Causas y consecuencias de un cortocircuito.

Cortocircuito — conectar la fuente de EMF a la carga, cuya resistencia es muy pequeña en comparación con la resistencia interna de la fuente.

La corriente de cortocircuito está determinada solo por la resistencia interna de la fuente r, es decir ik = E / r, donde E es la FEM de la fuente.

Generalmente Fuentes de campos electromagnéticos no están diseñados para la alta corriente que se produce durante un cortocircuito, se genera una gran cantidad de calor en la fuente, lo que puede provocar la destrucción y muerte de la fuente. Un cortocircuito es especialmente peligroso para fuentes con pequeñas resistencia interna (baterías, coches eléctricos, etc.).

Entonces, un cortocircuito ocurre cuando se conectan dos cables de un circuito, conectados a diferentes terminales (por ejemplo, en los circuitos de CC, estos son «+» y «-«) de la fuente a través de una resistencia muy pequeña, que es comparable a la resistencia de los propios cables.

La corriente de cortocircuito puede exceder muchas veces la corriente nominal en el circuito. En tales casos, el circuito debe romperse antes de que la temperatura de los cables alcance valores peligrosos.

Para proteger los cables del sobrecalentamiento y para evitar que los objetos circundantes se enciendan, se incluyen dispositivos de protección en el circuito: fusibles o rompedores de circuito.

Los cortocircuitos también pueden ocurrir con sobretensiones como resultado de tormentas eléctricas, rayos directos, daños mecánicos en las partes aislantes, acciones incorrectas del personal de servicio.

En caso de cortocircuito, las corrientes de cortocircuito aumentan bruscamente y el voltaje disminuye, lo que representa un gran peligro para los equipos eléctricos y puede causar interrupciones de energía a los consumidores.

Ver también: Cómo funciona y funciona la protección contra cortocircuitos.

Los cortocircuitos son:

• trifásico (simétrico), en el que las tres fases están cortocircuitadas;

• bifásico (desequilibrado), en el que solo dos fases están cortocircuitadas;

• bifásico a tierra en sistemas con neutros sólidamente puestos a tierra;

• neutros monofásicos desequilibrados puestos a tierra.

La corriente alcanza su valor máximo con un cortocircuito monofásico. Como resultado del uso de medidas artificiales especiales (por ejemplo, puesta a tierra de los neutros por reactores, conectando a tierra solo una parte de los neutros), el valor máximo de la corriente de cortocircuito monofásica se puede reducir al valor de la corriente de cortocircuito trifásica, para la cual los cálculos se realizan con mayor frecuencia.

Causas del cortocircuito

La principal causa de cortocircuito son las perturbaciones aislamiento de equipos eléctricos.

Las fallas de aislamiento son causadas por:

1. Sobretensión (especialmente en redes con neutro aislado),

2. Rayo directo,

3. Aislamiento por envejecimiento,

4.Daños mecánicos en el aislamiento, conducción bajo las líneas de mecanismos sobredimensionados,

5. Mantenimiento inadecuado del equipo.

A menudo, la causa del daño en la parte eléctrica de las instalaciones eléctricas son las acciones no calificadas del personal de servicio.

Cortocircuito intencional

Al aplicar esquemas de conexión simplificados de subestaciones reductoras, se utilizan dispositivos especiales: Corto circuitosque crean un cortocircuito intencional para interrumpir rápidamente la falla resultante. Así, además de los cortocircuitos accidentales en los sistemas de potencia, existen también los cortocircuitos intencionados provocados por la acción de un cortocircuito.

Consecuencias de un cortocircuito

Como resultado de un cortocircuito, las partes vivas se sobrecalientan significativamente, lo que puede provocar la ruptura del aislamiento, así como la aparición de grandes fuerzas mecánicas que contribuyen a la destrucción de partes de las instalaciones eléctricas.

En este caso, se interrumpe el suministro normal de los consumidores en las secciones no dañadas de la red, ya que el modo de emergencia de un cortocircuito en una línea provoca una disminución general del voltaje. En el punto de cortocircuito, la conjugación se vuelve cero, y en todos los puntos hasta el punto de cortocircuito, el voltaje cae bruscamente y el suministro de energía normal a las líneas no dañadas se vuelve imposible.

Cuando ocurren cortocircuitos en el sistema de potencia, su resistencia total disminuye, lo que conduce a un aumento de las corrientes en sus ramas en comparación con las corrientes en el modo normal, y esto provoca una disminución de la tensión en puntos individuales del sistema de potencia, que es especialmente grande cerca del punto de cortocircuito.El grado de reducción de voltaje depende de la operación. dispositivos para la regulación automática de voltaje y la distancia desde el sitio del daño.

