Systém elektrické energie roste co do velikosti a složitosti ve všech odvětvích, jako jsou systémy výroby, přenosu, distribuce a zátěže. Druhy poruch jako zkratové podmínky v síti energetické soustavy způsobit vážné ekonomické ztráty a snížit spolehlivost elektrického systému. Elektrická porucha je abnormální stav způsobený poruchami zařízení, jako jsou transformátory a rotující stroje, lidské chyby a podmínky prostředí. Tyto poruchy způsobují přerušení elektrických toků, poškození zařízení a dokonce způsobují smrt lidí, ptáků a zvířat. Tento článek pojednává o přehledu různých typů poruch a jejich účinků, ke kterým došlo v systémech elektrické energie.

Co je elektrická porucha?

Elektrický chyba je odchylka napětí a proudů od jmenovitých hodnot nebo stavů. Za normálních provozních podmínek vede zařízení nebo vedení energetického systému normální napětí a proudy, což má za následek bezpečnější provoz systému.

Poruchy elektrického systému

Pokud však dojde k poruše, způsobí to proudění příliš vysokých proudů, což způsobí poškození zařízení a zařízení. Detekce a analýza poruch jsou nutné pro výběr nebo návrh vhodného rozváděcího zařízení, elektromechanická relé , jističe a jiná ochranná zařízení.

Druhy poruch v elektrických energetických systémech

V elektrickém napájecím systému jsou poruchy hlavně dvou typů, jako jsou poruchy otevřeného obvodu a poruchy zkratu. A dále lze tyto typy poruch klasifikovat na symetrické a nesymetrické. Pojďme se podrobně zabývat těmito typy poruch. Tyto poruchy se dělí na dva typy.

Symetrická chyba
Nesymetrická chyba

Symetrické chyby

Jedná se o velmi závažné poruchy, které se v energetických systémech vyskytují zřídka. Tito se také nazývají vyvážené poruchy a jsou dvou typů, a to line to line to earth (L-L-L-G) a line to line (L-L-L).

Symetrické chyby

Pouze 2-5 procent systémových poruch jsou symetrické chyby. Dojde-li k těmto poruchám, systém zůstane vyvážený, ale bude mít za následek vážné poškození zařízení elektrického systému.

Výše uvedený obrázek ukazuje dva typy třífázových symetrických poruch. Analýza této poruchy je snadná a obvykle se provádí postupně. Třífázová analýza poruch nebo informace jsou vyžadovány pro výběr relé fázové ochrany, vypínací schopnost jističů a jmenovité hodnoty ochranného rozváděče.

Symetrické poruchy se dělí na dva typy

Line - Line - Line Fault
Linka - linka - zemní spojení

Porucha L - L - L

Tyto druhy poruch jsou vyvážené, což znamená, že systém zůstane vyvážený i po výskytu poruchy. K této poruše tedy dochází jen zřídka, i když je to drsný druh poruchy, která drží největší proud. Tento proud se tedy používá k určení hodnocení CB.

Porucha L - L - L - G

Třífázová porucha L - G zahrnuje hlavně celou třífázovou soustavu. Tato porucha se vyskytuje hlavně mezi 3fázovými a zemnicí svorkou systému. Existuje tedy 2 až 3% pravděpodobnost výskytu poruchy.

Nesymetrické chyby

Jedná se o velmi časté a méně závažné než symetrické chyby. Existují hlavně tři typy, a to poruchy zem-zem (L-G), porucha zem-linka (L-L) a dvojité zem-zem (LL-G).

Nesymetrické poruchy

Nejčastější poruchou je zemní spojení (L-G) a 65-70 procent poruch je tohoto typu.

Způsobuje kontakt vodiče se zemí nebo zemí. 15 až 20 procent poruch je dvojitých vodičů k zemi a způsobuje kontakt dvou vodičů se zemí. K poruchám mezi linkami dochází, když se dva vodiče navzájem dotýkají, zejména při kolísání vedení v důsledku větru a 5-10 procent poruch je tohoto typu.

Také se jim říká nevyvážené poruchy, protože jejich výskyt způsobuje nevyváženost systému. Nevyváženost systému znamená, že hodnoty impedance jsou v každé fázi odlišné, což způsobí, že ve fázích bude proudit nevyvážený proud. Ty se obtížněji analyzují a jsou přenášeny podle jednotlivých fází podobně jako u třífázových vyvážených poruch.

