Τύποι Αδυναμίας στο Σύστημα Ρεύματος

Συστήματα Ρεύματος: Ορισμός και Ταξινόμηση

Ένα σφάλμα σε ένα σύστημα ρεύματος ορίζεται ως ανωμαλία ή ελαττωματικό σημείο που προκαλεί το ηλεκτρικό ρεύμα να αποκλίνει από τον προγραμματισμένο δρόμο. Όταν συμβαίνει ένα σφάλμα, δημιουργείται μια ανώμαλη λειτουργία, κυρίως με τη μείωση της απομόνωσης μεταξύ των ηλεκτροδοτικών. Αυτή η επιδείνωση της απομόνωσης μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές βλάβες στα συστατικά του συστήματος ρεύματος, να διακόψει τη φυσιολογική παροχή ρεύματος και να δημιουργήσει επικίνδυνες συνθήκες.

Τα σφάλματα στα συστήματα ρεύματος κατατάσσονται κυρίως σε δύο βασικούς τύπους:

• Άνοιγμα Διατομής: Αυτός ο τύπος σφάλματος συμβαίνει όταν υπάρχει μια διακοπή ή διακοπή στο ηλεκτρικό κύκλωμα, εμποδίζοντας τη φυσιολογική ροή του ρεύματος. Μπορεί να προκύψει από βλάβες στα ηγεμονικά, χαλαρές συνδέσεις ή αποτυχία ηλεκτρικών συστατικών.

• Σύντομη Διαδρομή: Σε ένα σφάλμα σύντομης διαδρομής, υπάρχει μια μη προτεινόμενη διαδρομή χαμηλής αντίστασης μεταξύ δύο ή περισσότερων ηγεμονικών, προκαλώντας τη ροή μεγάλης ποσότητας ρεύματος. Αυτό μπορεί να προκύψει από την κατάρρευση της απομόνωσης, τη φυσική επαφή μεταξύ ηγεμονικών ή αποτυχίες εξοπλισμού.

Οι διάφορες υποκατηγορίες και εκδηλώσεις αυτών των σφαλμάτων στα συστήματα ρεύματος είναι απεικονισμένες στην εικόνα παρακάτω.

Αιτίες και Ταξινόμηση των Σφαλμάτων στα Συστήματα Ρεύματος

Τα σφάλματα στα συστήματα ρεύματος μπορούν να προκύψουν λόγω πολλών φυσικών διαταραχών. Γεγονότα όπως οι χτυπήσεις του κεραυνού, τα υψηλής ταχύτητας ανέμια και οι σεισμοί μπορούν όλα να προκαλέσουν σφάλματα. Ο κεραυνός, με τις έντονες ηλεκτρικές απολήξεις του, μπορεί να βλάψει την απομόνωση και να διακόψει τη φυσιολογική ροή του ρεύματος. Τα υψηλής ταχύτητας ανέμια μπορούν να πετάξουν τις γραμμές ρεύματος ή να προκαλέσουν την ταραχή των ηγεμονικών, ενώ οι σεισμοί μπορούν να μετακινήσουν την υποδομή, οδηγώντας σε σπασμένα ηγεμονικά και βλαβμένα ηλεκτρικά συστατικά.

Τα σφάλματα μπορούν επίσης να είναι αποτέλεσμα διάφορων ατυχημάτων. Για παράδειγμα, η πτώση ενός δέντρου στις γραμμές ρεύματος, η σύγκρουση ενός οχήματος με μια υποστηρίζουσα δομή ή η πτώση ενός αεροσκάφους στην ηλεκτρική υποδομή μπορούν όλα να οδηγήσουν σε διαταραχές στο σύστημα ρεύματος. Αυτά τα ατυχήματα μπορούν να προκαλέσουν άμεσες βλάβες στα ηγεμονικά, τα απομονωτικά ή άλλα σημαντικά μέρη του ηλεκτρικού δικτύου, προκαλώντας σφάλματα.

1. Άνοιγμα Διατομής

Ένα σφάλμα άνοιγμα διατομής συμβαίνει κυρίως όταν αποτυγχάνουν ένα ή δύο ηγεμονικά. Επειδή αυτός ο τύπος σφάλματος συμβαίνει σε σειρά με την ηλεκτρική γραμμή, είναι επίσης γνωστό ως σειριακό σφάλμα. Τα σφάλματα άνοιγμα διατομής έχουν σημαντική επίδραση στην αξιοπιστία του συστήματος ρεύματος, συχνά οδηγώντας σε διαταραχές στην παροχή ρεύματος και πιθανές βλάβες στον συνδεδεμένο εξοπλισμό.

