Falli simmetrici e asimmetrici

In condizioni operative normali, un sistema elettrico funziona in uno stato di equilibrio, con parametri elettrici come tensione e corrente distribuiti in modo uniforme su tutte le fasi. Tuttavia, quando l'isolamento fallisce in qualsiasi punto del sistema o i cavi vivi entrano in contatto non intenzionale, l'equilibrio del sistema viene interrotto, portando a un cortocircuito o a un guasto nella linea. I guasti nei sistemi elettrici possono essere innescati da una moltitudine di fattori. Fenomeni naturali come fulmini, forti venti ad alta velocità e terremoti possono danneggiare fisicamente l'infrastruttura elettrica e causare il collasso dell'isolamento. Inoltre, eventi esterni come alberi che cadono sui cavi elettrici, uccelli che creano cortocircuiti collegando i conduttori, o la degradazione dei materiali isolanti nel tempo possono anche innescare guasti.

I guasti che si verificano nelle linee di trasmissione sono tipicamente categorizzati in due ampie tipologie:

Guasti Simmetrici

I guasti simmetrici coinvolgono il cortocircuito simultaneo di tutte le fasi all'interno di un sistema elettrico multipolare, spesso con una connessione alla terra. Quello che caratterizza questi guasti è la loro natura bilanciata; anche dopo il guasto, il sistema mantiene la sua simmetria. Ad esempio, in una configurazione trifase, le relazioni elettriche tra le fasi rimangono costanti, con le linee effettivamente disposte ad un angolo di 120°. Nonostante siano relativamente rari, i guasti simmetrici sono il tipo più grave di guasti elettrici nei sistemi di potenza, poiché generano correnti di guasto estremamente elevate. Queste correnti di grande intensità possono causare danni significativi alle apparecchiature e interrompere l'approvvigionamento elettrico se non gestite correttamente. A causa della loro gravità e delle sfide che presentano, gli ingegneri eseguono calcoli di cortocircuito bilanciati specificamente progettati per determinare con precisione l'entità di queste correnti di grande intensità. Queste informazioni sono cruciali per progettare dispositivi di protezione, come i disgiuntori, che possono interrompere in sicurezza il flusso di corrente durante un guasto simmetrico e salvaguardare l'integrità del sistema elettrico.

Guasti Asimmetrici

I guasti asimmetrici sono caratterizzati dalla loro implicazione di solo una o due fasi all'interno di un sistema di potenza, portando a un squilibrio tra le linee trifase. Questi guasti si manifestano tipicamente come connessioni tra una linea e il terreno (linea-terra) o tra due linee (linea-linea). Un guasto asimmetrico in serie si verifica quando c'è una connessione anomala tra fasi o tra una fase e il terreno, mentre un guasto asimmetrico in shunt è identificato da un'impedenza non bilanciata tra le linee.

In un sistema elettrico trifase, i guasti in shunt possono essere ulteriormente classificati come segue:

• Guasto Singola Linea-Terra (LG): Questo guasto si verifica quando uno dei conduttori entra in contatto con il terreno o il conduttore neutro.

• Guasto Linea-Linea (LL): In questo caso, due conduttori sono cortocircuitati, interrompendo il flusso normale di corrente.

• Guasto Doppia Linea-Terra (LLG): In questo scenario, due conduttori entrano in contatto con il terreno o il conduttore neutro simultaneamente.

• Guasto Cortocircuito Trifase (LLL): Tutte e tre le fasi sono cortocircuitate tra loro.

• Guasto Trifase-Terra (LLLG): Tutte e tre le fasi sono cortocircuitate al terreno.

È importante notare che i guasti LG, LL e LLG sono asimmetrici, mentre i guasti LLL e LLLG rientrano nella categoria dei guasti simmetrici. Data l'elevata intensità delle correnti generate durante i guasti simmetrici, gli ingegneri eseguono calcoli di cortocircuito bilanciati per determinare con precisione queste correnti di grande intensità, essenziali per progettare misure protettive efficaci.

Effetto dei Guasti sulle Linee di Trasmissione

I guasti possono avere un impatto negativo sui sistemi di potenza in vari modi. Quando si verifica un guasto, spesso causa un aumento significativo di tensioni e correnti in punti specifici del sistema. Questi valori elettrici elevati possono danneggiare l'isolamento delle apparecchiature, riducendone la durata e potenzialmente portando a riparazioni o sostituzioni costose. Inoltre, i guasti possono compromettere la stabilità del sistema di potenza, causando l'operazione inefficiente o addirittura il malfunzionamento delle apparecchiature trifase. Per prevenire la diffusione dei danni e garantire l'operazione ininterrotta dell'intero sistema, è cruciale isolare prontamente la sezione difettosa non appena viene rilevato un guasto. Disconnettendo l'area interessata, si può mantenere l'operazione normale delle parti rimanenti del sistema di potenza, minimizzando l'impatto sull'approvvigionamento elettrico e riducendo il rischio di ulteriori guasti.