Ngắn mạch là gì? Nguyên nhân và biện pháp hạn chế?

Trong hệ thống điện hiện tượng ngắn mạch là một trong những hiện tượng phổ biến vậy ngắn mạch là gì? Nguyên nhân và cách khắc phục. Điện Kiên Vương sẽ giới thiệu đến các bạn.

Ngắn mạch là gì?

Ngắn mạch là sự chạm chập giữa các pha với nhau hoặc giữa các pha với đất hay dây trung tính. Mạng có trung tính không trực tiếp nối đất (hoặc nối đất qua thiết bị bù) khi có trạm đất một pha thì dòng điện ngắn mạch là dòng điện dung của các pha đối với đất tạo nên.

Khi xuất hiện ngắn mạch tổng trở của mạch trong hệ thống giảm xuống (mức độ giảm phụ thuộc vào vị trí của điểm ngắn mạch trong hệ thống). Dòng ngắn mạch trong các nhánh riêng lẻ của hệ thống, tăng lên so với các dòng điện ở chế độ làm việc bình thường. Gây nên sự giảm áp trong hệ thống. (sự giảm này càng nhiều khi càng gần vị trí ngắn mạch).

Thông thường ở chỗ ngắn mạch có một điện trở quá độ nào đó (điện trở hồ quang, điện trở của các phần tử ngang theo đường đi của dòng điện từ pha này tới pha khác hoặc từ pha tới đất), Trong nhiều trường hợp điện trở này có trị số rất nhá mà thực tế có thể bỏ qua được. Những loại ngắn mạch như vậy gọi là ngắn mạch có tính chất kim loại (ngắn mạch trực tiếp). Dòng ngắn mạch có tính chất kim loại lớn hơn khi có điện trở quá độ. Vì vậy khi cần tìm giá trị lớn nhất có thể của dòng ngắn mạch ta coi rằng chỗ ngắn mạch không có điện trở quá độ.

Các dạng ngắn mạch chính

• Ngắn mạch ba pha.
• Ngắn mạch hai pha.
• Ngắn mạch một pha:
• Ngắn mach hai pha chạm đất:

Kết luận:

• Ngắn mạch ba pha là ngắn mạch đối xứng.
• Các dạng ngắn mạch khác là không đối xứng.
• Ngắn mạch ba pha chỉ xảy ra với xác suất nhá (5%). Tuy nhiên việc nghiên cứu nó lại vẫn rất cần thiết, vì đó là dạng ngắn mạch đối xứng. Các dạng ngắn mạch khác đều có thể dùng phương pháp thành phần không đối xứng để đưa về dạng ngắn mạch ba pha.

Trong thời gian xảy ra ngắn mạch kể từ lúc xảy ra cho tới khi cắt được phần tử bị háng. Trong mach điện xảy ra một quá trình quá độ phức tạp, mang tính chất của các dao động điện từ, liên quan đến sự biến thiên của điện áp, dòng điện, từ thông và những dao động cơ điện, liên qua đến biến thiên công suất, mô men quay, mô men cản.

Khi nghiên cứu ngắn mạch nếu đứng trên quan điểm điện từ của quá trình quá độ để khảo sát hiện tượng. Ngược lại khi nghiên cứu ổn định người ta lại đứng trên quan điểm điện cơ. Việc tách thành 2 quá trình như trên là để việc nghiên cứu và tính toán thực hiện được đơn giản. Để có lời giải chính xác, sau khi nghiên cứu riêng rẽ cần phải tổng hợp lại và nhiều lúc theo quan điểm nghiên cứu riêng rẽ mà yêu cầu của các vấn đề lại mâu thẫn nhau.

Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch

Nguyên nhân

Chủ yếu là do cách điện bị hư hỏng, ngoài ra còn một số nguyên nhân khác như:

• Sét đánh trực tiếp.
• Quá điện áp nội bộ.
• Cách điện bị già cỗi (do thời gian sử dụng quá lớn).
• Trông nom, bảo dưỡng thiết bị không chu đáo.
• Các nguyên nhân cơ học trực tiếp như đào đất chạm phải dây cáp, thả diều, chim đậu, cây đổ… hoặc do thao tác sai của nhân viên vận hành.

Hậu quả

• Làm dòng điện tăng phát nóng cục bộ tại nơi có dòng điện đi qua.
• Gây hiệu ứng cơ giới giữa các dây dẫn, dòng điện xung kích có thể làm hỏng các khí cụ điện.
• Khi có ngắn mạch điện áp giảm xuống thấp, động cơ ngừng quay, ngừng chệ hoặc hỏng sản phẩm, cháy động cơ, không khởi động được.
• Cố thể phá hoại sự ổn định của hệ thống.
• Ngắn mạch hai pha hoặc một pha chạm đất còn gây ra dòng thứ tự không làm nhiễu loạn đường dây thông tin và tín hiệu đường sắt ở gần.
• Cung cấp điện bị gián đoạn.

Biện pháp hạn chế

• Dùng sơ đồ nối dây hợp lý, đơn giản, rõ ràng ít gây nhầm lẫn. Khi có sự cố chỉ có phần tử sự cố bị cắt, các phần tử khác vẫn phải được làm việc bình thường.
• Các thiết bị và bộ phận có dòng ngắn mạch ngắn mạch đi qua phải được chọn để có khả năng chịu được tác dụng nhiệt và cơ của dòng ngắn mạch
• Dùng các biện pháp hạn chế dòng ngắn mạch ngắn mạch (đùng kháng điện).
• Dùng các thiết bị tự động và biện pháp bảo vệ ngắn mạch và quá điện áp.

Mục đích của tính toán ngắn mạch

• Để lựa chọn thiết bị điện khi thiết kế, đảm bảo an toàn dưới tác động nhiệt và cơ do dòng ngắn mạch gây ra.
• Để phục vụ cho tính toán hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ và tự động hoá trong hệ thống điện nhằm loại trừ nhanh các phần tử sự cố ngắn mạch ra khỏi hệ thống điện.
• Để lựa chọn phương án xây dựng sơ đồ hợp lý.
• Để phục vụ thiết kế, lựa chọn các thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch.

Kết Luận

Hy vọng những thông tin trong bài viết mang lại sự bổ ích và giúp bạn hiểu thêm về hiện tượng ngắn mạch. Chúc bạn thành công!

Xem thêm:

• MCCB là gì? Thông số, phân loại, tính năng của MCCB?
• Hồ quang điện là gì? Các loại hồ quang và Quá trình dập tắt hồ quang điện?
• Contactor là gì? Cấu tạo và phân loại contactor?