замыкание (Icm) и выражается как номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании, умноженная на коэффициент, определенный в IEC 60947-2.

Приведенные выше примеры показывают, что правильная конфигурация защитных устройств может позволить распределительному устройству работать безопасно и надежно в условиях короткого замыкания. Упомянутые различные стандарты IEC/EN помогают проектировщикам выбирать правильные номиналы для продуктов, которые они используют и, таким образом, гарантируют, что электроэнергия продолжает поступать в оборудование, независимо от того, какие условия электрических неисправностей возникают.

Несколько полезных советов

Если ваша постройка имеет солидный возраст, старую электропроводку лучше всего поменять полностью. Короткое замыкание может произойти в любом другом месте, поскольку изоляция проводников уже потеряла нужные свойства.
Если обнаружите, что какой-то из выключателей или розетка начинают искрить – лучше сразу же заменить их. Именно в таких местах возникают очаги повышенной вероятности замыкания.
Если по каким-то причинам защитные автоматы и УЗО (устройство защитного отключения) не установлены – необходимо эту недоработку устранить, иначе последствия могут быть плачевными. Такое упущение наблюдается в старых зданиях.
Если устанавливается новая электропроводка, сечение кабеля обязательно должно быть с запасом, чтобы не перегреть жилы во время больших нагрузок. Для этого вы должны чётко представлять себе, какие электроприборы будут подключаться и где.

Чётко выполняя все вышеуказанные рекомендации, можно устранить короткое замыкание проводов собственными силами, не имея для этого специального образования и навыков.