Типове повреди в електропреносната система

Системни грешки в електроенергийната система: Дефиниция и класификация

Грешката в електроенергийната система се дефинира като аномалия или дефект, който причинява електрическият ток да отклонява от своята предвидена пътека на движение. Когато се случи грешка, тя създава аномални условия за работа, основно чрез намаляване на изолационната способност между проводниците. Това намаление на изолацията може да доведе до сериозни повреди на компонентите на електроенергийната система, прекъсване на нормалното доставяне на енергия и създаване на рискове за безопасност.

Грешките в електроенергийната система се класифицират основно в два главни типа:

• Грешка при разтворено (Open Circuit Fault): Този вид грешка се случва, когато има прекъсване или несъгласуваност в електрическата верига, което попречи на нормалния поток на тока. Може да резултира от повредени проводници, разхлабени връзки или отказ на електрически компоненти.

• Грешка при кратко свързване (Short Circuit Fault): При грешка при кратко свързване има непреднамерена пътека с ниско съпротивление между две или повече проводници, което причинява голямо количество ток да протича. Това може да бъде поради разпадане на изолацията, физически контакт между проводниците или отказ на оборудване.

Различните подтипове и прояви на тези грешки в електроенергийната система са показани на изображението по-долу.

Причини и класификация на грешките в електроенергийната система

Грешките в електроенергийната система могат да произтичат от множество естествени смущения. Събития като удари на мълнии, ветрове с висока скорост и земетресения всички могат да спровокират грешки. Мълниите, с техните интензивни електрически разряди, могат да повредят изолацията и да прекъснат нормалния поток на тока. Ветровете с висока скорост могат да повалят електрически линии или да причинят проводниците да се люлеят и да докосват други обекти, докато земетресенията могат да преместят инфраструктурата, водейки до повредени проводници и повредени електрически компоненти.

Грешките могат също да бъдат резултат от различни случайности. Например, падането на дърво върху електрически линии, сблъскване на автомобил с опорна конструкция или катастрофа на самолет в електрическата инфраструктура всички могат да доведат до прекъсвания в електроенергийната система. Тези случайни събития могат директно да повредят проводници, изолатори или други важни части от електрическата мрежа, причинявайки грешки да се случат.

1. Грешка при разтворено

Грешката при разтворено предимно се случва, когато един или два проводника отказват. Тъй като този вид грешка се случва в редовна последователност с електрическата линия, тя също се нарича серийна грешка. Грешките при разтворено имат значително влияние върху надеждността на електроенергийната система, често водейки до прекъсвания в доставянето на енергия и потенциални повреди на свързаното оборудване.

Грешките при разтворено могат да бъдат допълнително класифицирани в следните типове:

• Грешка при разтворен проводник: Това се случва, когато един единствен проводник в електрическата верига се разцепи или стане разделен, прекъсвайки потока на тока през тази конкретна пътека.

• Грешка при разтворени два проводника: В този сценарий, два от проводниците в системата отказват, създавайки по-сериозно прекъсване на електрическия поток. Този вид грешка може да доведе до несъответствие и може да причини допълнителен стрес върху останалите компоненти на системата.

• Грешка при разтворени три проводника: Най-рядкият и най-сериозен вид грешка при разтворено, който включва отказа на всички три проводника в трифазна система. Това води до пълна загуба на прехода на енергията и може да има далечни последствия за електрическата мрежа и свързаните потребители.

Различните конфигурации на грешките при разтворено са показани на фигурата по-долу, предоставяща визуално представяне на това как тези грешки се проявяват в електроенергийната система.

2. Грешка при кратко свързване

Грешката при кратко свързване се случва, когато проводници от различни фази влизат в контакт помежду си в електрическа линия, трансформатор или други елементи на веригата. Това непреднамерено свързване причинява значително количество ток да протече през една или две фази на електрическата система. Грешките при кратко свързване могат да бъдат допълнително класифицирани в два главни типа: симетрични и асиметрични грешки.

