Was ist ein Phase-zu-Phase-Kurzschluss - Konzept und Gründe

Beim Betrieb von Hochspannungsstromkreisen tritt häufig ein Phänomen auf, das in regulatorischen Dokumenten als Zwischenphasenkurzschluss definiert ist. Eine solche Abweichung vom Normalbetrieb von Stromversorgungssystemen ist mit Fehlern in den Versorgungsleitungen verbunden, deren Folgen nicht vorhersehbar sind. Die besonders gefährliche Natur der möglichen Schäden zwingt uns, uns mit einer Reihe von Fragen zu beschäftigen, was dieses Phänomen ist, zu welchen Problemen es führt und wie man es vermeidet.

Das Konzept und die Gründe für die Schließung

Zwischenphasen-Kurzschluss von Elektrizität in mehrphasigen Stromkreisen ist eine unbeabsichtigte Verbindung zwischen isolierten Leitern mit einer beschädigten Schutzschicht.

In einigen Fällen manifestiert er sich als einphasiger Erdschluss oder im Körper von elektrischen Betriebsmitteln.

Dieser Zustand des Stromnetzes stellt einen Verstoß gegen den Normalbetrieb des Systems dar und wird als Notfall interpretiert. In diesem Fall steigt der Stromwert an den Abschlusspunkten zweier Leiter oder an den Punkten ihres Kontakts mit dem Boden erheblich an. Sein Maximalwert erreicht manchmal mehrere Tausend Ampere. Unkontrollierte Stromflüsse können verheerende Folgen haben.

Die Ursachen für Notfälle in elektrischen Hochspannungsnetzen sind:

• Beschädigung der Schutzisolierung jedes der Phasenleiter aufgrund von Verstößen gegen die Regeln für den Betrieb von Kabelleitungen.
• Unbeabsichtigter Bruch einer der Adern des Luftkabels und Kurzschluss mit einem anderen Draht oder Masse.
• Kurzschließen eines Kabels mit beschädigter Isolierung zum Gehäuse einer bestehenden Elektroinstallation.

Jeder der Fälle eines Kurzschlusses ist das Ergebnis eines groben Verstoßes gegen die Regeln für den Betrieb elektrischer Geräte und erfordert gemäß den Anforderungen der behördlichen Dokumente eine gründliche Untersuchung.

Arten von Notverschlüssen

Je nach Art der Stromversorgung werden alle Kurzschlüsse in Schäden unterteilt, die in einphasigen oder dreiphasigen Stromkreisen aufgetreten sind, und nach ihrer Anzahl in Einfach- und Doppelkurzschlüsse. Der einfachste Fall sind einphasige Leitungen, bei denen nur ein einphasiger Fehler gegen Null oder Erde möglich ist. Ein dreiphasiger Kurzschluss zeichnet sich durch eine Vielzahl von Möglichkeiten aus, da die Anzahl der Adern in einem Kabel auf 3 ansteigt. In diesem Fall sind folgende Schadensvarianten möglich:

• Kurzschließen von zwei Hochspannungsdrähten miteinander.
• Kurzschluss eines Leiters gegen Neutralleiter oder Masse (einphasige Kurzschlüsse).
• Kontakt von zwei Leitern gleichzeitig mit der Erdungsfläche.

In jedem dieser Fälle, einschließlich zweiphasiger Erdfehler, manifestiert sich der betrachtete Fehler in besonderer Weise, gekennzeichnet durch Streuströme und Verteilungen von Notpotentialen. Zusätzlich zu diesen Faktoren wird der aktuelle Prozess durch einen Indikator wie die Berührungsspannung beschrieben. Der angegebene Parameter ist die an den menschlichen Körper angelegte Spannung zwischen zwei Kontaktpunkten am blanken Draht.

Die gleiche Art von gefährlichen Auswirkungen umfasst eine Potenzialdifferenz, die zwischen Körperteilen auftritt, die mit einem blanken Draht in Kontakt mit Masse stehen. Bei einphasigen Kurzschlüssen ist insbesondere die Frage interessant, welchen Wert die Berührungsspannung beim Schließen der Phase erreicht.Nach den Bestimmungen der PUE hängt dieser Indikator vom Abstand zwischen den Kontaktzonen ab und nimmt mit seiner Zunahme zu.

In einigen Fällen erreicht die Berührungsspannung einen für den Menschen gefährlichen Wert, wenn der Widerstand gegen die Stromausbreitung zum Boden zu hoch ist.

Folgen von Kurzschluss

Zu den gefährlichen Erscheinungsformen eines Zwischenphasen-Kurzschlusses eines Dreiphasenstromkreises (sowie eines Einphasenstromkreises) gehören die Folgen, die mit dem Fließen von Strömen in der Linie extrem hoher Werte verbunden sind. Sie verursachen natürlich die folgenden Notsituationen:

• Brandausbruch durch Schmelzen und starke Erwärmung der Isolierung der Phasenleiter.
• Ausfall des an die beschädigte Leitung angeschlossenen Stromversorgungsgeräts.
• Stromschlag einer Person, die sich versehentlich in einem Notstromkreis befindet.

