Arten von Fehlern und Auswirkungen in Stromversorgungssystemen

Das Stromnetz wächst in allen Bereichen wie Erzeugungs-, Übertragungs-, Verteilungs- und Lastsystemen an Größe und Komplexität. Arten von Fehlern wie Kurzschlussbedingungen im Stromnetz führen zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten und verringern die Zuverlässigkeit des elektrischen Systems. Ein elektrischer Fehler ist ein abnormaler Zustand, der durch Geräteausfälle wie Transformatoren und rotierende Maschinen, menschliche Fehler und Umgebungsbedingungen verursacht wird. Diese Fehler führen zu einer Unterbrechung des Stromflusses, zu Geräteschäden und sogar zum Tod von Menschen, Vögeln und Tieren. Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über verschiedene Arten von Fehlern und deren Auswirkungen in Stromversorgungssystemen.

Was ist ein elektrischer Fehler?

Eine elektrische Fehler ist die Abweichung von Spannungen und Strömen von Nennwerten oder Zuständen. Unter normalen Betriebsbedingungen führen Geräte oder Leitungen des Stromversorgungssystems normale Spannungen und Ströme, was zu einem sichereren Betrieb des Systems führt.

Fehler im Stromnetz

Wenn jedoch ein Fehler auftritt, fließen zu hohe Ströme, wodurch Geräte und Geräte beschädigt werden. Fehlererkennung und -analyse sind erforderlich, um geeignete Schaltanlagen auszuwählen oder zu entwerfen. elektromechanische Relais , Leistungsschalter und andere Schutzvorrichtungen.

Arten von Fehlern in elektrischen Energiesystemen

Im Stromnetz sind die Fehler hauptsächlich zwei Arten, wie Leerlauffehler und Kurzschlussfehler. Darüber hinaus können diese Arten von Fehlern in symmetrisch und unsymmetrisch klassifiziert werden. Lassen Sie uns diese Arten von Fehlern im Detail diskutieren. Diese Fehler werden in zwei Typen eingeteilt.

• Symmetrischer Fehler
• Unsymmetrischer Fehler

Symmetrische Fehler

Dies sind sehr schwerwiegende Fehler, die in den Stromversorgungssystemen selten auftreten. Diese werden auch als ausgeglichene Fehler bezeichnet und sind von zwei Arten, nämlich von Leitung zu Leitung zu Masse (L-L-L-G) und von Leitung zu Leitung (L-L-L).

Symmetrische Fehler

Nur 2-5 Prozent der Systemfehler sind symmetrische Fehler. Wenn diese Fehler auftreten, bleibt das System ausgeglichen, führt jedoch zu schweren Schäden an der Ausrüstung des Stromnetzes.

Die obige Abbildung zeigt zwei Arten von dreiphasigen symmetrischen Fehlern. Die Analyse dieses Fehlers ist einfach und wird normalerweise schrittweise durchgeführt. Eine dreiphasige Fehleranalyse oder Information ist erforderlich, um Relais mit eingestellter Phase, die Schaltleistung der Leistungsschalter und die Nennleistung der Schutzschaltanlage auszuwählen.

Die symmetrischen Fehler werden in zwei Typen eingeteilt

• Line - Line - Line Fehler
• Leitung - Leitung - Erdschluss

L - L - L Fehler

Diese Arten von Fehlern sind ausgeglichen, was bedeutet, dass das System nach dem Auftreten des Fehlers ausgeglichen bleibt. Daher tritt dieser Fehler selten auf, obwohl es die harte Art von Fehler ist, die den größten Strom hält. Dieser Strom wird also verwendet, um die Nennleistung des Leistungsschalters zu bestimmen.

L - L - L - G Fehler

Der 3-Phasen-L - G-Fehler umfasst hauptsächlich die gesamte 3-Phasen-Störung des Systems. Dieser Fehler tritt hauptsächlich zwischen den 3-Phasen- und der Erdungsklemme des Systems auf. Es besteht also eine Wahrscheinlichkeit von 2 bis 3%, dass der Fehler auftritt.

Unsymmetrische Fehler

Diese sind sehr häufig und weniger schwerwiegend als symmetrische Fehler. Es gibt hauptsächlich drei Arten, nämlich Fehler von Leitung zu Masse (L-G), Leitung zu Leitung (L-L) und doppelte Leitung zu Erde (LL-G).

