Электроэнергетическая система становится все больше и сложнее во всех секторах, таких как генерация, передача, распределение и системы нагрузки. Типы неисправностей типа условия короткого замыкания в сети энергосистемы приводят к серьезным экономическим потерям и снижению надежности электросистемы. Электрическая неисправность - это ненормальное состояние, вызванное отказами оборудования, такого как трансформаторы и вращающиеся машины, ошибками человека и условиями окружающей среды. Эти сбои вызывают прерывание электрических потоков, повреждение оборудования и даже смерть людей, птиц и животных. В этой статье рассматривается обзор различных типов неисправностей и их последствий, которые произошли в электроэнергетических системах.
Что такое электрическая неисправность?
Электрический вина - отклонение напряжений и токов от номинальных значений или состояний. В нормальных условиях эксплуатации оборудование или линии энергосистемы имеют нормальные напряжения и токи, что обеспечивает более безопасную работу системы.
Неисправности в системе электроснабжения
Но когда происходит сбой, он вызывает чрезмерно высокие токи, которые вызывают повреждение оборудования и устройств. Обнаружение и анализ неисправностей необходимы для выбора или проектирования подходящего распределительного оборудования, электромеханические реле , автоматические выключатели и другие защитные устройства.
Типы неисправностей в электроэнергетических системах
В системе электроснабжения неисправности в основном бывают двух типов, такие как неисправности обрыва цепи и неисправности короткого замыкания. Кроме того, эти типы неисправностей можно разделить на симметричные и несимметричные. Обсудим подробнее эти типы неисправностей. Эти неисправности подразделяются на два типа.
- Симметричный разлом
- Несимметричный отказ
Симметричные разломы
Это очень серьезные неисправности, которые возникают в энергосистемах нечасто. Они также называются сбалансированными неисправностями и бывают двух типов, а именно между фазой и землей (L-L-L-G) и между линиями (L-L-L).
Симметричные разломы
Только 2-5 процентов системных сбоев являются симметричными. Если возникают эти неисправности, система остается сбалансированной, но это приводит к серьезному повреждению оборудования системы электроснабжения.
На приведенном выше рисунке показаны два типа трехфазных симметричных КЗ. Анализ этой неисправности прост и обычно проводится поэтапно. Анализ трехфазных КЗ или информация требуется для выбора реле заданной фазы, отключающей способности автоматических выключателей и номинальных характеристик защитного распределительного устройства.
Симметричные разломы подразделяются на два типа.
- Линия - Линия - Ошибка линии
- Линия - Линия - Замыкание на землю
L - L - L Неисправность
Подобные неисправности сбалансированы, что означает, что система остается сбалансированной после возникновения неисправности. Таким образом, эта неисправность возникает редко, хотя наибольший ток проходит в самой жесткой неисправности. Таким образом, этот ток используется для определения рейтинга ЦБ.
L - L - L - G Неисправность
Трехфазная неисправность L - G в основном охватывает все 3 фазы системы. Эта неисправность в основном возникает между 3 фазами, а также между клеммой заземления системы. Таким образом, вероятность возникновения неисправности составляет от 2 до 3%.
Несимметричные разломы
Это очень распространенные и менее серьезные, чем симметричные неисправности. Существует три основных типа неисправностей, а именно: замыкания между линиями и землей (L-G), между линиями (L-L) и двойные замыкания между фазами на землю (LL-G).
Несимметричные разломы
Замыкание линии на землю (L-G) является наиболее частым повреждением, и 65-70 процентов неисправностей относятся к этому типу.
Это приводит к тому, что проводник контактирует с землей или землей. От 15 до 20 процентов коротких замыканий связаны с двумя линиями на землю и вызывают контакт двух проводников с землей. Замыкания между линиями возникают, когда два проводника соприкасаются друг с другом, в основном при раскачивании линий из-за ветра, и 5-10% замыканий относятся к этому типу.
Их также называют несбалансированными неисправностями, поскольку их возникновение вызывает дисбаланс в системе. Несимметрия системы означает, что значения импеданса различаются в каждой фазе, что приводит к течению тока небаланса по фазам. Их труднее анализировать, и они выполняются по фазам, как и трехфазные сбалансированные КЗ.
