أنواع العيوب والتأثيرات في أنظمة القوى الكهربائية

جرب أداة القضاء على المشاكل





يتزايد حجم نظام الطاقة الكهربائية وتعقيده في جميع القطاعات مثل أنظمة التوليد والنقل والتوزيع والحمل. أنواع العيوب مثل ظروف ماس كهربائى في شبكة نظام الطاقة يؤدي إلى خسائر اقتصادية فادحة ويقلل من موثوقية النظام الكهربائي. العطل الكهربائي هو حالة غير طبيعية ناجمة عن أعطال في المعدات مثل المحولات والآلات الدوارة والأخطاء البشرية والظروف البيئية. تسبب هذه الأعطال انقطاع التيار الكهربائي ، وتلف المعدات ، بل وتسبب موت الإنسان والطيور والحيوانات. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على أنواع الأعطال المختلفة وتأثيراتها التي حدثت في أنظمة الطاقة الكهربائية.

ما هو العطل الكهربائي؟

كهربائي عيب هو انحراف الفولتية والتيارات عن القيم أو الحالات الاسمية. في ظل ظروف التشغيل العادية ، تحمل معدات أو خطوط نظام الطاقة الفولتية والتيارات العادية مما يؤدي إلى تشغيل أكثر أمانًا للنظام.




أعطال في نظام الطاقة الكهربائية

أعطال في نظام الطاقة الكهربائية

ولكن عند حدوث عطل ما ، فإنه يتسبب في تدفق تيارات عالية بشكل مفرط مما يتسبب في تلف المعدات والأجهزة. يعد اكتشاف الأعطال وتحليلها ضروريين لاختيار أو تصميم معدات المفاتيح المناسبة ، المرحلات الكهروميكانيكية وقواطع الدوائر الكهربائية وأجهزة الحماية الأخرى.



أنواع العيوب في أنظمة القوى الكهربائية

في نظام الطاقة الكهربائية ، تتكون الأعطال بشكل أساسي من نوعين مثل أعطال الدائرة المفتوحة وأعطال الدائرة القصيرة. علاوة على ذلك ، يمكن تصنيف هذه الأنواع من العيوب إلى متناظرة وغير متماثلة. دعونا نناقش هذه الأنواع من العيوب بالتفصيل. وتصنف هذه العيوب إلى نوعين.

  • خطأ متماثل
  • خطأ غير متماثل

أخطاء متناظرة

هذه أعطال شديدة جدًا وتحدث بشكل غير منتظم في أنظمة الطاقة. وتسمى هذه أيضًا الأخطاء المتوازنة وهي من نوعين هما خط إلى خط إلى أرض (L-L-L-G) وخط إلى خط (L-L-L).

عيوب متناظرة

عيوب متناظرة

فقط 2-5 بالمائة من أخطاء النظام هي أخطاء متناظرة. في حالة حدوث هذه الأعطال ، يظل النظام متوازنًا ولكنه يؤدي إلى تلف شديد في معدات نظام الطاقة الكهربائية.


يوضح الشكل أعلاه نوعين من العيوب المتناظرة ثلاثية الطور. تحليل هذا الخطأ سهل وعادة ما يتم على أساس مرحلي. يلزم تحليل الأعطال ثلاثية الطور أو المعلومات لاختيار مرحلات الطور المحدد ، وسعة التمزق لقواطع الدائرة ، وتصنيف مجموعة المفاتيح الواقية.

تصنف الأخطاء المتماثلة إلى نوعين

  • خط - خط - خطأ خطي
  • خط - خط - خطأ أرضي

L - L - L خطأ

هذه الأنواع من الأخطاء متوازنة مما يعني أن النظام يظل متوازنًا بعد حدوث الخطأ. لذلك نادرًا ما يحدث هذا الخطأ ، على الرغم من أنه النوع القاسي من الخطأ الذي يحمل أكبر تيار. لذلك يستخدم هذا التيار لتحديد تصنيف CB.

L - L - L - G خطأ

يتكون خطأ L - G ثلاثي الطور بشكل أساسي من جميع المراحل الثلاث للنظام. يحدث هذا الخطأ بشكل أساسي بين المراحل الثلاث بالإضافة إلى المحطة الأرضية للنظام. لذلك ، هناك احتمال 2 إلى 3٪ لحدوث الخطأ.

أخطاء غير متكافئة

هذه شائعة جدًا وأقل خطورة من العيوب المتماثلة. هناك ثلاثة أنواع رئيسية وهي عيوب الخط إلى الأرض (L-G) والخط إلى الخط (L-L) والخط المزدوج إلى الأرض (LL-G).