Nesymetrické poruchy se dělí na dva typy

Jedna porucha L - G (Line-to-Ground)
Porucha L - L (Line-to-Line)
Dvojitá chyba L - G (Line-to-Ground)

Jedna porucha L - G

K této jediné poruše L - G dochází hlavně tehdy, když jeden vodič spadne k zemnící svorce. Takže asi 70 až 80% poruchy v energetickém systému je jediná porucha L - G.

Porucha L - L

K této poruše L– L dochází hlavně v případě zkratu dvou vodičů a také v důsledku silného větru. Vodiči vedení lze tedy pohybovat kvůli silnému větru, mohou se navzájem dotýkat a způsobit zkrat. Může se tedy vyskytnout přibližně 15 - 20% poruch.

Dvojitá chyba L - G

Při tomto druhu poruchy se obě dvě linie navzájem dotýkají země. Existuje tedy 10% pravděpodobnost poruch.

Poruchy otevřeného obvodu

Poruchy naprázdno se vyskytují hlavně z důvodu poruchy jednoho nebo více vodičů použitých v energetickém systému. Schéma poruch otevřeného obvodu je uvedeno níže. Tento obvod je pro 1fázový, 2fázový a 3fázový otevřený stav.

Tyto poruchy se vyskytují hlavně kvůli běžným problémům, jako je porucha spojů v trolejovém vedení, kabelů, porucha ve fázi jističe, roztavení vodiče nebo pojistky v jedné nebo více fázích.
Tyto poruchy jsou také známé jako sériové poruchy, které jsou nevyváženými typy, jinak nesymetrickými typy kromě třífázové otevřené poruchy.

Například přenosové vedení prochází vyváženým zatížením, než dojde k přerušení obvodu poruchy. Pokud se v přenosové lince některá z fází rozpustí, lze skutečné zatížení alternátoru snížit a zvýšit zrychlení alternátoru, takže pracuje s rychlostí o něco vyšší než synchronní. U jiných přenosových kabelů může tato nadměrná rychlost způsobit přepětí. Proto mohou 1fázové a 2fázové otevřené podmínky generovat proudy a napětí napájecího systému, které způsobují obrovské poškození zařízení.

Tyto poruchy jsou rozděleny do tří typů, jako jsou následující.

Otevřená chyba vodiče
Dva vodiče Otevřená chyba
Porucha tří vodičů.

Příčiny a důsledky typů poruch

Tyto poruchy mohou být způsobeny nesprávnou funkcí obvodu a přerušeným vodičem v jednofázové nebo více fázích. Mezi účinky poruch otevřeného obvodu patří následující.

Nepravidelný provoz elektrického systému
Tyto poruchy mohou být nebezpečné jak pro zvířata, tak pro lidi
Zejména část sítě, když je napětí překročeno nad normální hodnoty, pak způsobí poruchy izolace a způsobí zkratové poruchy.
I když lze tyto typy poruch obvodu akceptovat po dlouhou dobu ve srovnání s poruchami typu zkratu, protože tyto poruchy musí být odstraněny, aby se snížilo vysoké poškození.

Poruchy zkratu

K zkratovým poruchám dochází hlavně z důvodu poruchy izolace mezi fázovými vodiči a zemí. Porucha izolace může způsobit vznik zkratové cesty, která aktivuje zkratové podmínky v obvodu.

Definice zkratu je neobvyklé spojení extrémně menší impedance mezi dvěma body nepodobného potenciálu, ať už dokončené náhodou nebo záměrně. Tyto poruchy jsou nejběžnější typy, které vedou k abnormálnímu vysokému proudu v přenosových vedeních nebo zařízeních.

Pokud je možné, aby poruchy zkratu přetrvávaly i po malou dobu, vede to k poškození zařízení. Zkratové poruchy jsou také známé jako zkratové poruchy, protože k těmto poruchám dochází hlavně z důvodu poruchy izolace mezi fázovými vodiči, jinak mezi fázovými vodiči a zemí

Různé dosažitelné poruchové podmínky zkratu zahrnují hlavně 3fázové vůči zemi, 3fázové bez země, 1fázové k zemi, fázové k fázové, 2fázové k zemnící, fázové k fázové a jednofázové k zemnící.

Jak 3fázová porucha bez země, tak i 3fázová porucha vůči zemi mohou být symetrické nebo vyvážené, zatímco jiné poruchy jsou nesymetrické.

Příčiny a důsledky poruch zkratu

K zkratovým poruchám může dojít z následujících důvodů.

Tyto poruchy se mohou vyskytnout z důvodu vnitřních, jinak vnějších účinků
Interními účinky jsou porucha přenosových vedení, poškození zařízení, stárnutí izolace, koroze izolace v generátoru, nesprávná instalace elektrických zařízení, transformátorů a jejich nedostatečná konstrukce.
K těmto poruchám může dojít z důvodu vnějších účinků přístroje, poruchy izolace z důvodu přepětí osvětlení a mechanického poškození veřejností.

Mezi účinky poruch zkratu patří následující.

Obloukové poruchy mohou způsobit požár a výbuch v přístrojích, jako jsou transformátory a jističe.
Pokud přetrvává chyba zkratu, může být tok energie silně omezen, jinak dokonce zcela zablokován.
Provozní napětí systému může jít nad nebo pod jejich přijatelné hodnoty, což má škodlivý účinek na službu poskytovanou prostřednictvím energetického systému.
Kvůli abnormálním proudům se přístroj zahřívá, takže lze zkrátit životnost jejich izolace.

Příčiny typů poruch

Mezi hlavní důvody způsobující elektrické poruchy patří následující.

Povětrnostní podmínky

Zahrnuje světelné stávky, silné deště, silný vítr, ukládání solí na trolejových vedeních a vodičích, hromadění sněhu a ledu na přenosových vedeních atd. Tyto podmínky prostředí přerušují napájení a poškozují také elektrické instalace.

Poruchy vybavení

Různá elektrická zařízení jako generátory , motory, transformátory, tlumivky, spínací zařízení atd. způsobují poruchy zkratu v důsledku nesprávné funkce, stárnutí, poruchy izolace kabelů a vinutí. Tyto poruchy vedou k tomu, že zařízeními nebo zařízením protéká vysoký proud, který jej dále poškozuje.

Lidské chyby

Elektrické poruchy jsou způsobeny také lidskými chybami, jako je výběr nesprávného hodnocení zařízení nebo zařízení, zapomenutí kovových nebo elektrických vodivých částí po provedení servisu nebo údržby, přepnutí obvodu během provádění servisu atd.

“jak funguje LCD obrazovka ”

Kouř ohně

Ionizace vzduchu, způsobená částicemi kouře, obklopující trolejové vedení vede k jiskření mezi vedeními nebo mezi vodiči k izolátoru. Tento přeskok způsobí, že izolátory ztratí izolační kapacitu kvůli vysokému napětí .

Druhy poruch a jejich účinky

Účinky elektrických poruch se vyskytují hlavně z následujících důvodů.

Nadproudový tok

Když dojde k poruše, vytvoří pro tok proudu velmi nízkou impedanční cestu. To má za následek odběr velmi vysokého proudu ze zdroje, který způsobí vypnutí relé, poškození izolace a součástí zařízení.

Nebezpečí pro obsluhující personál

Výskyt poruchy může také způsobit šoky jednotlivcům. Závažnost výboje závisí na proudu a napětí v místě poruchy a může dokonce vést k smrti.

Ztráta vybavení

Silný proud způsobený poruchami zkratu vede k úplnému spálení součástí, což vede k nesprávné práci zařízení nebo zařízení. Silný oheň někdy způsobí úplné vyhoření zařízení.

Naruší vzájemně propojené aktivní obvody

Poruchy ovlivňují nejen místo, kde se vyskytují, ale také narušují aktivní vzájemně propojené obvody s poruchovým vedením.

Elektrické požáry

Zkrat způsobuje přeskoky a jiskry v důsledku ionizace vzduchu mezi dvěma vodivými cestami, což dále vede k požáru, jak často pozorujeme ve zprávách, jako jsou požáry budov a nákupů.

Zařízení omezující poruchy

Je možné minimalizovat příčiny, jako jsou lidské chyby, ale nikoli změny prostředí. Odstraňování poruch je zásadním úkolem v síti energetické soustavy. Pokud se nám podaří při poruše přerušit nebo přerušit obvod, snižuje se to značné poškození zařízení a také majetku. Některá z těchto zařízení omezujících poruchy zahrnují pojistky, jističe , relé jsou popsána níže.

