Types de défauts et d'effets dans les systèmes d'alimentation électrique

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Le système d'alimentation électrique gagne en taille et en complexité dans tous les secteurs tels que la production, le transport, la distribution et les systèmes de charge. Types de défauts comme conditions de court-circuit dans le réseau du système électrique entraînent de graves pertes économiques et réduisent la fiabilité du système électrique. Un défaut électrique est une condition anormale, causée par des pannes d'équipement telles que des transformateurs et des machines tournantes, des erreurs humaines et des conditions environnementales. Ces défauts provoquent une interruption des flux électriques, des dommages matériels et même la mort d'êtres humains, d'oiseaux et d'animaux. Cet article présente un aperçu des différents types de défauts et de leurs effets survenus dans les systèmes d'alimentation électrique.

Qu'est-ce qu'une panne électrique?

Un électrique la faute est l'écart des tensions et des courants par rapport aux valeurs nominales ou aux états. Dans des conditions de fonctionnement normales, l'équipement ou les lignes du système d'alimentation transportent des tensions et des courants normaux, ce qui permet un fonctionnement plus sûr du système.




Pannes du système d

Pannes du système d'alimentation électrique

Mais lorsqu'un défaut survient, il provoque la circulation de courants excessivement élevés qui endommagent les équipements et les appareils. La détection et l'analyse des défauts sont nécessaires pour sélectionner ou concevoir un équipement de commutation adapté, relais électromécaniques , disjoncteurs et autres dispositifs de protection.



Types de défauts dans les systèmes d'alimentation électrique

Dans le système d'alimentation électrique, les défauts sont principalement de deux types comme les défauts de circuit ouvert et les défauts de court-circuit. Et en outre, ces types de défauts peuvent être classés en symétriques et asymétriques. Laissez-nous discuter de ces types de défauts en détail. Ces défauts sont classés en deux types.

  • Défaut symétrique
  • Défaut asymétrique

Défauts symétriques

Ce sont des défauts très graves et se produisent rarement dans les systèmes électriques. Ceux-ci sont également appelés défauts équilibrés et sont de deux types, à savoir ligne à ligne à terre (L-L-L-G) et ligne à ligne (L-L-L).

Défauts symétriques

Défauts symétriques

Seuls 2 à 5% des défauts du système sont des défauts symétriques. Si ces défauts surviennent, le système reste équilibré mais entraîne de graves dommages à l'équipement du système d'alimentation électrique.


La figure ci-dessus montre deux types de défauts symétriques triphasés. L'analyse de ce défaut est facile et généralement effectuée par étapes. Une analyse ou des informations sur les défauts triphasés sont nécessaires pour sélectionner les relais de phase de réglage, la capacité de rupture des disjoncteurs et le calibre de l'appareillage de protection.

Les défauts symétriques sont classés en deux types

  • Ligne - Ligne - Défaut de ligne
  • Ligne - Ligne - Défaut à la terre

Défaut L - L - L

Ces types de défauts sont équilibrés, ce qui signifie que le système reste équilibré après l'apparition du défaut. Donc, ce défaut se produit rarement, bien que ce soit le type de défaut sévère qui détient le plus grand courant. Donc, ce courant est utilisé pour déterminer la cote du disjoncteur.

Défaut L - L - L - G

Le défaut triphasé L - G comprend principalement toutes les 3 phases du système. Ce défaut survient principalement parmi les 3 phases ainsi que la borne de terre du système. Ainsi, il y a une probabilité de 2 à 3% de se produire le défaut.

Défauts asymétriques

Ceux-ci sont très courants et moins graves que les défauts symétriques. Il existe principalement trois types à savoir les défauts ligne à terre (L-G), ligne à ligne (L-L) et double ligne à terre (LL-G).

Défauts asymétriques

Défauts asymétriques

Le défaut ligne-terre (L-G) est le défaut le plus courant et 65 à 70% des défauts sont de ce type.

Cela amène le conducteur à entrer en contact avec la terre ou la terre. 15 à 20% des défauts sont une double ligne à la terre et amènent les deux conducteurs à entrer en contact avec la terre. Les défauts ligne à ligne se produisent lorsque deux conducteurs entrent en contact l'un avec l'autre principalement lors du balancement des lignes dû aux vents et 5 à 10 pour cent des défauts sont de ce type.

Celles-ci sont également appelées défauts déséquilibrés car leur occurrence provoque un déséquilibre dans le système. Le déséquilibre du système signifie que ces valeurs d'impédance sont différentes dans chaque phase, ce qui entraîne un courant de déséquilibre dans les phases. Celles-ci sont plus difficiles à analyser et sont portées par base de phase comme les défauts triphasés équilibrés.