أخطاء غير متكافئة

أخطاء غير متكافئة

يعتبر خطأ الخط إلى الأرض (LG) هو الخطأ الأكثر شيوعًا و 65-70 بالمائة من العيوب من هذا النوع.

يتسبب في اتصال الموصل بالأرض أو الأرض. 15 إلى 20 في المائة من العيوب هي خط مزدوج على الأرض وتتسبب في اتصال الموصلات بالأرض. تحدث أعطال الخط إلى الخط عندما يتلامس موصلان مع بعضهما البعض بشكل أساسي أثناء تأرجح الخطوط بسبب الرياح و 5-10 بالمائة من الأعطال من هذا النوع.

وتسمى هذه الأخطاء أيضًا بالأخطاء غير المتوازنة نظرًا لأن حدوثها يتسبب في عدم التوازن في النظام. يعني عدم توازن النظام أن قيم المعاوقة تختلف في كل مرحلة مما يتسبب في تدفق تيار غير متوازن في المراحل. هذه هي أكثر صعوبة في التحليل ويتم تنفيذها على أساس كل مرحلة مماثلة لأخطاء متوازنة ثلاثية الطور.

تصنف الأخطاء غير المتماثلة إلى نوعين

  • خطأ L - G واحد (خط إلى أرض)
  • L - L (خط إلى خط) خطأ
  • خطأ مزدوج L - G (خط إلى أرض)

خطأ L - G واحد

يحدث هذا الخطأ الفردي L - G بشكل أساسي بمجرد سقوط موصل واحد باتجاه الطرف الأرضي. لذا فإن حوالي 70 إلى 80٪ من العطل داخل نظام الطاقة هو خطأ L-G واحد.

L - L خطأ

يحدث خطأ L-L هذا بشكل أساسي بمجرد قصر دائرة موصلين وأيضًا بسبب الرياح العاتية. لذلك يمكن تحريك موصلات الخط بسبب الرياح العاتية ، وقد تتلامس مع بعضها البعض وتسبب دائرة قصر. لذلك ، يمكن أن تحدث 15-20٪ من العيوب تقريبًا.

خطأ L - G مزدوج

في هذا النوع من الخطأ ، يتواصل كلا الخطين مع بعضهما البعض عبر الأرض. لذلك ، هناك احتمال 10٪ للأعطال.

افتح أعطال الدائرة

تحدث أخطاء الدائرة المفتوحة بشكل أساسي بسبب خلل في أحد الموصلات الأخرى المستخدمة في نظام الطاقة. يظهر الرسم التخطيطي لأعطال الدائرة المفتوحة أدناه. هذه الدائرة هي لشرط مفتوح أحادي الطور و 2 مراحل و 3 مراحل.

تحدث هذه الأخطاء بشكل أساسي بسبب المشكلات الشائعة مثل فشل المفاصل في الخطوط العلوية أو الكابلات أو الفشل في مرحلة قاطع الدائرة أو انصهار الموصل أو الصمامات خلال مرحلة واحدة أو أكثر من المراحل.
تُعرف هذه العيوب أيضًا باسم أخطاء السلسلة وهي أنواع غير متوازنة بخلاف ذلك أنواع غير متماثلة بصرف النظر عن خطأ مفتوح ثلاثي الطور.

على سبيل المثال ، يعمل خط النقل من خلال حمل متوازن قبل حدوث دائرة عطل مفتوحة. في خط النقل ، إذا تم حل أي من المراحل ، فيمكن تقليل التحميل الفعلي للمولد وزيادة تسارع المولد ، لذلك يعمل بسرعة أعلى إلى حد ما من السرعة المتزامنة. في كبلات النقل الأخرى ، يمكن أن تتسبب هذه السرعة الزائدة في الجهد الزائد. لذلك ، يمكن أن تولد ظروف الفتح أحادية الطور والمرحلة ثنائية الطور تيارات وجهود نظام الطاقة التي تسبب أضرارًا جسيمة للجهاز.

وتصنف هذه العيوب إلى ثلاثة أنواع مثل التالي.

  • فتح خطأ موصل
  • اثنين من الموصلات خطأ مفتوح
  • ثلاثة خطأ موصلات مفتوحة.

أسباب وآثار أنواع العيوب

يمكن أن تحدث هذه الأخطاء بسبب خلل في الدائرة وكذلك الموصل المكسور في مرحلة واحدة أو مراحل أكثر. تشمل آثار أعطال الدائرة المفتوحة ما يلي.

