ЖУРНАЛ СТА №3/2024

ключения входного автомата. Но, как показал анализ технической литерату- ры [1, 2], посвящённой электромагнит- ным процессам при коротком замыка- нии, эти процессы достаточно сложны и зависят от ряда факторов, таких как характер подключённых нагрузок (ём- костный, индуктивный, резистивный), предусловие возникновения КЗ (в ра- нее подключённой нагрузке или в мо- мент её включения), степени изношен- ности проводов шлейфа. Рассмотрим основные выводы, пред- ставленные в [1, 2], существенные для разработки системы мониторинга электропроводки. Как указано в работе [1] со ссылкой на стандарт МЭК 60050-195, термин «ко- роткое замыкание» определяется как случайный или преднамеренно соз- данный проводящий путь между двумя или более проводящими частями, при- нуждающий различия потенциалов между этими частями становиться рав- ными или близкими к нулю. ГОСТ Р 51731 определяет термин «пе- регрузка» как «Условие возникновения сверхтока в электрически не повреж- дённой сети». Типовая причина возникновения пе- регрузки – в какой-то момент времени сумма токов всех одновременно рабо- тающих электроприёмников превыша- ет номинальный ток в шлейфе. Наибольшую пожароопасность пред- ставляет короткое замыкание в шлей- фе. Вероятность возгорания электро- проводки из-за перегрузки значитель- но ниже, поскольку в современных электроустановках зданий для защиты от сверхтоков в обязательном порядке (Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ), актуальная версия на 2024 год – глава 7.1) должны применяться устрой- ства защиты от импульсных помех и перенапряжений (УЗИПы) и автоматы выключения. Причины короткого замыкания со- стоят в следующем. Короткое замыкание обычно возни- кает в условиях единичного или мно- жественных повреждений изоляции каких-то проводящих частей, находя- щихся под разными электрическими потенциалами. Эти проводящие части замыкаются друг на друга, образуя между собой электрические контакты с ничтожно малыми переходными со- противлениями. Электрическое сопротивление цепи при коротком замыкании незначи- тельно, поэтому в ней возникает боль- шая сила тока, провода при этом могут сильно нагреться и стать причиной по- жара. Применение плавких вставок (предохранителей) в устройствах на- грузки далеко не всегда решает про- блему, поскольку время их срабатыва- ния сильно зависит от величины пре- вышения тока в цепи относительно по- рога срабатывания предохранителя и может составлять от десятых долей се- кунды до несколько секунд. Как показано в работе [2], КЗ сопро- вождается апериодическим переход- ным процессом изменения тока в сети, форма которого может существенно от- личаться от гармонического колебания частотой 50 Гц. При этом максималь- ное значение тока может на порядок и более превышать номинальное. График типичного переходного про- цесса для тока при КЗ в электропровод- ке с индуктивно-резистивной нагруз- кой показан на рис. 1. Из представленного графика видно, что полный ток КЗ слагается из двух со- ставляющих: вынужденной i n , обуслов- ленной действием напряжения источ- ника, и свободной i , с максимальной амплитудой ударного тока I уд , обуслов- ленной изменением запаса энергии магнитного поля в индуктивности. Вынужденная составляющая тока КЗ имеет периодический характер с ча- стотой, равной частоте напряжения ис- точника. Свободная составляющая тока имеет апериодический характер изменения, поэтому её называют апериодической составляющей тока КЗ. Быстрота затухания апериодическо- го тока зависит от соотношения между активным и индуктивным сопротив- лениями цепи КЗ: чем больше актив- ное сопротивление, тем затухание про- исходит интенсивней. Максимальная величина мгновенно- го значения тока I уд наступает пример- но через 0,01 с после начала процесса КЗ. Таким образом, процесс КЗ является достаточно динамичным и быстропро- текающим. Математические и физические моде- ли процессов КЗ при различных харак- терах нагрузки подробно рассмотрены в работе [2]. Современное подключаемое оборудо- вание, как то: АС-DC модули светодиод- ных осветительных приборов, встроен- ные электродвигатели различных уст- ройств, компьютерные бестрансформа- торные блоки питания – обладает зна- чительным реактивным импедансом нагрузки (ёмкостным или индуктив- ным), что приводит к искажению гар- монической формы тока в шлейфе. Электродвигатели свыше 1 кВт обла- дают значительным начальным пуско- вым током, порядка 30–35 А, и КЗ в мо- мент запуска двигателя приводит к возникновению ударных токов свыше 100 А. Как следует из представленных факторов, рассмотренное техническое решение далеко не всегда обеспечива- ет быстрое обесточивание шлейфа при возникновении КЗ и может привести к возгоранию проводников. Требования к алгоритму мониторинга Алгоритм мониторинга состояния шлейфов электропроводок должен строиться с учётом электрофизических характеристик современного подклю- чаемого оборудования. В процессе мониторинга алгоритм тестирования должен обнаруживать СТА 3/2024 7 www.cta.ru НОУ - ХАУ Рис. 1. График переходного процесса тока при КЗ i уд i а0 i n i a i i t До КЗ После КЗ