Det elektriska kraftsystemet växer i storlek och komplexitet inom alla sektorer, såsom produktion, transmission, distribution och lastsystem. Typer av fel som kortslutningsförhållanden i kraftsystemets nätverk leder till allvarliga ekonomiska förluster och minskar tillförlitligheten hos det elektriska systemet. Ett elektriskt fel är ett onormalt tillstånd som orsakas av utrustningsfel som transformatorer och roterande maskiner, mänskliga fel och miljöförhållanden. Dessa fel orsakar avbrott i elektriska flöden, skador på utrustningen och till och med orsakar människors, fågels och djurs död. Den här artikeln diskuterar en översikt över olika typer av fel och deras effekter som uppstod i elkraftsystem.
Vad är ett elektriskt fel?
En elektrisk fel är avvikelsen mellan spänningar och strömmar från nominella värden eller tillstånd. Under normala driftsförhållanden bär kraftsystemets utrustning eller ledningar normala spänningar och strömmar vilket resulterar i säkrare drift av systemet.
Fel i elsystemet
Men när ett fel uppstår orsakar det alltför höga strömmar som orsakar skada på utrustning och enheter. Felavkänning och analys är nödvändiga för att välja eller utforma lämplig utrustning för kopplingsutrustning, elektromekaniska reläer , strömbrytare och andra skyddsanordningar.
Typer av fel i elkraftsystem
I det elektriska systemet är felen huvudsakligen två typer som öppna kretsfel och kortslutningsfel. Och vidare kan dessa typer av fel klassificeras i symmetriska och osymmetriska. Låt oss diskutera dessa typer av fel i detalj. Dessa fel klassificeras i två typer.
- Symmetrisk fel
- Unsymmetriskt fel
Symmetriska fel
Dessa är mycket allvarliga fel och förekommer sällan i elsystemen. Dessa kallas också balanserade fel och är av två typer, nämligen linje till linje till mark (L-L-L-G) och linje till linje (L-L-L).
Symmetriska fel
Endast 2-5 procent av systemfelen är symmetriska fel. Om dessa fel uppstår förblir systemet balanserat men resulterar i allvarliga skador på elsystemets utrustning.
Ovanstående bild visar två typer av trefas symmetriska fel. Analys av detta fel är lätt och utförs vanligtvis på en stegvis basis. Tre-fas felanalys eller information krävs för att välja inställd fasreläer, brytförmåga hos brytarna och klassificering av skyddsanordningen.
De symmetriska felen klassificeras i två typer
- Linje - Linje - Linjefel
- Linje - Linje - Jordfel
L - L - L Fel
Dessa typer av fel är balanserade vilket innebär att systemet förblir balanserat efter att felet inträffat. Så detta fel inträffar sällan, även om det är den hårda typen av fel som har den största strömmen. Så den här strömmen används för att bestämma centralbankens betyg.
L - L - L - G Fel
3-fas L - G-felet omfattar huvudsakligen hela systemets 3-fas. Detta fel uppstår främst i 3-faserna och i systemets jordterminal. Så det är 2 till 3% av sannolikheten att felet uppstår.
Osymmetriska fel
Dessa är mycket vanliga och mindre allvarliga än symmetriska fel. Det finns huvudsakligen tre typer, nämligen linje till mark (L-G), linje till linje (L-L) och dubbla linje till mark (LL-G) fel.
Osymmetriska fel
Linje till jordfel (L-G) är det vanligaste felet och 65-70 procent av felen är av denna typ.
Det får ledaren att komma i kontakt med jorden eller marken. 15 till 20 procent av felen är dubbla till jord och får de två ledarna att komma i kontakt med marken. Linje-till-ledningsfel uppstår när två ledare kommer i kontakt med varandra främst medan de svänger av linjer på grund av vindar och 5-10 procent av felen är av denna typ.
Dessa kallas också obalanserade fel eftersom deras förekomst orsakar obalans i systemet. Systemets obalans innebär att impedansvärdena skiljer sig åt i varje fas och orsakar att obalansström flyter i faserna. Dessa är svårare att analysera och bärs per fas som liknar trefas balanserade fel.
