أنواع الأعطال في نظام القدرة الكهربائية

ضرورة الكشف عن الأعطال المختلفة في نظام القدرة الكهربائية:

يُعرف الخلل في نظام الطاقة الذي يتسبب في توقف التيار عن التدفق عبر هذا النظام بأنه خطأ، وذلك بمعنى آخر، حيث يُقال إن انقطاع التدفق الطبيعي للتيار هو خطأ، وذلك كما يعرّف المعهد الأمريكي لمهندسي الكهرباء العطل في الكابل أو السلك.

حيث يحدث العطل في خطوط النقل فوق 115 كيلو فولت في الغالب؛ بسبب الإضاءة نتيجة حدوث وميض العزل، كما يقوم قاطع الدائرة الكهربائية بعزل النظام المعيب، وقد لوحظ من خلال إجراء العديد من التجارب أن 70 إلى 80٪ من الأعطال التي تحدث في خطوط النقل تتراوح من خط واحد إلى أعطال أرضية.

كما أن هناك ثلاث أعطال في المرحلة، بحيث تحدث فقط حوالي 5٪ منها، وأن هناك أنواع أخرى من العيوب مثل أخطاء خط إلى خط أو أخطاء من خط مزدوج إلى أخطاء أرضية، وذلك باستثناء أنواع الأخطاء ثلاثية الطور؛ فإن جميع العيوب الأخرى غير متماثلة.

أنواع الأعطال الأكثر تكراراً في أنظمة القدرة الكهربائية:

يمكن أن تحدث الأعطال التالية في نظام الطاقة:

• زيادة التيار: يحدث هذا بسبب تيار التسرب الناجم عن قصر الدائرة أو تفريغ الهالة وأحياناً بسبب التحميل الزائد لنظام الإمداد، كما تستخدم مرحلات التيار الزائد للتغلب على هذا الخطأ.

• هبوط أو تدني الجهد: يحدث هذا على الخط في حالة فشل حقل المولد أو زيادة انخفاض الجهد عبر الآلات بشكل كبير، وذلك بفعل تدني القيمة الفعلية للجهد، كما يتم استخدام المرحلات للتغلب على هذا الخطأ.

• عدم الاتزان: يحدث هذا عندما يتم تأريض مرحلتين، أو قصر الدائرة أو عندما ينكسر موصل واحد، وفي مثل هذه الحالة؛ فإن التيارات المختلفة تتدفق  عبر أجزاء مختلفة من النظام.

• القوة العكسية: يحدث هذا فقط في نظام مترابط، وذلك عندما يفشل مجال المولد، حيث يبدأ العمل كمحرك وبدلاً من إعطاء الطاقة، كما يبدأ في الرسم؛ أي أن تدفق الطاقة ينعكس بسبب قد يحترق المولد، وذلك لمنع حدوث ذلك، بحيث يتم استخدام مرحلات الطاقة العكسية.

• الإعصار الكهربائي: عندما يحدث البرق؛ فإنه يحدث خطأ شديد في الأنظمة المجاورة بسبب موجات قصيرة العمر من التيارات العالية والفولتية، كما يُعرف مثل هذا الخطأ بالاندفاعات، حيث تستخدم موانع الصواعق ومرحلات الجهد الزائد للتغلب على هذا الخطأ.

• الدائر المفتوحة: يحدث هذا في نظام عندما ينكسر الموصل، مما يؤثر على موثوقية النظام.

• دائرة مقصورة: يحدث هذا بسبب فشل العزل أو الحوادث أو الاستخدام غير الصحيح للنظام أو الأخطاء البشرية أو الأخطاء الداخلية أو الخارجية أو نقص الموصلات العلوية.

وعندما يحدث مثل هذا الخطأ ونتيجة لذلك؛ فإنه تتدفق التيارات الثقيلة عبر موصل واحد أو أكثر، كما تُعرف هذه الحالة باسم ماس كهربائي، حيث تنخفض مقاومة الدائرة بشكل كبير وتتدفق التيارات الثقيلة، كما وتعرف هذه التيارات باسم تيارات الدائرة القصيرة.

كما أن هذه التيارات تشكل خطورة كبيرة على المعدات، ولمنع تلف المعدات؛ فإنه يتم استخدام التروس الواقية، وعلى سبيل المثال، الصمامات وقواطع الدائرة لعزل القسم المعيب.

أنواع الأعطال الدقيقة في أنظمة القدرة الكهربائية:

تحدث معظم أخطاء الدائرة القصيرة في نظام الطاقة الكهربائية، ومن خلال تحسين تصميم النظام؛ فإنه يمكن تقليل احتمالية حدوث الأعطال، ومع ذلك؛ فإنه لا يمكن إزالة الأعطال بالكامل، لذلك تنقسم أيضاً الأعطال في نظام القدرة على النحو التالي:

أعطال في المولدات غير المحملة:

بحيث يمكن أن تحدث الأعطال التالية في المولد غير المحمل:

• خط واحد لعطل أرضي: يحدث هذا عندما يتم تأريض إحدى المراحل الثلاث، كما تم توضيح العطل في مولد متصل بنجمة غير محملة في الشكل أدناه، وذلك مع تأريضه المحايد من خلال تفاعل، بحيث حدث الخلل في المرحلة (a):

• عطل خط إلى خط: يحدث هذا عندما يكون اثنان من الموصلات الثلاثة قصيرة الدائرة، وكما يوضح الشكل أدناه؛ فإن خطأ الخط إلى الخط في مولد متصل بنجمة غير محمل، بحيث حدث الخطأ في المرحلتين (b) و (c):

• عطل مزدوج إلى خطأ أرضي: يحدث هذا الخطأ عندما يكون الموصِّلان قصيرين في الدائرة بالإضافة إلى التأريض، وكما يوضح الشكل هذا الخطأ في مولد غير محمل مع وجود أعطال في المرحلتين (b) و (c):

• عطل إلى خط وخط ثالث إلى خطأ أرضي: يحدث هذا الخطأ عندما تكون أي من المرحلتين قصيرة الدائرة ويتم تأريض المرحلة الثالثة، وكما يوضح الشكل أن المرحلتين (b) و (c) مختصرتان معاً وأن المرحلة (a) مؤرضة: