El sistema d’energia elèctrica creix en mida i complexitat en tots els sectors, com ara els sistemes de generació, transmissió, distribució i càrrega. Tipus de falles com condicions de curtcircuit a la xarxa del sistema elèctric produeixen greus pèrdues econòmiques i redueixen la fiabilitat del sistema elèctric. Una falla elèctrica és una condició anormal, causada per avaries dels equips, com ara transformadors i màquines giratòries, errors humans i condicions ambientals. Aquests defectes causen interrupció dels fluxos elèctrics, danys en l'equipament i fins i tot causen la mort d'éssers humans, ocells i animals. En aquest article es discuteix una visió general de diferents tipus de falles i els seus efectes que es van produir en els sistemes d’energia elèctrica.
Què és un error elèctric?
Un elèctric culpa és la desviació de tensions i corrents dels valors o estats nominals. En condicions normals de funcionament, els equips o línies del sistema d'alimentació transporten tensions i corrents normals, cosa que resulta en un funcionament més segur del sistema.
Avaries en el sistema d’energia elèctrica
Però quan es produeix una avaria, fa que flueixin corrents excessivament elevats que causin danys als equips i dispositius. La detecció i anàlisi de fallades són necessàries per seleccionar o dissenyar equips de commutació adequats, relés electromecànics , interruptors automàtics i altres dispositius de protecció.
Tipus d’avaries en sistemes d’energia elèctrica
En el sistema d’energia elèctrica, les falles són principalment de dos tipus, com ara les falles de circuit obert i les de curtcircuit. I, a més, aquest tipus de falles es poden classificar en simètriques i no simètriques. Analitzem detalladament aquest tipus d’errors. Aquestes falles es classifiquen en dos tipus.
- Falla simètrica
- Falla asimètrica
Faltes simètriques
Es tracta d’avaries molt greus i que es produeixen amb poca freqüència en els sistemes d’energia. Aquests també es denominen falles equilibrades i són de dos tipus, a saber, línia a línia (terra-terra) (L-L-L-G) i línia a línia (L-L-L).
Faltes simètriques
Només el 2-5 per cent de les falles del sistema són fallades simètriques. Si es produeixen aquestes falles, el sistema es manté equilibrat, però provoca danys greus a l’equip del sistema d’energia elèctrica.
La figura anterior mostra dos tipus de falles simètriques trifàsiques. L'anàlisi d'aquesta avaria és fàcil i normalment es fa per fases. Es necessita informació o anàlisi de falles trifàsiques per seleccionar els relés de fase configurada, la capacitat de ruptura dels interruptors i la classificació del quadre de protecció.
Les falles simètriques es classifiquen en dos tipus
- Línia - Línia - Falla de línia
- Línia - Línia - Falla a terra
Falla L - L - L
Aquest tipus d’errors s’equilibren, cosa que significa que el sistema es manté equilibrat després que es produeixi l’error. Per tant, aquesta falla poques vegades es produeix, tot i que és el tipus de falla dura que manté el corrent més gran. Per tant, aquest corrent s’utilitza per determinar la qualificació del CB.
Falla L - L - L - G
La falla L - G trifàsica comprèn principalment totes les fases trifàsiques del sistema. Aquesta falla es produeix principalment entre les tres fases i el terminal de terra del sistema. Per tant, hi ha un 2 a un 3% de probabilitat que es produeixi l’error.
Faltes no simètriques
Són molt freqüents i menys greus que les falles simètriques. Hi ha principalment tres tipus, a saber, falles de línia a terra (L-G), línia a línia (L-L) i doble línia a terra (LL-G).
Faltes no simètriques
La falla de línia a terra (L-G) és la falla més comuna i el 65-70 per cent de les falles són d’aquest tipus.
Fa que el conductor entri en contacte amb la terra o el terra. Del 15 al 20 per cent de les falles són de doble línia a terra i fan que els dos conductors entrin en contacte amb el terra. Les falles entre línies es produeixen quan dos conductors entren en contacte principalment mentre es mouen les línies a causa dels vents i el 5-10 per cent de les falles són d’aquest tipus.
També s’anomenen falles desequilibrades, ja que la seva aparició provoca desequilibris al sistema. El desequilibri del sistema significa que els valors d’impedància són diferents en cada fase, cosa que provoca el flux de corrent de desequilibri en les fases. Aquests són més difícils d'analitzar i es porten a terme per fases de manera similar a les falles equilibrades trifàsiques.
Les falles asimètriques es classifiquen en dos tipus
- Falla individual L - G (línia a terra)
- Falla L - L (línia a línia)
- Falla doble L - G (línia a terra)
Falla individual L - G
Aquesta falla única L - G es produeix principalment quan un conductor sol cau cap al terminal de terra. Així doncs, entre el 70 i el 80% de la falla del sistema d’alimentació és la falla única L-G.
Falla L - L
Aquesta falla L-L es produeix principalment un cop es fa un curtcircuit de dos conductors i també a causa del fort vent. Així, els conductors de línia es poden moure a causa d’un fort vent, poden tocar-se entre ells i provocar un curtcircuit. Per tant, entre el 15 i el 20% de les falles es poden produir aproximadament.
Falla doble L - G
En aquest tipus de falla, les dues línies es posen en contacte entre elles a través del terra. Per tant, hi ha un 10% de probabilitat d’avaries.
Fallades en circuit obert
Les falles en circuit obert es produeixen principalment a causa del mal funcionament d'un conductor més utilitzat al sistema d'alimentació. A continuació es mostra el diagrama de falles en circuit obert. Aquest circuit és obert en 1 fase, 2 fases i 3 fases.
Aquests defectes es produeixen principalment a causa de problemes comuns com ara fallades en les línies aèries, cables, fallades en la fase d’un interruptor automàtic, fusió del conductor o fusible dins d’una o més fases.
Aquestes falles també es coneixen com a falles en sèrie, que són tipus desequilibrats o bé no simètriques, a part de la fallada oberta trifàsica.
Per exemple, una línia de transmissió funciona a través d’una càrrega equilibrada abans que es produeixi un circuit de fallada obert. A la línia de transmissió, si alguna de les fases es dissol, la càrrega real d’un alternador es pot reduir i augmenta l’acceleració de l’alternador, de manera que funciona a una velocitat una mica superior a la velocitat síncrona. En altres cables de transmissió, aquesta sobre velocitat pot provocar sobretensions. Per tant, les condicions d’obertura monofàsica i bifàsica poden generar corrents i tensions del sistema d’alimentació que causen enormes danys a l’aparell.
Aquests errors es classifiquen en tres tipus, com ara els següents.
- Falla del conductor obert
- Falla oberta de dos conductors
- Falla oberta de tres conductors.
Causes i efectes dels tipus de falles
Aquestes falles es poden produir a causa del mal funcionament del circuit, així com del trencament del conductor en una fase o més. Els efectes de les falles de circuit obert inclouen els següents.
- Funcionament irregular del sistema elèctric
- Aquestes falles poden perillar tant els animals com els éssers humans
- En particular, una part de la xarxa, quan es supera el voltatge més enllà dels valors normals, provoca fallades d’aïllament i produeix falles de curtcircuit.
- Tot i això, aquest tipus de fallades de circuits es poden acceptar durant molt de temps en comparació amb les falles de tipus curtcircuit, perquè aquestes falles s’han de separar per disminuir els danys elevats.
Faltes de curtcircuit
Les falles de curtcircuit es produeixen principalment a causa de fallades a l'aïllament entre els conductors de fase i la terra. Un error d’aïllament pot provocar una formació de trajectòria de curtcircuit que activa les condicions de curtcircuit dins del circuit.
La definició de curtcircuit és una connexió anormal d’impedància extremadament menor entre dos punts de potencial diferent, ja sigui completada per atzar o a propòsit. Aquestes falles són els tipus més comuns que donen lloc a un flux anormal de corrent a través de les línies o equips de transmissió.
Si es permet que les falles de curtcircuit continuïn fins i tot durant un temps reduït, provoca un gran perjudici a l’aparell. Les falles de curtcircuit també es coneixen com a fallades de derivació perquè aquestes falles es produeixen principalment a causa de la fallada en l'aïllament entre els conductors de fase, en cas contrari entre els conductors de fase i la terra.
Les diferents condicions de fallada de curtcircuit assolibles comprenen principalment 3 fases a terra, 3 fases a terra, 1 a terra, fase a fase, 2 fases a terra, fase a fase i monofàsiques a terra.
Tant la falla trifàsica lliure de la terra, com la falla trifàsica cap a la terra, poden ser simètriques o equilibrades, mentre que altres fallades són fallades asimètriques.
