Meghatározás: Az elektromos berendezés vagy készülék hibája az elektromos áramkör olyan hibája, amely miatt az áram eltérül a tervezett útvonaltól. Más szóval a hiba az elektromos rendszer olyan rendellenes állapota, amely károsítja az elektromos berendezést és megzavarja az elektromos áram normális áramlását.

A hiba csökkenti a fázisvezetők és a föld vagy a vezetőket körülvevő bármilyen földelt árnyékoló közötti szigetelési szilárdságot. Emellett csökkenti a vezetők és a föld közötti impedanciát (az áramkör azon tulajdonsága, hogy ellenáll az áram áramlásának), aminek következtében nagy rövidzárlati áram folyik át a rendszeren és károsítja a villamosenergia-rendszer berendezéseit.

A meghibásodás vagy a rendellenes hibák előfordulásának valószínűsége nagyobb a távvezetékeken. A villamosenergia-rendszerben előforduló hibák mintegy fele az átviteli vezeték hibája. Mivel az átviteli vezetékek széles körben elágazóak, nagyobb hosszúságúak, változó időjárási körülmények között működnek, és ki vannak téve az elektromos jellegű légköri zavarok hatásának.

A bekövetkezési okok szerint a meghibásodások okai az alábbiak szerint osztályozhatók;

  • A szigetelés miatti meghibásodás előfordulhat normál feszültségnél a szigetelés hanyatlása vagy elöregedése miatt, a károkat pedig a kiszámíthatatlan események okozzák, mint például erős szél fújása, a vezetékre áteső fa, a tornyoknak vagy oszlopoknak ütköző járművek, a vezetékeket rövidre záró madár, a vezetéknek ütköző repülőgép, vezetékszakadás stb,
  • A meghibásodás bekövetkezhet a kapcsolási túlfeszültségek vagy villámcsapások által okozott rendellenes feszültségek miatt, amelyek lehetnek közvetlenek vagy indukáltak.

A vezeték és a szigetelőberendezés a kapcsolási művelet során keletkező átmeneti túlfeszültség miatt is károsodhat. A kapcsolási művelet során a feszültség gyors ütemben emelkedik, és elérheti a háromszoros fázis-nulla feszültséget megközelítő csúcsértéket. Ezért a berendezések károsodástól való védelme érdekében magasabb szigetelési szintet kell biztosítani.

A hiba a rendszer tervezésének javításával, a berendezések jobb minőségével és karbantartásával minimalizálható. A hibát azonban nem lehet teljesen kiküszöbölni.

A villamos hibák típusai

A villamosenergia-rendszerben előforduló leggyakoribb és legveszélyesebb hiba a rövidzárlat vagy mellékzárlat. A rövidzárlati hiba bekövetkezésekor az áramkörön nagy- vagy zárlati áram folyik át, amely károsítja az áramvezető fázisvezetők földnek megfelelő szigetelését vagy a fázisok közötti szigetelésben. Az elektromos hiba különböző típusait az alábbiakban ismertetjük:

  1. Egyfázisú földzárlat – Ezt vonal-föld zárlatnak is nevezik. Elsősorban az egyik fázis és a föld közötti szigetelés meghibásodása miatt fordul elő. Az egyvezetékes hiba leggyakrabban a villamosenergia-rendszerben fordul elő. Megjelenési esélye a villamosenergia-rendszerben 70%.
  2. Fázis-fázis hiba – Ilyen típusú hiba ritkán fordul elő a villamosenergia-rendszerben. Line-to-line hibának is nevezik. Akkor fordul elő, amikor két vezető rövidre záródik. Megjelenésének esélye alig 15 % a villamosenergia-rendszerben.
  3. Két fázis és föld közötti hiba – Ennél a hibatípusnál a két fázis és a föld közötti szigetelés meghibásodása következik be. Ez a legsúlyosabb hibatípus, de ritkán fordul elő a villamosenergia-rendszerben. Más néven vonal-vonal-föld hibának (L-L-G) is nevezik. Előfordulási esélye alig 10 %.
  4. Fázis-fázis és harmadik fázis-föld hiba – Ez a fázis-fázis és fázis-fázis-föld hiba kombinációja. Az ilyen típusú hibák a két fázis közötti szigetelés meghibásodása és a harmadik fázis és a föld közötti szigetelés egyidejű meghibásodása miatt következnek be. Az ilyen típusú hiba esélye alig 2-3 %.
  5. Mindhárom fázis és a föld közötti hiba – Ez a legsúlyosabb hibatípus, és nagyon ritkán fordul elő a villamosenergia-rendszerben. Az összes fázis közötti, valamint a föld felé történő szigetelés meghibásodása miatt következik be. A villamosenergia-rendszerben 2-3%-ban fordul elő.
  6. Mindhárom fázis rövidzárlata – Ez a hibatípus főként mindhárom fázis közötti szigetelés meghibásodása miatt fordul elő. Megjelenése ritkán 2-3% a villamosenergia-rendszerben.

Az első négy hiba nem szimmetrikus jellegű, és nem szimmetrikus áramot, azaz a három fázisban eltérő áramot eredményez. Az utóbbi két hiba szimmetrikus jellegű, és szimmetrikus áramot, azaz 120º-os elmozdulással mindhárom fázisban azonos hibaáramot eredményez.

Hibák káros hatása a villamosenergia-rendszerre

A hiba bekövetkezésekor az áramkörben nagy rövidzárlati áram folyik. Ennek az áramnak a következő hátrányai vannak. Következményeiket az alábbiakban részletesen kifejtjük.

  1. A hiba miatt fellépő nagy áram túlzott felmelegedést okoz, ami tüzet vagy robbanást okozhat.
  2. Néha a rövidzárlati áram ív formájában jelentkezik, ami jelentős károkat okozhat az energiarendszer elemében.
  3. Az energiarendszer stabilitását hátrányosan befolyásolhatja, és akár az energiarendszer teljes leállása is bekövetkezhet.
  4. A rendszerben lévő egyéb készülékek károsodása a túlmelegedés és a kialakuló rendellenes mechanikai erők miatt következhet be.

A nem szimmetrikus hibák nagy része átmeneti jellegű, és néhány cikluson belül eltűnhet, mint ahogyan az lenne az oka, ha egy gally (szár) átesik egy vezetéken, és kiégeti magát, vagy egyszerűen leesik. A szimmetrikus háromfázisú hibák, általában az üzemeltető személyzet figyelmetlensége miatt fordulnak elő.