Indledning
Vi er alle bekendt med og er mindst én gang stødt på fænomenet fejl i et elektrisk system. Et strømsystemfejl i hele byen, der skete på grund af et stormudbrud eller en intern udstyrsfejl, der afbrød din lokale strømforsyning – det er alle væsentlige tilfælde af fejl i elektriske systemer.
Gennem denne artikel skal vi forsøge at undersøge dette fænomen lidt mere detaljeret.
Hvad er en elektrisk fejl?
En fejl i et elektrisk system kan defineres som en tilstand i det elektriske system, der forårsager fejl i det elektriske udstyr i kredsløbet, f.eks: Generatorer, transformatorer, samleskinner, kabler og alt andet udstyr i systemet, der fungerer ved et givet spændingsniveau.
Principale fejltyper
Med hensyn til elektriske systemers natur kan elektriske fejl på det grundlæggende niveau kategoriseres som:
- Fejl i korte kredsløb: Dette skyldes, at der er en fejl i isoleringen, som forårsager en kortslutningstilstand. Dette er langt den mest almindelige årsag til fejl.
- Open Circuit Faults: Denne fejl opstår, når der sker en fejl i elektricitetens ledningsvej
Og derudover kan der også forekomme kombinerede (samtidige) fejlsituationer og fejl i viklingerne på udstyrsniveau. Vi vil ikke se nærmere på dem her.
Da kortslutningsfejl er de mest almindelige årsager til fejl i elektriske distributionssystemer, skal vi studere dem i detaljer:
Kortslutningsfejl
En kortslutningsfejl opstår, når der er en isolationsfejl mellem faseledere eller mellem faseleder(e) og jord eller begge dele. En isolationsfejl resulterer i dannelse af en kortslutningsvej, der udløser kortslutningsforhold i kredsløbet (dvs. unormalt høje strømforhold efterfulgt af synlige virkninger som lysbuer og blink).
Figur 1.0 nedenfor viser en afbalanceret fejltilstand mellem tre faser og jord:
Figur 1.0: Trefaset-til-jord balanceret fejltilstand
De to andre mest almindelige ubalancerede fejltilstande, der ses i et balanceret trefaset elektrisk system, er:
- Fase-til-fase-fejl: Her bliver kun to af de tre faser kortsluttet, hvilket forårsager en ubalanceret fejltilstand i systemet. Nedenstående figur 2.0 viser denne fejltilstand.
Figur 2.0: Ubalanceret fase-til-fase-fejltilstand
- Enkelt fase-til-jord-fejl: Her bliver en af de tre faser kortsluttet med jorden, hvilket forårsager en ubalanceret fejltilstand i systemet. Nedenstående figur 3.0 viser denne fejltilstand.
Figur 3.0: Single Phase-to-Earth unbalanced Fault Condition
Normalt under drift kan fejlsituationerne være dynamiske og ændre fejltyperne hurtigt på baggrund af lokale forhold. (f.eks. kan en enkeltfaset-til-jord-fejl til gengæld ændre sig til en tofaset-til-jord-fejl)
Konklusion
En fejls alvorlighed og omfang afhænger af en række faktorer som f.eks. fejlens placering i det elektriske system, skader forårsaget på grund af fejlen. Ved analyse af en given fejls alvorlighed er det almindelig praksis at henvise til en standardfejltilstand (trefaset fejl) for et givet spændingsniveau.
En trefaset fejl anses for at være den alvorligste fejl, der kan opstå i systemet, og derfor anvendes dens kortslutningsværdier ved fastlæggelse af det nødvendige koblingssystem. Desuden tages der også hensyn til en enkelt fase-til-jord-fejls strømstyrker i kortslutningsberegningerne.