ประเภทของความผิดปกติในระบบไฟฟ้า

ระบบไฟฟ้าขัดข้อง: คำนิยามและการจำแนกประเภท

ข้อผิดพลาดในระบบไฟฟ้าถูกกำหนดให้เป็นความผิดปกติหรือข้อบกพร่องที่ทำให้กระแสไฟฟ้าเบี่ยงเบนออกจากเส้นทางการไหลที่ตั้งใจไว้ เมื่อมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้น มันจะสร้างสภาพการทำงานที่ผิดปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยลดความแข็งแกร่งของฉนวนระหว่างสายนำ การเสื่อมสภาพของฉนวนสามารถนำไปสู่ความเสียหายร้ายแรงต่อส่วนประกอบของระบบไฟฟ้า ทำให้การจ่ายไฟปกติหยุดชะงัก และสร้างความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

ข้อผิดพลาดในระบบไฟฟ้ามักจะถูกจำแนกเป็นสองประเภทหลัก:

• ข้อผิดพลาดวงจรเปิด: ข้อผิดพลาดประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อมีการขาดหรือไม่ต่อเนื่องในวงจรไฟฟ้า ทำให้กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ตามปกติ มันอาจเกิดจากการเสียหายของสายนำ การเชื่อมต่อหลวม หรือความล้มเหลวของชิ้นส่วนไฟฟ้า

• ข้อผิดพลาดวงจรป้อนกลับ: ในข้อผิดพลาดวงจรป้อนกลับ จะมีเส้นทางต้านทานต่ำที่ไม่ได้ตั้งใจระหว่างสองหรือมากกว่าสองสายนำ ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลเข้ามาในปริมาณมาก ซึ่งอาจเกิดจากความเสื่อมสภาพของฉนวน การสัมผัสระหว่างสายนำ หรือความล้มเหลวของอุปกรณ์

ชนิดย่อยและลักษณะต่างๆ ของข้อผิดพลาดในระบบไฟฟ้าเหล่านี้แสดงในภาพด้านล่าง

สาเหตุและการจำแนกประเภทของข้อผิดพลาดในระบบไฟฟ้า

ข้อผิดพลาดในระบบไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นจากหลายสาเหตุของการรบกวนธรรมชาติ เช่น การถูกฟ้าผ่า ลมแรง และแผ่นดินไหว สามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดได้ ฟ้าผ่าที่มีการปล่อยประจุไฟฟ้าที่รุนแรงสามารถทำลายฉนวนและทำให้กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ตามปกติ ลมแรงอาจทำให้สายไฟล้มลงหรือทำให้สายนำแกว่งและสัมผัสกับวัตถุอื่น ในขณะที่แผ่นดินไหวสามารถทำให้โครงสร้างเคลื่อนที่ นำไปสู่สายนำที่แตกและชิ้นส่วนไฟฟ้าที่เสียหาย

ข้อผิดพลาดยังสามารถเกิดจากอุบัติเหตุต่างๆ เช่น ต้นไม้ล้มลงบนสายไฟ ยานพาหนะชนกับโครงสร้างรองรับ หรือเครื่องบินตกใส่อุปกรณ์ไฟฟ้า สามารถทำให้เกิดการหยุดชะงักในระบบไฟฟ้า เหตุการณ์เหล่านี้สามารถทำให้สายนำ ฉนวน หรือส่วนสำคัญอื่นๆ ของเครือข่ายไฟฟ้าเสียหายได้ ทำให้เกิดข้อผิดพลาด

1. ข้อผิดพลาดวงจรเปิด

ข้อผิดพลาดวงจรเปิดเกิดขึ้นเมื่อสายนำหนึ่งหรือสองสายทำงานผิดพลาด เนื่องจากข้อผิดพลาดประเภทนี้เกิดขึ้นแบบอนุกรมกับสายไฟฟ้า จึงเรียกว่าข้อผิดพลาดแบบอนุกรม ข้อผิดพลาดวงจรเปิดมีผลกระทบอย่างมากต่อความน่าเชื่อถือของระบบไฟฟ้า โดยมักจะทำให้การจ่ายไฟหยุดชะงักและอาจทำให้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเสียหายได้

ข้อผิดพลาดวงจรเปิดสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

• ข้อผิดพลาดวงจรเปิด: ข้อผิดพลาดนี้เกิดขึ้นเมื่อสายนำเดียวในวงจรไฟฟ้าขาดหรือไม่ต่อเนื่อง ทำให้กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านทางนั้นได้

• ข้อผิดพลาดสองสายเปิด: ในสถานการณ์นี้ สองสายนำในระบบทำงานผิดพลาด ทำให้เกิดการหยุดชะงักที่ร้ายแรงยิ่งขึ้นต่อการไหลของไฟฟ้า ข้อผิดพลาดประเภทนี้สามารถทำให้เกิดภาวะไม่สมดุลและอาจทำให้เกิดความเครียดเพิ่มเติมต่อส่วนประกอบที่เหลือของระบบ

• ข้อผิดพลาดสามสายเปิด: เป็นรูปแบบที่หายากและร้ายแรงที่สุดของข้อผิดพลาดวงจรเปิด ซึ่งเกิดจากการทำงานผิดพลาดของทั้งสามสายในระบบสามเฟส ทำให้เกิดการสูญเสียการส่งไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์และอาจมีผลต่อระบบไฟฟ้าและโหลดที่เชื่อมต่ออย่างกว้างขวาง

การจัดเรียงต่างๆ ของข้อผิดพลาดวงจรเปิดแสดงในแผนภาพด้านล่าง ให้ภาพรวมว่าข้อผิดพลาดเหล่านี้ปรากฏอย่างไรภายในระบบไฟฟ้า

2. ข้อผิดพลาดวงจรป้อนกลับ

ข้อผิดพลาดวงจรป้อนกลับเกิดขึ้นเมื่อสายนำจากเฟสต่างๆ สัมผัสกันภายในสายไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้า หรือองค์ประกอบวงจรอื่นๆ การเชื่อมต่อที่ไม่ได้ตั้งใจนี้ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเฟสหนึ่งหรือสองเฟสของระบบไฟฟ้าในปริมาณมาก ข้อผิดพลาดวงจรป้อนกลับสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: ข้อผิดพลาดสมมาตรและข้อผิดพลาดไม่สมมาตร

ข้อผิดพลาดสมมาตร

ข้อผิดพลาดสมมาตรคือข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับทั้งสามเฟสของระบบไฟฟ้า ข้อผิดพลาดเหล่านี้ยังคงสภาพสมมาตรแม้ว่าจะเกิดข้อผิดพลาดแล้ว ข้อผิดพลาดสมมาตรมักเกิดขึ้นที่เทอร์มินอลของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การเริ่มต้นของข้อผิดพลาดเหล่านี้สามารถอธิบายได้จากปัจจัยต่างๆ เช่น ความต้านทานของอาร์กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างสายนำในการเกิดข้อผิดพลาด หรือการมีความต้านทานต่ำในระบบกราวด์

ข้อผิดพลาดสมมาตรสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: ข้อผิดพลาด L - L - L และข้อผิดพลาดสามเฟส L - G

a. ข้อผิดพลาด L – L – L

ข้อผิดพลาด L - L - L ถูกกำหนดโดยลักษณะสมมาตรของมัน แม้ว่าจะเกิดข้อผิดพลาดแล้ว ระบบไฟฟ้ายังคงสมมาตร แม้ว่าจะพบได้น้อย แต่ข้อผิดพลาด L - L - L เป็นข้อผิดพลาดวงจรป้อนกลับที่ร้ายแรงที่สุด ทำให้เกิดกระแสข้อผิดพลาดที่ใหญ่ที่สุดในระบบ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการกำหนดระดับความต้องการของสวิตช์วงจร ความสามารถของสวิตช์วงจรในการตัดกระแสที่มีขนาดใหญ่มากอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพได้รับการกำหนดโดยลักษณะของข้อผิดพลาด L - L - L ทำให้เป็นสิ่งที่ต้องพิจารณาอย่างสำคัญในการออกแบบและป้องกันระบบไฟฟ้า

b. L–L–L–G (ข้อผิดพลาดสามเฟส L - G)