Несимметричные неисправности делятся на два типа.
- Одиночный сбой L - G (линия-земля)
- L - L (Line-to-Line) Ошибка
- Двойной L - G (линия-земля) Ошибка
Одиночный L - G Неисправность
Это одиночное замыкание L - G в основном возникает, когда один проводник падает на клемму заземления. Таким образом, от 70 до 80% отказов в энергосистеме - это одиночная неисправность L - G.
L - L Ошибка
Это L – L короткое замыкание в основном возникает при коротком замыкании двух проводов, а также из-за сильного ветра. Таким образом, линейные проводники могут перемещаться из-за сильного ветра, они могут касаться друг друга и вызывать короткое замыкание. Итак, примерно 15-20% неисправностей могут возникать.
Двойной L - G Неисправность
При такой неисправности обе две линии соприкасаются друг с другом через землю. Таким образом, вероятность неисправности составляет 10%.
Неисправности разомкнутой цепи
Неисправности, связанные с обрывом цепи, в основном возникают из-за неисправности одного другого проводника, используемого в энергосистеме. Диаграмма неисправностей при обрыве показана ниже. Эта схема предназначена для однофазного, двухфазного и трехфазного разомкнутого состояния.
Эти сбои в основном возникают из-за распространенных проблем, таких как отказ соединений в воздушных линиях, кабелях, сбой в фазе автоматического выключателя, плавление проводника или предохранителя в одной фазе или нескольких фазах.
Эти неисправности также известны как последовательные неисправности, которые являются несимметричными типами, в противном случае - несимметричными, за исключением трехфазного разомкнутого повреждения.
Например, линия передачи работает через сбалансированную нагрузку до того, как произойдет разрыв цепи повреждения. В линии передачи, если какая-либо из фаз растворяется, фактическая нагрузка генератора переменного тока может быть уменьшена и увеличено ускорение генератора переменного тока, поэтому он работает на скорости, несколько превышающей синхронную скорость. В других кабелях передачи это превышение скорости может вызвать перенапряжения. Следовательно, однофазные и двухфазные разомкнутые состояния могут генерировать токи и напряжения в энергосистеме, что вызывает серьезные повреждения устройства.
Эти неисправности делятся на три типа, как показано ниже.
- Неисправность открытого проводника
- Два провода разомкнуты
- Три проводника разомкнуты.
Причины и последствия типов неисправностей
Эти сбои могут быть вызваны неисправностью цепи, а также обрывом проводника в одной фазе или более. Последствия неисправности разомкнутой цепи включают следующее.
- Неправильная работа системы электроснабжения
- Эти неисправности могут быть опасны как для животных, так и для людей.
- В частности, часть сети, когда напряжение превышает нормальные значения, вызывает нарушения изоляции и короткое замыкание.
- Даже несмотря на то, что эти типы неисправностей схемы могут приниматься в течение длительного времени по сравнению с неисправностями типа короткого замыкания, потому что эти неисправности должны быть устранены, чтобы уменьшить серьезное повреждение.
Неисправности короткого замыкания
Короткое замыкание в основном возникает из-за нарушения изоляции между фазными проводниками и землей. Нарушение изоляции может вызвать образование пути короткого замыкания, которое активирует условия короткого замыкания в цепи.
Короткое замыкание определяется как ненормальное соединение с чрезвычайно низким импедансом между двумя точками с разным потенциалом, независимо от того, выполнено ли оно случайно или намеренно. Эти неисправности являются наиболее распространенными типами, которые приводят к ненормальному протеканию сильного тока по линиям передачи или оборудованию.
Если короткое замыкание может продолжаться даже на короткое время, это приведет к серьезному повреждению оборудования. Короткие замыкания также известны как шунтирующие замыкания, поскольку эти замыкания в основном возникают из-за нарушения изоляции между фазными проводниками, в противном случае между фазными проводниками и землей
Различные достижимые условия короткого замыкания в основном включают 3 фазы на землю, 3 фазы без земли, 1 фазу на землю, фазу на фазу, 2 фазы на землю, фазу на фазу и одну фазу на землю.
