Zwarcie (elektrotechnika)

Zwarcie spowodowane przez gałęzie drzew w czasie burzy

Zwarcie (lub potocznie: spięcie) - w elektrotechnice i elektronice oznacza nagłe zmniejszenie rezystancji obwodu elektrycznego do bardzo małej wartości, powstające najczęściej wskutek połączenia się przewodów obwodu lub uszkodzenia izolacji elektrycznej w wyniku jej przebicia. Prąd zwarciowy jest wielokrotnie większy od prądu roboczego i może spowodować zniszczenie przewodów elektrycznych, urządzeń i odbiorników elektrycznych lub pożar. Do ochrony przed skutkami zwarcia służą zabezpieczenia elektryczne.

Stan zwarcia źródła w obwodzie elektrycznym.‎

Układ zwarty

Ma miejsce gdy zaciski źródła są zwarte, rezystancja obciążeniowa jest równa R_o=0.

$I_{zw} = \frac E {R_W}$

gdzie:

• I_zw = natężenie prądu zwarcia,
• E - siła elektromotoryczna źródła napięcia,
• R_W - opór wewnętrzny źródła napięcia.

W tym stanie przez źródło płynie tak zwany prąd zwarcia jest to zazwyczaj największy prąd dla danego źródła napięcia. Napięcie na zaciskach jest równe 0, ponieważ zaciski A i B są ze sobą połączone i nie ma różnicy potencjałów między nimi.

Klasyfikacja zwarć

Zwarcia można klasyfikować według różnych kryteriów, np. liczby zwartych punktów, liczby zwartych faz systemu 3-fazowego, położenia zwarcia względem konkretnego elementu systemu, istnienia w zwarciu (lub nie) małej impedancji, istnienia w trakcie zwarcia połączenia z ziemią (lub nie) itd. Najczęściej wyróżnia się następujące rodzaje zwarć:

• pojedyncze i wielokrotne
• symetryczne i niesymetryczne
• jednoczesne i niejednoczesne
• trwałe i przemijające
• bezimpedancyjne (metaliczne lub bezpośrednie) oraz przez impedancje
• doziemne i bez udziału ziemi
• małoprądowe i wielkoprądowe
• pobliskie i odległe

Przyczyny zwarć

Przyczyny powstawania zwarć mogą być różne. Można je podzielić na elektryczne i nieelektryczne. Do przyczyn elektrycznych można zaliczyć:

• przepięcia atmosferyczne
• przepięcia łączeniowe
• pomyłki łączeniowe
• długotrwałe przeciążenia ruchowe (maszyn, kabli i przewodów izolowanych) powodujące przegrzewanie izolacji i jej przebicie.
  

Do przyczyn nieelektrycznych można zaliczyć:

• zwilgocenie izolacji
• zniszczenie izolatorów
• zbliżenia przewodów linii napowietrznej wskutek ich kołysania wywołanego wiatrem lub nagłym odpadnięciem szadzi,
• uszkodzenia mechaniczne (słupów, izolatorów, przewodów, kabli) wywołane pracami ziemnymi lub klęskami żywiołowymi (powódź, pożar),
• wady fabryczne
• działanie zwierząt (duże ptaki lub gryzonie) bądź ludzi (celowe zarzucanie drutów zwierających przewody linii napowietrznych, niszczenie izolatorów, uszkadzanie kabli w celu pozyskania metali kolorowych),
• niefachowe obchodzenie się z urządzeniami elektrycznymi.

Źródła

• Kacejko P., Machowski J.: Zwarcia w systemach elektroenergetycznych, WNT, Warszawa 2009, ISBN 978-204-3583-2.