اجزای تشکیل دهنده ی اتصال کوتاه:

شکل روبرو نشان می دهد که اتصال کوتاه از دو جز تشکیل شده است

  به طور ناگهانی به ماکسیمم خود برسد. اما به علت اینکه مقاومت ژنراتور مشخصه ی سلفی دارد جریان اتصال کوتاه نمی تواند بدون وقفه مقدار ماکسیمم خود را پیدا کند لذا باید در زمان t=0 عملاً از صفر شروع می شود و در صورتی که ژنراتور قبل از اتصالی زیر بار است باید جریان اتصالی از آنجا شروع شود که پیش از اتفاق افتادن اتصالی خاتمه یافته بود. آن چیزی که این تعادل را نگه میدارد عضو جریان دایم است که مقدار آن در زمان t=0 درست برابر مقدار ماکسیمم جریان متناوب در زمان t=0 می باشد. پس از گذشتن چند پریود از بین رفته و به کلی مستهلک می شود.

الف: عضو جریان متناوب

ب:عضو جریان مستقیم یا نزولی نسبت به زمان

به مجموع این دو جریان، جریان بدون قرینگی نسبت به محور زمان گوییم. که میزان آن متناسب با میزان ولتاژ و میزان امپدانس سیستم محدود می شود.

 بزرگی عضوDC به موقعیت موج ولتاژ درست در زمان اتصال کوتاه بستگی دارد.

جریان در وهله ی اول به اندازه ی ماکسیمم خود بالا می رود و به یک قله ای می رسد که به آن جریان اتصالی ضربه ای گفته می شود.

و بعداً آهسته تنزول می کند و سرانجام مقدار استاسیونر و دایمی خود را پیدا می کند که به آن جریان اتصال کوتاه دائمی گویندبرای بیان علت به وجود آمدن قله جریان ماکسیمم ، یک ژنراتور را فرض کنید که اتصال کوتاه در ترمینال ژنراتور اتفاق افتاده باشد. فرض کنید اتصال کوتاه درست در زمانی اتفاق افتاده باشد که ولتاژ از صفر می گذرد. جریان اتصالی به علت اینکه از یک مدار تقریباً سلفی می گذرد(زیرا راکتانس پراکنده ژنراتور مؤثر است) باید با ولتاژ اختلاف فازی به اندازه ی 90درجه داشته باشد.

به این ترتیب جریان اتصال کوتاه باید در زمان t=0 به طور ناگهانی به ماکسیمم خود برسد. اما به علت اینکه مقاومت ژنراتور مشخصه ی سلفی دارد جریان اتصال کوتاه نمی تواند بدون وقفه مقدار ماکسیمم خود را پیدا کند لذا باید در زمانt=0

عملاً از صفر شروع می شود و در صورتی که ژنراتور قبل از اتصالی زیر بار است باید جریان اتصالی از آنجا شروع شود که پیش از اتفاق افتادن اتصالی خاتمه یافته بود. آن چیزی که این تعادل را نگه میدارد عضو جریان دایم است که مقدار آن در زمان t=0 درست برابر مقدار ماکسیمم جریان متناوب در زمان t=0 می باشد. پس از گذشتن چند پریود از بین رفته و به کلی مستهلک می شود.

 با آنچه که گفته می شود نتیجه گرفته می شود جریان متناوب نسبت به محور متقارن است و جریان دایم حفظ در بالای محور زمان قرار دارد لذا مثبت است و پس از گذشت زمان کوتاهی صفر می شود. 

استقامت حرارتی:

در موقعی که اتصالی دور از ژنراتور باشد علاوه بر جریان اتصال کوتاه مدام، تمام جریان های مستهلک شونده جریان اتصال کوتاه متناوب و حتی مقدار زیادی از عضو جریان دائم نیز در تولید حرارت موثر است و در ضمن هر چه زمان اتصال کوتاه کوچکتر باشد عضو جریان مستهلک شونده جریان اتصال کوتاه در حرارت ایجاد شده موثرتر است

الف . اتصال کوتاه سه فاز :

همانطور که گفته شد  اتصال کوتاه سه فاز یک نوع بارگیری متعادل از شبکه است .

