Symetrické a nesymetrické poruchy

Pod běžnými provozními podmínkami funguje elektrický systém v rovnovážném stavu, kdy elektrické parametry, jako jsou napětí a proud, jsou rovnoměrně rozděleny mezi všechny fáze. Pokud však dojde k selhání izolace v některém bodě systému nebo k neočekávanému kontaktu živých vodičů, rovnováha systému je narušena, což vedou ke krátké spoji nebo poruše v čáře. Poruchy v elektrických systémech mohou být způsobeny mnoha faktory. Přírodní jevy, jako jsou blesky, silné vysokorychlostní větry a zemětřesení, mohou fyzicky poškodit elektrotechnickou infrastrukturu a způsobit selhání izolace. Kromě toho mohou externí události, jako je padnutí stromů na elektrické vedení, ptáci, kteří vytvářejí elektrické krátké spoje propojením vodičů, nebo degradace izolačních materiálů s časem také způsobit poruchy.

Poruchy, které se vyskytují v přenosových čárách, jsou obecně rozděleny do dvou širokých kategorií:

Symetrické poruchy

Symetrické poruchy zahrnují současnou krátkou spoji všech fází v vícefázovém elektrickém systému, často s připojením k zemi. Co charakterizuje tyto poruchy, je jejich vyvážená povaha; i po vzniku poruchy systém udržuje svou symetrii. V třífázovém systému, například, zůstávají elektrické vztahy mezi fázemi konzistentní, s vodiči efektivně posunutými o stejný úhel 120°. Ačkoli jsou relativně vzácné, symetrické poruchy jsou nejtěžší typ elektrických poruch v elektrických systémech, protože generují extrémně vysoké poruchové proudy. Tyto velké proudy mohou způsobit významné poškození zařízení a narušení dodávky energie, pokud nejsou řádně spravovány. Z důvodu své vážnosti a výzev, které představují, inženýři provádějí vyvážené výpočty krátkých spojí speciálně navržené pro přesné určení velikosti těchto velkých proudů. Tato informace je klíčová pro návrh ochranných zařízení, jako jsou spínače, které mohou bezpečně přerušit proud během symetrické poruchy a zajistit integritu elektrického systému.

Nesymetrické poruchy

Nesymetrické poruchy jsou charakterizovány zapojením pouze jedné nebo dvou fází v elektrickém systému, což vede k nerovnováze mezi třífázovými vodiči. Tyto poruchy se obvykle projevují jako spojení buď mezi vodičem a zemí (vodič - k zemi) nebo mezi dvěma vodiči (vodič - k vodiči). Nesymetrická sériová porucha nastane, když dojde k neobvyklému spojení mezi fázemi nebo mezi fází a zemí, zatímco nesymetrická paralelní porucha je identifikována nerovnováhou v odpornostech vodičů.

V třífázovém elektrickém systému lze paralelní poruchy dále klasifikovat následovně:

• Jednofázová porucha k zemi (LG): Tato porucha nastane, když jeden z vodičů přijde do kontaktu s zemí nebo neutrálním vodičem.

• Dvoufázová porucha (LL): Zde jsou dva vodiče krátce spojeny, což narušuje normální proudový tok.

• Dvoufázová porucha k zemi (LLG): V tomto scénáři přijdou dva vodiče současně do kontaktu s zemí nebo neutrálním vodičem.

• Třífázová krátká spoj (LLL): Všechny tři fáze jsou krátce spojeny mezi sebou.

• Třífázová porucha k zemi (LLLG): Všechny tři fáze jsou krátce spojeny s zemí.

Je důležité poznamenat, že LG, LL a LLG poruchy jsou nesymetrické, zatímco LLL a LLLG poruchy spadají do kategorie symetrických poruch. Vzhledem k významným proudům generovaným během symetrických poruch inženýři provádějí vyvážené výpočty krátkých spojí pro přesné určení těchto velkých proudů, což je klíčové pro návrh efektivních ochranných opatření.

Vliv poruch na přenosové čáry

Poruchy mohou mít škodlivý dopad na elektrické systémy několika způsoby. Když dojde k poruše, často způsobuje významné zvýšení napětí a proudu v konkrétních bodech systému. Tyto zvýšené elektrické hodnoty mohou poškodit izolaci zařízení, čímž se sníží jeho životnost a může dojít k nákladným opravám nebo výměnám. Kromě toho mohou poruchy oslabit stabilitu elektrického systému, což může vést k neefektivnímu fungování třífázového zařízení nebo dokonce k jeho nefunkčnosti. Aby bylo zabráněno šíření poškození a zajištěno nepřetržité fungování celého systému, je klíčové, aby byla hned po detekci poruchy rychle izolována vadná část. Odcizením postižené oblasti lze udržet normální fungování zbývajících částí elektrického systému, minimalizovat dopad na dodávku energie a snížit riziko dalších selhání.