Unsymmetrische Fehler

Der Erdschluss (L-G) ist der häufigste Fehler, und 65 bis 70 Prozent der Fehler sind von diesem Typ.

Dadurch berührt der Leiter die Erde oder die Erde. 15 bis 20 Prozent der Fehler sind doppelt gegen Erde gerichtet und bewirken, dass die beiden Leiter Kontakt mit der Erde haben. Die Fehler von Leitung zu Leitung treten auf, wenn zwei Leiter hauptsächlich beim Schwingen von Leitungen aufgrund von Winden miteinander in Kontakt kommen und 5 bis 10 Prozent der Fehler von diesem Typ sind.

Diese werden auch als unsymmetrische Fehler bezeichnet, da ihr Auftreten zu Unwuchten im System führt. Die Unwucht des Systems bedeutet, dass die Impedanzwerte in jeder Phase unterschiedlich sind, wodurch ein Unwuchtstrom in den Phasen fließt. Diese sind schwieriger zu analysieren und werden auf Phasenbasis übertragen, ähnlich wie dreiphasige ausgeglichene Fehler.

Die unsymmetrischen Fehler werden in zwei Typen eingeteilt

• Einzelner L - G (Line-to-Ground) Fehler
• L - L-Fehler (Zeile zu Zeile)
• Doppelter L - G-Fehler (Leitung zu Masse)

Einzelner L - G Fehler

Dieser einzelne L - G - Fehler tritt hauptsächlich auf, wenn ein einzelner Leiter in Richtung Erdungsklemme fällt. Etwa 70 bis 80% des Fehlers im Stromnetz sind also einzelne L - G - Fehler.

L - L Fehler

Dieser L-L-Fehler tritt hauptsächlich auf, wenn zwei Leiter kurzgeschlossen sind und auch aufgrund von starkem Wind. So können die Leitungsleiter bei starkem Wind bewegt werden, sie können sich berühren und Kurzschlüsse verursachen. So können ungefähr 15 - 20% der Fehler auftreten.

Doppelter L - G Fehler

Bei dieser Art von Fehler kommen beide Leitungen über den Boden miteinander in Kontakt. Es besteht also eine Wahrscheinlichkeit von 10% für Fehler.

Unterbrechungsfehler

Die Leerlauffehler treten hauptsächlich aufgrund der Fehlfunktion eines ansonsten mehr im Stromnetz verwendeten Leiters auf. Das Leerlauffehlerdiagramm ist unten dargestellt. Diese Schaltung ist für 1-Phasen-, 2-Phasen- und 3-Phasen-Öffnungszustände vorgesehen.

Diese Fehler treten hauptsächlich aufgrund häufiger Probleme auf, wie z. B. Ausfall von Verbindungen in Freileitungen, Kabeln, Ausfall in der Phase eines Leistungsschalters, Schmelzen des Leiters oder der Sicherung innerhalb einer oder mehrerer Phasen.
Diese Fehler werden auch als Serienfehler bezeichnet, bei denen es sich um unsymmetrische Typen handelt, ansonsten um unsymmetrische Typen, abgesehen von einem dreiphasigen offenen Fehler.

Beispielsweise arbeitet eine Übertragungsleitung durch eine ausgeglichene Last, bevor ein offener Fehlerstromkreis auftritt. Wenn sich in der Übertragungsleitung eine der Phasen auflöst, kann die tatsächliche Belastung eines Generators verringert und die Beschleunigung des Generators erhöht werden, sodass er mit einer Geschwindigkeit arbeitet, die etwas höher als die Synchrondrehzahl ist. Bei anderen Übertragungskabeln kann diese Überdrehzahl Überspannungen verursachen. Daher können 1-Phasen- und 2-Phasen-Öffnungsbedingungen Ströme und Spannungen des Stromversorgungssystems erzeugen, die die Vorrichtung stark beschädigen.

Diese Fehler werden wie folgt in drei Typen eingeteilt.

• Leiterfehler öffnen
• Zwei Leiter offener Fehler
• Drei Leiter öffnen Fehler.

Ursachen und Auswirkungen von Fehlerarten

Diese Fehler können durch eine Fehlfunktion des Stromkreises sowie durch einen Leiterbruch in einer oder mehreren Phasen verursacht werden. Die Auswirkungen von Leerlauffehlern umfassen Folgendes.