  • تشغيل نظام الطاقة الكهربائية غير المنتظم
  • هذه العيوب قد تكون خطرة على الحيوانات وكذلك البشر
  • على وجه الخصوص ، جزء من الشبكة ، عندما يتم تجاوز الجهد فوق القيم العادية ، فإنه يتسبب في حدوث فشل في العزل ويحدث أعطالًا في الدائرة القصيرة.
  • على الرغم من أن هذه الأنواع من أعطال الدائرة يمكن قبولها لفترة طويلة مقارنة بأعطال نوع الدائرة القصيرة ، لأنه يجب فصل هذه الأعطال لتقليل الضرر الكبير.

أعطال ماس كهربائى

تحدث أعطال الدائرة القصيرة بشكل رئيسي بسبب فشل العزل بين موصلات الطور والأرض. يمكن أن يتسبب فشل العزل في تكوين مسار قصر الدائرة الذي ينشط ظروف الدائرة القصيرة داخل الدائرة.

تعريف ماس كهربائى هو ، اتصال غير طبيعي بمقاومة أقل للغاية بين نقطتين من الإمكانات غير المتشابهة ، سواء أكملت بالصدفة أو عن قصد. هذه العيوب هي أكثر الأنواع شيوعًا والتي تؤدي إلى تدفق تيار مرتفع غير طبيعي عبر خطوط أو معدات النقل.

إذا تم السماح لأعطال ماس كهربائى بالاستمرار حتى لوقت قصير ، فإنه يؤدي إلى ضرر واسع للجهاز. تُعرف أخطاء الدائرة القصيرة أيضًا باسم أخطاء التحويل لأن هذه الأخطاء تحدث بشكل أساسي بسبب فشل العزل بين موصلات الطور بخلاف ذلك بين موصلات الطور والأرض

تشتمل ظروف خطأ الدائرة القصيرة المختلفة التي يمكن تحقيقها بشكل أساسي على 3 مراحل على الأرض ، و 3 أطوار خالية من الأرض ، و 1 طور إلى الأرض ، وطور إلى طور ، و 2 طور على الأرض ، وطور إلى طور ، وطور واحد إلى الأرض.

يمكن أن يكون كل من الصدع ثلاثي الطور الخالي من الأرض ، وكذلك الصدع ثلاثي الطور تجاه الأرض ، متماثلًا أو متوازنًا في حين أن العيوب الأخرى هي أخطاء غير متماثلة.

أسباب وتأثيرات أعطال ماس كهربائى

قد تحدث أعطال ماس كهربائى للأسباب التالية.

  • قد تحدث هذه الأخطاء بسبب التأثيرات الداخلية والخارجية
  • الآثار الداخلية هي انهيار خطوط النقل ، وتلف المعدات ، وتقادم العزل ، وتآكل العزل داخل المولد ، والتركيبات غير الصحيحة للأجهزة الكهربائية ، والمحولات ، وتصميمها غير المناسب.
  • يمكن أن تحدث هذه الأعطال بسبب التأثيرات الخارجية للجهاز ، وفشل العزل بسبب زيادة الإضاءة والأضرار الميكانيكية من قبل الجمهور.

تشمل آثار أعطال ماس كهربائى ما يلي.

  • يمكن أن تتسبب أعطال الانحناء في حدوث حريق وانفجار في الأجهزة مثل المحولات وكذلك قواطع الدائرة.
  • يمكن تقييد تدفق الطاقة بشدة وإلا يتم حظره تمامًا إذا استمر خطأ ماس كهربائى.
  • يمكن أن تتجاوز الفولتية التشغيلية للنظام أو تقل عن قيم قبولها لإحداث تأثير ضار على الخدمة المقدمة من خلال نظام الطاقة.
  • بسبب التيارات غير الطبيعية ، يتم تسخين الجهاز بحيث يمكن تقليل العمر الافتراضي لعزله.

أسباب أنواع العيوب

تشمل الأسباب الرئيسية للتسبب في حدوث أعطال كهربائية ما يلي.

احوال الطقس

وهي تشمل ضربات الإضاءة والأمطار الغزيرة والرياح العاتية وترسب الملح على الخطوط العلوية والموصلات وتراكم الثلج والجليد على خطوط النقل وما إلى ذلك. هذه الظروف البيئية تقطع مصدر الطاقة وتضر أيضًا بالتركيبات الكهربائية.

