Tipos de fallas y efectos en los sistemas de energía eléctrica

El sistema de energía eléctrica está creciendo en tamaño y complejidad en todos los sectores, como los sistemas de generación, transmisión, distribución y carga. Tipos de fallas como condiciones de cortocircuito en la red del sistema de energía dan lugar a graves pérdidas económicas y reducen la fiabilidad del sistema eléctrico. Una falla eléctrica es una condición anormal, causada por fallas de equipos como transformadores y máquinas rotativas, errores humanos y condiciones ambientales. Estas fallas provocan la interrupción de los flujos eléctricos, daños a los equipos e incluso la muerte de personas, aves y animales. Este artículo analiza una descripción general de los diferentes tipos de fallas y sus efectos que ocurrieron en los sistemas de energía eléctrica.

¿Qué es una falla eléctrica?

Un electrico culpa es la desviación de tensiones y corrientes de los valores o estados nominales. En condiciones normales de funcionamiento, el equipo o las líneas del sistema de potencia transportan voltajes y corrientes normales, lo que da como resultado un funcionamiento más seguro del sistema.

Fallos en el sistema de energía eléctrica

Pero cuando ocurre una falla, hace que fluyan corrientes excesivamente altas que causan daños a los equipos y dispositivos. La detección y el análisis de fallas son necesarios para seleccionar o diseñar equipos de conmutación adecuados. relés electromecánicos , disyuntores y otros dispositivos de protección.

Tipos de fallas en los sistemas de energía eléctrica

En el sistema de energía eléctrica, las fallas son principalmente de dos tipos, como fallas de circuito abierto y fallas de cortocircuito. Y además, estos tipos de fallas se pueden clasificar en simétricas y asimétricas. Analicemos estos tipos de fallas en detalle. Estas fallas se clasifican en dos tipos.

• Falla simétrica
• Fallo asimétrico

Fallos simétricos

Estas son fallas muy graves y ocurren con poca frecuencia en los sistemas de energía. Estos también se denominan fallas balanceadas y son de dos tipos, a saber, línea a línea a tierra (L-L-L-G) y línea a línea (L-L-L).

Fallas simétricas

Solo el 2-5 por ciento de las fallas del sistema son fallas simétricas. Si ocurren estas fallas, el sistema permanece balanceado pero da como resultado daños severos al equipo del sistema de energía eléctrica.

La figura anterior muestra dos tipos de fallas simétricas trifásicas. El análisis de esta falla es fácil y, por lo general, se lleva a cabo por fases. Se requiere información o análisis de fallas trifásicas para seleccionar relés de fase configurada, capacidad de ruptura de los interruptores automáticos y clasificación del tablero de protección.

Las fallas simétricas se clasifican en dos tipos

• Línea - Línea - Línea Falla
• Línea - Línea - Fallo a tierra

L - L - L Fallo

Este tipo de fallas están equilibradas, lo que significa que el sistema permanece equilibrado después de que ocurre la falla. Por lo tanto, esta falla rara vez ocurre, aunque es el tipo de falla severa que retiene la corriente más grande. Entonces, esta corriente se usa para determinar la calificación del CB.

L - L - L - G Fallo

La falla L - G trifásica comprende principalmente todas las 3 fases del sistema. Esta falla ocurre principalmente entre las 3 fases, así como el terminal de tierra del sistema. Entonces, hay un 2 a 3% de probabilidad de que ocurra la falla.

Fallos asimétricos

Son muy comunes y menos graves que las fallas simétricas. Hay principalmente tres tipos, a saber, fallas de línea a tierra (L-G), de línea a línea (L-L) y de doble línea a tierra (LL-G).

Fallos asimétricos

La falla de línea a tierra (L-G) es la falla más común y el 65-70 por ciento de las fallas son de este tipo.

Hace que el conductor entre en contacto con tierra o tierra. Del 15 al 20 por ciento de las fallas son de doble línea a tierra y hacen que los dos conductores entren en contacto con la tierra. Las fallas de línea a línea ocurren cuando dos conductores hacen contacto entre sí principalmente mientras las líneas se balancean debido a los vientos y entre el 5 y el 10 por ciento de las fallas son de este tipo.

Estos también se denominan fallas desequilibradas ya que su aparición provoca un desequilibrio en el sistema. El desequilibrio del sistema significa que los valores de impedancia son diferentes en cada fase, lo que hace que la corriente de desequilibrio fluya en las fases. Estos son más difíciles de analizar y se llevan a cabo por fase de manera similar a las fallas equilibradas trifásicas.

