Symmetriska & osymmetriska fel

Under normala driftsformer fungerar ett elkraftsystem i ett balanserat tillstånd, med elektriska parametrar som spänning och ström jämnt fördelade över alla faser. När dock isoleringen misslyckas vid någon punkt i systemet eller när liveledningar kommer i oavsiktlig kontakt, störs systemets balans, vilket leder till kortslutning eller fel i ledningen. Fel i elkraftsystem kan utlösas av många olika faktorer. Naturfenomen som blixtar, kraftfulla höghastighetsvindar och jordbävningar kan fysiskt skada elinfrastrukturen och orsaka isoleringsbrott. Dessutom kan externa händelser som fallande träd på elledningar, fåglar som skapar elektriska kortslutningar genom att förbinda ledare, eller nedbrytning av isoleringsmaterial över tid också initiera fel.

Fel som uppstår i överföringslinjer brukar kategoriseras i två breda typer:

Symmetriska fel

Symmetriska fel innefattar samtidig kortslutning av alla faser inom ett flerfasigt elektriskt system, ofta med en koppling till jorden också. Vad karakteriserar dessa fel är deras balanserade natur; även efter att felet har inträffat behåller systemet sin symmetri. I ett trefas-system, till exempel, förblir de elektriska relationerna mellan faserna konsekventa, med linjerna effektivt förskjutna med en lika vinkel på 120°. Trots att de är relativt sällsynta är symmetriska fel den allvarligaste typen av elektriska fel i elkraftsystem, eftersom de genererar extremt höga felspanningar. Dessa stora strömmar kan orsaka betydande skador på utrustning och störa elförsörjningen om de inte hanteras korrekt. På grund av deras allvarlighet och de utmaningar de ger upphov till, utför ingenjörer balanserade kortslutningsberäkningar speciellt utformade för att exakt bestämma storleken på dessa stora strömmar. Denna information är avgörande för att designa skyddsutrustning, såsom brytare, som kan säkert avbryta strömförsörjningen under ett symmetriskt fel och skydda integriteten hos elkraftsystemet.

Osymmetriska fel

Osymmetriska fel kännetecknas av att endast en eller två faser inom ett elkraftsystem involveras, vilket leder till obalans bland de tre-fasiga linjerna. Dessa fel visar sig vanligtvis som anslutningar antingen mellan en linje och mark (linje-till-mark) eller mellan två linjer (linje-till-linje). Ett osymmetriskt seriefel uppstår när det finns en abnorm anslutning mellan faser eller mellan en fas och mark, medan ett osymmetriskt parallellfel identifieras av en obalans i linjeimpedanserna.

I ett tre-fasigt elektriskt system kan parallellfel ytterligare kategoriseras som följer:

• Enkel linje-till-mark-fel (LG): Detta fel uppstår när en av ledarna kommer i kontakt med marken eller den neutrala ledaren.

• Linje-till-linje-fel (LL): Här är två ledare kortslutade, vilket stör den normala strömförsörjningen.

• Dubbel linje-till-mark-fel (LLG): I detta scenario kommer två ledare i kontakt med marken eller den neutrala ledaren samtidigt.

• Tre-fasigt kortslutningsfel (LLL): Alla tre faser är kortslutade till varandra.

• Tre-fasigt-till-mark-fel (LLLG): Alla tre faser är kortslutade till marken.

Det är viktigt att notera att LG, LL och LLG-fel är osymmetriska, medan LLL och LLLG-fel faller under kategorin symmetriska fel. Givet de betydande strömmar som genereras under symmetriska fel, utför ingenjörer balanserade kortslutningsberäkningar för att exakt bestämma dessa stora strömmar, vilket är nödvändigt för att designa effektiva skyddsåtgärder.

Effekten av fel på överföringslinjer

Fel kan ha en skadlig inverkan på elkraftsystem på flera sätt. När ett fel uppstår orsakar det ofta en betydande ökning av spänningar och strömmar vid specifika punkter i systemet. Dessa höjda elektriska värden kan skada utrustningens isolering, vilket minskar dess livslängd och potentiellt leder till kostsamma reparationer eller ersättningar. Dessutom kan fel underminera elkraftsystemets stabilitet, vilket gör att tre-fasutrustning fungerar ineffektivt eller till och med misslyckas. För att förhindra spridning av skador och säkerställa oavbruten drift av det totala systemet är det viktigt att snabbt isolera den defekta delen så snart ett fel upptäcks. Genom att koppla bort den berörda zonen kan den normala driften av de återstående delarna av elkraftsystemet bibehållas, vilket minimerar påverkan på elförsörjningen och minskar risken för ytterligare fel.