От чего возникает короткое замыкание и как с ним бороться

Когда оголенная часть фазного проводника касается нейтрали, мощность сети резко возрастает в несколько сотен, а то и тысяч раз. По проводам начинает течь ток в несколько тысяч ампер, из-за чего почти в мгновение плавится проводка и возгорается изоляция. Такое явление называется коротким замыканием. Обычно при его возникновении горит проводка по всей длине, из-за чего почти всегда случается пожар. Чтобы такой ситуации не случилось, нужно ликвидировать слабые места.

Причины короткого замыкания
Чаще всего такая авария случается зимой. При наступлении холодов все включают электроконвекторы, электронагреватели, «дуйчики» и прочее. В сети поднимается нагрузка и нагревается провод. В старых проводках из-за этого часто ослабевают контакты, греется и может даже оплавиться изоляция. В результате возникает КЗ.

В других случаях к замыканию приводят банальные повреждения кабеля. Со временем ухудшается прочность изоляции, защищающей проводник, теряются ее защитные свойства. В итоге, она может осыпаться или пробиться напряжением с фазного провода. Далее фаза и нейтраль спаиваются, от чего и возникает авария.

Также изоляция может повредиться механически. Например, если передавить кабель стулом. Вскрывается внешняя оболочка и оголенная часть фазы соприкасается с нейтралью. Иногда аварии случаются во время ремонта. Например, если кто-то сверлит стену или забивает гвоздь и случайно попадает в провод.

Повредить проложенный в стене кабель могут не только люди, но и грызуны. Особенно, если это частный дом или какое-либо подсобное помещение. Мыши и крысы с легкостью выедают дыры в деревянных досках и бетоне, потому полиэтиленовая или ПВХ изоляция им вообще не преграда. При повреждении оболочки, оголенные проводники могут соприкоснуться, не без помощи того же грызуна.

Иногда урон проводку наносят и домашние питомцы. Например, коты и собаки часто играют с проводами и могут прокусить изоляцию. В результате сомкнутся контакты, и пострадает, не только животное, но и квартира.

Будьте бдительны, не разрешайте питомцам играть с электроприборами или проводами. Старайтесь максимально изолировать электротехнику от животных, если возможен такой риск.

Неправильно выбранный уровень пылевлагозащиты также может стать причиной КЗ. Например, если в ванной поставить розетку с низким показателем IP (незащищенную от влаги), в ней со временем будет скапливаться конденсат, а как известно вода прекрасный проводник. Замкнутся контакты, и резко начнет повышаться температура. В итоге возникнет оплавление и деформация, вследствие чего оголившаяся «фаза» может соприкоснуться с «нулем».

Иногда сырость скапливается под обивкой и облицовкой. От этого на кабеле появляется плесень. Со временем повреждается оболочка, и влага проникает внутрь. Влага соединяет контакты и «мокрое место» начинает коротить и искриться. От этого происходит нагревание, и оболочка уже начинает плавиться. Как только соприкасаются контакты, проводка горит по всей длине.

Тем не менее часто короткое замыкание возникает и от банального нарушения техники безопасности. Например, раскололась или выпала розетка, а Вы продолжаете ею пользоваться. При нагрузке в поврежденной розетке ослабевают контакты, и в один момент фаза «отвалится» и соприкоснется с нулем.

Наверное, каждый в своей жизни видел ситуацию, когда в одну розетку натыкана куча тройников и электроприборов. От этого увеличивается нагрузка, розетка греется и уменьшается прочность контактов. Под весом переходников розетка может «с мясом» вырваться со стены. В результате повреждения «фаза» соприкоснется с «нулем» и возникнет КЗ.

Иногда КЗ случается и не по вине пользователей. Например, если рядом с квартирой находится стройка, и при включении мощного строительного оборудования возникают скачки напряжения. Резкое падение ниже 200В в однофазной сети выводит из строя чувствительное электрооборудование, особенно электронику. При поломке контакт противоположных полюсов может случиться внутри корпуса или на плате, из-за чего начнет гореть вся проводка.

Если у Вас именно такая ситуация, поставьте стабилизатор или реле напряжения. Это лучший способ сохранить электротехнику и свои нервы.
Как говорится, «лучшая защита это нападение», а лучший способ защититься от короткого замыкания найти и устранить потенциальные его причины.

Как не допустить возникновения КЗ
Регулярно осматривайте все розетки и выключатели
Как только заметите даже маленькую трещину или следы оплавления, сделайте замену. Купить новую розетку или выключатель достаточно дешево, потому это не то, на чем стоит экономить. Тем более что риску Вы подвергаете все жилье.

Выбирайте кабель соответствующего сечения
Перед покупкой, обязательно рассчитайте вероятную максимальную нагрузку на линию. Сечение должно быть достаточным для безопасного пропускания тока в пиковые часы нагрузки, например, зимой когда включено отопление или в выходные, когда дома работает максимальное количество электропотребителей.
Оптимальное сечение на розеточные группы 2,5мм² и выше, а на освещение 1,5мм². Но лучше, сделайте точные расчеты максимальной мощности и уже по ним выбирайте сечение.