Ochrana zařízení

Pojistka

Jedná se o zařízení primární ochrany. Jedná se o tenký drát uzavřený v plášti nebo skle, který spojuje dvě kovové části. Tento vodič se roztaví, když v obvodu protéká nadměrný proud. Typ pojistky závisí na napětí, při kterém má fungovat. Jakmile dojde k výpadku, je nutná ruční výměna drátu.

Jistič

Vytváří obvod za normálních podmínek, stejně jako přerušení za abnormálních podmínek. Dojde-li k poruše, dojde k automatickému vypnutí obvodu. Mohou to být elektromechanické jističe, jako jsou vakuové / olejové jističe atd., Nebo ultrarychlé elektronické jističe .

Relé

Jedná se o provozní spínač založený na podmínkách. Skládá se z magnetické cívky a normálně otevřených a uzavřených kontaktů. Výskyt poruchy zvýší proud, který napájí cívku relé, což má za následek činnost kontaktů, takže obvod je přerušen proudem proudu. Ochranná relé jsou různých typů, jako jsou impedanční relé, mho relé atd.

Zařízení na ochranu osvětlení

Mezi ně patří svodiče osvětlení a uzemňovací zařízení k ochraně systému před bleskem a přepětím.

Třífázová analýza chyb založená na aplikaci

Můžeme analyzovat třífázové poruchy pomocí jednoduchého obvodu, jak je znázorněno níže. V tomto případě jsou dočasné a trvalé poruchy vytvářeny poruchovými spínači. Pokud stiskneme tlačítko jednou jako dočasnou poruchu, uspořádání časovače vypne zátěž a také obnoví napájení zpět do zátěže. Pokud stiskneme toto tlačítko na určitou dobu jako trvalou poruchu, tento systém úplně vypne zátěž uspořádáním relé.

Analýza třífázových poruch

Jak detekovat a lokalizovat poruchy?

U přenosových vedení je porucha velmi snadno identifikovatelná, protože krize je obecně patrná. Například jakmile jakýkoli strom spadne přes přenosové vedení, může dojít k poškození elektrického pólu a také k položení vodičů na zem.

V kabelovém systému lze lokalizovat poruchu, když obvod nefunguje, jinak, když obvod funguje. Existují různé metody pro lokalizaci poruch, které lze rozdělit na koncové techniky, které pracují jak s proudy, tak s napětím měřeným na koncích kabelu a metodami sledování, které vyžadují kontrolu kabelem. Normální oblast poruch může být umístěna na terminálových technikách, aby se urychlilo trasování po přenosovém kabelu.

V elektroinstalačních systémech lze místo poruchy najít během ověřování vodičů. V obtížných elektroinstalačních systémech, kdekoli mohou být vodiče zakopány, jsou tyto poruchy umístěny přes reflektometr v časové oblasti, který vysílá puls dolů po vodiči a poté zkoumá odražený signál, aby rozpoznal chyby v elektrickém vodiči.

Ve slavném podvodním telegrafním kabelu byly použity citlivé galvanometry k výpočtu poruchových proudů prostřednictvím testování na koncích poruchových kabelů. V kabelech se používají dvě metody k lokalizaci poruch, jako je Varleyova smyčka a Murrayova smyčka.

U napájecího kabelu nemůže dojít k poruše izolace při nízkém napětí. Test pulzů se tedy používá aplikací vysokonapěťového pulzu a vysoké energie na kabel. Místo poruchy lze provést poslechem zvuku vybití při chybě. Pokud tento test přispěje k poškození místa kabelu, je užitečné, protože chybné místo by muselo být po každém nastavení znovu izolováno.

V distribučním systému s uzemněním s vysokým odporem může podavač rozšířit chybu na zemi, ale systém udržuje proces. Poruchový i napájený podavač lze nalézt v prstencovém proudovém transformátoru, který shromažďuje všechny fázové vodiče pro obvod, jednoduše obvod zahrnuje poruchu na zemi, což ilustruje síťový narušený proud. Zemnící rezistor se používá k tomu, aby byl proud zemního spojení snáze zaznamenán mezi dvěma hodnotami, aby byl překonán poruchový proud.

Doufám, že jste dostali základní představu o třífázových poruchách. Děkujeme za váš drahocenný čas strávený s tímto článkem. V případě jakýchkoli dotazů týkajících se elektrických a elektronických projektů prosím napište svůj názor do sekce komentářů níže.

Fotografické kredity

Požáry způsobené elektrickými poruchami o 3. bp.blogspot
Nesymetrické poruchy podle pdfonline
Ochrana zařízení pomocí inspectapedia