短路保護的工作原理和工作原理

電氣工程中的術語“短路”是指電壓源的緊急操作。發生在違反能量傳輸技術過程的情況下，當工作發電機或化學元件的輸出端子短路（短路）時。

在這種情況下，電源的全部功率會立即施加到短路上。巨大的電流流過它，會燒毀設備並對附近的人造成電擊傷害。為了阻止此類事件的發展，使用了特殊的保護措施。

短路的種類有哪些

自然電異常

它們出現在閃電放電期間伴隨著 強大的閃電.

它們的形成來源是不同符號和大小的高靜電電位，當它們被風吹到很遠的距離時，由雲層積累。由於自然冷卻，隨著高度的上升，雲中的水分凝結，形成雨水。

潮濕的環境具有較低的電阻，這會導致空氣絕緣擊穿，從而導致閃電形式的電流通過。

放電在兩個不同電位的物體之間滑動：

• 在逼近的雲層上；

• 在雷雲和地面之間。

第一種閃電對飛機來說是危險的，向地面放電會破壞樹木、建築物、工業設施、架空電力線。為了防止它，安裝了避雷針，它們依次執行以下功能：

1、接收、吸引雷電電位到專用避雷器；

2. 接收電流通過管道到達建築物的接地電路；

3.本電路高壓放電對地電位的放電。

直流短路

電流電壓源或整流器會在輸出觸點的正負電位上產生差異，這在正常情況下可確保電路的運行，例如，燈泡從電池發出的光，如下圖所示。

在這種情況下發生的電氣過程由數學表達式描述 完整電路的歐姆定律.

通過克服電阻 «R» 和 «r»，源的電動勢被分配以在內部和外部電路中產生負載。

在緊急模式下，電池端子 «+» 和 «-» 之間會發生電阻非常低的短路，這實際上會切斷外部電路中的電流，從而停用這部分電路。因此，對於標稱模式，我們可以假設 R = 0。

所有電流僅在內部電路中流通，內部電路具有很小的電阻，由公式 I = E / r 確定。

由於電動勢的大小沒有改變，電流值急劇增加。這種短路流過短路線和內環，導致它們產生大量熱量並隨後導致結構損壞。

交流電路中的短路

這裡的所有電氣過程也由歐姆定律的運作來描述，並根據類似的原則進行。他們通過的特點要求：

• 使用具有不同配置的單相或三相網絡；

• 接地迴路的存在。

交流電路中的短路類型

短路電流可能發生在：

• 相和地；

• 兩個不同的階段；

• 兩個不同的相位和接地；

• 三個階段；

• 三相和地球。

對於通過架空電力線傳輸電力，電力系統可能會使用不同的中性點連接方案：

1.孤立的；

2.聾地接地。

在每一種情況下，短路電流都會形成自己的路徑並具有不同的值。因此，在為它們創建電流保護配置時，考慮了上述所有用於組裝電路的選項以及其中短路電流的可能性。

短路也可能發生在用電設備中，例如電動機。在單相結構中，相電位可以突破絕緣層到達外殼或中性導體。在三相電氣設備中，附加故障可能發生在兩相或三相之間或它們與框架/接地的組合之間。

在所有這些情況下，與直流電路中的短路情況一樣，非常大的短路電流將流過形成的短路以及連接到發電機的整個電路，從而導致緊急模式。

為防止這種情況，使用保護措施自動去除暴露於增加電流的設備的電壓。

如何選擇短路保護動作限值

所有電器都設計為在其電壓等級中消耗一定量的電量。評估負載不是通過功率，而是通過電流。更容易測量、控制和創建針對它的保護。

該圖顯示了在設備的不同操作模式下可能出現的電流圖。對於它們，選擇用於設置和設置保護設備的參數。

棕色圖表顯示標稱模式的正弦波，在電路設計中選擇它作為初始模式，同時考慮到佈線的功率和電流保護裝置的選擇。

工頻正弦波 50赫茲 在這種模式下它總是穩定的，一個完整的振盪週期發生在 0.02 秒的時間內。

工作模式的正弦波在圖中以藍色顯示。它通常小於標稱諧波。人們很少會充分利用分配給他們的所有儲備能力。例如，如果一個五臂枝形吊燈掛在房間裡，那麼通常包括一組燈泡用於照明：兩個或三個，而不是全部五個。

