Elektrisüsteemide veatüübid

Elektrisüsteemi Vead: Määratlus ja Klassifitseerimine

Elektrisüsteemi vea määratlevaks teguriks on anomalia või puudus, mis põhjustab elektrivoolu eelistatust vooluteel kõrvalekalduvat. Kui viga esineb, tekivad mittekooskõlastatud töötingimused, peamiselt juhtmeid ümbritseva isolatsiooni tugevuse vähenemise tõttu. See isolatsiooni heakskiitmine võib viia elektrisüsteemi komponentide tõsise kahju, tavalise energiaedastuse häirijateks ning ohutusriskideks.

Elektrisüsteemi veid klassifitseeritakse peamiselt kahte suurt liiki:

• Avatud Tsüklitega Viga: Selline viga tekib, kui elektriliini sees ilmneb katke või lõhe, mis takistab normaalset voolu. Selle võib põhjustada kahjustunud juhtmete, löödud ühenduste või elektriseadmete väljumisega.

• Lühikircuit: Lühikirju veeas on mitteplaneeritud madalpingeline tee kaks või rohkem juhtmest, mis põhjustab suure elektrivoolu. Selle võib põhjustada isolatsiooni läbimine, füüsiliste juhtmete kokkupuude või seadmete pettumine.

Nende elektrisüsteemi veide erinevad alamtyypid ja nende näolised ilmingud on järgmise all toodud joonisel näidatud.

Elektrisüsteemi Veade Põhjused ja Klassifitseerimine

Elektrisüsteemi veid võivad tekkida paljude looduslike häirete tõttu. Nii nagu uksekütte löök, kiired tuuled ja maavärinad võivad kõik põhjustada vigu. Uksekütte intensiivsed elektrilised laengud võivad kahjustada isolatsiooni ja häiritada tavalist voolu. Kiiretest tuulet võivad otsa kukuda elektriliine või põhjustada, et juhtmed lähenedevad muude objektidega, samas kui maavärinad võivad ümber paigutada infrastruktuuri, mis viib katkunud juhtmeteni ja kahjustatud elektriseadmeteni.

Vigad võivad tekkida ka erinevate õnnetuste tõttu. Näiteks, kui puu kukub elektriliinile, sõiduk tabab toetustehnikat või lennuk lõhub elektriseadme, võivad need õnnetused põhjustada energiasüsteemi häireid. Need õnnetused võivad otse kahjustada juhtmeid, izolaatoreid või muud olulist elektrivõrgu osa, mis viib vigade tekkimiseni.

1. Avatud Tsüklitega Viga

Avatud tsüklitega viga tekib peamiselt siis, kui ebaõnnestuvad üks või kaks juhtmeet. Kuna see tüüp viga tekib elektriliini sarjas, tuntakse seda ka sarjaviga. Avatud tsüklitega vigad mõjutavad oluliselt elektrisüsteemi usaldusväärsust, sageli põhjustades energiaedastuse häireid ja potentsiaalselt kahjustades ühendatud seadmeid.

Avatud tsüklitega vigu saab edasi jagada järgmisteks tüüpideks:

• Avatud Juhtme Viga: See tekib, kui üks juhtmetest elektriliinis katkeb või lahkuvaldub, häiritseb voolu selles konkreetses kanalis.

• Kaks Avatud Juhtmet: Selles stsenaariumis ebaõnnestuvad süsteemi kaks juhtmeet, loodides veelgi raskemaid häireid elektrivoolus. See tüüp viga võib põhjustada ebavõrdluse ja lisata lisaraskusi jäänud süsteemikomponendile.

• Kolm Avatud Juhtmet: Kõige haruldane ja kõige tõsisem avatud tsüklitega viga, milles ebaõnnestuvad kolm juhtmeet kolmefaseeritud süsteemis. See viib täieliku energiaedastuse kadumiseni ja võib omada kaugeleulatuvaid tagajärgi elektrivõrgule ja ühendatud koormatele.

Erinevad avatud tsüklitega vigade konfiguratsioonid on järgmisel joonisel illustreeritud, andes visuaalse esitluse nende vigade ilmumisest elektrisüsteemis.

2. Lühikirje Viga

Lühikirje viga tekib, kui erinevatest faasidest pärit juhtmed tehakse kontakti ühe elektriliini, transformatooriga või muude tsirkuitelementidega. See mitteplaneeritud ühendus põhjustab suure hulga elektrivoolu ühes või kahes elektrisüsteemi faasis. Lühikirje vigu saab edasi jagada kahe peamise kategooria: sümmeetrilised ja nsümmeetrilised vigad.