• Stromregelung unregelmäßiger Betrieb
• Diese Fehler können sowohl für Tiere als auch für Menschen gefährlich sein
• Insbesondere ein Teil des Netzwerks verursacht, wenn die Spannung über die normalen Werte hinaus überschritten wird, Isolationsfehler und entwickelt Kurzschlussfehler.
• Obwohl diese Arten von Schaltungsfehlern im Vergleich zu Kurzschlussfehlern für eine lange Zeit akzeptiert werden können, müssen diese Fehler behoben werden, um den hohen Schaden zu verringern.

Kurzschlussfehler

Kurzschlussfehler treten hauptsächlich aufgrund eines Versagens der Isolation zwischen Phasenleitern und Erde auf. Ein Isolationsfehler kann eine Kurzschlusspfadbildung verursachen, die Kurzschlussbedingungen innerhalb des Stromkreises aktiviert.

Die Definition eines Kurzschlusses ist eine abnormale Verbindung mit extrem geringer Impedanz zwischen zwei Punkten mit unterschiedlichem Potential, ob zufällig oder absichtlich. Diese Fehler sind die häufigsten Arten, die zu einem ungewöhnlich hohen Stromfluss durch die Übertragungsleitungen oder Geräte führen.

Wenn Kurzschlussfehler auch nur für kurze Zeit auftreten dürfen, führt dies zu einer weitgehenden Beschädigung des Geräts. Kurzschlussfehler werden auch als Nebenschlussfehler bezeichnet, da diese Fehler hauptsächlich aufgrund des Isolationsfehlers zwischen Phasenleitern auftreten, ansonsten zwischen Phasenleitern und Erde

Die verschiedenen erreichbaren Kurzschlussfehlerzustände umfassen hauptsächlich 3 Phasen gegen Erde, 3 Phasen gegen Erde, 1 Phase gegen Erde, Phase gegen Phase, 2 Phasen gegen Erde, Phase gegen Phase und Einphasen gegen Erde.

Sowohl der dreiphasige Fehler außerhalb der Erde als auch der dreiphasige Fehler gegenüber der Erde können symmetrisch oder ausgeglichen sein, während andere Fehler unsymmetrische Fehler sind.

Ursachen und Auswirkungen von Kurzschlussfehlern

Die Kurzschlussfehler können aus folgenden Gründen auftreten.

• Diese Fehler können aufgrund der internen oder externen Auswirkungen auftreten
• Interne Auswirkungen sind Ausfall der Übertragungsleitungen, Geräteschäden, Alterung der Isolierung, Korrosion der Isolierung im Generator, unsachgemäße Installation elektrischer Geräte, Transformatoren und deren unzureichende Konstruktion.
• Diese Fehler können aufgrund von äußeren Einflüssen von Geräten, Isolationsfehlern aufgrund von Lichtstößen und mechanischen Schäden durch die Öffentlichkeit auftreten.

Die Auswirkungen von Kurzschlussfehlern umfassen Folgendes.

• Lichtbogenfehler können in Geräten wie Transformatoren und Leistungsschaltern Feuer und Explosion verursachen.
• Der Stromfluss kann stark eingeschränkt werden, ansonsten sogar vollständig blockiert, wenn der Kurzschlussfehler weiterhin besteht.
• Die Betriebsspannungen des Systems können über oder unter ihren Akzeptanzwerten liegen, um die durch das Stromnetz bereitgestellte Leistung zu beeinträchtigen.
• Aufgrund abnormaler Ströme wird die Vorrichtung erwärmt, so dass die Lebensdauer ihrer Isolierung verkürzt werden kann.

Ursachen für Fehlerarten

Die Hauptgründe für elektrische Fehler sind die folgenden.

Wetterverhältnisse

Dazu gehören Lichteinschläge, starker Regen, starker Wind, Salzablagerung auf Freileitungen und Leitern, Ansammlung von Schnee und Eis auf Übertragungsleitungen usw. Diese Umgebungsbedingungen unterbrechen die Stromversorgung und beschädigen auch elektrische Anlagen.