Las fallas asimétricas se clasifican en dos tipos

• Falla simple L - G (línea a tierra)
• Fallo L - L (línea a línea)
• Falla doble L - G (línea a tierra)

Fallo único L - G

Esta única falla L - G ocurre principalmente una vez que un solo conductor cae hacia la terminal de tierra. Entonces, alrededor del 70 al 80% de la falla dentro del sistema de energía es la falla L - G única.

L - L Fallo

Esta falla L– L ocurre principalmente una vez que dos conductores están en cortocircuito y también debido a fuertes vientos. Por lo tanto, los conductores de línea se pueden mover debido al viento fuerte, pueden tocarse entre sí y provocar un cortocircuito. Entonces, aproximadamente el 15-20% de las fallas pueden ocurrir.

Doble L - Falla G

En este tipo de falla, ambas líneas se tocan a través del suelo. Entonces, hay un 10% de probabilidad de fallas.

Fallos de circuito abierto

Las fallas de circuito abierto ocurren principalmente debido al mal funcionamiento de uno de los conductores más utilizados en el sistema de energía. El diagrama de fallas de circuito abierto se muestra a continuación. Este circuito es para condiciones abiertas de 1 fase, 2 fases y 3 fases.

Estas fallas ocurren principalmente debido a problemas comunes como fallas en las uniones en las líneas aéreas, cables, fallas en la fase de un interruptor de circuito, fusión del conductor o fusible dentro de una fase o más fases.
Estas fallas también se conocen como fallas en serie, que son tipos desequilibrados, por lo demás tipos asimétricos, aparte de la falla abierta trifásica.

Por ejemplo, una línea de transmisión funciona a través de una carga equilibrada antes de que ocurra un circuito de falla abierto. En la línea de transmisión, si alguna de las fases se disuelve, la carga real de un alternador puede reducirse y aumenta la aceleración del alternador, por lo que funciona a una velocidad algo más alta que la velocidad síncrona. En otros cables de transmisión, este exceso de velocidad puede provocar sobretensiones. Por lo tanto, las condiciones abiertas monofásicas y bifásicas pueden generar corrientes y voltajes del sistema de energía que causan grandes daños al aparato.

Estas fallas se clasifican en tres tipos como los siguientes.

• Fallo de conductor abierto
• Falla abierta de dos conductores
• Falla abierta de tres conductores.

Causas y efectos de los tipos de fallas

Estas fallas pueden deberse a un mal funcionamiento del circuito, así como a un conductor roto en monofásicos o más fases. Los efectos de las fallas de circuito abierto incluyen los siguientes.

• Funcionamiento irregular del sistema de energía eléctrica
• Estas fallas pueden ser peligrosas para los animales y los seres humanos.
• En particular, una parte de la red, cuando el voltaje se excede más allá de los valores normales, provoca fallas de aislamiento y se desarrollan fallas de cortocircuito.
• Sin embargo, estos tipos de fallas de circuito pueden aceptarse durante mucho tiempo en comparación con las fallas de tipo cortocircuito, porque estas fallas deben separarse para disminuir el daño elevado.

Fallos de cortocircuito

Las fallas de cortocircuito ocurren principalmente debido a fallas dentro del aislamiento entre los conductores de fase y la tierra. Una falla de aislamiento puede causar la formación de una ruta de cortocircuito que activa condiciones de cortocircuito dentro del circuito.

La definición de cortocircuito es una conexión anormal de impedancia extremadamente menor entre dos puntos de potencial diferente, ya sea completada por casualidad o intencionalmente. Estas fallas son los tipos más comunes que resultan en un flujo de corriente alto anormal a través de las líneas o equipos de transmisión.

Si se permite que las fallas de cortocircuito continúen incluso por poco tiempo, entonces se produce un daño mayor al aparato. Las fallas de cortocircuito también se conocen como fallas en derivación porque estas fallas ocurren principalmente debido a fallas en el aislamiento entre conductores de fase, de lo contrario, entre conductores de fase y tierra.

Las diferentes condiciones de falla de cortocircuito alcanzables comprenden principalmente 3 fases a tierra, 3 fases libres de tierra, 1 fase a tierra, fase a fase, 2 fases a tierra, fase a fase y monofásica a tierra.

Tanto la falla trifásica libre de tierra, como la falla trifásica hacia tierra, pueden ser simétricas o balanceadas, mientras que otras fallas son fallas asimétricas.

Causas y efectos de las fallas de cortocircuito

Las fallas de cortocircuito pueden ocurrir por las siguientes razones.

• Estas fallas pueden ocurrir debido a los efectos internos externos
• Los efectos internos son rotura de las líneas de transmisión, daño del equipo, envejecimiento del aislamiento, corrosión del aislamiento dentro del generador, instalaciones inadecuadas de dispositivos eléctricos, transformadores y su diseño inadecuado.
• Estas fallas pueden ocurrir debido a efectos externos del aparato, fallas del aislamiento debido a sobrecargas de luz y daños mecánicos por parte del público.

Los efectos de las fallas de cortocircuito incluyen los siguientes.

• Las fallas de arco pueden causar incendios y explosiones en aparatos como transformadores y disyuntores.
• El flujo de energía puede restringirse severamente, de lo contrario, incluso bloquearse totalmente si persiste el error de cortocircuito.
• Los voltajes operativos del sistema pueden ir por encima o por debajo de sus valores de aceptación para tener un efecto perjudicial en el servicio proporcionado a través del sistema de energía.
• Debido a las corrientes anormales, el aparato se calienta de modo que se puede reducir la vida útil de su aislamiento.

Causas de tipos de fallas

Las principales razones para causar fallas eléctricas incluyen las siguientes.

Las condiciones climáticas

Incluye relámpagos, lluvias intensas, vientos fuertes, deposición de sal en líneas aéreas y conductores, acumulación de nieve y hielo en líneas de transmisión, etc. Estas condiciones ambientales interrumpen el suministro eléctrico y también dañan las instalaciones eléctricas.

Fallos del equipo

Varios equipos eléctricos como generadores , motores, transformadores, reactores, dispositivos de conmutación, etc. provocan fallas de cortocircuito debido a mal funcionamiento, envejecimiento, falla de aislamiento de cables y devanados. Estas fallas dan como resultado que fluya una alta corriente a través de los dispositivos o equipos que los dañan aún más.

Errores humanos

Las fallas eléctricas también se deben a errores humanos, como seleccionar una clasificación inadecuada de equipos o dispositivos, olvidar partes metálicas o conductoras eléctricas después del servicio o mantenimiento, cambiar el circuito mientras está en servicio, etc.

Humo de fuego

La ionización del aire, debido a las partículas de humo, que rodean las líneas aéreas produce chispas entre las líneas o entre los conductores del aislante. Este flashover hace que los aisladores pierdan su capacidad aislante. debido a altos voltajes .

Tipos de fallas y sus efectos

Los efectos de las fallas eléctricas ocurren principalmente por las siguientes razones.

Sobre el flujo actual

Cuando ocurre la falla, crea una ruta de impedancia muy baja para el flujo de corriente. Esto da como resultado que se extraiga una corriente muy alta del suministro, lo que provoca el disparo de los relés, dañando el aislamiento y los componentes del equipo.

Peligro para el personal operativo

La ocurrencia de fallas también puede causar conmociones a las personas. La gravedad de la descarga depende de la corriente y el voltaje en el lugar de la falla e incluso puede provocar la muerte.

Pérdida de equipo

La alta corriente debida a fallas de cortocircuito da como resultado que los componentes se quemen por completo, lo que conduce a un funcionamiento inadecuado del equipo o dispositivo. A veces, un incendio intenso provoca el agotamiento total del equipo.

Perturba los circuitos activos interconectados

Las fallas no solo afectan la ubicación en la que ocurren, sino que también perturban los circuitos interconectados activos a la línea fallada.

Incendios eléctricos

El cortocircuito provoca descargas disruptivas y chispas debido a la ionización del aire entre dos vías conductoras, lo que conduce a un incendio, como a menudo observamos en noticias como incendios en edificios y complejos comerciales.

Dispositivos limitadores de fallas

Es posible minimizar causas como errores humanos, pero no cambios ambientales. La eliminación de fallas es una tarea crucial en la red del sistema de energía. Si logramos interrumpir o romper el circuito cuando surge una falla, se reduce el daño considerable al equipo y también a la propiedad. Algunos de estos dispositivos limitadores de fallas incluyen fusibles, rompedores de circuito , los relés se describen a continuación.