أعطال المعدات

المعدات الكهربائية المختلفة مثل مولدات كهرباء ، المحركات ، المحولات ، المفاعلات ، أجهزة التبديل ، إلخ ، تسبب أعطالًا في الدائرة القصيرة بسبب الأعطال ، التقادم ، فشل عزل الكابلات ، واللف. تؤدي هذه الأعطال إلى تدفق تيار مرتفع عبر الأجهزة أو المعدات مما يؤدي إلى مزيد من الضرر لها.

أخطاء بشرية

تحدث الأعطال الكهربائية أيضًا بسبب أخطاء بشرية مثل اختيار التصنيف غير المناسب للمعدات أو الأجهزة ، أو نسيان الأجزاء المعدنية أو الكهربائية الموصلة بعد الخدمة أو الصيانة ، أو تبديل الدائرة أثناء الخدمة ، وما إلى ذلك.

دخان الحرائق

ينتج عن تأين الهواء ، بسبب جزيئات الدخان ، المحيطة بالخطوط العلوية شرارة بين الخطوط أو بين الموصلات للعازل. يتسبب هذا الكشاف الضوئي في فقد العوازل قدرتها على العزل بسبب الفولتية العالية .

أنواع العيوب وآثارها

تحدث تأثيرات الأعطال الكهربائية بشكل رئيسي للأسباب التالية.

على التدفق الحالي

عندما يحدث الخطأ ، فإنه يخلق مسار مقاومة منخفض للغاية لتدفق التيار. ينتج عن هذا سحب تيار مرتفع للغاية من الإمداد ، مما يتسبب في تعطل المرحلات ، وإتلاف العزل ومكونات الجهاز.

خطر على العاملين

يمكن أن يتسبب حدوث العطل أيضًا في حدوث صدمات للأفراد. تعتمد شدة الصدمة على التيار والجهد في موقع الخطأ وقد تؤدي إلى الوفاة.

فقدان المعدات

ينتج عن التيار الثقيل بسبب أعطال الدائرة القصيرة احتراق المكونات تمامًا مما يؤدي إلى عمل غير صحيح للمعدات أو الجهاز. يتسبب النيران الكثيفة في بعض الأحيان في نضوب كامل للمعدات

يزعج الدوائر النشطة المترابطة

لا تؤثر العيوب على الموقع الذي تحدث فيه فحسب ، بل تؤثر أيضًا على الدوائر المترابطة النشطة للخط المعيب.

حرائق كهربائية

تتسبب الدائرة القصيرة في حدوث ومضات ضوئية وشرارات بسبب تأين الهواء بين مسارين موصلين مما يؤدي إلى نشوب حريق كما نلاحظ غالبًا في الأخبار مثل حرائق مجمع المباني والتسوق.

أجهزة تحديد الأعطال

من الممكن تقليل الأسباب مثل الأخطاء البشرية ، ولكن ليس التغيرات البيئية. تعد إزالة الأعطال مهمة حاسمة في شبكة نظام الطاقة. إذا تمكنا من تعطيل الدائرة أو كسرها عند حدوث خطأ ، فإن ذلك يقلل من الضرر الكبير الذي يلحق بالمعدات والممتلكات أيضًا. تتضمن بعض أجهزة الحد من الأعطال الصمامات ، القواطع ، تناقش المرحلات أدناه.

حماية الأجهزة

حماية الأجهزة

فتيل

إنه جهاز الحماية الأساسي. وهو عبارة عن سلك رفيع محاط بغلاف أو زجاج يربط بين جزأين معدنيين. يذوب هذا السلك عندما يتدفق التيار الزائد في الدائرة. يعتمد نوع المصهر على الجهد الذي يعمل به. يعد الاستبدال اليدوي للسلك ضروريًا بمجرد انفجاره.

قاطع دائرة

إنه يجعل الدائرة في الوضع الطبيعي وكذلك تنكسر في ظروف غير طبيعية. يتسبب في تعثر الدائرة تلقائيًا عند حدوث خطأ. يمكن أن تكون قواطع دوائر كهروميكانيكية مثل قواطع دوائر الفراغ / الزيت وما إلى ذلك ، أو قواطع دوائر إلكترونية فائقة السرعة .

تناوب

إنه مفتاح تشغيل قائم على الحالة. يتكون من ملف مغناطيسي وجهات اتصال مفتوحة ومغلقة في العادة. يؤدي حدوث العطل إلى رفع التيار الذي ينشط ملف الترحيل ، مما يؤدي إلى تشغيل جهات الاتصال بحيث يتم مقاطعة الدائرة من تدفق التيار. مرحلات الحماية هي من أنواع مختلفة مثل مرحلات الممانعة ومرحلات mho وما إلى ذلك.

