Vrste grešaka u sistemu snabdevanja električnom energijom

Greške u električnim sistemima: Definicija i klasifikacija

Greška u električnom sistemu definiše se kao anomalija ili defekt koji dovodi do odstupanja struje s njenog predviđenog puta. Kada se pojavi greška, stvara se neobičan radni uslov, uglavnom smanjujući izolacionu snagu između vodilja. Ovo oslabljenje izolacije može dovesti do teških oštećenja komponenata električnog sistema, prekida normalne isporuke struje i postavljanja rizika za bezbednost.

Greške u električnim sistemima su uglavnom klasifikovane u dve glavne vrste:

• Greška otvorenog kruga: Ova vrsta greške se javlja kada postoji prekid ili nezavisnost u električnom krugu, što sprečava normalnu tok struje. Može nastati zbog oštećenih vodilja, luka veza ili kvara električnih komponenti.

• Greška zatvorenog kruga: U grešci zatvorenog kruga postoji neplanirana putanja sa niskim otporom između dva ili više vodilja, što dovodi do velikog toka struje. To može biti posledica rušenja izolacije, fizičkog dodira između vodilja ili kvara opreme.

Različite podvrste i manifestacije ovih grešaka u električnim sistemima prikazane su na slici datoj ispod.

Uzroci i klasifikacija grešaka u električnim sistemima

Greške u električnim sistemima mogu nastati zbog mnogo prirodnih perturbacija. Događaji poput udara munje, visokih brzina vetra i potresa mogu sve da iniciraju greške. Munja, sa svojim intenzivnim električnim razlaganjima, može oštetiti izolaciju i prekinuti normalni tok struje. Visoke brzine vetra mogu prevrnuti električne linije ili uzrokovati da vodilji ključaju i dodirnu druga objekta, dok potresi mogu dislocirati infrastrukturu, što dovodi do prekida vodilja i oštećenja električnih komponenti.

Greške takođe mogu biti rezultat različitih nesreća. Na primer, pad drveta na električne linije, sudar vozila sa nosačem ili sudar aviona sa električnom infrastrukturom mogu sve dovesti do prekida u električnom sistemu. Ove slučajne događaje direktno mogu oštetiti vodilje, izolatore ili druge vitalne delove električne mreže, što dovodi do pojavljivanja grešaka.

1. Greška otvorenog kruga

Greška otvorenog kruga uglavnom se javlja kada jedan ili dva vodilja pade. Budući da se ova vrsta greške javlja u seriji sa električnim vodiljem, naziva se i serijska greška. Greške otvorenog kruga imaju značajan uticaj na pouzdanost električnog sistema, često dovodeći do prekida u isporuci struje i potencijalno oštećujući spojene uređaje.

Greške otvorenog kruga mogu se dalje kategorisati u sledeće vrste:

• Greška otvorenog vodilja: Ovo se dešava kada se jedan vodilj u električnom krugu prekine ili odseče, prekidajući tok struje kroz tu specifičnu putanju.

• Greška dva otvorena vodilja: U ovom scenariju, dva vodilja u sistemu pada, stvarajući još teži prekid u toku struje. Ova vrsta greške može dovesti do neravnotežnih stanja i može stvoriti dodatni stres na preostale komponente sistema.

• Greška tri otvorena vodilja: Najrijetija i najteža forma greške otvorenog kruga, uključuje pad svih tri vodilja u trofaznom sistemu. To dovodi do potpunog gubitka prenosa struje i može imati široko rasprostranjene posledice za električnu mrežu i spojena opterećenja.

Različite konfiguracije grešaka otvorenog kruga prikazane su na slici ispod, pružajući vizualnu reprezentaciju kako se ove greške manifestuju unutar električnog sistema.

2. Greška zatvorenog kruga

Greška zatvorenog kruga se javlja kada vodilji iz različitih faza u električnoj liniji, transformatoru ili drugim elementima kruga dođu u kontakt. Ova neplanirana veza dovodi do velikog toka struje kroz jednu ili dve faze električnog sistema. Greške zatvorenog kruga mogu se dalje klasifikovati u dve glavne kategorije: simetrične i asimetrične greške.

