Symmetrische & asymmetrische storingen

Onder normale bedrijfsomstandigheden functioneert een elektriciteitsnet in een evenwichtige staat, met elektrische parameters zoals spanning en stroom gelijkmatig verdeeld over alle fasen. Wanneer echter de isolatie op enig punt in het systeem faalt of leidingen onbedoeld contact maken, wordt het evenwicht van het systeem verstoord, wat kan leiden tot een kortsluiting of storing in de lijn. Storingen in elektriciteitsnetten kunnen door vele factoren worden geactiveerd. Natuurlijke verschijnselen zoals blikseminslagen, krachtige hoge windsnelheden en aardbevingen kunnen de elektrische infrastructuur fysiek beschadigen en leiden tot isolatiebreuk. Bovendien kunnen externe gebeurtenissen zoals vallende bomen op hoogspanningslijnen, vogels die elektrische korte sluitingen veroorzaken door geleiders te bruggen, of de afbraak van isolatiematerialen over tijd ook storingen veroorzaken.

Storingen die optreden in transportlijnen worden meestal ingedeeld in twee brede categorieën:

Symmetrische storingen

Symmetrische storingen omvatten het gelijktijdige kortsluiten van alle fasen binnen een meefase elektrisch systeem, vaak met een aansluiting op de aarde. Wat deze storingen kenmerkt is hun evenwichtige aard; zelfs na het optreden van de storing behoudt het systeem zijn symmetrie. In een driefaseopstelling bijvoorbeeld, blijven de elektrische verhoudingen tussen de fasen consistent, met de lijnen effectief verschoven met een gelijke hoek van 120°. Ondanks dat ze relatief zeldzaam zijn, zijn symmetrische storingen de meest ernstige soort elektrische storingen in elektriciteitsnetten, omdat ze extreem hoge stroompieken genereren. Deze grote stroompieken kunnen aanzienlijke schade aan apparatuur toebrengen en de energievoorziening verstoren als ze niet goed worden beheerd. Vanwege hun ernst en de uitdagingen die ze opleveren, voeren ingenieurs specifieke evenwichtige kortsluitingsberekeningen uit om de grootte van deze grote stromen nauwkeurig te bepalen. Deze informatie is cruciaal voor het ontwerpen van beschermapparatuur, zoals circuitbrekers, die de stroom veilig kunnen onderbreken tijdens een symmetrische storing en de integriteit van het elektriciteitsnet kunnen waarborgen.

Asymmetrische storingen

Asymmetrische storingen worden gekenmerkt door hun betrokkenheid bij slechts één of twee fasen binnen een elektriciteitsnet, wat leidt tot een onevenwichtigheid tussen de driefasenlijnen. Deze storingen manifesteren zich meestal als verbindingen tussen een lijn en de grond (lijn-naar-grond) of tussen twee lijnen (lijn-naar-lijn). Een asymmetrische serie storing treedt op wanneer er een abnormale verbinding is tussen fasen of tussen een fase en de grond, terwijl een asymmetrische shunt storing wordt gekenmerkt door een onevenwichtigheid in de lijnimpedanties.

In een driefase elektrisch systeem kunnen shunt storingen verder worden ingedeeld als volgt:

• Enkelvoudige lijn-naar-grond storing (LG): Deze storing treedt op wanneer een van de geleiders contact maakt met de grond of de neutrale geleider.

• Lijn-naar-lijn storing (LL): Hierbij zijn twee geleiders kortgesloten, waardoor de normale stroomstroom wordt verstoord.

• Dubbele lijn-naar-grond storing (LLG): In dit scenario komen twee geleiders tegelijkertijd in contact met de grond of de neutrale geleider.

• Driefase kortsluiting (LLL): Alle drie de fasen zijn kortgesloten met elkaar.

• Driefase-naar-grond storing (LLLG): Alle drie de fasen zijn kortgesloten met de grond.

Het is belangrijk op te merken dat LG, LL en LLG storingen asymmetrisch zijn, terwijl LLL en LLLG storingen vallen onder de categorie symmetrische storingen. Gezien de aanzienlijke stroompieken die tijdens symmetrische storingen worden gegenereerd, voeren ingenieurs evenwichtige kortsluitingsberekeningen uit om de grootte van deze hoge stroompieken nauwkeurig te bepalen, wat essentieel is voor het ontwerpen van effectieve beschermmaatregelen.

Effect van storingen op transportlijnen

Storingen kunnen op verschillende manieren nadelige gevolgen hebben voor elektriciteitsnetten. Wanneer een storing optreedt, veroorzaakt dit vaak een aanzienlijke toename van spanningen en stromen op specifieke punten binnen het systeem. Deze verhoogde elektrische waarden kunnen de isolatie van apparatuur beschadigen, waardoor de levensduur ervan wordt verminderd en mogelijk kostbare reparaties of vervangingen nodig zijn. Bovendien kunnen storingen de stabiliteit van het elektriciteitsnet ondermijnen, waardoor driefase-apparatuur inefficiënt werkt of zelfs defect raakt. Om de verspreiding van schade te voorkomen en de ononderbroken werking van het gehele systeem te waarborgen, is het cruciaal om de defecte sectie zo snel mogelijk te isoleren zodra een storing wordt gedetecteerd. Door de getroffen zone te ontkoppelen, kan de normale werking van de overige delen van het elektriciteitsnet worden gehandhaafd, waardoor de impact op de energievoorziening wordt geminimaliseerd en het risico op verdere storingen wordt verkleind.