Definition: Ein Fehler in einer elektrischen Anlage oder einem elektrischen Gerät ist definiert als eine Unvollkommenheit in einem Stromkreis, durch die der Strom vom vorgesehenen Weg abgelenkt wird. Mit anderen Worten, der Fehler ist ein anormaler Zustand des elektrischen Systems, der die elektrischen Geräte beschädigt und den normalen Stromfluss stört.

Der Fehler reduziert die Isolationsstärke zwischen den Phasenleitern und der Erde oder einem geerdeten Schirm, der die Leiter umgibt. Er verringert auch die Impedanz (Eigenschaft des Stromkreises, dem Stromfluss entgegenzuwirken) zwischen den Leitern und der Erde, wodurch der starke Kurzschlussstrom durch das System fließt und die Ausrüstung des Stromnetzes beschädigt.

Die Wahrscheinlichkeit des Ausfalls oder des Auftretens von anormalen Fehlern ist auf den Übertragungsleitungen größer. Etwa die Hälfte der Fehler im Stromnetz ist ein Übertragungsleitungsfehler. Denn Übertragungsleitungen sind weit verzweigt, haben eine größere Länge, arbeiten unter wechselnden Witterungsbedingungen und sind der Einwirkung von atmosphärischen Störungen elektrischer Natur ausgesetzt.

Nach den Ursachen des Auftretens können die Störungsursachen wie folgt klassifiziert werden:

  • Durch Isolierung bedingte Ausfälle können bei normaler Spannung aufgrund des Verfalls oder der Alterung der Isolierung auftreten, und die Schäden werden durch unvorhersehbare Ereignisse verursacht, wie z. B. starke Winde, Bäume, die auf die Leitung fallen, Fahrzeuge, die mit den Türmen oder Masten kollidieren, Vögel, die Leitungen kurzschließen, Flugzeuge, die mit der Leitung kollidieren, Leitungsbrüche usw.,
  • Der Ausfall kann durch abnormale Spannungen erfolgen, die durch Schaltüberspannungen oder Blitzeinschläge verursacht werden, die entweder direkt oder induziert sein können.

Die Leitung und die Isoliervorrichtung können auch durch die transiente Überspannung beschädigt werden, die beim Schaltvorgang erzeugt wird. Während des Schaltvorgangs steigt die Spannung schnell an und kann einen Spitzenwert erreichen, der sich der dreifachen Spannung zwischen Phase und Neutralleiter nähert. Daher ist eine höhere Isolierung erforderlich, um die Geräte vor Schäden zu schützen.

Der Fehler kann durch eine bessere Auslegung des Systems, eine bessere Qualität der Geräte und eine bessere Wartung minimiert werden. Der Fehler kann jedoch nicht vollständig beseitigt werden.

Arten von elektrischen Fehlern

Der häufigste und gefährlichste Fehler in einem Stromnetz ist der Kurzschluss- oder Nebenschlussfehler. Beim Auftreten des Kurzschlussfehlers fließt ein Stark- oder Kurzschlussstrom durch den Stromkreis, der die Isolierung der stromführenden Phasenleiter gegen Erde oder in der Isolierung zwischen den Phasen beschädigt. Die verschiedenen Arten von elektrischen Fehlern werden im Folgenden erläutert:

  1. Einphasiger Erdschluss – Dieser Fehler wird auch als Erdschluss bezeichnet. Er tritt hauptsächlich durch einen Isolationsdurchbruch zwischen einer der Phasen und der Erde auf. Der Einleiter-Erde-Fehler tritt am häufigsten im Stromnetz auf. Die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens im Stromnetz beträgt 70 %.
  2. Phase-Phase-Fehler – Diese Art von Fehler tritt im Stromnetz selten auf. Er wird auch Leitungsfehler genannt. Er tritt auf, wenn zwei Leiter kurzgeschlossen werden. Die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens beträgt kaum 15 % im Stromnetz.
  3. Zweiphasenfehler – Bei dieser Fehlerart kommt es zu Durchschlägen der Isolierung zwischen zwei Phasen und der Erde. Es handelt sich um die schwerste Fehlerart, die jedoch nur selten im Stromnetz auftritt. Er wird auch als Leitungs-Erde-Fehler (L-L-G) bezeichnet. Die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens beträgt kaum 10 %.
  4. Phase-zu-Phase- und Dritter-Phase-zu-Erde-Fehler – Dies ist eine Kombination aus Phase-zu-Phase- und Phase-zu-Phase-zu-Erde-Fehler. Diese Art von Fehlern entsteht durch den Ausfall der Isolierung zwischen zwei Phasen und den gleichzeitigen Ausfall der Isolierung zwischen der dritten Phase und der Erde. Die Wahrscheinlichkeit eines solchen Fehlers beträgt kaum 2 % bis 3 %.
  5. Alle drei Phasen gegen Erde – Dies ist der schwerste Fehlertyp und kommt im Stromnetz sehr selten vor. Er entsteht durch einen Ausfall der Isolierung zwischen allen Phasen sowie zur Erde. Er tritt zu 2 % bis 3 % im Stromnetz auf.
  6. Kurzschluss aller drei Phasen – Diese Fehlerart tritt hauptsächlich aufgrund eines Durchbruchs der Isolierung zwischen allen drei Phasen auf. Ihr Auftreten ist selten 2 % bis 3 % im Stromnetz.

Die ersten vier Fehler sind unsymmetrischer Natur und führen zu unsymmetrischem Strom, d.h. zu unterschiedlichen Strömen in den drei Phasen. Die beiden letztgenannten Fehler sind symmetrischer Natur und führen zu einem symmetrischen Strom, d.h. zu einem gleichen Fehlerstrom in allen drei Phasen mit einer Verschiebung von 120º.

Schädliche Auswirkungen von Fehlern auf das Stromnetz

Beim Auftreten des Fehlers fließt ein starker Kurzschlussstrom im Stromkreis. Dieser Strom hat die folgenden Nachteile. Ihre Folgen werden nachstehend im Einzelnen erläutert.

  1. Der fehlerbedingte Starkstrom verursacht eine übermäßige Erwärmung, die zu Bränden oder Explosionen führen kann.
  2. Gelegentlich nimmt der Kurzschlussstrom die Form eines Lichtbogens an, der erhebliche Schäden an den Elementen des Stromversorgungssystems verursachen kann.
  3. Die Stabilität des Stromversorgungssystems kann beeinträchtigt werden, und es kann sogar zur vollständigen Abschaltung des Stromversorgungssystems kommen.
  4. Schäden an anderen Geräten im System können durch Überhitzung und durch anormale mechanische Kräfte verursacht werden.

Eine große Anzahl unsymmetrischer Fehler ist vorübergehender Natur und kann innerhalb weniger Zyklen verschwinden, wie es der Fall wäre, wenn ein Zweig (Stamm) über eine Leitung fällt und sich selbst verbrennt oder einfach herunterfällt. Die symmetrischen Drehstromfehler entstehen in der Regel durch die Unachtsamkeit des Betriebspersonals.