Según el lugar de ocurrencia y la duración de la falla, sus consecuencias pueden ser de carácter local o afectar a todo el sistema de alimentación.

Con una larga distancia del cortocircuito, el valor de la corriente de cortocircuito puede ser solo una pequeña parte de la corriente nominal de los generadores de energía, y ellos perciben la ocurrencia de tal cortocircuito como un ligero aumento en la carga .

Una fuerte reducción en el voltaje ocurre solo cerca del punto de cortocircuito, mientras que en otros puntos del sistema de potencia esta reducción es menos notable. Por lo tanto, bajo las condiciones consideradas, las consecuencias peligrosas de un cortocircuito se manifiestan solo en las partes del sistema de suministro de energía más cercanas al lugar del accidente.

La corriente de cortocircuito, aunque pequeña en comparación con la corriente nominal de los generadores, suele ser muchas veces la corriente nominal del ramal donde se produce el cortocircuito. Por lo tanto, incluso con un flujo de corriente de cortocircuito a corto plazo, puede causar calentamiento de elementos portadores de corriente y cables por encima del nivel permitido.

Las corrientes de cortocircuito provocan fuerzas mecánicas elevadas entre los conductores, que son especialmente grandes al comienzo del proceso de cortocircuito, cuando la corriente alcanza su valor máximo. Si la resistencia de los cables y sus fijaciones es insuficiente, pueden producirse daños mecánicos.

La repentina caída de voltaje de cortocircuito profundo afecta el rendimiento de los consumidores.En primer lugar, esto se aplica a los motores, porque incluso con una caída de voltaje a corto plazo del 30-40%, pueden detenerse (los motores giran).

El vuelco de motores tiene un efecto severo en la operación de una planta industrial, ya que lleva mucho tiempo restablecer el proceso normal de producción, y el apagado inesperado de los motores puede causar un defecto en el producto de la planta.

Con una distancia pequeña y una duración de cortocircuito suficiente, es posible que las estaciones paralelas pierdan el sincronismo, es decir, interrupción del funcionamiento normal de todo el sistema eléctrico, que es la consecuencia más peligrosa de un cortocircuito.

Los sistemas de corriente desequilibrada resultantes de fallas a tierra son capaces de crear flujos magnéticos suficientes para inducir campos electromagnéticos significativos en circuitos adyacentes (líneas de comunicación, tuberías) que son peligrosos para el personal de servicio y el equipo en esos circuitos.

Por tanto, las consecuencias de un cortocircuito son las siguientes:

1. Daños mecánicos y térmicos en equipos eléctricos.

2. Incendio en instalaciones eléctricas.

3. Una disminución del nivel de tensión en la red eléctrica, que provoque una disminución del par de los motores eléctricos, su parada, una disminución del rendimiento o incluso el vuelco.

4. Pérdida de sincronismo de generadores individuales, centrales eléctricas y partes del sistema eléctrico y ocurrencia de accidentes, incluidos accidentes del sistema.

5. Influencia electromagnética en líneas de comunicación, comunicaciones, etc.

¿Para qué sirve el cálculo de las corrientes de cortocircuito?

Un cortocircuito en el circuito provoca un proceso transitorio en el mismo, durante el cual la corriente puede considerarse como la suma de dos componentes: armónica forzada (periódica, sinusoidal) ip y libre (aperiódica, exponencial) ia. La componente libre decrece con la constante de tiempo Tc = Lc / rc = xc /? Rc a medida que decae el transitorio. El valor instantáneo máximo iу de la corriente total i se denomina corriente de choque, y la relación entre esta última y la amplitud Iπm se denomina coeficiente de choque.

El cálculo de las corrientes de cortocircuito es necesario para la correcta selección de equipos eléctricos, diseño protección y automatización de relés, selección de medios para limitar las corrientes de cortocircuito.

Los cortocircuitos (SC) generalmente ocurren a través de resistencias transitorias: arcos eléctricos, objetos extraños en el lugar de la falla, soportes y sus tierras, así como resistencias entre los conductores de fase y tierra (por ejemplo, cuando los conductores caen a tierra). Para simplificar los cálculos, se supone que las resistencias transitorias individuales, dependiendo del tipo de falla, son iguales entre sí o iguales a cero (cortocircuito "metálico" o "marrón").

Ver también:Corriente de cortocircuito, que determina la magnitud de la corriente de cortocircuito