Τα σφάλματα άνοιγμα διατομής μπορούν να υποδιαιρεθούν στους εξής τύπους:

• Άνοιγμα Ηγεμονικού: Αυτό συμβαίνει όταν ένα μόνο ηγεμονικό στο ηλεκτρικό κύκλωμα σπάει ή αποσυνδέεται, διακόπτοντας τη ροή του ρεύματος μέσω αυτής της συγκεκριμένης διαδρομής.

• Άνοιγμα Δύο Ηγεμονικών: Σε αυτή την περίπτωση, δύο από τα ηγεμονικά στο σύστημα αποτυγχάνουν, δημιουργώντας μια πιο σοβαρή διαταραχή στην ηλεκτρική ροή. Αυτός ο τύπος σφάλματος μπορεί να οδηγήσει σε ανισορροπίες και μπορεί να προκαλέσει επιπλέον ένταση στα υπόλοιπα συστατικά του συστήματος.

• Άνοιγμα Τριών Ηγεμονικών: Ο πιο σπάνιος και πιο σοβαρός τύπος σφάλματος άνοιγμα διατομής, περιλαμβάνει την αποτυχία όλων των τριών ηγεμονικών σε ένα τριφασικό σύστημα. Αυτό οδηγεί σε πλήρη απώλεια της μεταφοράς ρεύματος και μπορεί να έχει ευρείες επιπτώσεις στο ηλεκτρικό δίκτυο και τις συνδεδεμένες φορτίες.

Οι διάφορες διατάξεις των σφαλμάτων άνοιγμα διατομής είναι απεικονισμένες στο παρακάτω σχήμα, παρέχοντας μια οπτική αναπαράσταση του τρόπου με τον οποίο αυτά τα σφάλματα εμφανίζονται μέσα στο σύστημα ρεύματος.

2. Σύντομη Διαδρομή

Ένα σφάλμα σύντομης διαδρομής συμβαίνει όταν τα ηγεμονικά από διαφορετικές φάσεις έρχονται σε επαφή μεταξύ τους μέσα σε μια γραμμή ρεύματος, μετατροπέα ρεύματος ή άλλα στοιχεία κυκλώματος. Αυτή η μη προτεινόμενη σύνδεση προκαλεί τη ροή μεγάλης ποσότητας ρεύματος μέσω μιας ή δύο φάσεων του ηλεκτρικού συστήματος. Τα σφάλματα σύντομης διαδρομής μπορούν να υποδιαιρεθούν σε δύο βασικές κατηγορίες: συμμετρικά και ασυμμετρικά σφάλματα.

Συμμετρικό Σφάλμα

Τα συμμετρικά σφάλματα είναι εκείνα που περιλαμβάνουν όλες τις τρεις φάσεις ενός ηλεκτρικού συστήματος. Παρατηρητικά, αυτά τα σφάλματα διατηρούν μια κατάσταση ισορροπίας ακόμη και μετά την εμφάνιση του σφάλματος. Τα συμμετρικά σφάλματα συχνά συμβαίνουν στα εξωτερικά των γεννήτριων. Η έναρξη τέτοιων σφαλμάτων μπορεί να αποδοθεί σε διάφορους παράγοντες, όπως η αντίσταση του ηλεκτρικού τόξου που δημιουργείται μεταξύ των ηγεμονικών κατά τη διάρκεια του σφάλματος ή η παρουσία χαμηλής αντίστασης βάσης στο σύστημα αγέρωχης σύνδεσης.