در اتصال کوتاه سه فاز اختلاف پتانسل بین سیم ها در محل اتصالی صفر می شود و اختلاف سطح ژنراتور در هر سه فاز تا محل اتصالی به صورت یکنواخت نزول می کند و به صفر می رسد . در صورتیکه اتصال سه قطبه به کمک جرقه ی الکتریکی یک حالت خاص غیر متقارن است . البته اگر آرک یا جرقه خیلی کوچک یا قابل صرفه نظر کردن نباشد .

از آنجایی که آرک ها در مدارهای موازی قابل اشتعال نیستند در یک شبکه ی سه فاز ماکسیمم دو جرقه یا آرک در آن واحد پیش می آید . مثلا اگر بین سیم R-SوS-Tاتصال کوتاه جرقه ای پیش آید بین دو فازT-Rغیر ممکن است .

ب . اتصال کوتاه دوفاز بدون تماس با زمین :

در اتصال کوتاه دو فاره باید در محل اتصالی شده اختلاف پتانسیل بین دو سیم اتصالی شده از بین برود ( صفر شود ) و در این صورت ولتاژ های متقارن ژنراتور در محل اتصالی  به یک سیستم غیر متقارن و غیر سیمتریک تبدیل می شود . برای این حالت اتصالی ، اتصالی نقطه ی صفر بدون تاثیر می باشد . زیرا جریان اتصال کوتاه فقط از محل اتصالی شده بین دو سیم عبور خواهد کرد .

 اتصال کوتاه دوفازه بدون تماس با زمین معمولا در سیم های هوایی در اثر برخورد جسم خارجی به وجود می آید . مثلا در اثر شکسته شدن شاخه ی درختی و پرتاب قطعه سیمی بر روی سیم های نقل انرژی . در سیستم های فشار قوی این عمل غیر ممکن است زیرا دو سیم با یکدیگر فاصله ی زیادی دارند .

پ. اتصال کوتاه دوفازه و اتصال زمین :

این اتصالی معمولا در اثر دو اتصال زمین ساده به وجود می آید

نکته :

 هرچه اختلاف زاویه ی امپدانس نقاط اتصالی بزرگتر و نسبت آنها کوچک تر باشد تغییرات جریان اتصال کوتاه بسیار پیچیده تر است به عبارتی اگر اختلاف زاویه ی آنها 180 درجه . نسبت امپدانس ها 0.5 باشد جریان اتصال کوتاه از نظر تپوری به بی نهایت می رسد و اگر اختلاف زاویه برابر 120 درجه  و نسبت امپدانس ها 1 باشد در یکی از سیم های اتصالی شده جریان صفر است.

ت . اتصال زمین یک فازه ( اتصال کوتاه زمین )

 برای این نوع اتصال نوع اتصال نقطه ی صفر زمین بسیار با اهمیت است . در شبکه ای که نقطه ی صفر آن مستقایما زمین شده باشد در موقع اتصال کوتاه جریان به طرف منبع تغذیه بر می گردد .در صورتی که شبکه با نقطه ی صفر ایزوله باشد مدار برگشه جریان اتصالی فقط توسط کاپاسیته ها زمین وسیم شبکه ممکن است .

شبکه ای که نقطه ی صفر ستاره ی آن زمین شده است( اتصال  زمین کوتاه )و  شبکه ای که نقطه ی صفر آن آزاد است  ( اتصال زمین )می نامیم .

ث . اتصال زمین دوبل :

 این اتصالی از مهمترین نوع اتصالی ها می باشد و عبارت است از اتصالی در دو نقطه ی مختلف از شبکه در آن واحد .