Les défauts asymétriques sont classés en deux types

  • Défaut simple L - G (ligne à terre)
  • Défaut L - L (ligne à ligne)
  • Défaut double L - G (ligne à terre)

Défaut simple L - G

Ce seul défaut L - G se produit principalement une fois qu'un seul conducteur tombe vers la borne de terre. Ainsi, environ 70 à 80% du défaut dans le système d'alimentation est le seul défaut L - G.

Défaut L - L

Ce défaut L– L survient principalement une fois que deux conducteurs sont court-circuités et également en raison d'un vent fort. Ainsi, les conducteurs de ligne peuvent être déplacés à cause du vent fort, ils peuvent se toucher et provoquer un court-circuit. Ainsi, 15 à 20% des défauts peuvent se produire approximativement.

Défaut Double L - G

Dans ce genre de faute, les deux lignes entrent en contact l'une avec l'autre par le sol. Donc, il y a une probabilité de 10% pour les défauts.

Défauts de circuit ouvert

Les défauts de circuit ouvert se produisent principalement en raison du dysfonctionnement d'un ou plusieurs conducteurs utilisés dans le système d'alimentation. Le diagramme des défauts en circuit ouvert est illustré ci-dessous. Ce circuit est destiné à un état ouvert monophasé, biphasé et triphasé.

Ces défauts surviennent principalement en raison de problèmes courants tels que la défaillance des joints dans les lignes aériennes, les câbles, la défaillance de la phase d'un disjoncteur, la fusion d'un conducteur ou d'un fusible dans une ou plusieurs phases.
Ces défauts sont également connus sous le nom de défauts série qui sont des types non équilibrés sinon des types asymétriques en dehors du défaut ouvert triphasé.

Par exemple, une ligne de transmission fonctionne à travers une charge équilibrée avant qu'un circuit de défaut ouvert ne se produise. Dans la ligne de transmission, si l'une des phases se dissout, la charge réelle d'un alternateur peut être diminuée et augmente l'accélération de l'alternateur, de sorte qu'il fonctionne à une vitesse légèrement supérieure à la vitesse synchrone. Dans d'autres câbles de transmission, cette vitesse excessive peut provoquer des surtensions. Par conséquent, des conditions ouvertes monophasées et biphasées peuvent générer des courants et des tensions du système d'alimentation qui causent d'énormes dommages à l'appareil.

Ces défauts sont classés en trois types comme suit.

  • Défaut de conducteur ouvert
  • Défaut ouvert à deux conducteurs
  • Défaut d'ouverture de trois conducteurs.

Causes et effets des types de défauts

Ces défauts peuvent être causés par un dysfonctionnement du circuit ainsi que par une rupture de conducteur en 1 phase ou plus. Les effets des défauts de circuit ouvert sont les suivants.

  • Fonctionnement irrégulier du système d'alimentation électrique
  • Ces défauts peuvent mettre en danger les animaux ainsi que les êtres humains
  • En particulier, sur une partie du réseau, lorsque la tension est dépassée au-delà des valeurs normales alors cela provoque des défaillances d'isolement et développe des défauts de court-circuit.
  • Même si, ces types de défauts de circuit peuvent être acceptés pendant une longue période par rapport aux défauts de type court-circuit, car ces défauts doivent être détachés pour réduire les dommages importants.

Défauts de court-circuit

Les défauts de court-circuit se produisent principalement en raison d'une défaillance dans l'isolation entre les conducteurs de phase et la terre. Une défaillance d'isolation peut provoquer la formation d'un chemin de court-circuit qui active des conditions de court-circuit dans le circuit.

La définition d'un court-circuit est une connexion anormale d'impédance extrêmement moindre entre deux points de potentiel différent, qu'elle soit réalisée par hasard ou intentionnellement. Ces défauts sont les types les plus courants qui se traduisent par un flux de courant anormalement élevé dans les lignes de transmission ou l'équipement.

Si les défauts de court-circuit peuvent se poursuivre même pendant une courte période, cela endommage considérablement l'appareil. Les défauts de court-circuit sont également connus sous le nom de défauts shunt car ces défauts surviennent principalement en raison de la défaillance de l'isolement entre les conducteurs de phase, sinon entre les conducteurs de phase et la terre.

Les différentes conditions de défaut de court-circuit réalisables comprennent principalement 3 phases à la terre, 3 phases hors terre, 1 phase à terre, phase à phase, 2 phase à terre, phase à phase et monophasé à la terre.