Как трехфазное замыкание на землю, так и трехфазное замыкание на землю могут быть симметричными или сбалансированными, в то время как другие замыкания являются несимметричными.
Причины и последствия короткого замыкания
Неисправности короткого замыкания могут возникнуть по следующим причинам.
- Эти неисправности могут возникать из-за внутренних или внешних воздействий.
- Внутренние эффекты - это поломка линий электропередачи, повреждение оборудования, старение изоляции, коррозия изоляции внутри генератора, неправильная установка электрических устройств, трансформаторов и их несоответствующая конструкция.
- Эти неисправности могут возникать из-за внешних воздействий оборудования, нарушения изоляции из-за скачков напряжения и механических повреждений населения.
Последствия короткого замыкания включают следующее.
- Дуговые замыкания могут вызвать возгорание и взрыв в таких устройствах, как трансформаторы, а также в автоматических выключателях.
- Поток энергии может быть сильно ограничен, в противном случае даже полностью заблокирован, если ошибка короткого замыкания сохраняется.
- Рабочие напряжения системы могут быть выше или ниже своих допустимых значений, чтобы оказать разрушительное влияние на услуги, предоставляемые через систему питания.
- Из-за аномальных токов аппарат нагревается, поэтому срок службы их изоляции может быть сокращен.
Причины типов неисправностей
К основным причинам, вызывающим электрические неисправности, относятся следующие.
Погодные условия
Сюда входят удары молнии, проливные дожди, сильные ветры, отложения солей на воздушных линиях и проводниках, накопление снега и льда на линиях электропередачи и т. Д. Эти условия окружающей среды прерывают подачу электроэнергии, а также повреждают электрические установки.
Отказы оборудования
Различное электрическое оборудование, такое как генераторы , двигатели, трансформаторы, реакторы, коммутационные устройства и т. д. вызывают короткое замыкание из-за неисправности, старения, нарушения изоляции кабелей и обмоток. Эти сбои приводят к тому, что через устройства или оборудование проходит большой ток, который еще больше повреждает их.
Человеческие ошибки
Электрические неисправности также возникают из-за человеческих ошибок, таких как неправильный выбор оборудования или устройств, забвение металлических или электропроводящих частей после обслуживания или ремонта, переключение цепи во время обслуживания и т. Д.
Дым пожаров
Ионизация воздуха из-за частиц дыма, окружающих воздушные линии, приводит к возникновению искры между линиями или между проводниками к изолятору. Этот пробой приводит к потере изоляционной способности изоляторов. из-за высокого напряжения .
Типы неисправностей и их последствия
Последствия электрических неисправностей в основном возникают по следующим причинам.
Перегрузка по току
Когда происходит короткое замыкание, он создает путь с очень низким импедансом для прохождения тока. Это приводит к очень сильному току, потребляемому от источника питания, что вызывает срабатывание реле, повреждение изоляции и компонентов оборудования.
Опасность для обслуживающего персонала
Возникновение неисправности также может вызвать у человека электрошок. Сила удара зависит от силы тока и напряжения в месте повреждения и даже может привести к летальному исходу.
Потеря оборудования
Сильный ток из-за короткого замыкания приводит к полному сгоранию компонентов, что приводит к неправильной работе оборудования или устройства. Иногда сильный пожар вызывает полное выгорание оборудования.
Нарушает взаимосвязанные активные цепи
Неисправности не только влияют на место, в котором они возникают, но также мешают активным соединенным цепям перейти в неисправную линию.
Электрические пожары
Короткое замыкание вызывает пробои и искры из-за ионизации воздуха между двумя проводящими путями, что в дальнейшем приводит к возгоранию, что мы часто наблюдаем в новостях, таких как пожары в зданиях и торговых комплексах.
Устройства ограничения неисправностей
Можно свести к минимуму такие причины, как человеческие ошибки, но не изменения окружающей среды. Устранение неисправностей - важнейшая задача в сети энергосистемы. Если нам удастся нарушить или разорвать цепь при возникновении неисправности, это уменьшит значительный ущерб оборудованию, а также имуществу. Некоторые из этих устройств ограничения неисправностей включают предохранители, Автоматические выключатели , реле обсуждаются ниже.
