סוגי תקלות והשפעות במערכות חשמל

מערכת החשמל גדלה בגודלה ובמורכבותה בכל המגזרים כגון מערכות ייצור, הולכה, הפצה ומעומס. סוגי תקלות כמו תנאי מעגל קצר ברשת מערכות החשמל גורמים להפסדים כלכליים קשים ומפחיתים את מהימנות מערכת החשמל. תקלה חשמלית היא מצב לא תקין, הנגרם כתוצאה מכשלים בציוד כמו שנאים ומכונות מסתובבות, שגיאות אנושיות ותנאים סביבתיים. תקלות אלה גורמות להפרעה לזרימה חשמלית, נזקי ציוד ואף גורמות למוות של בני אדם, ציפורים ובעלי חיים. מאמר זה דן בסקירה כללית על סוגים שונים של תקלות והשפעותיה שהתרחשו במערכות חשמל.

מהי תקלה בחשמל?

חשמל אשמה היא סטיית המתחים והזרמים מערכים או מצבים נומינליים. בתנאי הפעלה רגילים, ציוד מערכת קווים או קווים נושאים מתחים וזרמים רגילים, מה שמביא להפעלה בטוחה יותר של המערכת.

תקלות במערכת החשמל

אך כאשר מתרחשת תקלה, היא גורמת לזרם זרמים גבוהים מדי הגורמים נזק לציוד ולמכשירים. איתור וניתוח תקלות נחוצים לבחירה או תכנון של ציוד מתג מתאים, ממסרים אלקטרומכניים , מפסקים ומכשירי הגנה אחרים.

סוגי תקלות במערכות חשמל

במערכת החשמל התקלות הן בעיקר שני סוגים כמו תקלות במעגל פתוח ותקלות במעגל הקצר. ובהמשך, ניתן לסווג תקלות מסוג זה לסימטריות ולא סימטריות. הבה נדון בפירוט בסוגי תקלות אלה. תקלות אלה מסווגות לשני סוגים.

• תקלה סימטרית
• תקלה לא סימטרית

תקלות סימטריות

מדובר בתקלות קשות מאוד ומופיעות לעיתים רחוקות במערכות החשמל. אלה נקראים גם תקלות מאוזנות והם משני סוגים שהם קו לקו לקרקע (L-L-L-G) וקו לקו (L-L-L).

תקלות סימטריות

רק 2-5 אחוזים מתקלות המערכת הן תקלות סימטריות. אם תקלות אלו מתרחשות, המערכת נשארת מאוזנת אך גורמת לפגיעה קשה בציוד מערכת החשמל.

האיור לעיל מראה שני סוגים של תקלות סימטריות תלת-פאזיות. ניתוח של תקלה זו הוא קל ובדרך כלל מתבצע על בסיס שלבי. ניתוח או מידע תקלות תלת פאזי נדרש לבחירת ממסרי שלב קבועים, יכולת פריצה של המפסקים ודירוג מתג המגן.

התקלות הסימטריות מסווגות לשני סוגים

• קו - קו - קו תקלה
• קו - קו - תקלה בקרקע

L - L - L תקלה

תקלות מסוג זה מאוזנות, מה שאומר שהמערכת נשארת מאוזנת לאחר התרחשות התקלה. לכן תקלה זו מתרחשת לעיתים רחוקות, אם כי מדובר בתקלה הקשה המחזיקה את הזרם הגדול ביותר. אז זרם זה משמש לקביעת דירוג ה- CB.

L - L - L - G תקלה

תקלה L-G בתלת-פאזה כוללת בעיקר את כל שלושת השלבים של המערכת. תקלה זו מתרחשת בעיקר בין 3 השלבים כמו גם מסוף הקרקע של המערכת. אז יש סיכוי של 2 עד 3% להתרחש התקלה.

תקלות לא סימטריות

אלה נפוצים מאוד ופחות חמורים מתקלות סימטריות. ישנם בעיקר שלושה סוגים שהם קו לקרקע (L-G), קו לקו (L-L) ותקלות קו כפול לקרקע (LL-G).

