Definição: Falha em equipamentos ou aparelhos eléctricos é definida como uma imperfeição no circuito eléctrico devido à qual a corrente é desviada do caminho pretendido. Em outras palavras, a falha é a condição anormal do sistema elétrico que danifica o equipamento elétrico e perturba o fluxo normal da corrente elétrica.

A falha reduz a resistência de isolamento entre os condutores de fase e a terra ou qualquer tela aterrada ao redor dos condutores. Também reduz a impedância (propriedade do circuito de oposição ao fluxo de corrente) entre os condutores e a terra, devido à qual a corrente pesada de curto-circuito flui através do sistema e danifica o equipamento do sistema de potência.

A probabilidade da falha ou ocorrência de falhas anormais é maior nas linhas de transmissão. Cerca da metade da falha ocorre no sistema de energia elétrica é a falha na linha de transmissão. Como as linhas de transmissão são amplamente ramificadas, têm um comprimento maior, operam sob condições climáticas variáveis e estão sujeitas à ação de perturbações atmosféricas de natureza elétrica.

De acordo com as causas de incidência, as causas de falhas podem ser classificadas, como mencionado abaixo;

  • A quebra devido ao isolamento pode ocorrer em tensão normal devido ao declínio ou envelhecimento do isolamento, e os danos são causados pelo acontecimento imprevisível, como sopro de ventos fortes, queda de árvores através da linha, veículos colidindo com as torres ou postes, curto-circuito das linhas, colisão de aeronaves com a linha, quebra de linhas, etc,
  • A quebra pode ocorrer devido a tensões anormais causadas por picos de comutação ou trovoadas que podem ser directas ou induzidas.

A linha e os aparelhos de isolamento também podem ser danificados devido à sobretensão transitória que é gerada na operação de comutação. Durante a operação de comutação, a tensão sobe a uma velocidade rápida e pode atingir um valor de pico que se aproxima da tensão trifásica ao neutro. Portanto, o maior nível de isolamento é fornecido para proteger o equipamento contra danos.

A falha pode ser minimizada melhorando o projeto do sistema, melhor qualidade do equipamento e manutenção. Mas a falha não pode ser completamente eliminada.

Tipos de falha elétrica

A falha mais comum e perigosa que ocorre em um sistema de energia é a falha de curto-circuito ou shunt. Na ocorrência do defeito de curto-circuito, fluxo de corrente pesado ou de curto-circuito através do circuito que danifica o isolamento dos condutores de fase que transportam a corrente correspondente à terra ou no isolamento entre fases. Os diferentes tipos de falha elétrica são explicados abaixo:

  1. Falha monofásica à terra – Também é chamada de falha linha à terra. Ela ocorre principalmente devido à falha de isolamento entre uma das fases e a terra. Falha monofásica à terra ocorre com mais freqüência no sistema de energia. Suas chances de aparecimento no sistema de energia são 70%.
  2. Falha Fase-para-Fase – Esse tipo de falha raramente ocorre no sistema de energia. Também é chamado de falha de linha-a-linha. Ela ocorre quando dois condutores estão em curto-circuito. Sua chance de aparecimento é de apenas 15% no sistema de energia.
  3. Falha de duas fases à terra – Neste tipo de falha ocorrem quebras de isolamento entre duas fases e a terra. É o tipo de falha mais grave, mas raramente ocorre no sistema de energia. Também é chamada de falha linha-a-linha-terra (L-L-G). Sua chance de ocorrência é de apenas 10%.
  4. Falha de fase para fase e de terceira fase para terra – É a combinação de falha de fase para fase e de fase para fase para terra. Tais tipos de falha ocorrem devido à quebra do isolamento entre duas fases e à quebra simultânea do isolamento entre a terceira fase e a terra. A chance desse tipo de falha é de apenas 2% a 3%.
  5. Todas as Falhas das Três Fases à Terra – É o tipo mais severo de falha e muito raramente ocorre no sistema de energia. Ocorre devido a uma falha de isolamento entre todas as fases, bem como para a terra. É de 2% a 3% no sistema de potência.
  6. Todas as três fases em curto-circuito – Este tipo de falha ocorre principalmente devido a uma quebra de isolamento entre todas as três fases. O seu aparecimento é raramente de 2% a 3% no sistema de potência.

As primeiras quatro falhas são de natureza assimétrica e dão origem a correntes assimétricas, ou seja, correntes diferentes nas três fases. As duas últimas falhas são de natureza simétrica e dão origem a corrente simétrica, ou seja, corrente de falha igual em todas as três fases com 120º de deslocamento.

Efeito prejudicial das falhas no sistema eléctrico

Na ocorrência da falha, está a fluir corrente de curto-circuito pesada no circuito. Esta corrente tem as seguintes desvantagens. Suas consequências são explicadas abaixo em detalhes.

  1. A corrente pesada devido à falha causa um aquecimento excessivo que pode resultar em incêndio ou explosão.
  2. A corrente de curto-circuito assume a forma de um arco que pode causar danos consideráveis ao elemento do sistema de energia.
  3. A estabilidade do sistema de energia pode ser adversamente afetada, e até mesmo o desligamento completo do sistema de energia pode ocorrer.
  4. Danos a outros aparelhos do sistema podem ser causados por sobreaquecimento e devido a forças mecânicas anormais configuradas.

Um grande número de falhas assimétricas é temporário por natureza e pode desaparecer dentro de alguns ciclos como seria a causa quando um galho (haste) cai sobre uma linha e se queima ou simplesmente cai. As falhas trifásicas simétricas, geralmente ocorrem devido ao descuido do pessoal operacional.