Geräteausfälle

Verschiedene elektrische Geräte wie Generatoren , Motoren, Transformatoren, Drosseln, Schaltgeräte usw. verursachen Kurzschlussfehler aufgrund von Fehlfunktionen, Alterung, Isolationsfehlern von Kabeln und Wicklungen. Diese Fehler führen dazu, dass ein hoher Strom durch die Geräte oder Ausrüstungen fließt, wodurch diese weiter beschädigt werden.

Menschliche Fehler

Elektrische Fehler werden auch durch menschliche Fehler verursacht, z. B. durch Auswahl einer falschen Bewertung von Geräten oder Vorrichtungen, Vergessen metallischer oder elektrisch leitender Teile nach Wartung oder Instandhaltung, Schalten des Stromkreises während der Wartung usw.

Rauch der Feuer

Die Ionisierung von Luft aufgrund von Rauchpartikeln, die die Freileitungen umgeben, führt zu Funken zwischen den Leitungen oder zwischen den Leitern zum Isolator. Dieser Überschlag führt dazu, dass Isolatoren ihre Isolierkapazität verlieren aufgrund hoher Spannungen .

Arten von Fehlern und ihre Auswirkungen

Die Auswirkungen elektrischer Fehler treten hauptsächlich aus folgenden Gründen auf.

Überstrom

Wenn der Fehler auftritt, wird ein Pfad mit sehr niedriger Impedanz für den Stromfluss erstellt. Dies führt dazu, dass der Versorgung ein sehr hoher Strom entnommen wird, wodurch Relais ausgelöst, die Isolierung und Komponenten der Ausrüstung beschädigt werden.

Gefahr für das Bedienpersonal

Das Auftreten von Fehlern kann auch bei Personen zu Erschütterungen führen. Die Schwere des Schocks hängt vom Strom und der Spannung am Fehlerort ab und kann sogar zum Tod führen.

Verlust der Ausrüstung

Starker Strom aufgrund von Kurzschlussfehlern führt dazu, dass die Komponenten vollständig verbrannt werden, was zu einer fehlerhaften Funktion der Geräte oder Vorrichtungen führt. Manchmal verursacht schweres Feuer ein vollständiges Ausbrennen der Ausrüstung.

Stört miteinander verbundene aktive Schaltkreise

Fehler wirken sich nicht nur auf den Ort aus, an dem sie auftreten, sondern stören auch die aktiven Verbindungsleitungen zur fehlerhaften Leitung.

Elektrische Feuer

Kurzschluss verursacht Überschläge und Funken aufgrund der Ionisierung von Luft zwischen zwei leitenden Pfaden, was weiter zu Feuer führt, wie wir häufig in Nachrichten wie Bränden in Gebäuden und Einkaufszentren beobachten.

Geräte zur Fehlerbegrenzung

Es ist möglich, Ursachen wie menschliche Fehler zu minimieren, jedoch keine Umweltveränderungen. Die Fehlerbehebung ist eine wichtige Aufgabe im Stromnetz. Wenn es uns gelingt, den Stromkreis zu stören oder zu unterbrechen, wenn ein Fehler auftritt, verringert dies den erheblichen Schaden an der Ausrüstung und auch am Eigentum. Einige dieser Fehlerbegrenzungsvorrichtungen umfassen Sicherungen, Leistungsschalter Relais werden unten diskutiert.

Geräte schützen

Sicherung

Es ist das primäre Schutzgerät. Es ist ein dünner Draht, der in einem Gehäuse oder Glas eingeschlossen ist und zwei Metallteile verbindet. Dieser Draht schmilzt, wenn im Stromkreis zu viel Strom fließt. Die Art der Sicherung hängt von der Spannung ab, bei der sie betrieben werden soll. Nach dem Ausblasen muss der Draht manuell ausgetauscht werden.

Leistungsschalter

Dadurch wird der Stromkreis normal und unter abnormalen Bedingungen unterbrochen. Es verursacht eine automatische Auslösung des Stromkreises, wenn ein Fehler auftritt. Es können elektromechanische Leistungsschalter wie Vakuum- / Ölleistungsschalter usw. sein oder ultraschnelle elektronische Leistungsschalter .

Relais

Es ist ein zustandsbasierter Betriebsschalter. Es besteht aus einer Magnetspule und normalerweise offenen und geschlossenen Kontakten. Das Auftreten eines Fehlers erhöht den Strom, der die Relaisspule erregt, was dazu führt, dass die Kontakte arbeiten, so dass der Stromkreis vom Stromfluss unterbrochen wird. Schutzrelais sind von verschiedenen Typen wie Impedanzrelais, MHO-Relais usw.