תקלות לא סימטריות

תקלת הקו לקרקע (L-G) היא התקלה הנפוצה ביותר ו-65-70 אחוז מהתקלות הן מסוג זה.

זה גורם למוליך ליצור קשר עם האדמה או האדמה. 15 עד 20 אחוז מהתקלות הן קו כפול לקרקע וגורם לשני המוליכים ליצור קשר עם הקרקע. תקלות קו לקו מתרחשות כאשר שני מוליכים יוצרים קשר זה עם זה בעיקר תוך כדי התנודדות של קווים בגלל רוחות ו 5-10 אחוז מהתקלות הן מסוג זה.

אלה נקראים גם תקלות לא מאוזנות מכיוון שהתרחשותן גורמת לחוסר איזון במערכת. חוסר האיזון של המערכת פירושו שערכי העכבה שונים בכל שלב וגורמים לזרם חוסר איזון לזרום בשלבים. אלה קשים יותר לניתוח והם מתבצעים לפי בסיס שלב, בדומה לתקלות מאוזנות תלת-פאזיות.

התקלות הלא סימטריות מסווגות לשני סוגים

• תקלה L - G (קו עד קרקע)
• L - L (קו-לקו) תקלה
• תקלה L - G (קו עד קרקע)

תקלה L - G תקלה

תקלה זו ב- L - G מתרחשת בעיקר לאחר שמוליך יחיד נופל לכיוון מסוף הקרקע. כך שסביבות 70 עד 80% מהתקלה במערכת החשמל היא תקלה L - G.

L - L תקלה

תקלה זו ב- L– L מתרחשת בעיקר ברגע ששני מוליכים הם בקצר חשמלי וגם בגלל רוח קשה. כך שניתן להזיז את מוליכי הקו בגלל רוח כבדה, הם עלולים לגעת זה בזה ולגרום לקצר. אז 15 - 20% מהתקלות יכולות להתרחש בערך.

תקלה L - G כפולה

בסוג זה של תקלה, שני השורות מתקשרות זו עם זו דרך הקרקע. אז יש סבירות של 10% לתקלות.

תקלות במעגל פתוח

התקלות במעגל הפתוח מתרחשות בעיקר בגלל תקלה של מוליכים נוספים שאחרת משתמשים במערכת החשמל. תרשים התקלות במעגל הפתוח מוצג להלן. מעגל זה מיועד למצב פתוח של שלב אחד, דו-שלבי ושלושה שלבים.

תקלות אלה מתרחשות בעיקר בגלל בעיות נפוצות כמו כשל במפרקים בקווי תקורה, כבלים, תקלה בשלב של מפסק, התכת מוליך או נתיך בשלב אחד או יותר.
תקלות אלו ידועות גם בשם תקלות בסדרה שהן סוגים לא מאוזנים אחרת סוגים לא סימטריים מלבד תקלה פתוחה בת 3 שלבים.

למשל, קו תמסורת עובד באמצעות עומס מאוזן לפני שמתרחש מעגל תקלה פתוח. בקו ההולכה, אם אחד מהשלבים מתמוסס אז ניתן להוריד את העומס בפועל של האלטרנטור ומגביר את התאוצה של האלטרנטור, כך שהוא עובד במהירות גבוהה מעט מהמהירות הסינכרונית. בכבלי תמסורת אחרים, מהירות זו עלולה לגרום למתח יתר. לכן, תנאים פתוחים חד פאזיים ו -2 פאזיים יכולים לייצר זרמים ומתחים של מערכת החשמל הגורמים נזק עצום למנגנון.

תקלות אלה מסווגות לשלושה סוגים כמו הבאים.

• תקלה במנצח פתוח
• שני מנצחים פותחים תקלה
• שלושה מנצחים תקלה פתוחה.

גורם ותופעות של סוגי תקלות

תקלות אלה יכולות להיגרם בגלל תקלה במעגל וכן מוליך שבור בשלבים של שלב 1 או יותר. ההשפעות של תקלות במעגל פתוח כוללות את הדברים הבאים.