Le défaut triphasé dégagé de la terre, ainsi que le défaut triphasé vers la terre, peuvent être symétriques ou équilibrés tandis que les autres défauts sont des défauts asymétriques.

Causes et effets des défauts de court-circuit

Les défauts de court-circuit peuvent survenir pour les raisons suivantes.

  • Ces défauts peuvent survenir en raison d'effets internes sinon externes
  • Les effets internes sont la panne des lignes de transmission, les dommages aux équipements, le vieillissement de l'isolation, la corrosion de l'isolation à l'intérieur du générateur, les installations inappropriées d'appareils électriques, de transformateurs et leur conception inadéquate.
  • Ces défauts peuvent être dus à des effets extérieurs de l'appareil, à une défaillance de l'isolation due à des surtensions d'éclairage et à des dommages mécaniques causés par le public.

Les effets des défauts de court-circuit sont les suivants.

  • Les défauts d'arc peuvent provoquer des incendies et des explosions dans les appareils tels que les transformateurs et les disjoncteurs.
  • Le flux d'énergie peut être sévèrement restreint, sinon totalement bloqué si l'erreur de court-circuit persiste.
  • Les tensions de fonctionnement du système peuvent aller au-dessus ou en dessous de leurs valeurs d'acceptation pour avoir un effet dommageable sur le service fourni par le système d'alimentation.
  • En raison de courants anormaux, l'appareil est chauffé de sorte que la durée de vie de leur isolation peut être réduite.

Causes des types de défauts

Les principales raisons de provoquer des défauts électriques sont les suivantes.

Conditions météorologiques

Il comprend les coups de foudre, les fortes pluies, les vents violents, les dépôts de sel sur les lignes aériennes et les conducteurs, l'accumulation de neige et de glace sur les lignes de transport, etc. Ces conditions environnementales interrompent l'alimentation électrique et endommagent également les installations électriques.

Pannes d'équipement

Divers équipements électriques comme générateurs , les moteurs, les transformateurs, les réacteurs, les appareils de commutation, etc. provoquent des défauts de court-circuit dus à un dysfonctionnement, au vieillissement, à une défaillance d'isolation des câbles et des enroulements. Ces défaillances entraînent un courant élevé à travers les appareils ou équipements qui l'endommagent davantage.

Erreurs humaines

Les défauts électriques sont également dus à des erreurs humaines telles que la sélection d'une mauvaise classification de l'équipement ou des appareils, l'oubli de pièces métalliques ou conductrices électriques après un entretien ou une maintenance, la commutation du circuit pendant qu'il est en cours d'entretien, etc.

Fumée d'incendies

L'ionisation de l'air, due aux particules de fumée, entourant les lignes aériennes entraîne une étincelle entre les lignes ou entre les conducteurs de l'isolant. Ce contournement fait perdre aux isolants leur capacité isolante en raison de tensions élevées .

Types de défauts et leurs effets

Les effets des défauts électriques se produisent principalement pour les raisons suivantes.

Au cours du courant

Lorsque le défaut se produit, il crée un chemin à très faible impédance pour le flux de courant. Il en résulte un courant très élevé prélevé sur l'alimentation, provoquant le déclenchement des relais, endommageant l'isolation et les composants de l'équipement.

Danger pour le personnel d'exploitation

La survenue de pannes peut également causer des chocs aux individus. La gravité du choc dépend du courant et de la tension à l'emplacement du défaut et peut même entraîner la mort.

Perte d'équipement

Un courant élevé dû à des défauts de court-circuit entraîne la combustion complète des composants, ce qui entraîne un mauvais fonctionnement de l'équipement ou de l'appareil. Parfois, un feu violent provoque un épuisement complet de l'équipement.

Perturbe les circuits actifs interconnectés

Les défauts affectent non seulement l'endroit où ils se produisent, mais perturbent également les circuits interconnectés actifs à la ligne en défaut.

Incendies électriques

Les courts-circuits provoquent des flashovers et des étincelles en raison de l'ionisation de l'air entre deux voies conductrices, ce qui conduit à un incendie comme on l'observe souvent dans les nouvelles telles que les incendies de bâtiments et de complexes commerciaux.

Dispositifs de limitation des pannes

Il est possible de minimiser les causes comme les erreurs humaines, mais pas les changements environnementaux. L'élimination des pannes est une tâche cruciale dans le réseau du système électrique. Si nous parvenons à perturber ou à couper le circuit lorsqu'un défaut survient, cela réduit les dommages considérables à l'équipement et également aux biens. Certains de ces dispositifs de limitation de défaut comprennent des fusibles, disjoncteurs , les relais sont décrits ci-dessous.

