Elektrik Sisteminin Arızası Türleri

Encyclopedia

Alan: Ensiklopediya

China

Elektrik Sistemi Arızaları: Tanım ve Sınıflandırma

Elektrik sistemindeki bir arıza, elektrik akımının normal akış yolundan sapmasına neden olan bir anomali veya kusurdur. Arıza olduğunda, bu anormal çalışma koşulları, genellikle iletkenler arasındaki yalıtım gücünün azalmasıyla ortaya çıkar. Bu yalıtımın zayıflaması, elektrik sisteminin bileşenlerine ciddi hasar verir, normal enerji tedarikini bozar ve güvenlik riskleri oluşturabilir.

Elektrik sistem arızaları, asıl olarak iki ana türe ayrılır:

Açık Devre Arıza: Bu tür arıza, elektrik devresinde kopukluk veya süreksizlik olduğunda meydana gelir ve normal akım akışını engeller. Bu, hasarlı iletkenler, gevşek bağlantılar veya elektrik bileşenlerinin başarısızlığı nedeniyle olabilir.
Kısa Devre Arıza: Kısa devre arızasında, iki veya daha fazla iletken arasında beklenmedik düşük dirençli bir yol oluşur ve bu, büyük miktarda akımın akmasına neden olur. Bu, yalıtım çöküşü, iletkenler arasındaki fiziksel temas veya ekipman hataları nedeniyle olabilir.

Bu elektrik sistem arızalarının çeşitli alt tipleri ve belirtileri aşağıdaki resimde gösterilmiştir.

Elektrik Sistem Arızalarının Nedenleri ve Sınıflandırılması

Elektrik sistem arızaları, birçok doğal rahatsızlık nedeniyle ortaya çıkabilir. Yıldırım çarpmaları, yüksek hızlı rüzgarlar ve depremler gibi olaylar arızaları tetikleyebilir. Yıldırım, yoğun elektrik descargeleri ile yalıtımı hasarlaştırabilir ve normal akım akışını bozabilir. Yüksek hızlı rüzgarlar güç hatlarını devirebilir veya iletkenleri sallayarak diğer nesnelerle temas etmesine neden olabilir, depremler ise altyapıyı yerinden oynatabilir, bu da iletkenlerin kırılmasına ve elektrik bileşenlerinin hasar görmesine neden olabilir.

Arızalar ayrıca çeşitli kazalar sonucu da ortaya çıkabilir. Örneğin, bir ağacın güç hatlarına düşmesi, bir araçın destek yapısı ile çarpışması veya bir uçağın elektrik altyapısına çarpması, tümü birer elektrik sistem arızasına neden olabilir. Bu kazalı olaylar, iletkenler, yalıtıcılar veya elektrik ağının diğer önemli parçalarını doğrudan hasarlandırabilir ve arızaların meydana gelmesine neden olabilir.

1. Açık Devre Arıza

Açık devre arızası, bir veya iki iletken başarısız olduğunda çoğunlukla ortaya çıkar. Bu tür arıza, elektrik hatı ile seri halde olduğundan, aynı zamanda serili arıza olarak da bilinir. Açık devre arızaları, elektrik sisteminin güvenilirliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir, genellikle enerji tedarikinde kesintilere ve bağlı ekipmanlara potansiyel hasarlara neden olur.

Açık devre arızaları, aşağıdaki türlerle daha da sınıflandırılabilir:

Açık Iletken Arıza: Bu, elektrik devresindeki tek bir iletkenin kopması veya bağlantısının kesilmesi durumunda gerçekleşir ve bu spesifik yolu boyunca akım akışını engeller.
İki Iletken Açık Arıza: Bu senaryoda, sistemin iki iletkeni başarısız olur ve bu, elektrik akışına daha ciddi bir kesintiye neden olur. Bu tür arıza, dengesiz koşullara ve sistemin kalan bileşenlerine ek streslere neden olabilir.
Üç Iletken Açık Arıza: En nadir ve en ciddi açık devre arızası türüdür, üç fazlı sistemdeki tüm üç iletkenin başarısızlığını içerir. Bu, güç iletiminde tam bir kayba ve elektrik ağına ve bağlı yüklerine geniş kapsamlı sonuçlara neden olur.

Açık devre arızalarının farklı yapılandırmaları, aşağıdaki resimde gösterilmiştir ve bu arızaların elektrik sisteminde nasıl ortaya çıktığını görsel olarak temsil etmektedir.

2. Kısa Devre Arıza

Kısa devre arızası, güç hatı, güç transformatörü veya diğer devre elemanları içindeki farklı fazlardaki iletkenler birbirine temas ederken ortaya çıkar. Bu beklenmedik bağlantı, elektrik sisteminin bir veya iki fazından büyük miktarda akımın akmasına neden olur. Kısa devre arızaları, simetrik ve asimetrik arızalar olmak üzere iki ana kategoriye ayrılabilir.