• הפעלה לא סדירה של מערכת החשמל
• תקלות אלה עלולות לסכן לבעלי חיים וגם לבני אדם
• בפרט, חלק מהרשת, כאשר המתח חורג מעבר לערכים הרגילים הוא גורם לכשלים בבידוד ומפתח תקלות בקצר.
• למרות זאת, ניתן לקבל תקלות במעגלים אלה לאורך זמן בהשוואה לתקלות בסוג הקצר, מכיוון שיש לנתק תקלות אלה בכדי להקטין את הנזק הגבוה.

תקלות במעגל קצר

תקלות בקצר חשמלי מתרחשות בעיקר בגלל תקלה בבידוד בין מוליכי פאזה ואדמה. כשל בבידוד עלול לגרום להיווצרות מסלול קצר המפעיל תנאי קצר במעגל.

ההגדרה של קצר חשמלי היא, חיבור לא תקין של עכבה פחותה מאוד בין שתי נקודות פוטנציאל שונה, בין אם הושלם במקרה ובין אם בכוונה תחילה. תקלות אלו הן הסוגים הנפוצים ביותר אשר גורמים לזרימת זרם גבוהה לא תקינה לאורך קווי ההולכה או הציוד.

אם מותר להמשיך בתקלות בקצר קצר אפילו לזמן קצר, זה מוביל לפגיעה רחבה במנגנון. תקלות במעגל קצר מכונות גם תקלות shunt מכיוון שתקלות אלה מתרחשות בעיקר בגלל כשל בבידוד בין מוליכי פאזה, אחרת בקרב מוליכי פאזה ואדמה

תנאי השגיאה הקיימים השונים הניתנים להשגה כוללים בעיקר 3-פאזות לכדור הארץ, 3-פאזות נקיות מכדור הארץ, 1-פאזה לאדמה, פאזה לפאזה, 2-פאזה לאדמה, שלב לשלב וחד-פאזה לאדמה.

גם התקלה התלת-פאזית הריקה מכדור הארץ, כמו גם התקלה התלת-פאזית כלפי כדור הארץ, יכולים להיות סימטריים או מאוזנים בעוד שתקלות אחרות אינן תקלות לא סימטריות.

גורם ותופעות של תקלות במעגל קצר

תקלות במעגל הקצר עלולות להתרחש בגלל הסיבות הבאות.

• תקלות אלו עלולות להתרחש בגלל ההשפעות הפנימיות החיצוניות, אחרת
• ההשפעות הפנימיות הן התמוטטות קווי העברה, נזק לציוד, הזדקנות בידוד, קורוזיה של בידוד בגנרטור, התקנות לא נכונות של מכשירים חשמליים, שנאים ותכנון לקוי שלהם.
• תקלות אלה יכולות להתרחש בגלל השפעות חיצוניות של המנגנון, כשל בבידוד בגלל נחשולי תאורה ונזק מכני על ידי הציבור.

ההשפעות של תקלות בקצר חשמלי כוללות את הדברים הבאים.

• תקלות בקשת יכולות לגרום לשריפה ולפיצוץ במכשירים כמו שנאים כמו גם מפסקים.
• ניתן להגביל את זרימת הכוח באופן אחר, אחרת אפילו לחסום אותה לחלוטין אם שגיאת הקצר נמשכת.
• מתח ההפעלה של המערכת יכול לעלות מעל או מתחת לערכי הקבלה שלהם כדי להשפיע על השירות הניתן באמצעות מערכת החשמל.
• בגלל זרמים לא תקינים, המנגנון מתחמם כך שניתן יהיה להפחית את תוחלת החיים של הבידוד שלהם.

גורם לסוגי תקלות

הסיבות העיקריות לגרום לתקלות חשמל כוללות את הדברים הבאים.

תנאי מזג אוויר

הוא כולל שביתות תאורה, גשמים עזים, רוחות כבדות, שקיעת מלח בקווי תקורה ומוליכים, הצטברות שלג וקרח בקווי הולכה וכו '. תנאי סביבה אלה קוטעים את אספקת החשמל ופוגעים גם במתקני החשמל.

