Bevezetés
Mindannyian ismerjük és legalább egyszer találkoztunk az elektromos rendszerben előforduló hiba jelenségével. Az elektromos rendszer meghibásodása az egész városban, amely egy vihar kitörése miatt történt, vagy egy belső berendezés hibája, amely megszakította a helyi áramellátást – ezek lényegében mind az elektromos rendszerek hibáinak esetei.
Ezzel a cikkel megpróbáljuk kicsit részletesebben megvizsgálni ezt a jelenséget.
Mi az elektromos rendszer hibája?
Az elektromos rendszer hibája úgy határozható meg, mint az elektromos rendszer olyan állapota, amely az áramkörben lévő elektromos berendezések meghibásodását okozza, mint például: Generátorok, transzformátorok, gyűjtősínek, kábelek és minden más berendezés a rendszerben, amelyek adott feszültségszinten működnek.
Fő hibatípusok
A villamos rendszerek természetéből adódóan, alapszinten az elektromos hibák a következő kategóriákba sorolhatók:
- Rövidzárlatos hibák: Ezt az okozza, amikor a szigetelés meghibásodása rövidzárlatos állapotot okoz. Ez messze a leggyakoribb meghibásodási ok.
- Nyitott áramköri hibák:
Ezeken kívül előfordulhatnak kombinált (egyidejű) hibahelyzetek is, valamint berendezésszintű tekercselési hibák. Ezeket itt nem fogjuk részletesen megvizsgálni.
Mivel a rövidzárlati hibák a leggyakoribb hibaforrások az elektromos elosztórendszerekben, tanulmányozzuk őket részletesen:
Rövidzárlati hibák
A rövidzárlati hiba akkor lép fel, ha szigetelési hiba van a fázisvezetők között vagy a fázisvezető(k) és a föld között vagy mindkettő között. A szigetelési hiba rövidzárlati útvonal kialakulását eredményezi, amely rövidzárlati állapotot idéz elő az áramkörben (azaz szokatlanul nagy áramerősségű helyzeteket, amelyeket látható hatások követnek, mint például ívek, villogás).
Az alábbi 1.0. ábra egy három fázis-föld szimmetrikus hibaállapotot ábrázol:
Az 1.0. ábra: Három fázis-föld kiegyensúlyozott hibaállapot
Két másik leggyakoribb kiegyensúlyozatlan hibaállapot, amely kiegyensúlyozott háromfázisú elektromos rendszerben előfordul:
- Fázis-fázis hiba: Ilyenkor a három fázisból csak kettő zárlatos, ami kiegyensúlyozatlan hibaállapotot okoz a rendszerben. Az alábbi 2.0. ábra ezt a hibaállapotot ábrázolja.
2.0. ábra: Fázis-fázis kiegyensúlyozatlan hibaállapot
- Egy fázis-föld hiba: Ebben az esetben a három fázis közül az egyik rövidzárlatot kap a földdel, ami kiegyensúlyozatlan hibaállapotot okoz a rendszerben. Az alábbi 3.0. ábra ezt a hibaállapotot ábrázolja.
3.0. ábra: Egyfázisú föld-fázis kiegyensúlyozatlan hibaállapot
Normális esetben az üzemeltetés során a hibahelyzetek dinamikusak lehetnek, és a helyi körülmények alapján a hibatípusok gyorsan változhatnak. (pl. egy egyfázisú föld-föld hiba viszont kétfázisú föld-föld hibává változhat)
Következtetés
A hiba súlyossága és nagysága számos tényezőtől függ, mint például a hiba helye az elektromos rendszerben, a hiba által okozott kár. Egy adott hiba súlyosságának elemzése során szokásos gyakorlat, hogy egy adott feszültségszintre vonatkozó szabványos hibaállapotra (háromfázisú hiba) hivatkoznak.
A háromfázisú hibát tekintik a legsúlyosabb hibának, amely a rendszerben előfordulhat, ezért a szükséges kapcsolóberendezési rendszer meghatározásakor annak rövidzárlati névleges értékeit használják. Emellett a rövidzárlat-számítások során az egyfázisú hiba és a föld közötti áramértékeket is figyelembe veszik.