Causes i efectes de les falles de curtcircuit
Els errors de curtcircuit es poden produir a causa dels motius següents.
- Aquestes fallades poden produir-se a causa dels efectes interns externs
- Els efectes interns són avaries de les línies de transmissió, danys dels equips, envelliment de l’aïllament, corrosió de l’aïllament al generador, instal·lacions incorrectes d’aparells elèctrics, transformadors i el seu disseny inadequat.
- Aquestes falles es poden produir a causa dels efectes externs de l’aparell, fallades d’aïllament a causa de les sobretensions d’il·luminació i danys mecànics per part del públic.
Els efectes de les falles de curtcircuit inclouen els següents.
- Els defectes d'arc poden provocar incendis i explosions en aparells com ara transformadors i interruptors automàtics.
- El flux d’energia es pot restringir severament en cas contrari, fins i tot totalment bloquejat si persisteix l’error de curtcircuit.
- Les tensions de funcionament del sistema poden anar per sobre o per sota dels seus valors d’acceptació per fer un efecte perjudicial sobre el servei prestat a través del sistema d’alimentació.
- A causa de corrents anormals, l’aparell s’escalfa de manera que es pot reduir la vida útil del seu aïllament.
Causes dels tipus de falles
Els principals motius per provocar avaries elèctriques són els següents.
Les condicions climàtiques
Inclou cops d’il·luminació, fortes pluges, forts vents, deposició de sal a les línies aèries i conductors, acumulació de neu i gel a les línies de transmissió, etc. Aquestes condicions ambientals interrompen l’alimentació i també fan malbé les instal·lacions elèctriques.
Fallades de l’equip
Diversos equips elèctrics com generadors , motors, transformadors, reactors, dispositius de commutació, etc. provoquen fallades de curtcircuit a causa d'un mal funcionament, envelliment, fallades d'aïllament dels cables i bobinatge. Aquestes fallades produeixen un flux elevat de corrent a través dels dispositius o equips que el danyen encara més.
Errors humans
Les falles elèctriques també es produeixen a causa d’errors humans, com ara seleccionar una classificació incorrecta d’equips o dispositius, oblidar les parts conductores metàl·liques o elèctriques després del manteniment o manteniment, canviar el circuit mentre es troba en servei, etc.
Fum de focs
La ionització de l'aire, a causa de partícules de fum, que envolta les línies aèries, provoca una espurna entre les línies o entre els conductors cap a l'aïllant. Aquest flashover fa que els aïllants perdin la seva capacitat aïllant a causa de les altes tensions .
Tipus de falles i els seus efectes
Els efectes de les falles elèctriques es produeixen principalment pels motius següents.
Sobre el flux actual
Quan es produeix l’error, es crea un camí d’impedància molt baix per al flux de corrent. Això provoca que s’obté un corrent molt elevat del subministrament, cosa que provoca el trencament de relés, danyant l’aïllament i els components de l’equip.
Perill per al personal operatiu
L’aparició de fallades també pot causar xocs a les persones. La gravetat del xoc depèn del corrent i del voltatge a la ubicació de la falla i fins i tot pot provocar la mort.
Pèrdua d'equips
El corrent intens a causa de fallades de curtcircuit fa que es cremen completament els components, cosa que provoca un funcionament incorrecte de l’equip o del dispositiu. De vegades, un incendi intens provoca l’esgotament complet de l’equip.
Pertorba els circuits actius interconnectats
Les falles no només afecten la ubicació on es produeixen, sinó que també alteren els circuits interconectats actius a la línia amb falles.
Incendis elèctrics
El curtcircuit provoca estalvis i espurnes a causa de la ionització de l’aire entre dos camins conductors que condueix encara al foc, tal com sovint observem en notícies com la construcció d’incendis en complexos comercials.
Dispositius de limitació d'errors
És possible minimitzar causes com els errors humans, però no els canvis ambientals. L’eliminació d’errors és una tasca crucial a la xarxa del sistema d’energia. Si aconseguim interrompre o trencar el circuit quan es produeix un error, redueix els danys considerables a l’equip i també a la propietat. Alguns d’aquests dispositius de limitació d’errors inclouen fusibles, disjuntors , es detallen els relés a continuació.