כשלים בציוד

ציוד חשמלי שונה כמו גנרטורים מנועים, שנאים, כורים, התקני מיתוג וכו 'גורמים לתקלות בקצר בגלל תקלה, הזדקנות, כשל בידוד של כבלים והתפתלות. תקלות אלו מביאות לזרם זרם גבוה דרך המכשירים או הציוד אשר פוגם בו עוד יותר.

שגיאות אנושיות

תקלות בחשמל נגרמות גם עקב שגיאות אנושיות כמו בחירת דירוג לא תקין של ציוד או התקנים, שכחת חלקים מוליכים מתכתיים או חשמליים לאחר שירות או תחזוקה, החלפת המעגל בזמן שהוא נמצא תחת שירות וכו '.

עשן של שריפות

יינון אוויר, בגלל חלקיקי עשן, המקיף את קווי התקורה גורם לניצוץ בין הקווים או בין מוליכים למבודד. הברקה זו גורמת למבודדים לאבד את יכולת הבידוד שלהם בגלל מתח גבוה .

סוגי תקלות והשפעותיהן

ההשפעות של תקלות חשמליות מתרחשות בעיקר בגלל הסיבות הבאות.

מעבר לזרימה הנוכחית

כאשר התקלה מתרחשת היא יוצרת נתיב עכבה נמוך מאוד לזרימה הנוכחית. התוצאה היא שזרם גבוה מאוד נשאב מהאספקה ​​וגורם למעידה של ממסרים, לפגיעה בבידוד ורכיבי הציוד.

סכנה לאנשי תפעול

התרחשות תקלה יכולה גם לגרום לזעזועים אצל אנשים פרטיים. חומרת ההלם תלויה בזרם ובמתח במיקום התקלה ואף עלולה להוביל למוות.

אובדן ציוד

זרם כבד עקב תקלות במעגל קצר גורם לכך שהרכיבים נשרפים לחלוטין מה שמוביל לעבודה לא נכונה של ציוד או מכשיר. לפעמים שריפה כבדה גורמת לשחיקה מוחלטת של הציוד.

מפריע למעגלים פעילים מקושרים זה לזה

תקלות לא רק משפיעות על המיקום בו הן מתרחשות, אלא גם מפריעות למעגלים המחוברים הפעילים לקו התקול.

שריפות חשמל

קצר חשמלי גורם להבהבות ולניצוצות עקב יינון האוויר בין שני שבילים מוליכים אשר מובילים עוד יותר לאש כפי שאנו רואים לעיתים קרובות בחדשות כגון שריפות מורכבות לבניין וקניות.

התקני הגבלת תקלות

אפשר למזער גורמים כמו שגיאות אנושיות, אך לא שינויים סביבתיים. ניקוי תקלות הוא משימה מכרעת ברשת מערכות החשמל. אם נצליח לשבש או לשבור את המעגל כשמתרחשת תקלה, זה מפחית את הנזק הניכר לציוד וגם לרכוש. חלק מהתקני הגבלת התקלות הללו כוללים נתיכים, מפסקי פחת , ממסרים נדונים להלן.

הגנה על התקנים

נתיך

זהו מכשיר ההגנה העיקרי. זהו חוט דק הסגור בתוך מעטפת או זכוכית המחברים שני חלקי מתכת. חוט זה נמס כאשר זרם יתר זורם במעגל. סוג הנתיך תלוי במתח בו הוא אמור לפעול. יש צורך בהחלפת חוט ידנית ברגע שהוא מפוצץ.

מפסק

זה הופך את המעגל לרגיל כמו גם להפסקות בתנאים לא תקינים. זה גורם למעידה אוטומטית של המעגל כשמתרחשת תקלה. זה יכול להיות מפסקים אלקטרומכניים כמו מפסקי ואקום / שמן וכו ', או מפסקים אלקטרוניים מהירים במיוחד .

ממסר

זהו מתג הפעלה מבוסס תנאי. זה מורכב סליל מגנטי ומגעים פתוחים וסגורים בדרך כלל. התרחשות תקלה מעלה את הזרם שמניע את סליל הממסר, וכתוצאה מכך המגעים יפעלו כך שהמעגל יופסק מזרימת זרם. ממסרי מגן הם מסוגים שונים כמו ממסרי עכבה, ממסרי mho וכו '.