Simetrična greška

Simetrične greške su one koje uključuju sve tri faze električnog sistema. Znamenito, ove greške održavaju stanje ravnoteže čak i nakon nastanka greške. Simetrične greške uglavnom se javljaju na terminalima generatora. Pojava takvih grešaka može se pripisati različitim faktorima, kao što je otpor električne lukave između vodilja tijekom greške ili prisustvo niske noge otpora u sustavu zemljenja.

Simetrične greške se podkategoriziraju u dve određene vrste: greška faza-faza-faza i trofazna greška faza-zemlja.

a. Faza – Faza – Faza Greška

Faza-faza-faza (F-F-F) greške karakterišu se svojom ravnotežnom prirodom. Čak i nakon nastanka greške, električni sistem zadržava svoju simetriju. Iako su relativno retke, F-F-F greške su među najtežim tipovima grešaka zatvorenog kruga. One generišu najveće grešne struje u sistemu, što ima ključnu ulogu u određivanju zahtjeva za ocjenom prekidača. Mogućnost prekidača da sigurno i učinkovito prekidaju ove ekstremno velike struje direktno je informisana karakteristikama F-F-F grešaka, što ih čini ključnim faktorom u dizajnu i zaštiti električnih sistema.

b. F–F–F–Z (Trofazna greška faza-zemlja)

Trofazna greška faza-zemlja (F–F–F–Z) obuhvata sve tri faze električnog sistema. U ovom scenariju greške, uspostavlja se veza između svih tri faze i zemlje sistema. Iako su manje uobičajene u poređenju sa nekim drugim tipovima grešaka, F–F–F–Z greška ima značajan uticaj na analizu električnih sistema. Statistički, verovatnoća nastanka takve greške iznosi oko 2 do 3 procenta. Unatoč ovoj relativno nisko verovatnoći, kada se F–F–F–Z greška desi, može generisati značajne grešne struje i dovesti do široko rasprostranjenih prekida u električnom sistemu, što zahteva robustne zaštitne mere i pažljivo razmatranje u dizajnu i operaciji sistema.

Asimetrična greška

Asimetrična greška definisana je kao stanje u električnom sistemu koje generiše asimetrične struje, gdje se magnitudi i faze struja u tri faze značajno razlikuju jedna od druge. Ova vrsta greške obično uključuje jednu ili dvije faze, kao što su greške faza-zemlja (F-Z), faza-faza (F-F) ili dvostruka greška faza-zemlja (F-F-Z). Kao rezultat ovih grešaka, električni sistem postaje neravnotežan, što može dovesti do različitih operativnih problema i potencijalno oštećenja opreme.

Asimetrične greške se uglavnom klasifikuju u tri određene vrste:

• Jedna faza-zemlja (F – Z) greška

• Greška faza-faza (F – F)

• Dvostruka greška faza-zemlja (F – F – Z)

Među svim tipovima grešaka u električnim sistemima, asimetrične greške su najčešće pojavljivajuće.

1. Jedna faza-zemlja (F – Z) greška

Jedna faza-zemlja greška se javlja kada jedan od vodilja dođe u kontakt sa zemljom ili dotakne neutralni vodilj. Ova vrsta greške je izuzetno uobičajena, čineći iznenadujući 70-80 procenata svih grešaka koje se javljaju u električnim sistemima. Njena visoka frekvencija pojavljivanja čini je ključnim pitanjem za operatore i inženjere električnih sistema, koji moraju implementirati efektivne zaštitne mere kako bi smanjili njihov potencijalni uticaj na stabilnost i pouzdanost sistema.

3. Dvostruka greška faza-zemlja (F - F - Z)

U dvostrukoj grešci faza-zemlja, dva vodilja istovremeno dođu u kontakt jedan s drugim i sa zemljom. Ovaj scenarij greške stvara složenu električnu putanju koja prekida normalnu operaciju električnog sistema. Iako su manje uobičajene od jedne faze-zemlja grešaka, dvostruke greške faza-zemlja ipak predstavljaju značajne rizike za stabilnost sistema i integritet opreme. Statistički, verovatnoća nastanka dvostruke greške faza-zemlja iznosi otprilike 10% svih grešaka u električnim sistemima. Ova relativno niska ali nezanemarljiva verovatnoća naglašava važnost uključivanja kompletne zaštite i strategija mitigacije unutar električnih sistema kako bi se zaštitio od potencijalnih oštećenja i operativnih prekida koji nastaju zbog ovakvih grešaka.