Protéger les appareils

Protéger les appareils

Fusible

C'est le principal dispositif de protection. C'est un fil fin enfermé dans un boîtier ou un verre qui relie deux parties métalliques. Ce fil fond lorsqu'un courant excessif circule dans le circuit. Le type de fusible dépend de la tension à laquelle il doit fonctionner. Le remplacement manuel du fil est nécessaire une fois qu'il a éclaté.

Disjoncteur

Cela rend le circuit normal ainsi que des coupures dans des conditions anormales. Il provoque le déclenchement automatique du circuit en cas de défaut. Il peut s'agir de disjoncteurs électromécaniques tels que les disjoncteurs à vide / huile, etc., ou disjoncteurs électroniques ultra-rapides .

Relais

C'est un interrupteur de fonctionnement basé sur les conditions. Il se compose d'une bobine magnétique et de contacts normalement ouverts et fermés. L'apparition de défaut augmente le courant qui alimente la bobine de relais, ce qui fait que les contacts fonctionnent de sorte que le circuit est interrompu par la circulation du courant. Relais de protection sont de différents types comme les relais d'impédance, les relais mho, etc.

Dispositifs de protection de l'alimentation d'éclairage

Il s'agit notamment de parafoudres et de dispositifs de mise à la terre pour protéger le système contre la foudre et les surtensions.

Analyse des défauts triphasés basée sur les applications

Nous pouvons analyser les défauts triphasés en utilisant un circuit simple comme indiqué ci-dessous. Dans ce cas, des défauts temporaires et permanents sont créés par des interrupteurs de défaut. Si nous appuyons une fois sur le bouton comme un défaut temporaire, la disposition de la minuterie déclenche la charge et rétablit également l'alimentation électrique de la charge. Si nous appuyons sur ce bouton pendant un certain temps en tant que défaut permanent, ce système arrête complètement la charge par disposition de relais.

Analyse des défauts triphasés

Analyse des défauts triphasés

Comment détecter et localiser les défauts?

Dans les lignes de transport, le défaut est très facile à identifier car la crise est généralement perceptible. Par exemple, une fois qu'un arbre est tombé sur la ligne de transmission, sinon, un poteau électrique peut être endommagé et les conducteurs reposent sur la terre.

Dans un système de câbles, la localisation des défauts peut être effectuée lorsque le circuit n'est pas fonctionné, sinon lorsque le circuit fonctionne. Il existe différentes méthodes de localisation des défauts qui peuvent être divisées en techniques de bornes, qui fonctionnent avec des courants ainsi que des tensions mesurées aux extrémités du câble et des méthodes de traçage qui nécessitent une inspection à travers le câble. La zone normale des défauts peut être localisée au niveau des techniques terminales pour accélérer le traçage sur un câble de transmission.

Dans les systèmes de câblage, l'emplacement du défaut peut être trouvé tout au long de la vérification des câbles. Dans les systèmes de câblage difficiles, partout où les fils peuvent être enterrés, ces défauts sont placés à travers un réflectomètre du domaine temporel qui envoie une impulsion le long du fil et examine ensuite le signal réfléchi pour reconnaître les défauts dans le fil électrique.

Dans un célèbre câble télégraphique sous-marin, des galvanomètres réactifs ont été utilisés pour calculer les courants de défaut en testant aux extrémités des câbles de défaut. Dans les câbles, deux méthodes sont utilisées pour localiser les défauts comme la boucle Varley ainsi que la boucle Murray.

Dans un câble d'alimentation, un défaut d'isolement ne peut pas se produire à basse tension. Ainsi, un test de choc est utilisé en appliquant une impulsion haute tension, haute énergie au câble. La localisation du défaut peut être effectuée en écoutant le son de décharge au niveau de l'erreur. Lorsque ce test donne des dommages sur le site du câble, il est utile car dans tous les cas l'emplacement défectueux doit être ré-isolé une fois mis en place.

Dans un système de distribution à haute résistance mis à la terre, un départ peut étendre une erreur à la terre, mais le système maintient le processus. Le départ en défaut ainsi que sous tension peut être trouvé dans un transformateur de courant de type anneau qui rassemble tous les fils de phase pour le circuit simplement le circuit comprend un défaut à la terre illustrera un courant perturbé net. La résistance de mise à la terre est utilisée pour rendre le courant du défaut à la terre plus facile à remarquer parmi deux valeurs pour battre le courant de défaut.

J'espère que vous avez une idée de base sur les défauts triphasés. Merci pour votre temps précieux passé avec cet article. En outre, toute question concernant les projets électriques et électroniques, veuillez écrire vos commentaires dans la section commentaires ci-dessous.

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