Lichtschutzgeräte

Dazu gehören Lichtableiter und Erdungsvorrichtungen zum Schutz des Systems vor Blitzschlag und Überspannungen.

Anwendungsbasierte dreiphasige Fehleranalyse

Wir können dreiphasige Fehler analysieren durch Verwendung einer einfachen Schaltung wie unten gezeigt. Dabei werden durch Fehlerschalter temporäre und permanente Fehler erzeugt. Wenn wir die Taste einmal als vorübergehenden Fehler drücken, löst die Anordnung des Timers die Last aus und stellt auch die Stromversorgung der Last wieder her. Wenn wir diese Taste für eine bestimmte Zeit als dauerhaften Fehler einschalten, schaltet dieses System die Last durch Relaisanordnung vollständig ab.

Dreiphasen-Fehleranalyse

Wie erkenne und lokalisiere ich die Fehler?

In Übertragungsleitungen ist der Fehler sehr leicht zu identifizieren, da die Krise im Allgemeinen spürbar ist. Wenn beispielsweise ein Baum über die Übertragungsleitung gefallen ist, kann ein Strommast beschädigt werden und die Leiter liegen auf der Erde.

In einem Kabelsystem kann die Fehlersuche durchgeführt werden, wenn die Schaltung nicht funktioniert, andernfalls, wenn die Schaltung funktioniert. Es gibt verschiedene Methoden zur Fehlerlokalisierung, die in Klemmentechniken unterteilt werden können, die mit Strömen sowie an den Kabelenden gemessenen Spannungen arbeiten, und Tracermethoden, die über das Kabel überprüft werden müssen. Der normale Bereich der Fehler kann an den Klemmentechniken lokalisiert werden, um die Verfolgung über ein Übertragungskabel zu beschleunigen.

In Verkabelungssystemen kann der Ort des Fehlers während der Überprüfung der Drähte ermittelt werden. In schwierigen Verdrahtungssystemen werden diese Fehler überall dort, wo die Drähte vergraben sein können, durch ein Zeitbereichsreflektometer platziert, das einen Impuls über den Draht sendet und anschließend das reflektierte Signal untersucht, um Fehler im elektrischen Draht zu erkennen.

In einem berühmten Unterwassertelegraphenkabel wurden ansprechende Galvanometer verwendet, um Fehlerströme durch Testen an Fehlerkabelenden zu berechnen. In Kabeln werden zwei Methoden verwendet, um Fehler wie die Varley-Schleife sowie die Murray-Schleife zu lokalisieren.

In einem Stromkabel kann bei niedrigen Spannungen kein Isolationsfehler auftreten. Daher wird ein Klopftest verwendet, indem ein Hochspannungsimpuls mit hoher Energie an das Kabel angelegt wird. Die Fehlerortung kann durch Abhören des Entladungsgeräuschs beim Fehler erfolgen. Wenn dieser Test zu Schäden an der Stelle des Kabels führt, ist dies nützlich, da der fehlerhafte Ort in jedem Fall nach dem Einrichten neu isoliert werden müsste.

In einem Verteilungssystem mit hohem Widerstand, das geerdet ist, kann ein Abzweig einen Fehler auf Erde ausdehnen, das System bleibt jedoch in Bearbeitung. Die fehlerhafte sowie die unter Spannung stehende Einspeisung befindet sich in einem Ringstromwandler, der alle Phasendrähte für die Schaltung sammelt. Die Schaltung enthält lediglich einen Erdschluss. Dies zeigt einen gestörten Nettostrom. Der Erdungswiderstand wird verwendet, um den Strom des Erdschlusses zwischen zwei Werten leichter zu erkennen, um den Fehlerstrom zu übertreffen.

Ich hoffe, Sie haben eine grundlegende Vorstellung von dreiphasigen Fehlern. Vielen Dank für Ihre wertvolle Zeit mit dem Artikel. Bei Fragen zu elektrischen und elektronischen Projekten schreiben Sie bitte Ihr Feedback in den Kommentarbereich unten.

Bildnachweis

Brände aufgrund elektrischer Störungen durch 3.bp.blogspot
Unsymmetrische Fehler durch pdfonline
Geräte schützen durch inspectapedia