Не игнорируйте пылевлагозащиту
Размещая розетки, выключатели или электроприборы в местах повышенной влажности позаботьтесь о высоком уровне пылевлагозащиты. Например, на улице, где возможны осадки, роса и туман, он должен быть не ниже IP67. Минимальный уровень для ванной IP44, если существует вероятность прямого попадания водяных брызгов, тогда лучше IP56.
Если внутрь проникнет вода, розетка начнет искриться, оплавится пластиковый корпус и в конце концов случится короткое замыкание. Потому всегда выбирайте оптимальный уровень пылевлагозащиты.

Замените алюминиевую проводку на медную
При меньшем сечении провода медь лучше проводит электричество и выдерживает большую нагрузку. Кроме того, она выдерживает больше механических изгибов и не так быстро окисляется, как алюминий.

Требования ГОСТ и ПУЭ запрещают в бытовых сетях прокладывать алюминиевую проводку, так как она потенциально опасная и менее эффективная в эксплуатации, чем медная.
В советские времена в жилых домах часто делали алюминиевую проводку. Если Ваша квартира до сих пор пользуется таким «советским наследством», задумайтесь, срок эксплуатации ее, наверняка, уже давно вышел.

Защищайте кабель при прокладке
Старайтесь делать скрытую проводку в стенах, штукатурке, там изоляция сохранится намного дольше и меньше риск ее повреждения. При открытой проводке старайтесь применять защитные средства: кабель-каналы, пластиковые трубы, гофру. Защищая от внешних факторов, они увеличивают срок службы проводки в несколько раз.

При параллельной прокладке разделяйте линии
Если у Вас проложено несколько силовых линий параллельно, старайтесь соблюдать между ними расстояние не менее 10см. Дело в том, что при плотной прокладке кабель хуже охлаждается, из-за этого сильнее нагревается оболочка, и теряются ее изоляционные свойства. В результате она может оплавиться или случится пробой, и контакты замкнутся.
Для параллельной прокладки применяются также специальные кабель-каналы с перегородкой посередине. Она изолирует силовые линии между собой.

Не включайте частично поврежденные приборы
Если в утюге или холодильнике перетерся кабель и видна внутренняя оболочка, не включайте его, до того, как отремонтируете. Сначала аккуратно снимите верхний слой изоляции в поврежденном участке и осмотрите внешнее состояние изоляции. Все повреждения и трещины необходимо удалить и восстановить изоляцию при помощи клеевой термоусадочной трубки. Верхнюю оболочку кабеля так же восстанавливают при помощи клеевой термоусадочной трубки. Помните, отремонтированная поверхность кабеля должна иметь изоляцию, равноценную изоляции жил целых мест этих проводов и кабелей. Часто требуется замена штепсельной вилки, например, если она сильно расшатана или поврежден корпус. Она продается в любом магазине, потому не откладывайте с покупкой.

Повреждения могут быть не только на шнуре питания, но и внутри. Например, если Вы включаете что-либо и слышите внутри искрение. Это уже говорит о серьезной неисправности, даже если электрооборудование работает, на первый взгляд, нормально. В таком случае, выключите его из розетки и отнесите в сервисный центр (или отремонтируйте самостоятельно).

Помните, что включение неисправного электроприбора часто приводит к КЗ, которое уничтожит всю проводку в доме и с большой вероятностью спровоцирует пожар. Если Вы будете находиться поблизости, то рискуете получить серьезные травмы.

Даже если Вы проверили всю проводку и включаете только новую исправную технику, это не дает 100%-ой гарантии, что в вашей сети не случится аварии. Потому, всегда устанавливайте в щиток качественные автоматические выключатели и УЗО.

Как автоматы спасают от короткого замыкания
Принцип их работы построен на тепловом и электромагнитном расцепителях. Тепловой сделан в виде биметаллической пластины, которая при перегрузках на линии деформируется и приводит в действие механизм расцепления.
Электромагнитный построен на работе магнитного поля, возникающего при прохождении тока в разы превышающего номинальный и срабатывает за доли секунды. Таким образом мгновенный разрыв контактов спасает от серьезных последствий короткого замыкания. Выбирают автоматы по двум параметрам:

Номинальному току, который безопасно пропускает тепловой расцепитель,
Времятоковой характеристике задержке перед срабатыванием.

Сделать это не сложно, и можно даже самостоятельно. Так например, многие интернет магазины предлагают хорошие каталоги с детальными характеристиками автоматических вылючателей.