ข้อผิดพลาดสามเฟส L–L–L–G ครอบคลุมทั้งสามเฟสของระบบไฟฟ้า ในสถานการณ์ข้อผิดพลาดนี้ มีการเชื่อมต่อระหว่างทั้งสามเฟสและกราวด์ของระบบ แม้ว่าจะพบได้น้อยกว่าข้อผิดพลาดบางประเภท แต่ข้อผิดพลาด L–L–L–G มีความสำคัญอย่างมากในการวิเคราะห์ระบบไฟฟ้า จากสถิติ ความน่าจะเป็นของการเกิดข้อผิดพลาดนี้ประมาณ 2 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์ แม้ว่าความน่าจะเป็นนี้จะต่ำ แต่เมื่อมีข้อผิดพลาด L–L–L–G เกิดขึ้น สามารถทำให้เกิดกระแสข้อผิดพลาดที่ใหญ่และทำให้เกิดการหยุดชะงักอย่างกว้างขวางในระบบไฟฟ้า จึงต้องมีมาตรการป้องกันที่แข็งแกร่งและต้องพิจารณาอย่างรอบคอบในการออกแบบและดำเนินงานระบบ

ข้อผิดพลาดไม่สมมาตร

ข้อผิดพลาดไม่สมมาตรคือสภาพในระบบไฟฟ้าที่ทำให้เกิดกระแสไม่สมมาตร ซึ่งขนาดและเฟสของกระแสในสามเฟสมีความแตกต่างกันอย่างมาก ข้อผิดพลาดประเภทนี้มักเกี่ยวข้องกับเฟสหนึ่งหรือสองเฟส เช่น ข้อผิดพลาด L - G ข้อผิดพลาด L - L หรือข้อผิดพลาด L - L - G ผลจากการเกิดข้อผิดพลาดเหล่านี้ ระบบไฟฟ้าจะไม่สมดุล ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาการดำเนินงานและอาจทำให้อุปกรณ์เสียหาย

ข้อผิดพลาดไม่สมมาตรสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก:

• ข้อผิดพลาด L – G สายเดียว

• ข้อผิดพลาด L – L

• ข้อผิดพลาด L – L – G สองสาย

ในบรรดาข้อผิดพลาดทั้งหมดของระบบไฟฟ้า ข้อผิดพลาดไม่สมมาตรเป็นข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นบ่อยที่สุด

1. ข้อผิดพลาด L – G สายเดียว

ข้อผิดพลาด L – G สายเดียวเกิดขึ้นเมื่อสายนำเส้นใดเส้นหนึ่งสัมผัสกับพื้นดินหรือสัมผัสกับสายกลาง ข้อผิดพลาดประเภทนี้พบได้บ่อยมาก คิดเป็น 70-80 เปอร์เซ็นต์ของข้อผิดพลาดทั้งหมดที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้า ความถี่ที่เกิดขึ้นสูงทำให้เป็นปัญหาสำคัญสำหรับผู้ปฏิบัติงานและวิศวกรระบบไฟฟ้า ซึ่งต้องใช้มาตรการป้องกันที่มีประสิทธิภาพเพื่อลดผลกระทบต่อความเสถียรและความน่าเชื่อถือของระบบ

3. ข้อผิดพลาด L - L - G สองสาย

ในข้อผิดพลาด L - L - G สองสาย สองสายนำสัมผัสกันและสัมผัสกับพื้นดินพร้อมกัน ข้อผิดพลาดนี้สร้างเส้นทางไฟฟ้าที่ซับซ้อน ทำให้การดำเนินงานของระบบไฟฟ้าหยุดชะงัก แม้ว่าจะพบได้น้อยกว่าข้อผิดพลาด L - G สายเดียว แต่ข้อผิดพลาด L - L - G สองสายยังคงมีความเสี่ยงต่อความเสถียรและความสมบูรณ์ของอุปกรณ์ จากสถิติ ความน่าจะเป็นของการเกิดข้อผิดพลาด L - L - G สองสายคิดเป็นประมาณ 10% ของข้อผิดพลาดทั้งหมดในระบบไฟฟ้า ความน่าจะเป็นที่ต่ำแต่ไม่ควรมองข้าม ย้ำความสำคัญของการรวมมาตรการป้องกันและลดผลกระทบที่ครอบคลุมในระบบไฟฟ้า เพื่อป้องกันความเสียหายและการหยุดชะงักในการดำเนินงานที่เกิดจากข้อผิดพลาดเหล่านี้