Dispositius de protecció
Fusible
És el dispositiu de protecció principal. És un fil prim tancat en una carcassa o vidre que connecta dues parts metàl·liques. Aquest cable es fon quan flueix un corrent excessiu al circuit. El tipus de fusible depèn de la tensió a la qual ha de funcionar. La substitució manual del cable és necessària una vegada que es produeixi un esclat.
Tallacircuits
Fa que el circuit sigui normal i es trenqui en condicions anormals. Provoca un desencadenament automàtic del circuit quan es produeix una avaria. Poden ser interruptors electromecànics, com ara interruptors de buit / oli, etc. interruptors electrònics ultra ràpids .
Relleu
És un commutador de funcionament basat en condicions. Consisteix en una bobina magnètica i contactes normalment oberts i tancats. L’aparició d’un error fa augmentar el corrent que alimenta la bobina del relé, cosa que provoca que els contactes funcionin de manera que el circuit s’interrompi del flux de corrent. Relleus de protecció són de diferents tipus, com ara relés d’impedància, relés mho, etc.
Dispositius de protecció d'energia d'il·luminació
Aquests inclouen descarregadors d’il·luminació i dispositius de terra per protegir el sistema contra llamps i sobretensions.
Anàlisi de fallades trifàsiques basades en aplicacions
Podem analitzar falles trifàsiques mitjançant un circuit senzill com es mostra a continuació. En això, les falles temporals i permanents es creen mitjançant interruptors de fallades. Si premem el botó una vegada com a fallada temporal, l’ordenació del temporitzador dispara la càrrega i també restaura la font d’alimentació a la càrrega. Si premem aquest botó ON durant un temps determinat com a falla permanent, aquest sistema atura completament la càrrega mitjançant la distribució del relé.
Anàlisi de falles en tres fases
Com detectar i localitzar les falles?
En les línies de transmissió, la falla és molt fàcil d’identificar, ja que la crisi en general es nota. Per exemple, una vegada que qualsevol arbre ha caigut sobre la línia de transmissió, en cas contrari, es pot danyar un pal elèctric i els conductors estirats a terra.
En un sistema de cable, la localització d'errors es pot fer quan el circuit no funciona si no funciona. Hi ha diferents mètodes de localització de falles que es poden dividir en tècniques terminals, que funcionen amb corrents, així com tensions mesurades als extrems del cable i mètodes de traçat que necessiten inspecció a través del cable. La zona normal de les falles es pot localitzar a les tècniques terminals per accelerar el traçat a través d’un cable de transmissió.
En els sistemes de cablejat, es pot trobar la localització de la falla durant la verificació dels cables. En sistemes de cablejat difícils, allà on es puguin enterrar els cables, aquestes falles es col·loquen a través d’un reflectòmetre de domini temporal que envia un pols pel cable i, després, examina el senyal reflectit per reconèixer les falles del cable elèctric.
En un famós cable de telègraf submarí, s’utilitzaven galvanòmetres sensibles per calcular corrents de fallada mitjançant proves en els extrems del cable de fallada. Als cables, s’utilitzen dos mètodes per localitzar fallades com el bucle Varley i el bucle Murray.
En un cable d'alimentació, no es pot produir un error d'aïllament a baixes tensions. Per tant, s’utilitza una prova de xoc aplicant un pols d’alta tensió i molta energia al cable. La localització de l’error es pot fer escoltant el so de descàrrega de l’error. Quan aquesta prova aporta danys al lloc del cable, és útil ja que la ubicació defectuosa hauria de tornar a aïllar-se una vegada configurada.
En un sistema de distribució amb alta resistència a terra, un alimentador pot expandir un error a la terra, tot i que el sistema es mantingui en procés. L'alimentador defectuós i alimentat es pot trobar en un transformador de corrent de tipus anell que reuneix tots els cables de fase del circuit, simplement el circuit inclou una falla a terra il·lustrarà un corrent net pertorbat. La resistència de connexió a terra s'utilitza per fer més fàcil notar el corrent de la falla a terra entre dos valors per batre el corrent de falla.
Espero que tingueu una idea bàsica sobre falles trifàsiques. Gràcies pel vostre valuós temps dedicat a l'article. A més, si teniu cap pregunta sobre projectes elèctrics i electrònics, escriviu els vostres comentaris a la secció de comentaris a continuació.
Crèdits fotogràfics
Incendis per avaries elèctriques per 3.bp.blogspot
Faltes asimètriques de pdfonline
Protecció de dispositius mitjançant inspectapedia