התקני הגנה על כוח תאורה

אלה כוללים מעכבי תאורה והתקני הארקה להגנה על המערכת מפני ברקים ומתחי נחשול.

ניתוח תקלות תלת-פאזי מבוסס יישומים

אנחנו יכולים לנתח תקלות תלת-פאזיות באמצעות מעגל פשוט כמוצג להלן. בתקלות זמניות וקבועות אלה נוצרות על ידי מתגי תקלות. אם נלחץ פעם אחת על הכפתור כתקלה זמנית, סידור הטיימר מפיל את העומס ומחזיר גם את אספקת החשמל לעומס. אם אנו לוחצים על כפתור זה למשך זמן מסוים כתקלה קבועה, מערכת זו מכבה את העומס לחלוטין על ידי סידור ממסר.

ניתוח תקלות בשלושה שלבים

כיצד לזהות ולאתר את התקלות?

בקווי ההולכה קל מאוד לזהות את התקלה מכיוון שהמשבר בדרך כלל מורגש. למשל, ברגע שעץ כלשהו נפל מעל קו ההולכה, אחרת, מוט חשמל יכול להיפגע, כמו גם המוליכים מונחים על האדמה.

במערכת כבלים, ניתן לבצע איתור תקלות כאשר המעגל אינו עובד אחרת כאשר המעגל עובד. ישנן שיטות שונות לאיתור תקלות אשר ניתן לחלק לטכניקות מסוף, אשר עובדות עם זרמים כמו גם מתחים הנמדדים בקצות הכבלים ושיטות מעקב שדורשות בדיקה דרך הכבל. ניתן לאתר את האזור הרגיל של התקלות בטכניקות המסוף כדי להאיץ את המעקב מעל כבל שידור.

במערכות חיווט ניתן למצוא את מיקום התקלה לאורך כל אימות החוטים. במערכות חיווט קשות, בכל מקום שבו החוטים עשויים להיקבר, תקלות אלה ממוקמות דרך רפלקטומטר Time-domain אשר שולח דופק במורד החוט ולאחר מכן בוחן את האות המשתקף לזיהוי תקלות בחוט החשמל.

בכבל טלגרף תת-ימי מפורסם, נעשה שימוש בגלוונומטרים רספונסיביים לחישוב זרמי תקלות באמצעות בדיקות בקצות כבל התקלה. בכבלים משתמשים בשתי שיטות לאיתור תקלות כמו לולאת Varley כמו גם לולאת Murray.

בכבל חשמל, תקלה בבידוד לא יכולה להתרחש במתח נמוך. לכן, נעשה שימוש בבדיקת חוטב על ידי הפעלת דופק מתח גבוה, אנרגיה גבוהה על הכבל. ניתן לבצע את מיקום התקלה על ידי האזנה לצליל הפריקה בעת השגיאה. כאשר בדיקה זו תורמת לפגיעה באתר הכבל, היא שימושית מכיוון שהמיקום התקול יצטרך להיות מבודד מחדש לאחר הגדרתו בכל מקרה.

במערכת הפצה עם התנגדות גבוהה מקורקעת, מזין יכול להרחיב שגיאה לכדור הארץ אולם המערכת שומרת על התהליך. המזין השגוי וגם האנרגטי ניתן למצוא בשנאי זרם מסוג טבעת שאוסף את כל חוטי הפאזה למעגל פשוט המעגל כולל תקלה לכדור הארץ תמחיש זרם מופרע נטו. נגד הארקה משמש כדי להקל על הבחנה בזרם תקלה האדמה בין שני ערכים כדי לנצח את זרם התקלה.

אני מקווה שקיבלתם רעיון בסיסי לגבי תקלות תלת-פאזיות. תודה על הזמן היקר לך עם המאמר. יתר על כן, כל שאלה לגבי פרויקטים חשמליים ואלקטרוניים, אנא כתוב את המשוב שלך בסעיף ההערות למטה.

נקודות זיכוי

שריפות עקב תקלות חשמל על ידי 3.bp.blogspot
תקלות לא סימטריות מאת pdfonline
הגנה על מכשירים על ידי inspectapedia