De osymmetriska felen klassificeras i två typer
- Enkel L - G (Line-to-Ground) -fel
- L - L (Line-to-Line) Fel
- Dubbel L - G (linje till mark) fel
Enstaka L - G-fel
Detta enstaka L - G-fel uppstår främst när en enda ledare faller mot jordterminalen. Så cirka 70 till 80% av felet i elsystemet är det enda L - G-felet.
L - L Fel
Detta L– L-fel uppstår främst när två ledare är kortslutna och också på grund av kraftig vind. Så linjeledarna kan flyttas på grund av kraftig vind, de kan komma i kontakt med varandra och orsaka kortslutning. Så 15-20% av felen kan uppstå ungefär.
Dubbel L - G-fel
I denna typ av fel kommer båda de två linjerna i kontakt med varandra genom marken. Så det finns en sannolikhet på 10% för fel.
Öppen kretsfel
Öppen kretsfel uppstår huvudsakligen på grund av fel på en annars fler ledare som används i elsystemet. Diagrammet med fel i öppen krets visas nedan. Denna krets är för 1-fas, 2-fas och 3-fas öppet tillstånd.
Dessa fel uppstår främst på grund av vanliga problem som felfunktioner i ledningar, kablar, fel i strömbrytaren, smältning av ledare eller säkring inom en eller flera faser.
Dessa fel är också kända som seriefel som är obalanserade typer annars osymmetriska typer bortsett från 3-fas öppet fel.
Till exempel fungerar en överföringsledning genom en balanserad belastning innan en öppen felkrets uppstår. I överföringsledningen, om någon av faserna löses upp, kan en generators faktiska belastning minskas och ökar generatorns acceleration, så den fungerar med en hastighet något högre än den synkrona hastigheten. I andra överföringskablar kan denna överhastighet orsaka överspänning. Därför kan 1-fas och 2-fas öppna förhållanden generera strömmar och spänningar i kraftsystemet som orsakar enorma skador på apparaten.
Dessa fel kategoriseras i tre typer som följande.
- Öppet ledarfel
- Två ledare Öppna fel
- Tre ledare öppnar fel.
Orsaker och effekter av typer av fel
Dessa fel kan orsakas på grund av kretsfel såväl som trasig ledare i 1-fas eller flera faser. Effekterna av öppna kretsfel inkluderar följande.
- Elektrisk kraftsystem oregelbunden drift
- Dessa fel kan äventyra djur såväl som människor
- Speciellt en del av nätverket, när spänningen överskrids utöver normala värden, orsakar det isoleringsfel och utvecklar kortslutningsfel.
- Även om dessa typer av kretsfel kan accepteras under lång tid jämfört med kortslutningstyp, eftersom dessa fel måste lösas för att minska den höga skadan.
Kortslutningsfel
Kortslutningsfel uppstår främst på grund av fel inom isolering mellan fasledare och jord. Ett isolationsfel kan orsaka kortslutningsvägsbildning som aktiverar kortslutningsförhållanden i kretsen.
Definitionen av en kortslutning är en onormal anslutning med extremt mindre impedans mellan två punkter med olik potential, oavsett om de slutförs av en slump eller avsiktligt. Dessa fel är de vanligaste typerna som leder till det onormala höga strömflödet genom överföringsledningarna eller utrustningen.
Om kortslutningsfel tillåts fortsätta även en kort stund leder det till stor skada på apparaten. Kortslutningsfel är också kända som shuntfel eftersom dessa fel uppstår främst på grund av isoleringsfel hos fasledare annars bland fasledare och jord
De olika uppnåeliga kortslutningsfelförhållandena innefattar huvudsakligen 3-faser till jord, 3-fas fri från jorden, 1-fas till jord, fas till fas, 2-fas till jord, fas till fas och enfas till jord.
Både jordfasets trefasfel och trefasfel mot jord kan vara symmetriska eller balanserade medan andra fel är osymmetriska fel.