Sümmeetriline Viga

Sümmeetrilised vigad on need, mis hõlmavad kõiki kolme faasi elektrisüsteemis. Märgatavasti säilitavad need vigad tasakaalu isegi pärast vigade tekkimist. Sümmeetrilised vigad tekivad peamiselt geneeratorite terminaalidel. Selliste vigade algatamiseks võivad olla vastastikused tegurid, nagu elektriaruku pingeline vastus juhtmete vahel vigaga või madal jalgpõhja vastus massiühenduses.

Sümmeetrilisi vigu saab edasi jagada kaheks erinevaks tüübiks: juhtme-juhtme-juhtme viga ja kolmefaseeritud juhtme-massi viga.

a. Juhtme-Juhtme-Juhtme Viga

Juhtme-juhtme-juhtme (J-J-J) vigad on oma tasakaalus. Isegi pärast vigade tekkimist säilitab elektrisüsteem oma sümmeetria. Kuigi J-J-J vigad on suhteliselt haruldased, on need kõige tõsisemad lühikirje vigade tüübid. Nad genereerivad suurimat vigadevoolu süsteemis, mis mängivad olulist rolli tsirkuitkatkestite mõõtspetsifikatsioonide määramisel. Tsirkuitkatkestite võime turvaliselt ja efektiivselt katkestada neid äärmiselt suuri vigadevoolusid on otse informeeritud J-J-J vigade omadustest, mis muudab need oluliseks kaalutluseks elektrisüsteemi disainis ja kaitsekeskkonnas.

b. J–J–J–M (Kolmefaseeritud Juhtme-Massi Viga)

Kolmefaseeritud juhtme-massi (J–J–J–M) viga hõlmab kõiki kolme faasi elektrisüsteemis. Selles vigasituatsioonis luuakse ühendus kõigi kolme faasi ja süsteemi massi vahel. Kuigi see on võrreldes mõnede teiste vigatüüpidega vähem levinud, on J–J–J–M viga oluline elektrisüsteemi analüüsi seisukohalt. Statistiliselt on sellise vigaga seotud tõenäosus umbes 2%–3%. Selle suhteliselt madala tõenäosuse huvides, kui J–J–J–M viga esineb, see võib põhjustada suure vigadevoolu ja laiaulatuslikke häireid elektrisüsteemis, nõudes rangeid kaitsemeetmeid ja tähelepanelikku arvestust süsteemi disainis ja operatsioonis.

Nsümmeetriline Viga

Nsümmeetriline viga on defineeritud kui tingimus elektrisüsteemis, mis tekitab nsümmeetrilisi voolusid, kus kolme faasi voolude suurused ja fased erinevad oluliselt üksteisest. See tüüp viga hõlmab tavaliselt ühte või kahte faasi, näiteks juhtme-massi (J-M), juhtme-juhtme (J-J) või topelt juhtme-massi (J-J-M) vigu. Nende vigade tulemusena muutub elektrisüsteem ebavõrdne, mis võib põhjustada mitmeid operatsioonilisi probleeme ja potentsiaalseid seadmete kahjustusi.

Nsümmeetrilisi vigu saab edasi jagada kolmeks erinevaks tüübiks:

• Üksik Juhtme-Massi (J – M) Viga

• Juhtme-juhtme Viga (J – J)

• Topelt Juhtme-Massi (J – J – M) Viga

Kõikide elektrisüsteemi vigade hulgas on nsümmeetrilised vigad kõige sagedamini esinevad.

1. Üksik Juhtme-Massi (J – M) Viga

Üksik juhtme-massi viga tekib, kui üks juhtmetest kõrbub massiga või puudutab neutraaljuhtmet. See tüüp viga on äärmiselt levinud, moodustades umbes 70%–80% kõigist elektrisüsteemis esinenud vigadest. Selle kõrge esinemissagedus muudab selle kriitiliseks küsimuseks elektrisüsteemi operaatorite ja insenerite jaoks, kes peavad rakendama tõhusaid kaitsemeetmeid, et vähendada selle potentsiaalset mõju süsteemi stabiilsusele ja usaldusväärsusele.

3. Topelt Juhtme-Massi (J - J - M) Viga

Topelt juhtme-massi vigas kõrbuvad korraga kaks juhtmet üksteisega ja massiga. See viga loob keerulise elektrilise tee, mis häirib elektrisüsteemi tavalist tööd. Kuigi see on vähem levinud kui üksik juhtme-massi vigad, põhjustavad topelt juhtme-massi vigad endiselt olulisi riskide süsteemi stabiilsusele ja seadmete terviklikkusele. Statistiliselt on topelt juhtme-massi viga esinemise tõenäosus umbes 10% kõigist elektrisüsteemi vigadest. See suhteliselt madal, kuid ei-näglene tõenäosus rõhutab vajadust integreerida laiaulatuslikke kaitse- ja vähendamismeetodeid elektrisüsteemides, et kaitsta selliste vigade poolt võimaliku kahju ja operatsiooniliste häirete eest.