為了使電器在額定負載下可靠工作，它們會產生一個小的電流儲備來設置保護。他們調整跳閘的電流量稱為設定值。達到時，開關會斷開設備的電壓。

在標稱模式和設定點之間的正弦幅度範圍內，電路以輕微過載模式運行。

故障電流的可能時間特性在圖表中以黑色顯示。其振幅超過保護設定值，振盪頻率發生劇烈變化。它本質上通常是非週期性的。每個半波的幅度和頻率都會發生變化。

過流保護算法

每個短路保護包括三個主要操作階段：

1. 持續監測被監測電流正弦波的狀態，判斷故障時刻；

2.分析形勢，從邏輯部分向執行機構下達命令；

3. 通過開關裝置釋放設備電壓。

在許多設備中，使用了另一個元素——響應時間延遲的引入。它用於在復雜的分支電路中提供選擇性原理。

由於正弦波在 0.005 秒的時間內達到其振幅，因此保護裝置對其進行測量至少需要這段時間。接下來的兩個階段的工作也不會馬上展開。

由於這些原因，最快電流保護的總動作時間略小於 0.02 秒的一次諧波振盪週期。

短路保護的設計特點

流過每根電線的電流導致：

• 導體的熱加熱；

• 引導磁場。

這兩個動作作為保護裝置設計的依據。

電流保護

科學家焦耳和楞次描述的電流熱效應用於保護保險絲。

警衛

它基於在電流路徑中安裝保險絲，該保險絲可最佳承受標稱負載，但在超過標稱負載時會燒毀，從而中斷電路。

緊急電流值越高，斷路的速度越快 - 移除電壓。如果電流稍微超過，可能會在很長一段時間後關閉。

保險絲成功用於電子設備、汽車電氣設備、家用電器、高達 1000 伏的工業設備。他們的一些型號用於高壓設備電路。

基於電流電磁影響原理的保護

在載流導線周圍感應磁場的原理使得使用跳閘線圈創建大量電磁繼電器和開關成為可能。

它的線圈位於磁芯上——磁路中每一匝都會增加磁通量。動觸頭與電樞機械連接，電樞是鐵芯的擺動部分。它在彈簧力的作用下壓在固定觸點上。

流過螺旋線圈匝數的額定電流會產生無法克服彈簧力的磁通量。因此，觸點永久關閉。

在緊急電流的情況下，電樞被吸引到磁路的靜止部分並斷開由觸點形成的電路。

照片中顯示了一種基於從被保護電路中去除電磁電壓而工作的斷路器。

它用：

• 自動關閉緊急模式；

• 電弧滅火系統；

• 手動或自動啟動。

數字短路保護

上面討論的所有保護都適用於模擬值。除此之外，最近在工業領域，尤其是能源領域，數字技術正在積極引入基於工作 微處理器設備 和靜態繼電器。為家庭需求生產功能簡化的相同設備。

通過內置的降壓電流互感器測量流過被保護電路的電流大小和方向，精度高。它測量的信號通過疊加數字化 高頻矩形脈衝 根據調幅原理。

然後進入微處理器保護的邏輯部分，該部分根據特定的預配置算法工作。在緊急情況下，設備邏輯會向關閉執行器發出命令以斷開網絡電壓。

為了保護操作，使用了一個電源單元，它從主電源或自主電源獲取電壓。

數字短路保護具有大量的功能、設置和能力，直至記錄網絡的緊急狀態及其關閉模式。