أجهزة حماية طاقة الإضاءة

وتشمل هذه موانع الإضاءة وأجهزة التأريض لحماية النظام من الصواعق والجهد الكهربائي.

تحليل الأعطال ثلاثي المراحل القائم على التطبيق

نحن نقدر تحليل أخطاء ثلاث مراحل باستخدام دائرة بسيطة كما هو موضح أدناه. في هذه الأعطال المؤقتة والدائمة يتم إنشاؤها بواسطة مفاتيح الأعطال. إذا ضغطنا على الزر مرة واحدة كخطأ مؤقت ، فإن ترتيب المؤقت يقوم برحلات الحمل ويعيد مصدر الطاقة مرة أخرى إلى الحمل. إذا ضغطنا على هذا الزر لفترة معينة كخطأ دائم ، فإن هذا النظام يغلق الحمل تمامًا عن طريق ترتيب الترحيل.

ثلاث مراحل تحليل الأعطال

ثلاث مراحل تحليل الأعطال

كيف نكتشف العيوب وتحديد مكانها؟

في خطوط النقل ، من السهل جدًا تحديد الخلل لأن الأزمة ملحوظة بشكل عام. على سبيل المثال ، بمجرد سقوط أي شجرة فوق خط النقل ، وإلا يمكن أن يتلف القطب الكهربائي وكذلك الموصلات ملقاة على الأرض.

في نظام الكابلات ، يمكن تحديد موقع الخطأ عندما لا تعمل الدائرة بطريقة أخرى عندما تعمل الدائرة. هناك طرق مختلفة لتحديد موقع الخطأ والتي يمكن تقسيمها إلى تقنيات طرفية ، والتي تعمل مع التيارات وكذلك الفولتية التي يتم قياسها في نهايات الكابلات وطرق التتبع التي تحتاج إلى الفحص عبر الكابل. يمكن تحديد المنطقة العادية للأعطال في التقنيات الطرفية لتسريع التتبع عبر كابل الإرسال.

في أنظمة الأسلاك ، يمكن العثور على موقع الخطأ من خلال التحقق من الأسلاك. في أنظمة الأسلاك الصعبة ، أينما يمكن دفن الأسلاك ، يتم وضع هذه الأخطاء من خلال مقياس انعكاس المجال الزمني الذي يرسل نبضة أسفل السلك وبعد ذلك يفحص الإشارة المنعكسة للتعرف على الأعطال في السلك الكهربائي.

في كابل التلغراف الشهير تحت الماء ، تم استخدام مقاييس الجلفانومتر المتجاوبة لحساب التيارات الخاطئة من خلال الاختبار عند نهايات الكبلات الخاطئة. في الكابلات ، يتم استخدام طريقتين لتحديد الأعطال مثل حلقة فارلي وكذلك حلقة موراي.

في كبل الطاقة ، لا يمكن أن يحدث خطأ في العزل عند الفولتية المنخفضة. لذلك ، يتم استخدام اختبار الضربة من خلال تطبيق نبضة عالية الجهد وطاقة عالية على الكابل. يمكن تحديد موقع الخطأ من خلال الاستماع إلى صوت التفريغ عند الخطأ. عندما يتبرع هذا الاختبار لإلحاق الضرر بموقع الكبل ، يكون مفيدًا حيث يجب إعادة عزل الموقع المعيب بمجرد إعداده في أي حال.

في نظام التوزيع ذي المقاومة العالية المؤرضة ، يمكن للمغذي توسيع الخطأ إلى الأرض مع استمرار النظام في العملية. يمكن العثور على المغذي المعيب والمنشط في محول تيار من النوع الدائري الذي يجمع جميع أسلاك الطور للدائرة ببساطة تتضمن الدائرة خطأ في الأرض سيوضح صافي التيار المضطرب. يتم استخدام المقاوم الأرضي لتسهيل ملاحظة تيار خطأ الأرض بين قيمتين للتغلب على تيار الخطأ.

آمل أن تكون قد حصلت على فكرة أساسية عن أخطاء ثلاثية الطور. شكرا لقضاء وقتك الثمين مع المقال. علاوة على ذلك ، أي استفسارات تتعلق بالمشاريع الكهربائية والإلكترونية ، يرجى كتابة ملاحظاتك في قسم التعليقات أدناه.

اعتمادات الصورة

الحرائق بسبب الأعطال الكهربائية بها 3.bp.blogspot
أخطاء غير متناظرة pdfonline
حماية الأجهزة عن طريق إنسبكتابيديا