O sistema de energia elétrica está crescendo em tamanho e complexidade em todos os setores, como geração, transmissão, distribuição e sistemas de carga. Tipos de falhas como condições de curto-circuito na rede do sistema de energia resultam em graves perdas econômicas e reduzem a confiabilidade do sistema elétrico. Uma falha elétrica é uma condição anormal, causada por falhas de equipamentos como transformadores e máquinas rotativas, erros humanos e condições ambientais. Essas falhas causam interrupção do fluxo elétrico, danos aos equipamentos e até a morte de humanos, pássaros e animais. Este artigo apresenta uma visão geral dos diferentes tipos de falhas e seus efeitos que ocorrem nos sistemas elétricos de potência.

O que é uma falha elétrica?

Um elétrico falta é o desvio de tensões e correntes de valores nominais ou estados. Em condições normais de operação, os equipamentos ou linhas do sistema de energia carregam tensões e correntes normais, o que resulta em uma operação mais segura do sistema.

Falhas no sistema de energia elétrica

Mas quando ocorre uma falha, ela causa o fluxo de correntes excessivamente altas, o que causa danos aos equipamentos e dispositivos. A detecção e análise de falhas são necessárias para selecionar ou projetar equipamentos de manobra adequados, relés eletromecânicos , disjuntores e outros dispositivos de proteção.

Tipos de falhas em sistemas elétricos de potência

No sistema de energia elétrica, as falhas são principalmente de dois tipos, como falhas de circuito aberto e falhas de curto-circuito. Além disso, esses tipos de falhas podem ser classificados em simétricos e assimétricos. Vamos discutir esses tipos de falhas em detalhes. Essas falhas são classificadas em dois tipos.

Falha Simétrica
Falha assimétrica

Falhas Simétricas

Essas são falhas muito graves e ocorrem com pouca frequência nos sistemas de energia. Elas também são chamadas de faltas balanceadas e são de dois tipos, linha para linha para terra (L-L-L-G) e linha para linha (L-L-L).

Falhas simétricas

Apenas 2 a 5 por cento das falhas do sistema são falhas simétricas. Se essas falhas ocorrerem, o sistema permanecerá equilibrado, mas resultará em graves danos ao equipamento do sistema de energia elétrica.

“como funciona a 3 fases ”

A figura acima mostra dois tipos de falhas simétricas trifásicas. A análise dessa falha é fácil e geralmente realizada em fases. A análise ou informação de falta trifásica é necessária para selecionar relés de fase, capacidade de ruptura dos disjuntores e classificação do quadro de proteção.

As falhas simétricas são classificadas em dois tipos

Linha - Linha - Falha de linha
Linha - Linha - Falha de Terra

Falha L - L - L

Esses tipos de falhas são equilibrados, o que significa que o sistema permanece equilibrado após a ocorrência da falha. Portanto, essa falha raramente ocorre, embora seja o tipo de falha severa que mantém a maior corrente. Portanto, esta corrente é usada para determinar a classificação do CB.

L - L - L - G Falha

A falha L - G trifásica compreende principalmente todas as fases trifásicas do sistema. Esta falha ocorre principalmente entre as 3 fases, bem como no terminal de aterramento do sistema. Portanto, há 2 a 3% de probabilidade de ocorrer a falha.

Falhas assimétricas

Estas são muito comuns e menos graves do que as falhas simétricas. Existem principalmente três tipos, nomeadamente faltas linha a terra (L-G), linha a linha (L-L) e linha dupla à terra (LL-G).

Falhas assimétricas

A falha de linha para aterramento (L-G) é a falha mais comum e 65-70 por cento das falhas são deste tipo.

Faz com que o condutor entre em contato com a terra ou com o solo. 15 a 20 por cento das falhas são de linha dupla para o terra e fazem com que os dois condutores façam contato com o terra. As faltas linha a linha ocorrem quando dois condutores entram em contato um com o outro principalmente durante o balanço das linhas devido aos ventos e 5 a 10 por cento das falhas são deste tipo.

Também são chamadas de falhas desequilibradas, pois sua ocorrência causa desequilíbrio no sistema. O Desequilíbrio do sistema significa que os valores de impedância são diferentes em cada fase, fazendo com que a corrente de desequilíbrio flua nas fases. Eles são mais difíceis de analisar e são transmitidos por uma base por fase semelhante às faltas balanceadas trifásicas.

As falhas assimétricas são classificadas em dois tipos

Falha única L - G (linha para terra)
L - Falha L (linha a linha)
Falha L - G dupla (linha para terra)

Falha L - G única

Esta única falha L - G ocorre principalmente quando um único condutor cai em direção ao terminal de aterramento. Portanto, cerca de 70 a 80% da falha no sistema de potência é a única falha L - G.

L - L Falha

Esta falha L– L ocorre principalmente quando dois condutores estão em curto-circuito e também devido a vento forte. Assim, os condutores de linha podem ser movidos devido ao vento forte, eles podem se tocar e causar curto-circuito. Portanto, 15 a 20% das falhas podem ocorrer aproximadamente.

Falha Duplo L - G

Neste tipo de falha, as duas linhas entram em contato uma com a outra pelo solo. Portanto, há uma probabilidade de 10% de falhas.

Falhas de circuito aberto

As falhas de circuito aberto ocorrem principalmente por causa do mau funcionamento de um ou mais condutores usados no sistema de potência. O diagrama de falhas de circuito aberto é mostrado abaixo. Este circuito é para condição aberta de 1 fase, 2 fases e 3 fases.

Essas falhas ocorrem principalmente por causa de problemas comuns como falha de juntas em linhas aéreas, cabos, falha na fase de um disjuntor, fusão de condutor ou fusível dentro de uma fase ou mais fases.
Essas falhas também são conhecidas como falhas em série, que são tipos desequilibrados, de outra forma assimétricos, exceto falha aberta trifásica.

Por exemplo, uma linha de transmissão funciona por meio de uma carga equilibrada antes que ocorra um circuito de falha aberto. Na linha de transmissão, se qualquer uma das fases for dissolvida, a carga real de um alternador pode ser diminuída e aumenta a aceleração do alternador, de modo que ele funciona a uma velocidade um pouco mais alta do que a velocidade síncrona. Em outros cabos de transmissão, esse excesso de velocidade pode causar sobretensões. Portanto, as condições de abertura monofásica e bifásica podem gerar correntes e tensões do sistema de potência que causam grandes danos ao aparelho.

Essas falhas são categorizadas em três tipos, como a seguir.

Falha do condutor aberto
Falha aberta de dois condutores
Falha aberta de três condutores.

Causas e efeitos dos tipos de falhas

Essas falhas podem ser causadas por mau funcionamento do circuito, bem como condutor rompido em uma fase ou mais fases. Os efeitos das falhas de circuito aberto incluem o seguinte.

Operação irregular do sistema de energia elétrica
Essas falhas podem representar perigo para animais e também para seres humanos
Em particular, uma parte da rede, quando a tensão é excedida além dos valores normais, ela causa falhas de isolamento e desenvolve falhas de curto-circuito.
Mesmo assim, esses tipos de falhas de circuito podem ser aceitos por um longo tempo em comparação com falhas do tipo curto-circuito, porque essas falhas devem ser destacadas para diminuir o dano alto.

Falhas de curto-circuito

As falhas de curto-circuito ocorrem principalmente por causa da falha no isolamento entre os condutores de fase e a terra. Uma falha de isolamento pode causar a formação de um caminho de curto-circuito que ativa as condições de curto-circuito dentro do circuito.

A definição de curto-circuito é uma conexão anormal de impedância extremamente menor entre dois pontos de potencial diferente, seja completada por acaso ou propositalmente. Essas falhas são os tipos mais comuns que resultam no fluxo de alta corrente anormal ao longo das linhas de transmissão ou equipamentos.

Se as falhas de curto-circuito continuarem mesmo por um curto período, isso causará um grande dano ao aparelho. As falhas de curto-circuito também são conhecidas como falhas shunt, porque essas falhas ocorrem principalmente por causa da falha no isolamento entre os condutores de fase, caso contrário, entre os condutores de fase e terra

As diferentes condições de falha de curto-circuito atingíveis compreendem principalmente 3 fases para terra, 3 fases livres da terra, 1 fase para terra, fase para fase, 2 fase para terra, fase para fase e monofásica para terra.

Tanto a falta trifásica livre da terra, quanto a falta trifásica em direção à terra, podem ser simétricas ou balanceadas, enquanto outras faltas são faltas assimétricas.

Causas e efeitos de falhas de curto-circuito

As falhas de curto-circuito podem ocorrer pelos seguintes motivos.

Essas falhas podem ocorrer devido aos efeitos internos de outra forma externos
Os efeitos internos são quebra das linhas de transmissão, danos ao equipamento, envelhecimento do isolamento, corrosão do isolamento dentro do gerador, instalações inadequadas de dispositivos elétricos, transformadores e seu projeto inadequado.
Essas falhas podem ocorrer devido a efeitos externos do aparelho, falha de isolamento devido a picos de luz e danos mecânicos pelo público.

Os efeitos das falhas de curto-circuito incluem o seguinte.

Falhas de arco podem causar incêndio e explosão em aparelhos como transformadores, bem como disjuntores.
O fluxo de energia pode ser restringido severamente, caso contrário, até mesmo totalmente bloqueado se o erro de curto-circuito persistir.
As tensões de operação do sistema podem ficar acima ou abaixo de seus valores de aceitação para causar um efeito prejudicial no serviço fornecido por meio do sistema de potência.
Por causa de correntes anormais, o aparelho é aquecido de forma que a vida útil de seu isolamento pode ser reduzida.

Causas dos tipos de falhas

Os principais motivos para causar falhas elétricas incluem o seguinte.

“Filtro passa-alta de 2ª ordem ”

Condições do tempo

Inclui raios, chuvas fortes, ventos fortes, deposição de sal em linhas aéreas e condutores, acúmulo de neve e gelo nas linhas de transmissão, etc. Essas condições ambientais interrompem o fornecimento de energia e também danificam as instalações elétricas.

Falhas de equipamento

Vários equipamentos elétricos como geradores , motores, transformadores, reatores, dispositivos de comutação, etc. causam falhas de curto-circuito devido ao mau funcionamento, envelhecimento, falha de isolamento de cabos e enrolamento. Essas falhas resultam em alta corrente para fluir através dos dispositivos ou equipamentos que danificam ainda mais.

Erros Humanos

Falhas elétricas também são causadas devido a erros humanos, como seleção de classificação inadequada de equipamentos ou dispositivos, esquecimento de peças metálicas ou elétricas condutoras após a manutenção ou manutenção, troca do circuito durante a manutenção, etc.

Fumaça de Fogo

A ionização do ar, devido às partículas de fumaça, ao redor das linhas aéreas resulta em faíscas entre as linhas ou entre os condutores para o isolador. Este flashover faz com que os isoladores percam sua capacidade de isolamento devido a altas tensões .

Tipos de falhas e seus efeitos

Os efeitos das falhas elétricas ocorrem principalmente pelos motivos a seguir.

Excesso de fluxo atual

Quando a falha ocorre, ela cria um caminho de impedância muito baixa para o fluxo de corrente. Isso resulta em uma corrente muito alta sendo retirada da alimentação, causando o disparo de relés, danificando o isolamento e os componentes do equipamento.

Perigo para o pessoal operacional

A ocorrência de falhas também pode causar choques nas pessoas. A gravidade do choque depende da corrente e da tensão no local da falha e pode até levar à morte.

Perda de Equipamento

Corrente forte devido a falhas de curto-circuito resulta na queima completa dos componentes, o que leva ao funcionamento incorreto do equipamento ou dispositivo. Às vezes, um incêndio intenso causa o esgotamento total do equipamento.

Perturba circuitos ativos interconectados

As falhas não afetam apenas o local em que ocorrem, mas também perturbam os circuitos interconectados ativos à linha com falha.

Incêndios elétricos

O curto-circuito causa flashes e faíscas devido à ionização do ar entre dois caminhos condutores, o que leva ainda mais ao incêndio, como frequentemente observamos em notícias como incêndios em edifícios e lojas.

Dispositivos de limitação de falha

É possível minimizar causas como erros humanos, mas não mudanças ambientais. A eliminação de falhas é uma tarefa crucial na rede do sistema de energia. Se conseguirmos interromper ou interromper o circuito quando surge uma falha, isso reduz os danos consideráveis ao equipamento e também à propriedade. Alguns desses dispositivos de limitação de falhas incluem fusíveis, disjuntores , os relés são discutidos abaixo.

