短路保护的工作原理和工作原理

电气工程中的术语“短路”是指电压源的紧急操作。发生在违反能量传输技术过程的情况下，当工作发电机或化学元件的输出端子短路（短路）时。

在这种情况下，电源的全部功率会立即施加到短路上。巨大的电流流过它，会烧毁设备并对附近的人造成电击伤害。为了阻止此类事件的发展，使用了特殊的保护措施。

短路的种类有哪些

自然电异常

它们出现在闪电放电期间伴随着 强大的闪电.

它们的形成来源是不同符号和大小的高静电电位，当它们被风吹到很远的距离时，由云层积累。由于自然冷却，随着高度的上升，云中的水分凝结，形成雨水。

潮湿的环境具有较低的电阻，这会导致空气绝缘击穿，从而导致闪电形式的电流通过。

放电在两个不同电位的物体之间滑动：

• 在逼近的云层上；

• 在雷云和地面之间。

第一种闪电对飞机来说是危险的，向地面放电会破坏树木、建筑物、工业设施、架空电力线。为了防止它，安装了避雷针，它们依次执行以下功能：

1、接收、吸引雷电电位到专用避雷器；

2. 接收电流通过管道到达建筑物的接地电路；

3、本电路对地电位的高压放电放电。

直流短路

电流电压源或整流器会在输出触点的正负电位上产生差异，这在正常情况下可确保电路的运行，例如，灯泡从电池发出的光，如下图所示。

在这种情况下发生的电气过程由数学表达式描述 完整电路的欧姆定律.

通过克服电阻 «R» 和 «r»，源的电动势被分配以在内部和外部电路中产生负载。

在紧急模式下，电池端子 «+» 和 «-» 之间会发生电阻非常低的短路，这实际上会切断外部电路中的电流，从而停用这部分电路。因此，对于标称模式，我们可以假设 R = 0。

所有电流仅在内部电路中流通，内部电路具有很小的电阻，由公式 I = E / r 确定。

由于电动势的大小没有改变，电流值急剧增加。这种短路流过短路线和内环，导致它们产生大量热量并随后导致结构损坏。

交流电路中的短路

这里的所有电气过程也由欧姆定律的运作来描述，并根据类似的原则进行。他们通过的特点要求：

• 使用具有不同配置的单相或三相网络；

• 接地回路的存在。

交流电路中的短路类型

短路电流可能发生在：

• 相和地；

• 两个不同的阶段；

• 两个不同的相位和接地；

• 三个阶段；

• 三相和地球。

对于通过架空电力线传输电力，电力系统可能会使用不同的中性点连接方案：

1.孤立的；

2.聋地接地。

在每一种情况下，短路电流都会形成自己的路径并具有不同的值。因此，在为它们创建电流保护配置时，考虑了上述所有用于组装电路的选项以及其中短路电流的可能性。

短路也可能发生在用电设备中，例如电动机。在单相结构中，相电位可以突破绝缘层到达外壳或中性导体。在三相电气设备中，两相或三相之间或它们与框架/接地的组合之间可能会发生附加故障。

在所有这些情况下，与直流电路中的短路情况一样，非常大的短路电流将流过形成的短路以及连接到发电机的整个电路，从而导致紧急模式。

为防止这种情况，使用保护措施自动去除暴露于增加电流的设备的电压。

如何选择短路保护动作限值

所有电器都设计为在其电压等级中消耗一定量的电量。评估负载不是通过功率，而是通过电流。更容易测量、控制和创建针对它的保护。

该图显示了在设备的不同操作模式下可能出现的电流图。对于它们，选择用于设置和设置保护设备的参数。

棕色图表显示标称模式的正弦波，在电路设计中选择它作为初始模式，同时考虑到布线的功率和电流保护装置的选择。

工频正弦波 50赫兹 在这种模式下它总是稳定的，一个完整的振荡周期发生在 0.02 秒的时间内。

工作模式的正弦波在图中以蓝色显示。它通常小于标称谐波。人们很少会充分利用分配给他们的所有储备能力。例如，如果一个五臂枝形吊灯挂在房间里，那么通常包括一组灯泡用于照明：两个或三个，而不是全部五个。

为了使电器在额定负载下可靠工作，它们会产生一个小的电流储备来设置保护。他们调整跳闸的电流量称为设定值。达到时，开关会断开设备的电压。

在标称模式和设定点之间的正弦幅度范围内，电路以轻微过载模式运行。

故障电流的可能时间特性在图表中以黑色显示。其振幅超过保护设定值，振荡频率发生剧烈变化。它通常是非周期性的。每个半波的幅度和频率都会发生变化。

过流保护算法

每个短路保护包括三个主要操作阶段：

1. 持续监测被监测电流正弦波的状态，判断故障时刻；

2.分析形势，从逻辑部分向执行机构下达命令；

3. 通过开关装置释放设备电压。

在许多设备中，使用了另一个元素——响应时间延迟的引入。它用于在复杂的分支电路中提供选择性原理。

由于正弦波在 0.005 秒的时间内达到其振幅，因此保护装置对其进行测量至少需要这段时间。接下来的两个阶段的工作也不会马上展开。

由于这些原因，最快电流保护的总动作时间略小于 0.02 秒的一次谐波振荡周期。

短路保护的设计特点

流过每根电线的电流导致：

• 导体的热加热；

• 引导磁场。

这两个动作作为保护装置设计的依据。

电流保护

科学家焦耳和楞次描述的电流热效应用于保护保险丝。

警卫

它基于在电流路径中安装保险丝，该保险丝可最佳承受标称负载，但在超过标称负载时会烧毁，从而中断电路。

紧急电流值越高，断路的速度越快 - 移除电压。如果电流稍微超过，可能会在很长一段时间后关闭。

保险丝成功用于电子设备、汽车电气设备、家用电器、高达 1000 伏的工业设备。他们的一些型号用于高压设备电路。

基于电流电磁影响原理的保护

在载流导线周围感应磁场的原理使得使用跳闸线圈创建大量电磁继电器和开关成为可能。

它的线圈位于磁芯上——磁路中每一匝都会增加磁通量。动触头与电枢机械连接，电枢是铁芯的摆动部分。它在弹簧力的作用下压在固定触点上。

流过螺旋线圈匝数的额定电流会产生无法克服弹簧力的磁通量。因此，触点永久关闭。

在紧急电流的情况下，电枢被吸引到磁路的静止部分并断开由触点形成的电路。

照片中显示了一种基于从被保护电路中去除电磁电压而工作的断路器。

它用：

• 自动关闭紧急模式；

• 电弧灭火系统；

• 手动或自动启动。

数字短路保护

上面讨论的所有保护都适用于模拟值。除此之外，最近在工业领域，尤其是能源领域，数字技术正在积极引入基于工作 微处理器设备 和静态继电器。为家庭需求生产功能简化的相同设备。

通过内置的降压电流互感器测量流过被保护电路的电流大小和方向，精度高。它测量的信号通过叠加数字化 高频矩形脉冲 根据调幅原理。

然后进入微处理器保护的逻辑部分，该部分根据特定的预配置算法工作。在紧急情况下，设备逻辑会向关闭执行器发出命令以断开网络电压。

为了保护操作，使用了一个电源单元，它从主电源或自主电源获取电压。

数字短路保护具有大量的功能、设置和能力，直至记录网络的紧急状态及其关闭模式。