Orsaker och effekter av kortslutningsfel
Kortslutningsfel kan uppstå av följande skäl.
- Dessa fel kan uppstå på grund av de interna, annars externa effekterna
- Interna effekter är nedbrytning av överföringsledningar, skador på utrustning, isoleringsåldring, korrosion av isolering i generatorn, felaktig installation av elektriska apparater, transformatorer och deras otillräckliga design.
- Dessa fel kan uppstå på grund av apparatens yttre effekter, isoleringsfel på grund av ljussvängningar och mekaniska skador från allmänheten.
Effekterna av kortslutningsfel inkluderar följande.
- Bågfel kan orsaka brand och explosion i apparater som transformatorer och brytare.
- Effektflödet kan begränsas allvarligt, annars till och med helt blockerat om kortslutningsfelet kvarstår.
- Systemets driftspänningar kan gå över eller under deras acceptansvärden för att göra en skadlig effekt på tjänsten som tillhandahålls via elsystemet.
- På grund av onormala strömmar värms apparaten upp så att deras isolerings livslängd kan minskas.
Orsaker till typer av fel
De främsta orsakerna till att orsaka elektriska fel är följande.
Väderförhållanden
Det inkluderar belysningsslag, kraftiga regn, kraftiga vindar, saltavlagringar på luftledningar och ledare, snö- och isackumulering på överföringsledningar etc. Dessa miljöförhållanden avbryter strömförsörjningen och skadar också elektriska installationer.
Fel på utrustningen
Olika elektrisk utrustning som generatorer , motorer, transformatorer, reaktorer, kopplingsanordningar, etc orsakar kortslutningsfel på grund av fel, åldrande, isolering av kablar och lindning. Dessa fel resulterar i hög ström att strömma genom enheterna eller utrustningen som ytterligare skadar den.
Mänskliga fel
Elektriska fel orsakas också på grund av mänskliga fel, såsom att välja felaktig utrustning eller apparater, glömma metalliska eller elektriska ledande delar efter service eller underhåll, byta krets medan den är under service etc.
Rök av bränder
Jonisering av luft på grund av rökpartiklar som omger luftledningarna leder till gnist mellan ledningarna eller mellan ledarna till isolatorn. Denna flashover gör att isolatorer tappar sin isoleringskapacitet på grund av höga spänningar .
Typer av fel och deras effekter
Effekterna av elektriska fel uppstår främst av följande skäl.
Över nuvarande flöde
När felet uppstår skapar det en mycket låg impedansväg för strömflödet. Detta resulterar i att en mycket hög ström dras från matningen, vilket orsakar utlösning av reläer, skadande isolering och komponenter i utrustningen.
Fara för operativ personal
Fel kan också orsaka chocker för individer. Graden av chock beror på strömmen och spänningen på felplatsen och kan till och med leda till dödsfall.
Förlust av utrustning
Tung ström på grund av kortslutningsfel leder till att komponenterna bränns helt vilket leder till felaktig användning av utrustning eller enhet. Ibland orsakar kraftig brand fullständig utbränning av utrustningen.
Stör sammankopplade aktiva kretsar
Fel påverkar inte bara den plats där de inträffar utan stör också de aktiva sammankopplade kretsarna till den felaktiga linjen.
Elektriska bränder
Kortslutning orsakar överblåsningar och gnistor på grund av jonisering av luft mellan två ledande vägar som ytterligare leder till eld som vi ofta observerar i nyheter som att bygga och handla komplexa bränder.
Felbegränsande enheter
Det är möjligt att minimera orsaker som mänskliga fel, men inte miljöförändringar. Felavhjälpning är en viktig uppgift i kraftsystemets nätverk. Om vi lyckas störa eller bryta kretsen när ett fel uppstår, minskar det avsevärda skador på utrustningen och även egendom. Några av dessa felbegränsande enheter inkluderar säkringar, brytare , reläer diskuteras nedan.
