Definición: La falla en el equipo o aparato eléctrico se define como una imperfección en el circuito eléctrico debido a que la corriente se desvía de la ruta prevista. En otras palabras, la falla es la condición anormal del sistema eléctrico que daña el equipo eléctrico y perturba el flujo normal de la corriente eléctrica.
La falla reduce la resistencia del aislamiento entre los conductores de fase y tierra o cualquier pantalla puesta a tierra que rodee a los conductores. También reduce la impedancia (propiedad del circuito para oponerse al flujo de corriente) entre los conductores y la tierra debido a que la corriente de cortocircuito fuerte fluye a través del sistema y daña el equipo del sistema de energía.
La probabilidad de falla o ocurrencia de fallas anormales está más en las líneas de transmisión. Aproximadamente la mitad de las fallas que ocurren en el sistema de energía son fallas en la línea de transmisión. Porque las líneas de transmisión son ampliamente ramificadas, tienen mayor longitud, operan en condiciones climáticas variables y están sujetas a la acción de perturbaciones atmosféricas de carácter eléctrico.
Según las causas de incidencia, se pueden clasificar las causas de las fallas, como se menciona a continuación;
- La ruptura debido al aislamiento puede ocurrir a voltaje normal debido a la disminución o el envejecimiento del aislamiento, y los daños son causados por sucesos impredecibles, como fuertes vientos, árboles que caen a través de la línea, vehículos que chocan con las torres o postes, aves cortocircuito de líneas, colisión de aeronaves con la línea, saltos de línea, etc.,
- La ruptura puede ocurrir debido a voltajes anormales causados por sobretensiones de conmutación o rayos que pueden ser directos o inducidos.
La línea y el aparato de aislamiento también pueden dañarse debido a la sobretensión transitoria que se genera en la operación de conmutación. Durante la operación de conmutación, el voltaje aumenta a un ritmo rápido y puede alcanzar un valor máximo que se aproxima al voltaje trifásico de fase a neutro. Por lo tanto, se proporciona un mayor nivel de aislamiento para proteger el equipo contra daños.
La falla se puede minimizar mejorando el diseño del sistema, mejor calidad del equipo y mantenimiento. Pero la falla no se puede eliminar por completo.
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Tipos de falla eléctrica
La falla más común y peligrosa que ocurre en un sistema de potencia es la falla de cortocircuito o derivación. Al ocurrir la falla de cortocircuito, flujo de corriente fuerte o de cortocircuito a través del circuito que daña el aislamiento de los conductores de fase portadores de corriente correspondientes a tierra o en el aislamiento entre fases. A continuación se explican los diferentes tipos de avería eléctrica:
- Falla monofásica a tierra – También se le llama falla de línea a tierra. Ocurre principalmente debido a la ruptura del aislamiento entre una de las fases y la tierra. La falla de línea única ocurre con mayor frecuencia en el sistema de energía. Sus posibilidades de aparición en el sistema eléctrico son del 70%.
- Falla Fase a Fase – Este tipo de falla rara vez ocurría en el sistema de energía. También se le llama falla de línea a línea. Ocurre cuando dos conductores están cortocircuitados. Su probabilidad de aparición es de apenas un 15 % en el sistema eléctrico.
- Dos Fases a Falla a Tierra – En este tipo de defecto se producen roturas de aislamiento entre dos fases y tierra. Es el tipo de falla más grave pero rara vez ocurre en el sistema de potencia. También se denomina falla de línea a línea a tierra (LLG). Su probabilidad de ocurrencia es apenas del 10%.
- Falta Fase a Fase y Tercera Fase a Tierra – Es la combinación de falla fase a fase y fase a fase a tierra. Tales tipos de fallas ocurren debido a la ruptura del aislamiento entre dos fases y la ruptura simultánea del aislamiento entre la tercera fase y tierra. La probabilidad de que se produzca este tipo de fallo es apenas del 2 % al 3 %.
- Todas las Tres Fases a Falla a Tierra – Es el tipo más severo de falla y muy raramente ocurre en el sistema de potencia. Se produce por rotura del aislamiento entre todas las fases así como a tierra. Es del 2% al 3% en el sistema eléctrico.
- Las tres fases en cortocircuito: Este tipo de falla ocurre principalmente debido a una ruptura del aislamiento entre las tres fases. Su aparición es raramente del 2% al 3% en el sistema de potencia.
Las cuatro primeras faltas son de naturaleza asimétrica y dan lugar a corrientes asimétricas, es decir, corrientes diferentes en las tres fases. Las dos últimas faltas son de naturaleza simétrica y dan lugar a corrientes simétricas, es decir, corrientes de falta iguales en las tres fases con un desplazamiento de 120º.
Efecto nocivo de las fallas en el sistema de energía
Al ocurrir la falla, fluye una fuerte corriente de cortocircuito en el circuito. Esta corriente tiene las siguientes desventajas. Sus consecuencias se explican a continuación en detalle.
- La fuerte corriente debida a una falla provoca un calentamiento excesivo que puede provocar un incendio o una explosión.
- A veces, la corriente de cortocircuito toma la forma de un arco que puede causar un daño considerable al elemento del sistema de potencia.
- La estabilidad del sistema de energía puede verse afectada negativamente, e incluso puede ocurrir el apagado completo del sistema de energía.
- El daño a otros aparatos en el sistema puede ser causado por sobrecalentamiento y debido a la configuración de fuerzas mecánicas anormales.
Una gran cantidad de fallas asimétricas son de naturaleza temporal y pueden desaparecer en unos pocos ciclos, como sería la causa cuando una ramita (tallo) cae a través de una línea y se quema o simplemente se cae. Las fallas trifásicas simétricas, generalmente ocurren por descuido del personal operativo.