 با گسترش شبکه ی سراسری و تاسیس نیروگاه های پر قدرت بهم پیوسته امکان بوجود آمد اتصالی در شبکه  نیز بیشتر و با صرف هزینه قابل اجتناب است .

 شناسایی علت به وجود آمدن اتصالی ها و شناخت شدت جریان های اتصالی احتمالی به ما این امکان را می دهد که ابعاد و مشخصات دستگاه ها و عناصر مختلف شبکه  برق اعم از نیروگاه ها و تبدیلگاه ها  را طوری انتخاب کنیم که  بیشترین  قدرت اتصال کوتاه باعث تخریب و صدمه به تجهیزات نشود .

  لذا محاسبات اتصال کوتاه در وهله ی اول مشخص کننده ی ابعاد و فواصل شین های جریان رسانی و کلیه ی وسایل تاسیسات الکتریکی به منظور تحمل فشار مکانیکی و دینامیکی و حرارتی جریان اتصال کوتاه می باشد.

انواع اتصال کوتاه :

اتصال کوتاه کلا به دو دسته تقسیم می شود :

1. اتصال مستقیم : به اتصالی اطلاق می شود که مقاومت محل اتصالی کوچک باشد این اتصالی بیشتر در اثر برخورد و تماس مستقیم سیم های زیر فشار به یکدیگر ویا با زمین به وجود می آید . اتصال فلز به فلز اغلب باعث جوش خوردن ، سوزاندن ، ذوب کردن و بالاخره جدا کردن هادی ها در محل اتصالی می شود  . و بیشتر در شبکه های فشار ضعیف  و متوسط در اثر ضربه های مکانیکی ( فشردن و له شدن کابل ها ) لرزش های متوالی ، اجرای علط و کهنه شدن عایق و نقص فنی و امثال آن به وجود می آید .

2. اتصال کوتاه غیر مستقیم : اتصالی روی مقاومت نسبتا زیاد و اغلب توام با جرقه ی شدید می باشد و بدینجهت به آن اتصال جرقه ای گویند .

اتصال جرقه ای بیشتر در شبکه های فشار قوی در اثر صاعقه ، شب نم ، ازدیاد فشار ، کثیف شدن سطح خارجی مقره ها و برخورد اجسام خارجی به قسمت های زیر فشار بوجود می آید .

هرچه 1. قدرت اصال کوتاه در محل خطا و2. دوام آن زیادتر باشد  ضایعات و خساراتی که در اثر اتصال کوتاه وارد می شود بیشتر و بزرگتر است و ترمیم آن به مراتب دشوار تر است.

ضایعات اتصال کوتاه عبارت اند از :

1. خرابی در محل اتصالی

2. تنش مکانیکی

3. تنش حرارتی

4. قطع برق 

5. ازدیاد ولتاژ

6. امواج نوسانی مستهلک شونده در ماشین

7.مومان گردشی منفی و در نتیجه فشار وارد شدن به سیم پیج میرا کننده

8. خطای نسبت تبدیل در ترانسفورماتور های جریان

9.ایجاد فشار قدم و فشار تماس زیاد و خطرناک

10. القای امواج الکترو مغناتیسی بر تاسیسات دیگر برقی و مخابراتی

 انواع اتصال کوتاه سه فاز شبکه :

1. اتصال کوتاه سه فاز

2. اتصال کوتاه دو فاز بدون اتصال با زمین

3. اتصال کوتاه دو از با اتصال زمین

4. اتصال کوتاه یک فاز ( اتصال کوتاه زمین )

5. اتصال زمین دوبل

 از این پنج نوع اتصالی فقط اتصال کوتاه سه فاز حالتی شبیه به بارگیری بطور متعادل و سیمتریک و برابر از شبکه را دارد  و فقط در این حالت است که جریان عبوری از سیم ها با هم برابر است. در تمام حالات دیگر جریان اتصال کوتاه به صورت بار نا متعادل از شبکه گرفته می شود و از این رو محاسبات قدری مشکل تر است.