Beim Bewegen in diesem Bereich ist die sogenannte „Stufenspannung“ zu berücksichtigen, die sich durch die Ausbreitung des Ableitstroms in den Boden zwischen den Beinen einer Person bildet. Dieser Indikator wird zwischen seinen Füßen gemessen, wenn er sich um ein auf den Boden gefallenes Kabel bewegt. Sie kann auch einen gefährlichen Wert erreichen, insbesondere bei Unfällen in Hochspannungsfreileitungen von 6,3-10 kW. Daher ist PUE vorgeschrieben, sich in diesen Zonen mit einem charakteristischen Stechschritt zu bewegen: Der Fuß ist nah am Fuß.

Die Hauptvoraussetzung für einen zuverlässigen Schutz gegen ein- und zweiphasige Fehler in 220/380-Volt-Stromleitungen ist eine hochwertige Isolierung, die Prüfspannungen bis 1000 Volt standhält. Der Widerstandswert muss laut PUE für jede der Phasen mindestens 0,5 MOhm betragen. Um Brände und Geräteausfälle zu vermeiden, sind in den Stromkreisen spezielle Schutzeinrichtungen installiert, die bei einem Kurzschluss eine sofortige Trennung der Leitung ermöglichen. Zu diesen Geräten gehören:

• Lineare automatische Sicherungen.
• Stromunterbrecher und Hochspannungsrelais.
• Stromschutzgeräte und andere.

Mit ihrer Hilfe ist es möglich, die zerstörerischen Folgen von Phasenabschlüssen, die manchmal aus Gründen außerhalb der Kontrolle einer Person auftreten, zu verhindern.

Durch rechtzeitiges Ergreifen geeigneter Maßnahmen ist es möglich, die Unversehrtheit der materiellen Ressourcen zu erhalten und das Personal vor Stromschlägen zu schützen.

Phase-zu-Phase-Hochspannungsleitungsschließung: Schutzmethoden

In Versorgungsstromkreisen mit einer Betriebsspannung von mehr als 1000 Volt dürfen keine automatischen Trennschalter verwendet werden, da sich beim Öffnen ihrer Leistungskontakte ein Hochleistungslichtbogen bildet. Dabei kommen Öl-, Vakuum- oder Gasschalter zum Einsatz, um die Leitungen zu schalten.

Relaisschaltungen werden auch zum Schutz von Hochspannungsnetzen verwendet. Sie unterscheiden sich im einfachen Aufbau und sind Wandlergeräte, die nach dem Faradayschen Induktionsgesetz arbeiten - Führung des e/m-Feldes. Die Relaisausrüstung, die Hochspannungsleitungen vor Überspannung schützt, basiert auf einem Stromwandler. Mit seiner Hilfe ist es möglich, die Stromstärke in der Notleitung zu kontrollieren und bei Erreichen des Grenzwertes ein Signal zu erzeugen, das an die Wicklung eines starken Elektromagneten geht. Diese Schutzeinrichtung trennt nach dem Auslösen den gesamten Versorgungskreis vom Netz.

Unabhängig von der Verfügbarkeit von Schaltgeräten ist die Hauptmethode zum Schutz gegen Leiter-Leiter- und dreiphasige Kurzschlüsse die Verwendung von Kabelprodukten mit hochwertiger Isolierung. Ist diese Bedingung erfüllt, kann jede Hochspannungsleitung Kurzschlussströmen widerstehen, die um ein Vielfaches höher sind als der zulässige Wert.

Vorsichtsmaßnahmen

Der effektivste und zuverlässigste Weg zur Vermeidung von Kurzschlüssen ist eine professionelle Lösung der folgenden technischen und organisatorischen Probleme:

• Auswahl eines geeigneten Netzkabels, das hohen Überströmen standhält.
• Strikte Einhaltung der Regeln für die Installation und den Betrieb elektrischer Netze sowie der daran angeschlossenen Maschinen und Geräte.
• Verfügbarkeit von Abnahmeakten des Stromversorgungssystems bei seiner Inbetriebnahme.
• Der Einsatz moderner Schutzeinrichtungen, die im Notfall eine sofortige Abschaltung der Leitung garantieren.

Besonderes Augenmerk wird auf Präventivmaßnahmen gelegt, die streng nach den Anforderungen der aktuellen Vorschriften durchgeführt werden. Gemäß den Vorschriften über die Instandhaltung elektrischer Netze erfolgt die Prävention nach einem vorgefertigten Plan, der vom Leiter einer bestimmten Abteilung genehmigt wird. Bei der Umsetzung ist zwischen folgenden Arten der vorbeugenden Wartung zu unterscheiden:

• Sichtprüfungen.
• Routinemäßige und vorbeugende Wartung.
• Testprüfungen elektrischer Betriebsmittel während ihrer Abnahme und während des Betriebs.

Das Kurzschließen von Stromkabeln zur Erde ist ein sehr gefährliches Phänomen, das zu einem Brand und anschließendem Brand führen kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass Personen, die die Anlagen bedienen, mit Hochspannung getroffen werden. All dies zwingt uns letztendlich, besondere Schutzmaßnahmen zu ergreifen, um den normalen Betrieb von Netzen ohne kritische Modi zu gewährleisten.