Расчет номинала
Прежде необходимо рассчитать максимальную нагрузку на линии. Например, если нужно защитить розеточную группу с нагрузкой не более 3 кВт нужен номинал 16А. Расчет делается по простой формуле:

для однофазной сети I = P/ U,
для трехфазной I = P / (U×cosφ),

где I сила тока (А), P максимальная нагрузка (Вт), U сетевое напряжение (В), cosφ коэффициент мощности, по умолчанию равняется √3 или 1,7.

Расчет времятоковой характеристики
Характеристика расцепления выбирается исходя из набора потребителей. Например, все электрооборудование, работающее на электромоторах имеет пусковые токи, в несколько раз превышающие номинальный. Чтобы расцепитель на них не реагировал, ему нужна небольшая задержка перед срабатыванием. Автоматические выключатели делятся на три типа:

B с наименьшей задержкой перед срабатыванием. Ставятся на линии без пусковых токов (освещение, нагревательные приборы и пр.),
C со средней задержкой, для розеток, куда время от времени могут подключаться потребители с электромоторами,
D с наибольшей задержкой, предназначены для линий с высокими пусковыми токами (водяные насосы, холодильники и пр.).

В быту часто ставят автомат по селективному методу, когда самый мощный стоит на вводе, чуть слабее на розетках и еще слабее на отдельных потребителях. В таком случае при возникновении КЗ первым сработает АВ наименьшего номинала на линии, а остальные сетевые ветки продолжат работать.

Учитывая, что КЗ возникает за доли секунды, важно также соблюдать селективность времятоковых характеристик.
Например, если стоит хоть один автомат типа D, на вводе должен стоять такой же, не ниже, иначе при аварии вводной АВ сработает первым и вся сеть останется обесточенной. По такому же принципу ставят и УЗО.

Как УЗО защищает от аварий
В отличие от автоматов, УЗО защищает не от КЗ, а от его предвестника утечки тока. Принцип работы построен на измерении разницы электричества на фазе и нейтрали. Например, если где-то повредилась изоляция и фазный провод коснулся металлической поверхности, возникает утечка тока УЗО сразу среагирует и расцепит линию. В рабочем состоянии ток линейного проводника (фаза), равен току нейтрального проводника.

Иногда утечки возникают в поврежденных электроприборах. И если их вовремя не выявить, с большой вероятностью случится короткое замыкание или Вас ударит током. Выбирается дифзащита по трем основным параметрам:

номиналу как и автомат, рассчитывается по максимальной нагрузке на линии,
току утечки разнице электричества на фазе и нейтрали, при которой срабатывает расцепитель,

Как выбрать номинальный ток УЗО
Рассчитывайте аналогично автомату, по тем же формулам для однофазной и трехфазной сети. Главное, чтобы УЗО защищающее линию было не ниже по номиналу чем АВ, иначе в случае КЗ оно сгорит раньше, чем сработает АВ.

На фазе автомат всегда должен стоять перед УЗО, чтобы в случае аварии не пропустить опасный разряд короткого замыкания.
В качестве комплексного решения пользователи часто покупают дифавтоматы (это устройство совмещающее в себе автомат и УЗО в одном корпусе). Так можно немного сэкономить место в щитке.

Какое значение тока утечки где лучше поставить
По данному параметру УЗО делятся на два типа:

защитное на 10мА или 30мА защищает человека от поражения электричеством,
противопожарное на 100мА и выше, защищает от утечек, провоцирующих возгорания.

В быту принято ставить защитное на комнаты и противопожарное на вводе. В детской и ванной рекомендуется поставить 10мА, так как дети более уязвимы к току, чем взрослые, а вода усиливает его действие. На комнатные розетки обычно ставят 30мА это максимум, который без вреда выдерживает среднестатистический человек.

На вводе обычно ставят 100мА, 300мА или 500мА, если сеть большая. Дело в том, что практически везде возникают небольшие потери электричества от сопротивления проводника, нагрева изоляции и пр. Чем больше длинна проводов и потребителей, тем больше потерь, потому на вводе должно стоять УЗО с большим значением утечки, иначе оно будет постоянно отключаться (ложное срабатывание).

На что влияет характеристика расцепления
УЗО делятся на два типа:

АС реагирующие на утечки синусоидального переменного тока. Ставится на линии без сложной электроники,
А реагирующее, кроме синусоидального еще и на пульсирующий постоянный ток. Устанавливается на технику с блоками питания и сложную электронику (компьютеры, телевизоры и пр.), где часто возникают такие утечки.

Даже небольшие утечки постоянного тока часто влияют на работоспособность электротехники и со временем могут спровоцировать серьезную аварию с коротким замыканием.

В основном в быту ставится тип «АС», так как он дешевле. Это рационально, если на линии только электроприборы без плат и микросхем. Но на сложную электронику все же лучше поставить тип «А». Так Вы быстрее выявите и устраните неисправность.

Даже если авария и случится, автоматика и дифзащита мгновенно на нее среагируют и Вы сможете быстро найти и устранить причину. Чтобы не подвергать опасности себя и свой дом, придерживайтесь двух правил: