Faults Simètrics i Asimètrics
En condicions normals d'operació, un sistema elèctric funciona en un estat d'equilibri, amb paràmetres elèctrics com la tensió i la corrent distribuïts de manera uniforme en totes les fases. No obstant això, quan falla l'aïllament en qualsevol punt del sistema o els cables vivents entren en contacte no intencionat, l'equilibri del sistema es veu interromput, provocant un curtcircuí o una falla a la línia. Les fallades en sistemes elèctrics poden ser desencadenades per múltiples factors. Fenòmens naturals com els impactes de llamps, vents forts d'alta velocitat i terratrèmols poden danar físicament l'infraestructura elèctrica i causar la ruptura de l'aïllament. A més, esdeveniments externs com l'aplec de arbres sobre les línies elèctriques, els ocells que creen curtcircuïts en connectar conductors o la degradació dels materials d'aïllament amb el temps també poden iniciar fallades.
Les fallades que ocorren en les línies de transmissió són típicament categoritzades en dos tipus generals:
Falles simètriques
Les falles simètriques involucren el curtcircuí simultani de totes les fases dins d'un sistema elèctric de diverses fases, sovint amb una connexió a terra. El que caracteritza aquestes falles és la seva naturalesa equilibrada; fins i tot després de la falla, el sistema manté la seva simetria. En una configuració de tres fases, per exemple, les relacions elèctriques entre les fases romanen consistents, amb les línies efectivament desplaçades en un angle igual de 120°. Malgrat ser relativament rares, les falles simètriques són el tipus més greu de falles elèctriques en sistemes de potència, ja que generen corrents de falla extremadament altes. Aquests corrents de gran magnitud poden causar danys significatius a l'equipament i interrompre l'abastament d'energia si no són gestionats correctament. Degut a la seva severitat i als reptes que suposen, els enginyers realitzen càlculs de curtcircuí equilibrats específicament dissenyats per determinar amb precisió la magnitud d'aquestes grans corrents. Aquesta informació és crucial per dissenyar dispositius protectors, com els interruptors de circuit, que puguin interrompre de manera segura el flux de corrent durant una falla simètrica i protegir la integritat del sistema elèctric.
Falles asimètriques
Les falles asimètriques es caracteritzen per implicar només una o dues fases dins d'un sistema de potència, provocant un desequilibri entre les línies de tres fases. Aquestes falles solen manifestar-se com a connexions entre una línia i la terra (línia a terra) o entre dues línies (línia a línia). Una falla asimètrica en sèrie ocorre quan hi ha una connexió anormal entre fases o entre una fase i la terra, mentre que una falla asimètrica en paral·lel es identifica per un desequilibri en les impedàncies de les línies.
En un sistema elèctric de tres fases, les falles en paral·lel es poden classificar més endavant com segueix:
Falla de línia única a terra (LG): Aquesta falla ocorre quan un dels conductors entra en contacte amb la terra o el conductor neutre.
Falla de línia a línia (LL): Aquí, dos conductors es curtcircuiten, interrompent el flux normal de corrent.
Falla doble de línia a terra (LLG): En aquest escenari, dos conductors entren en contacte amb la terra o el conductor neutre simultàniament.
Falla de curtcircuí de tres fases (LLL): Totes tres fases es curtcircuiten entre elles.
Falla de tres fases a terra (LLLG): Totes tres fases es curtcircuiten a la terra.
Cal tenir en compte que les falles LG, LL i LLG són asimètriques, mentre que les falles LLL i LLLG cauen dins la categoria de falles simètriques. Donat els corrents significatius generats durant les falles simètriques, els enginyers realitzen càlculs de curtcircuí equilibrats per determinar amb precisió aquests corrents de gran magnitud, el que és essencial per dissenyar mesures protectoras eficients.
Efecte de les falles en les línies de transmissió
Les falles poden tenir un impacte prejudicial en els sistemes de potència de diverses maneres. Quan ocorre una falla, sovint provoca un augment significatiu de tensions i corrents en punts específics del sistema. Aquests valors elèctrics elevats poden danar l'aïllament de l'equipament, reduint-ne la vida útil i potencialment conduint a reparacions o substitucions costoses. A més, les falles poden comprometre la estabilitat del sistema de potència, fent que l'equipament de tres fases operi de manera ineficient o fins i tot falli. Per prevenir la propagació dels danys i assegurar l'operació ininterrupta del sistema general, és crucial aïllar prontament la secció defectuosa tan aviat com es detecti una falla. Desconnectant l'àrea afectada, es pot mantenir la funció normal de les parts restants del sistema de potència, minimitzant l'impacte en l'abastament d'energia i reduint el risc de falles addicionals.