Protección de dispositivos

Fusible

Es el dispositivo de protección principal. Es un alambre delgado encerrado en una carcasa o vidrio que conecta dos partes metálicas. Este cable se derrite cuando fluye una corriente excesiva en el circuito. El tipo de fusible depende de la tensión a la que vaya a funcionar. El reemplazo manual del cable es necesario una vez que se reventó.

Cortacircuitos

Hace que el circuito funcione en condiciones normales y se rompe en condiciones anormales. Provoca el disparo automático del circuito cuando ocurre una falla. Pueden ser disyuntores electromecánicos como disyuntores de vacío / aceite, etc., o disyuntores electrónicos ultrarrápidos .

Relé

Es un interruptor de funcionamiento basado en condiciones. Consiste en una bobina magnética y contactos normalmente abiertos y cerrados. La ocurrencia de una falla aumenta la corriente que energiza la bobina del relé, lo que hace que los contactos funcionen de manera que el circuito se interrumpa del flujo de corriente. Relés protectores son de diferentes tipos como relés de impedancia, relés mho, etc.

Dispositivos de protección de energía de iluminación

Estos incluyen supresores de iluminación y dispositivos de puesta a tierra para proteger el sistema contra rayos y sobretensiones.

Análisis de fallas trifásico basado en aplicaciones

Podemos analizar fallas trifásicas utilizando un circuito simple como se muestra a continuación. En este caso, los interruptores de falla crean fallas temporales y permanentes. Si presionamos el botón una vez como falla temporal, la disposición del temporizador dispara la carga y también restablece el suministro de energía a la carga. Si presionamos este botón durante un tiempo determinado como una falla permanente, este sistema apaga completamente la carga por disposición de relé.

Análisis de fallas trifásico

¿Cómo detectar y localizar las fallas?

En las líneas de transmisión, la falla es muy fácil de identificar ya que la crisis generalmente se nota. Por ejemplo, una vez que un árbol ha caído sobre la línea de transmisión, de lo contrario, un poste eléctrico puede dañarse y los conductores están en el suelo.

En un sistema de cable, la localización de fallas se puede hacer cuando el circuito no funciona; de lo contrario, cuando el circuito funciona. Existen diferentes métodos para la localización de fallas que se pueden dividir en técnicas de terminal, que funcionan con corrientes y voltajes medidos en los extremos del cable y métodos de rastreo que necesitan inspección a través del cable. El área normal de las fallas se puede ubicar en las técnicas de terminal para acelerar el rastreo a través de un cable de transmisión.

En los sistemas de cableado, la ubicación de la falla se puede encontrar durante la verificación de los cables. En sistemas de cableado difíciles, dondequiera que los cables estén enterrados, estas fallas se colocan a través de un reflectómetro de dominio de tiempo que envía un pulso por el cable y luego examina la señal reflejada para reconocer fallas en el cable eléctrico.

En un famoso cable telegráfico submarino, se utilizaron galvanómetros sensibles para calcular las corrientes de falla mediante pruebas en los extremos del cable de falla. En los cables, se utilizan dos métodos para localizar fallas como el bucle Varley y el bucle Murray.

En un cable de alimentación, no se puede producir una falla de aislamiento con voltajes bajos. Entonces, se usa una prueba de golpe aplicando un pulso de alto voltaje, alta energía al cable. La ubicación de la falla se puede hacer escuchando el sonido de descarga en el momento del error. Cuando esta prueba daña el sitio del cable, es útil ya que la ubicación con falla tendría que volver a aislarse una vez instalada en cualquier caso.

En un sistema de distribución con puesta a tierra de alta resistencia, un alimentador puede expandir un error a tierra sin embargo el sistema mantiene en proceso. El alimentador con falla y energizado se puede encontrar en un transformador de corriente de tipo anillo que reúne todos los cables de fase para el circuito, simplemente el circuito incluye una falla a tierra que ilustrará una corriente perturbada neta. La resistencia de puesta a tierra se usa para hacer que la corriente de la falla a tierra sea más fácil de notar entre dos valores para superar la corriente de falla.

Espero que tenga una idea básica sobre las fallas trifásicas. Gracias por su valioso tiempo dedicado al artículo. Además, cualquier consulta relacionada con proyectos eléctricos y electrónicos, escriba sus comentarios en la sección de comentarios a continuación.

Créditos fotográficos

Incendios debidos a fallas eléctricas por 3.bp.blogspot
Fallos asimétricos por pdf en línea
Protección de dispositivos mediante inspectapedia