Introduktion
Vi är alla bekanta med och har åtminstone en gång stött på fenomenet med fel i elektriska system. Ett strömavbrott i hela staden som inträffade på grund av ett stormutbrott eller ett internt utrustningsfel som avbröt din lokala strömförsörjning – detta är alla i huvudsak fall av fel i elsystem.
Genom den här artikeln ska vi försöka undersöka detta fenomen lite mer i detalj.
Vad är ett elektriskt fel?
Ett fel i ett elsystem kan definieras som ett tillstånd i elsystemet som orsakar fel i den elektriska utrustningen i kretsen, till exempel: Generatorer, transformatorer, samlingsskenor, kablar och all annan utrustning i systemet som fungerar vid en viss spänningsnivå.
Principala typer av fel
Med tanke på de elektriska systemens natur kan elektriska fel på en grundläggande nivå kategoriseras som:
- Fel i en kort krets: Detta orsakas när det finns ett fel på isoleringen som orsakar ett kortslutningstillstånd. Detta är den överlägset vanligaste orsaken till fel.
- Fel i öppen krets: Detta fel uppstår när ett fel inträffar i elektricitetens ledningsväg
Förutom detta kan det även förekomma kombinationsfel (samtidiga fel) och lindningsfel på utrustningsnivå. Vi kommer inte att studera dem i detalj här.
Då kortslutningsfel är de vanligaste orsakerna till fel i eldistributionssystem, låt oss studera dem i detalj:
Kortslutningsfel
Kortslutningsfel inträffar när det finns ett isoleringsfel mellan fasledare eller mellan fasledare och jord eller båda. Ett isoleringsfel resulterar i att det bildas en kortslutningsbana som utlöser kortslutningsförhållanden i kretsen (dvs. onormalt höga strömsituationer som följs av synliga effekter som ljusbågar, blinkningar).
Figur 1.0 nedan visar ett balanserat feltillstånd mellan tre faser och jord:
Figur 1.0: Trefas till jord balanserat feltillstånd
De två andra vanligaste obalanserade feltillstånden som ses i ett balanserat trefasigt elsystem är:
- Fas-till-fas-fel: I detta fall kortsluts endast två av de tre faserna, vilket orsakar ett obalanserat feltillstånd i systemet. Figur 2.0 nedan visar detta feltillstånd.
Figur 2.0: Fas-till-fas obalanserat feltillstånd
- Enkelt fas-till-jord-fel: Här kortsluts en av de tre faserna med jorden, vilket orsakar ett obalanserat feltillstånd i systemet. Figur 3.0 nedan visar detta feltillstånd.
Figur 3.0: Enfas till jord obalanserat feltillstånd
Normalt under drift kan felsituationerna vara dynamiska och feltyperna ändras snabbt beroende på lokala förhållanden. (t.ex. kan ett fel från en fas till jord i sin tur ändras till ett fel från två faser till jord)
Slutsats
En fels svårighetsgrad och magnitud beror på en mängd olika faktorer, t.ex. felets placering i elsystemet, skador som orsakats på grund av felet. När man analyserar ett visst fels svårighetsgrad är det vanligt att man hänvisar till ett standardfeltillstånd (trefasfel) för en given spänningsnivå.
Ett trefasfel anses vara det allvarligaste felet som kan inträffa i systemet och därför används dess kortslutningsvärden när man fastställer det erforderliga ställverkssystemet. Dessutom beaktas även strömvärdena för ett enfasigt fel mot jord vid kortslutningsberäkningar.