Dispositivos de Proteção

Fusível

É o principal dispositivo de proteção. É um fio fino envolto em uma caixa ou vidro que conecta duas partes de metal. Este fio derrete quando uma corrente excessiva flui no circuito. O tipo de fusível depende da voltagem na qual deve operar. A substituição manual do fio é necessária uma vez que ocorre uma ruptura.

Disjuntor

Ele torna o circuito normal, bem como interrompe em condições anormais. Ele causa desligamento automático do circuito quando ocorre uma falha. Podem ser disjuntores eletromecânicos, como disjuntores a vácuo / óleo, etc., ou disjuntores eletrônicos ultrarrápidos .

Retransmissão

É uma chave de operação baseada na condição. Consiste em uma bobina magnética e contatos normalmente abertos e fechados. A ocorrência da falha aumenta a corrente que energiza a bobina do relé, fazendo com que os contatos operem de forma que o fluxo da corrente seja interrompido. Relés de proteção são de diferentes tipos, como relés de impedância, relés mho, etc.

Dispositivos de proteção de energia de iluminação

Isso inclui pára-raios e dispositivos de aterramento para proteger o sistema contra raios e sobretensões.

Análise de falha trifásica baseada em aplicativo

Nós podemos analisar falhas trifásicas usando um circuito simples como mostrado abaixo. Neste, falhas temporárias e permanentes são criadas por interruptores de falha. Se pressionarmos o botão uma vez como uma falha temporária, o arranjo do temporizador desarma a carga e também restaura a fonte de alimentação de volta à carga. Se pressionarmos este botão por um determinado tempo como uma falha permanente, este sistema desligará completamente a carga por arranjo de relé.

Análise de falha trifásica

Como detectar e localizar as falhas?

Nas linhas de transmissão, a falha é muito fácil de identificar, pois a crise geralmente é perceptível. Por exemplo, uma vez que qualquer árvore caia sobre a linha de transmissão, caso contrário, um poste elétrico pode ser danificado, assim como os condutores ficam no solo.

Em um sistema de cabo, a localização de falha pode ser feita quando o circuito não está funcionando, de outra forma, quando o circuito funciona. Existem diferentes métodos para localização de falta que podem ser divididos em técnicas de terminal, que funcionam com correntes, bem como tensões medidas nas extremidades do cabo e métodos rastreadores que precisam de inspeção através do cabo. A área normal das falhas pode ser localizada nas técnicas do terminal para acelerar o rastreamento sobre um cabo de transmissão.

Nos sistemas de fiação, a localização da falha pode ser encontrada ao longo da verificação dos fios. Em sistemas de fiação difíceis, onde quer que os fios possam estar enterrados, essas falhas são colocadas através de um refletômetro de domínio do tempo que envia um pulso pelo fio e depois examina o sinal refletido para reconhecer falhas no fio elétrico.

Em um famoso cabo telegráfico subaquático, galvanômetros responsivos foram utilizados para calcular correntes de falha por meio de testes nas extremidades do cabo de falha. Em cabos, dois métodos são usados para localizar falhas, como o loop Varley e o loop Murray.

“projetos eletrônicos básicos para iniciantes ”

Em um cabo de alimentação, uma falha de isolamento não pode ocorrer em baixas tensões. Portanto, um teste de batedor é usado aplicando um pulso de alta tensão e alta energia ao cabo. A localização da falha pode ser feita ouvindo o som de descarga no erro. Quando este teste doa para prejudicar o local do cabo, é útil, pois o local com falha teria que ser novamente isolado depois de configurado.

Em um sistema de distribuição com aterramento de alta resistência, um alimentador pode expandir um erro para o aterramento, porém o sistema continua em processo. Tanto o alimentador com falha quanto o alimentado com energia podem ser encontrados em um transformador de corrente tipo anel que reúne todos os fios de fase do circuito, simplesmente se o circuito incluir uma falha de aterramento ilustrará uma corrente perturbada. O resistor de aterramento é usado para tornar a corrente da falta à terra mais fácil de perceber entre dois valores para vencer a corrente de falta.

Espero que você tenha uma ideia básica sobre falhas trifásicas. Obrigado pelo seu valioso tempo com o artigo. Além disso, quaisquer dúvidas sobre projetos elétricos e eletrônicos, por favor, escreva seus comentários na seção de comentários abaixo.

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