Защита устройств
Предохранитель
Это устройство первичной защиты. Это тонкий провод, заключенный в кожух или стакан, который соединяет две металлические части. Этот провод плавится, когда в цепи протекает чрезмерный ток. Тип предохранителя зависит от напряжения, при котором он должен срабатывать. В случае прорыва необходима ручная замена провода.
Автоматический выключатель
Он включает цепь в нормальном состоянии, а также разрывает ее в ненормальных условиях. Это вызывает автоматическое отключение цепи при возникновении неисправности. Это могут быть электромеханические выключатели, такие как вакуумные / масляные выключатели и т. Д., Или сверхбыстрые электронные выключатели .
Реле
Это рабочий переключатель на основе состояния. Он состоит из магнитной катушки и нормально разомкнутых и замкнутых контактов. Возникновение неисправности увеличивает ток, который питает катушку реле, в результате чего контакты работают, поэтому цепь прерывается из-за протекания тока. Защитные реле бывают разных типов, например, реле импеданса, реле MHO и т. д.
Устройства защиты питания освещения
К ним относятся разрядники и заземляющие устройства для защиты системы от молнии и перенапряжения.
Анализ трехфазных неисправностей на основе приложений
Мы можем анализировать трехфазные неисправности используя простую схему, как показано ниже. При этом временные и постоянные неисправности создаются переключателями неисправностей. Если мы нажмем кнопку один раз в качестве временной неисправности, устройство таймера отключит нагрузку, а также восстановит подачу питания обратно к нагрузке. Если мы нажмем эту кнопку на определенное время в качестве постоянной неисправности, эта система полностью отключит нагрузку с помощью реле.
Анализ трехфазного замыкания
Как обнаружить и найти неисправности?
В линиях электропередачи неисправность очень легко определить, поскольку кризис обычно заметен. Например, если какое-либо дерево упало на линию передачи, в противном случае может быть поврежден электрический столб, а проводники лежат на земле.
В кабельной системе определение места неисправности может быть выполнено, когда цепь не работает, в противном случае - когда цепь работает. Существуют различные методы определения места повреждения, которые можно разделить на методы вывода, которые работают с токами, а также напряжения, измеряемые на концах кабеля, и методы трассировки, которые требуют проверки через кабель. Нормальная область неисправностей может быть расположена на терминальных технологиях, чтобы ускорить отслеживание по кабелю передачи.
В системах электропроводки место неисправности можно найти во время проверки проводов. В сложных системах электропроводки, где бы провода не были закопаны, эти неисправности помещаются с помощью рефлектометра во временной области, который посылает импульс по проводу и после этого исследует отраженный сигнал, чтобы распознать неисправности в электрическом проводе.
В известном подводном телеграфном кабеле чувствительные гальванометры использовались для расчета токов повреждения путем тестирования на концах кабеля повреждения. В кабелях используются два метода поиска неисправностей, таких как петля Варлея и петля Мюррея.
В силовом кабеле повреждение изоляции не может произойти при низких напряжениях. Таким образом, используется тест с перемычкой путем подачи на кабель импульса высокого напряжения с высокой энергией. Локализацию неисправности можно выполнить, послушав звук разряда на месте ошибки. Когда этот тест способствует повреждению места прокладки кабеля, он полезен, так как в любом случае место повреждения необходимо повторно изолировать после установки.
В распределительной системе с заземленным высоким сопротивлением фидер может распространить ошибку на землю, однако система продолжает работать. Поврежденный, а также находящийся под напряжением фидер можно найти в трансформаторе тока кольцевого типа, который собирает все фазные провода для цепи, просто цепь включает замыкание на землю, что будет иллюстрировать чистый возмущенный ток. Резистор заземления используется для облегчения обнаружения тока замыкания на землю среди двух значений, чтобы превзойти ток замыкания.
Надеюсь, вы получили общее представление о трехфазных КЗ. Спасибо за ваше драгоценное время, потраченное на статью. Кроме того, любые вопросы относительно электрических и электронных проектов, пожалуйста, напишите свой отзыв в разделе комментариев ниже.
Фото Кредиты
Пожары из-за электрических неисправностей 3.bp.blogspot
Несимметричные разломы по pdfonline
Защита устройств Inspectapedia