Симетрична грешка

Симетричните грешки са тези, които включват всички три фази на електрическата система. Забележително, тези грешки запазват състояние на баланс дори след събитието. Симетричните грешки предимно се случват на терминалите на генераторите. Инициирането на такива грешки може да се дължи на различни фактори, като съпротивлението на електрическата дуга, формирана между проводниците по време на грешката, или наличието на ниско съпротивление на заземяване в системата за заземяване.

Симетричните грешки се подразделят на два отличителни типа: грешка между линии-линии-линии и трифазна грешка между линии-земя.

a. Грешка между линии-линии-линии

Грешките между линии-линии-линии (L-L-L) се характеризират с тяхната балансирана природа. Дори след случването на грешката, електрическата система запазва симетрията си. Макар и относително рядки, L-L-L грешките са сред най-сериозните видове грешки при кратко свързване. Те генериращи най-големите грешкови токове в системата, които играят ключова роля в определянето на необходимите характеристики на автоматите. Способността на автоматите да прекъсват тези екстремно високи токове безопасно и ефективно е пряко определена от характеристиките на L-L-L грешките, правейки ги ключов фактор в дизайна и защитата на електроенергийната система.

b. L–L–L–G (Трифазна грешка между линии-земя)

Трифазната грешка между линии-земя (L–L–L–G) обхваща всички три фази на електрическата система. В този сценарий на грешка, се установява връзка между всички три фази и земята на системата. Въпреки, че е по-рядка в сравнение с някои други видове грешки, L–L–L–G грешката има значително значение в анализата на електроенергийната система. Статистически, вероятността за случване на такава грешка е приблизително 2 до 3 процента. Въпреки относително ниската вероятност, когато L–L–L–G грешката се случи, тя може да генерира значителни грешкови токове и да причини широко разпространени прекъсвания в електроенергийната система, изисквайки робусни мерки за защита и внимателно разглеждане в дизайна и управлението на системата.

Асиметрична грешка

Асиметричната грешка се дефинира като състояние в електроенергийната система, което генерира асиметрични токове, където големините и фазите на токовете в трите фази се различават значително помежду си. Този вид грешка обикновено включва една или две фази, като грешка между линия-земя (L-G), грешка между линии (L-L) или двойна грешка между линии-земя (L-L-G). В резултат на тези грешки, електрическата система става несъответстваща, което може да доведе до различни оперативни проблеми и потенциални повреди на оборудването.

Асиметричните грешки могат да бъдат главно класифицирани в три отличителни типа:

• Еднофазна грешка между линия-земя (L-G)

• Грешка между линии (L-L)

• Двойна грешка между линии-земя (L-L-G)

Сред всички видове грешки в електроенергийната система, асиметричните грешки са най-често срещаните.

1. Еднофазна грешка между линия-земя (L-G)

Еднофазната грешка между линия-земя се случва, когато един от проводниците влезе в контакт с земята или докосне нейтралния проводник. Този вид грешка е изключително разпространен, представляващ 70-80 процента от всички грешки, които се случват в електроенергийните системи. Неговата висока честота на съществуване прави това критично забележително за операторите и инженерите на електроенергийната система, които трябва да приложат ефективни мерки за защита, за да ограничат потенциалните й въздействия върху стабилността и надеждността на системата.

3. Двойна грешка между линии-земя (L-L-G)

В двойната грешка между линии-земя, два проводника едновременно влизат в контакт помежду си и с земята. Този сценарий на грешка създава сложен електрически път, който прекъсва нормалната работа на електроенергийната система. Въпреки, че е по-рядка от еднофазните грешки между линия-земя, двойните грешки между линии-земя все още представляват значителни рискове за стабилността на системата и целостта на оборудването. Статистически, вероятността за случване на двойна грешка между линии-земя е приблизително 10% от всички грешки в електроенергийната система. Тази относително ниска, но не пренебрегваема вероятност подчертава важността на включването на комплексни мерки за защита и намаляване на риска в електроенергийните системи, за да се гарантира против потенциалните повреди и оперативни прекъсвания, причинени от такива грешки.