Τα συμμετρικά σφάλματα υποδιαιρούνται σε δύο ξεχωριστούς τύπους: σφάλμα γραμμής-γραμμής-γραμμής και τριφασικό σφάλμα γραμμής-γης.

a. Σφάλμα Γραμμής-Γραμμής-Γραμμής

Τα σφάλματα γραμμής-γραμμής-γραμμής (L-L-L) χαρακτηρίζονται από την ισορροπημένη φύση τους. Ακόμη και μετά την εμφάνιση του σφάλματος, το ηλεκτρικό σύστημα διατηρεί τη συμμετρία του. Ενώ είναι σχετικά σπάνια, τα L-L-L σφάλματα είναι μεταξύ των πιο σοβαρών τύπων σφαλμάτων σύντομης διαδρομής. Δημιουργούν τα μεγαλύτερα σφαλματικά ρεύματα στο σύστημα, τα οποία παίζουν κρίσιμο ρόλο στην καθορισμό των απαιτήσεων διαστάσεων των διακόπτων. Η ικανότητα των διακόπτων να διακόπτουν αυτά τα εξαιρετικά μεγάλα σφαλματικά ρεύματα με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα είναι άμεσα ενημερωμένη από τις ιδιότητες των L-L-L σφαλμάτων, κάνοντάς τα κρίσιμη σκέψη στο σχεδιασμό και την προστασία των συστημάτων ρεύματος.

b. L–L–L–G (Τριφασικό Σφάλμα Γραμμής-Γης)

Ένα τριφασικό σφάλμα γραμμής-γης (L–L–L–G) περιλαμβάνει όλες τις τρεις φάσεις του ηλεκτρικού συστήματος. Σε αυτή την περίπτωση σφάλματος, δημιουργείται μια σύνδεση μεταξύ όλων των τριών φάσεων και της γης του συστήματος. Ενώ είναι λιγότερο συνηθισμένο σε σύγκριση με άλλους τύπους σφαλμάτων, το L–L–L–G σφάλμα έχει σημαντική σημασία στην ανάλυση των συστημάτων ρεύματος. Στατιστικά, η πιθανότητα εμφάνισης τέτοιου σφάλματος είναι περίπου 2 έως 3 τοις εκατό. Αυτή η σχετικά χαμηλή πιθανότητα, παρ' όλα αυτά, όταν συμβαίνει, μπορεί να προκαλέσει σημαντικά σφαλματικά ρεύματα και ευρείες διαταραχές στο σύστημα ρεύματος, κάνοντας απαραίτητη την έντονη προστασία και την προσεκτική σκέψη στο σχεδιασμό και τη λειτουργία του συστήματος.

Ασυμμετρικό Σφάλμα

Ένα ασυμμετρικό σφάλμα ορίζεται ως κατάσταση στο σύστημα ρεύματος που παράγει ασυμμετρικά ρεύματα, όπου οι μεγέθη και οι φάσεις των ρευμάτων στις τρεις φάσεις διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους. Αυτός ο τύπος σφάλματος συνήθως περιλαμβάνει μία ή δύο φάσεις, όπως σφάλμα γραμμής-γης (L-G), σφάλμα γραμμής-γραμμής (L-L) ή διπλό σφάλμα γραμμής-γης (L-L-G). Ως αποτέλεσμα αυτών των σφαλμάτων, το ηλεκτρικό σύστημα γίνεται ανισορροπημένο, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε ποικίλα λειτουργικά προβλήματα και πιθανές βλάβες στον εξοπλισμό.

Τα ασυμμετρικά σφάλματα μπορούν να υποδιαιρεθούν κυρίως σε τρεις ξεχωριστούς τύπους:

• Μονοφασικό Σφάλμα Γραμμής-Γης (L–G)

• Σφάλμα Γραμμής-Γραμμής (L–L)

• Διπλό Σφάλμα Γραμμής-Γης (L–L–G)

Μεταξύ όλων των τύπων σφαλμάτων στα συστήματα ρεύματος, τα ασυμμετρικά σφάλματα είναι οι πιο συνηθισμένοι.

1. Μονοφασικό Σφάλμα Γραμμής-Γης (L–G)

Ένα μονοφασικό σφάλμα γραμμής-γης συμβαίνει όταν ένα από τα ηγεμονικά έρχεται σε επαφή με τη γη ή το ηγεμονικό ουδετερό. Αυτός ο τύπος σφάλματος είναι εξαιρετικά συνηθισμένος, αντιπροσωπεύοντας έναν απίστευτο 70-80 τοις εκατό των σφαλμάτων που συμβαίνουν στα συστήματα ρεύματος. Η υψηλή συχνότητα εμφάνισής του το καθιστά κρίσιμο ζήτημα για τους υπεύθυνους λειτουργίας και μηχανικούς των συστημάτων ρεύματος, οι οποίοι πρέπει να εφαρμόσουν αποτελεσματικά μέτρα προσ