معرفی انواع خطا در سیستم قدرت- بخش دوم

خطا‌های متقارن و نامتقارن

همان‌طور که درمقاله قبل  گفتیم، خطا‌ها اغلب در دو دسته مدار باز و اتصال کوتاه تقسیم‌بندی می‌شوند که خود می‌توانند متقارن یا نامتقارن باشند. در ادامه، این دو دسته را توضیح می‌دهیم.

خطا‌های متقارن

یک خطای متقارن، باعث ایجاد جریان‌های خطای متقارن می‌شود که ۱۲۰ درجه نسبت به هم اختلاف فاز دارند. خطای متقارن، خطای متعادل نیز نامیده می‌شود. این خطا در هرسه فاز به طور همزمان و به صورت اتصال کوتاه رخ می‌دهد. در واقعیت، این خطا‌ها نسبت به خطا‌های نامتقارن به ندرت رخ می‌دهند. دو دسته خطا متقارن، خطای خط به خط به خط (L-L-L) و خطای خط به خط به خط به زمین (L-L-L-G) هستند که در شکل زیر نشان داده شده است.



سهم وقوع خطای متقارن شدید از کل خطا‌های سیستم ۲ تا ۵ درصد است. هرچند، اگر این خطا‌ها رخ دهند، حتی اگر سیستم در وضعیت متعادل باقی بماند، سبب یک آسیب بسیار بزرگ به تجهیزات خواهد شد. تحلیل این نوع خطا‌ها برای انتخاب ظرفیت قطع مدارشکن‌ها، انتخاب رله‌های تنظیم فاز و سایر تجهیزات حفاظتی ضروری است. این خطا‌ها در هر فاز و با استفاده از ماتریس امپدانس شین یا قضیه تونن تحلیل می‌شوند.

خطا‌های نامتقارن

رایج‌ترین خطا‌هایی که در شبکه سیستم قدرت رخ می‌دهند، خطا‌های نامتقارن هستند. این نوع خطا‌ها منجر به جریان‌های خطای نامتقارن می‌شوند (اندازه‌های مختلف با جابه‌جایی فاز نابرابر دارند). خطا‌های نامتقارن خطای نامتعادل نیز نامیده می‌شوند، زیرا منجر به جریان‌های نامتعادل در سیستم می‌شوند. طبق آنچه در بالا گفتیم، خطا‌های نامتقارن شامل هر دو خطای مدار باز (شرایط باز شدن یک فاز یا دو فاز) و خطا‌های اتصال کوتاه (به جز L-L-L-G و L-L-L) هستند.

در شکل زیر، سه نوع خطای متقارن نشان داده شده است که به دلیل شرایط اتصال کوتاه رخ می‌دهند.



خطای خط به زمین (L-G) یکی از رایج‌ترین خطا‌ها و رخداد‌هایی است که ۷۰ تا ۸۰ درصد خطا‌هایی که در سیستم قدرت رخ می‌دهند از این نوع هستند. این خطا موجب اتصال کوتاه بین خط و زمین می‌شود و در مقایسه با سایر خطا‌ها خطر کمتری دارد.

خطای خط به خط زمانی رخ می‌دهد که یک هادی حامل جریان با هادی دیگری که حامل جریان است تماس پیدا کند. باد‌های شدید اصلی‌ترین عامل این نوع خطا هستند که موجب چرخش خطوط هوایی و برخورد آن‌ها با یکدیگر می‌شود. این نوع خطا خطر کمتری دارد و در ۱۵ تا ۲۰ درصد مواقع نسبت به کل خطا‌ها رخ می‌دهد.

خطا‌های نامتقارن با استفاده از روش‌های مؤلفه‌های نامتقارن برای تعیین ولتاژ و جریان در همه بخش‌های سیستم تحلیل می‌شوند. تحلیل این خطاها، در مقایسه با کل خطا‌های متقارن، دشوارتر است. این تحلیل برای تعیین اندازه یک مدارشکن جهت مشخص کردن بزرگ‌ترین جریان اتصال کوتاه ضروری است. جریان بزرگ‌تر، معمولاً در هنگام خطای L-G یا L-L اتفاق می‌افتد.

تجهیزات حفاظت در برابر خطا

وقتی خطا در هر بخش از سیستم رخ می‌دهد، باید در زمان بسیار کمی آن را رفع کرد تا از آسیب بزرگ‌تر به تجهیزات و افراد، و نیز از وقفه در برق‌رسانی به مشترکان جلوگیری کرد. سیستم رفع خطا از دستگاه‌های حفاظتی مختلفی، مانند رله‌ها و مدارشکن‌ها برای آشکارسازی و رفع خطا بهره می‌برد. چند مورد از این دستگاه‌های حفاظتی را در ادامه معرفی می‌کنیم.

فیوز

هرجا که خطایی رخ داده باشد، فیوز مدار را باز می‌کند. این تجهیز از یک سیم مسی نازک تشکیل شده است که دورن محفظه‌ای شیشه‌ای قرار دارد.


جریان خطا که مقدار زیادی دارد، دمای سیم را بالا برده و آن را ذوب می‌کند. وقتی سیم از بین برود، باید فیوز را به صورت دستی تعویض کرد.

مدارشکن

مدارشکن یا بریکر رایج‌ترین وسیله محافظتی است که می‌تواند مدار را به صورت دستی یا از طریق کنترل از راه دور در شرایط عملیاتی عادی وصل یا قطع کند. مدارشکن‌ها، بسته به ولتاژ کاری‌شان، انواع مختلفی دارند؛ مانند: روغنی، خلأ یا SF۶.


رله

رله‌ها دستگاه‌های تشخیص خطا هستند. این دستگاه‌ها خطا را تشخیص می‌دهند و مدارشکن را به کار می‌اندازند تا مدارِ دارای خطا جدا شود. یک رله از یک پیچه مغناطیسی و کنتاکت‌ها (NC و NO) تشکیل شده است. جریان خطا پیچه را انرژی‌دار کرده و سبب تولید میدان مغناطیسی می‌شود. در نتیجه، کنتاکت‌ها عمل خواهند کرد.


برخی از انواع رله‌ها، عبارتند از: رله اندازه، رله امپدانسی، رله جهتی، رله پیلوت و رله دیفرانسیل.

صاعقه‌گیر

در هنگام برخورد صاعقه با خطوط انتقال و تجهیزات، شوک ناگهانی در شبکه سیستم برق ایجاد می‌شود. این امر باعث ایجاد ولتاژ و جریان زیاد در سیستم خواهد شد. با قرار دادن صاعقه‌گیر‌ها در تجهیزات انتقال، اثرات این صاعقه‌ها دفع می‌شود یا کاهش می‌یابد.