Skydda enheter
Säkring
Det är den primära skyddsanordningen. Det är en tunn tråd innesluten i ett hölje eller glas som förbinder två metalldelar. Denna tråd smälter när alltför stor ström flyter i kretsen. Säkringstypen beror på spänningen som den ska arbeta med. Manuell byte av tråd är nödvändig när den är utblåst.
Strömbrytare
Det gör kretsen både normal och bryter vid onormala förhållanden. Det orsakar automatisk utlösning av kretsen när ett fel uppstår. Det kan vara elektromekaniska brytare som vakuum- / oljebrytare etc., eller ultrasnabba elektroniska brytare .
Relä
Det är en tillståndsbaserad manöverdon. Den består av en magnetisk spole och normalt öppna och slutna kontakter. Fel uppstår höjer strömmen som aktiverar reläspolen, vilket resulterar i att kontakterna fungerar så att kretsen avbryts från strömflödet. Skyddsreläer är av olika typer som impedansreläer, mho-reläer etc.
Ljuskraftenheter för skydd
Dessa inkluderar belysningsavstängare och jordningsenheter för att skydda systemet mot blixtar och spänningar.
Applikationsbaserad trefas felanalys
Vi kan analysera trefasfel genom att använda en enkel krets som visas nedan. I detta tillfälliga och permanenta fel skapas av felomkopplare. Om vi trycker på knappen en gång som ett tillfälligt fel, snubblar timern på lasten och återställer också strömförsörjningen till lasten. Om vi trycker PÅ den här knappen under en viss tid som ett permanent fel, stänger systemet helt av lasten genom reläarrangemang.
Trefas felanalys
Hur upptäcker jag och lokaliserar felen?
I överföringsledningar är felet mycket lätt att identifiera eftersom krisen i allmänhet märks. Till exempel, när ett träd har fallit över överföringsledningen, annars kan en elektrisk pol skadas såväl som ledarna ligger på jorden.
I ett kabelsystem kan felsökning göras när kretsen inte fungerar annars när kretsen fungerar. Det finns olika metoder för felplats som kan delas in i terminaltekniker, som fungerar med strömmar samt spänningar uppmätta vid kabeländarna och spårningsmetoder som behöver inspekteras genom kabeln. Det normala området för felen kan lokaliseras vid terminalteknikerna för att påskynda spårningen över en överföringskabel.
I ledningssystem kan felet lokaliseras under verifieringen av ledningarna. I svåra ledningssystem, varhelst ledningarna kan begravas, placeras dessa fel genom en tidsdomänreflektometer som skickar en puls ner i ledningen och efter det undersöker den reflekterade signalen för att känna igen fel i den elektriska ledningen.
I en berömd telegrafkabel under vattnet användes responsiva galvanometrar för att beräkna felströmmar genom testning vid felkabeländar. I kablar används två metoder för att lokalisera fel som Varley-slingan och Murray-slingan.
I en strömkabel kan ett isoleringsfel inte uppstå vid låga spänningar. Så, en thumper test används genom att applicera en högspänningspuls, hög energi på kabeln. Felplatsen kan göras genom att lyssna på urladdningsljudet vid felet. När detta test donerar till skada på kabelplatsen är det användbart eftersom den felaktiga platsen i varje fall måste återisoleras när den har ställts in.
I ett distributionssystem med jordat högt motstånd kan en matare utöka ett fel till jorden, men systemet håller kvar under processen. Den felaktiga såväl som strömförsörjda mataren kan hittas i en strömtransformator av ringtyp som samlar alla fasledningar för kretsen helt enkelt kretsen innehåller ett fel till jorden kommer att illustrera en störd nettoström. Jordningsmotståndet används för att göra jordfelets ström lättare att märka bland två värden för att slå felströmmen.
Jag hoppas att du har en grundläggande idé om trefasfel. Tack för din värdefulla tid att spendera på artikeln. Vidare frågor om elektriska och elektroniska projekt, vänligen skriv din feedback i kommentarfältet nedan.
Fotokrediter
Bränder på grund av elektriska fel av 3.bp.blogspot
Unsymmetriska fel av pdfonline
Skydda enheter med inspektapedia