Simetrik Arıza

Simetrik arızalar, elektrik sisteminin tüm üç fazını içeren arızalardır. Nota bene, bu arızalar, arıza olayı sonrasında bile dengeyi korurlar. Simetrik arızalar çoğunlukla jeneratör terminallerinde ortaya çıkar. Bu arızaların başlaması, arıza sırasında iletkenler arasında oluşan elektrik arkının direnci veya topraklama sisteminde düşük dayanım gibi çeşitli faktörlere bağlıdır.

Simetrik arızalar, iki ayrı tipe ayrılır: hat-hat-hat arıza ve üç fazlı hat-toprak arıza.

a. Hat – Hat – Hat Arıza

Hat-hat-hat (H-H-H) arızaları, dengeli doğalarıyla karakterize edilir. Arıza sonrasında bile, elektrik sistemi simetrisini korur. H-H-H arızaları, nispeten nadir olmasına rağmen, en ciddi kısa devre arızalarından biridir. Sistem içinde en büyük arıza akımlarını üretirler ve bu, devre kırıcıların derecelendirme gerekliliklerinin belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Devre kırıcıların bu aşırı yüksek büyüklükteki akımları güvenli ve etkili bir şekilde kesme yeteneği, H-H-H arızalarının özelliklerine dayanır, bu nedenle güç sistemi tasarımı ve korumasında önemli bir konudur.

b. H–H–H–T (Üç Fazlı Hat-Toprak Arıza)

Üç fazlı hat-toprak (H–H–H–T) arızası, elektrik sisteminin tüm üç fazını içerir. Bu arıza senaryosunda, tüm üç faz ve sistemin toprağı arasında bir bağlantı kurulur. Bazı diğer arıza türlerine göre daha az yaygın olmasına rağmen, H–H–H–T arızası, güç sistemi analizinde önemli bir konudur. İstatistiksel olarak, bu tür bir arıza oluşma olasılığı yaklaşık %2-3'tür. Bu nispeten düşük olasılığa rağmen, H–H–H–T arızası meydana geldiğinde, büyük arıza akımları üretebilir ve güç sistemine geniş kapsamlı kesintiler neden olabilir, bu nedenle güçlü koruma önlemleri ve sistemin tasarım ve işletimi sırasında dikkatli bir düşünüm gereklidir.

Asimetrik Arıza

Asimetrik arıza, güç sisteminde asimetrik akımlar üreten bir durumu ifade eder, burada üç fazdaki akımların büyüklükleri ve fazları birbirinden önemli ölçüde farklıdır. Bu tür arıza genellikle bir veya iki fazı içerir, örneğin hat-toprak (H-T), hat-hat (H-H) veya çift hat-toprak (H-H-T) arızalarıdır. Bu arızalar sonucunda, elektrik sistemi dengesiz hale gelir, bu da çeşitli operasyonel sorunlara ve ekipmanlara potansiyel hasarlara neden olabilir.

Asimetrik arızalar, asıl olarak üç farklı türe ayrılabilir:

Tek Hat-Toprak (H–T) Arıza
Hat-Hat Arıza (H–H)
Çift Hat-Toprak (H–H–T) Arıza

Güç sistem arızalarının tüm türleri arasında, asimetrik arızalar en sık görülen türdür.

1. Tek Hat-Toprak (H–T) Arıza

Tek hat-toprak arıza, iletkenlerden birinin toprağa veya nötr iletkeye temas ettiği zaman ortaya çıkar. Bu tür arıza, güç sistemlerinde meydana gelen tüm arızaların %70-80'ini oluşturur, bu nedenle oldukça yaygındır. Yüksek oluşma sıklığı, bu arızanın güç sistem operatörleri ve mühendisleri için kritik bir endişe kaynağı olduğunu gösterir, bu nedenle sistemin istikrarı ve güvenilirliği üzerindeki potansiyel etkilerini azaltmak için etkili koruma önlemleri uygulanmalıdır.

3. Çift Hat-Toprak (H-H-T) Arıza

Çift hat-toprak arızasında, iki iletken aynı anda birbirine ve toprağa temas eder. Bu arıza senaryosu, normal güç sistemi işlemine müdahale eden karmaşık bir elektrik yolu oluşturur. Tek hat-toprak arızalarına kıyasla daha az yaygındır, ancak çift hat-toprak arızalar hala sistemin istikrarına ve ekipman bütünlüğüne ciddi riskler sunar. İstatistiksel olarak, çift hat-toprak arızası oluşma olasılığı, tüm güç sistem arızalarının yaklaşık %10'unu oluşturmaktadır. Bu nispeten düşük ama ihmal edilemez olasılık, güç sistemlerinde bu tür arızalara karşı potansiyel hasarları ve işlevselliği bozan etkileri önlemek için kapsamlı koruma ve azaltma stratejilerinin entegre edilmesi的重要性在于确保电力系统的稳定性和设备的完整性。尽管双线接地故障的发生概率相对较低，但其潜在的风险不容忽视。据统计，双线接地故障占所有电力系统故障的大约10%。这一相对较低但不可忽视的概率强调了在电力系统中纳入全面保护和缓解策略的重要性，以防止此类故障造成的潜在损害和运行中断。