Simetrik ve Asimetrik Arızalar

Normal çalışma koşullarında, bir güç sistemi dengeli bir durumda çalışır ve gerilim ve akım gibi elektrik parametreleri tüm fazlar arasında eşit olarak dağıtılmıştır. Ancak, sistem içindeki herhangi bir noktada yalıtım başarısız olursa veya canlı teller beklenmedik şekilde temas ederse, sistemin dengesi bozulur ve hatta kısa devre veya hata oluşur. Güç sistemlerindeki hatalar birçok faktör tarafından tetiklenebilir. Yıldırım darbeleri, güçlü yüksek hızlı rüzgarlar ve depremler gibi doğal olaylar, elektrik altyapısını fiziksel olarak hasarlandırabilir ve yalıtım çökertebilir. Ayrıca, ağaçların güç hatlarına düşmesi, kuşların iletkenleri köprüleyerek elektriksel kısa devre oluşturması veya zamanla yalıtım malzemelerinin bozulması gibi dış olaylar da hatları başlatılabilir.

İletim hatlarında meydana gelen hatalar genellikle iki geniş kategoriye ayrılır:

Simetrik Hatalar

Simetrik hatalar, çok fazlı elektrik sistemlerinde tüm fazların aynı anda kısa devre olması ve genellikle toprağa da bağlantı kurması ile ilgilidir. Bu hataları karakterize eden özellik, onların dengeli doğasıdır; hata gerçekleşştikten sonra bile sistem simetrisini korur. Örneğin, üç fazlı bir kurulumda, fazlar arasındaki elektriksel ilişkiler tutarlı kalır ve hatlar etkili olarak 120°'lik eşit bir açıyla yer değiştirir. Simetrik hatalar, nispeten nadir olmalarına rağmen, güç sistemlerinde en ciddi türde elektrik hatalarıdır, çünkü aşırı derecede yüksek hata akımları üretirler. Bu büyük büyüklükteki akımlar, düzgün yönetilmezse ekipmanlara önemli zararlar verebilir ve güç tedarikini bozabilir. Bunların şiddetinden ve sundukları zorluklardan dolayı, mühendisler bu büyük akımların büyüklüğünü doğru bir şekilde belirlemek için özel olarak tasarlanmış dengeli kısa devre hesaplamaları yaparlar. Bu bilgi, devre kesiciler gibi güvence altına alınmış cihazların simetrik bir hat sırasında akım akışını güvenli bir şekilde kesmesi ve güç sisteminin bütünlüğünü koruması açısından kritik öneme sahiptir.

Asimetrik Hatalar

Asimetrik hatalar, güç sistemlerinde sadece bir veya iki fazın dahil olduğu ve üç fazlı hatlar arasında dengesizlik yarattığı ile karakterize edilir. Bu hatalar genellikle hat ve toprak (hat-to-toprak) veya iki hat (hat-to-hat) arasındaki bağlantılar şeklinde ortaya çıkar. Bir asimetrik seri hat, fazlar arasında veya bir faz ve toprak arasında anormal bir bağlantı olduğunda meydana gelir, bir asimetrik şunt hat ise hat impedanslarındaki dengesizliği gösterir.

Üç fazlı bir elektrik sisteminde, şunt hataları aşağıdaki gibi daha da sınıflandırılabilir:

• Tek Hat-to-Toprak Hatası (LG): Bu hat, iletkenlerden birinin toprağa veya nötr iletkenle temas etmesiyle ortaya çıkar.

• Hat-to-Hat Hatası (LL): Burada, iki iletken kısa devre olur ve normal akım akışı bozulur.

• Çift Hat-to-Toprak Hatası (LLG): Bu senaryoda, iki iletken toprağa veya nötr iletkenle aynı anda temas eder.

• Üç Faz Kısa Devre Hatası (LLL): Tüm üç faz birbirine kısa devre olur.

• Üç Faz-to-Toprak Hatası (LLLG): Tüm üç faz toprağa kısa devre olur.

LG, LL ve LLG hatalarının asimetrik olduğunu, LLL ve LLLG hatalarının ise simetrik hatalar kategorisine girdiğini unutmamak önemlidir. Simetrik hatalar sırasında üretilen önemli akımlar göz önüne alındığında, mühendisler bu büyük büyüklükteki akımları doğru bir şekilde belirlemek için dengeli kısa devre hesaplamaları yapar, bu da etkili koruma önlemlerinin tasarımında kritik öneme sahiptir.

Hataların İletim Hatlarına Etkisi

Hatalar, güç sistemlerine birden fazla şekilde zarar verebilir. Bir hat gerçekleştiğinde, genellikle sistemin belirli noktalarında voltaj ve akımın önemli ölçüde artmasına neden olur. Bu yüksek elektriksel değerler, ekipmanların yalıtımını hasarlaştırabilir, böylece ömrünü azaltabilir ve potansiyel olarak pahalı onarım veya değiştirme işlemlerine yol açabilir. Ayrıca, hatalar, güç sisteminin istikrarını zayıflatıp, üç fazlı ekipmanların verimsiz bir şekilde çalışmasına veya hatta işlevsiz olmasına neden olabilir. Hasarın yayılmasını önlemek ve genel sistemin kesintisiz işlemesini sağlamak için, bir hat algılandığında hemen hatalı bölümü izole etmek önemlidir. Etkilenen alanın bağlantısını keserek, güç sisteminin kalan bölümlerinin normal işlemesi sağlanabilir, bu da güç tedarikine olan etkiyi minimize eder ve daha fazla arızalar riskini azaltır.