Uma falha persistente está presente independentemente da força aplicada. A maioria das falhas em cabos elétricos subterrâneos são geralmente persistentes, devido a danos mecânicos ao cabo, mas às vezes também podem ser transitórias, devido a raios.[1]​.

falha assimétrica

Uma falta assimétrica ou desequilibrada não afeta cada uma das fases igualmente. Os tipos mais comuns de falhas assimétricas e suas causas são:.

Falha linha a linha: Um curto-circuito entre linhas, devido à ionização do ar ou ao contato físico entre as linhas, como devido a um isolador quebrado. Aproximadamente 5% a 10% das falhas em linhas de transmissão são falhas assimétricas linha a linha.[2]​.

Falta linha-terra: Um curto-circuito entre a linha e o terra, na maioria das vezes devido a contato físico, como devido a raios ou outros tipos de danos causados ​​por tempestades. Aproximadamente 65% a 70% das faltas em linhas de transmissão são faltas assimétricas linha-terra.[2]​.

Falta de Linha Dupla para Terra: Duas linhas entram em contato com o solo (e uma com a outra), também, na maioria das vezes, devido a danos causados ​​por tempestades. Aproximadamente 15% a 20% das faltas em linhas de transmissão são faltas assimétricas de linha dupla-terra.[2]​.

Falha simétrica

Uma falta simétrica ou balanceada afeta cada uma das fases igualmente. Aproximadamente 5% das falhas nas linhas de transmissão são falhas simétricas.[3]​ Essas falhas, comparadas às falhas assimétricas, são raras. Dois tipos de faltas simétricas são linha-linha-linha (LLL) e linha-linha-terra (LLLT). As falhas simétricas são responsáveis ​​por 2 a 5% de todas as falhas do sistema. Porém, mesmo que o sistema permaneça equilibrado, eles podem causar danos muito graves ao equipamento.

fracasso franco

Um extremo é onde a falta tem impedância zero, fornecendo o máximo da corrente de curto-circuito presumida. Em teoria, todos os condutores são projetados para serem conectados ao terra como um condutor metálico. Isso é conhecido como “fracasso total”. Seria incomum em um sistema elétrico bem projetado ter um curto-circuito metal-terra; no entanto, infelizmente, esses tipos de falhas podem acontecer. Em um tipo de proteção de linha de transmissão, uma “falha franca” é introduzida deliberadamente para acelerar a operação dos dispositivos de proteção.

falha à terra

Uma falta à terra é qualquer falha que permite a conexão não intencional de condutores de circuitos elétricos com o terra. Tais falhas podem causar correntes circulantes desagradáveis ​​ou podem fornecer tensão perigosa à caixa do equipamento. Alguns sistemas especiais de distribuição de energia elétrica podem ser projetados para tolerar uma única falta à terra e continuar operando. Nesse caso, os códigos de fiação podem exigir um monitor de isolamento permanente para acionar um alarme, de modo que a causa da falha à terra possa ser identificada e solucionada. Se uma segunda falta à terra aparecer em tal sistema, poderá resultar em sobrecorrente ou falha de componente. Mesmo em sistemas normalmente aterrados para limitar surtos, algumas aplicações requerem um RCD ou dispositivo similar para detectar faltas à terra.

Falhas realistas

Na realidade, a resistência em uma falta pode variar de quase zero a bastante alta em relação à resistência da carga. Se comparado ao caso de impedância zero, onde a energia é zero, uma grande quantidade de energia pode ser consumida na falta. Além disso, os arcos são altamente não lineares, portanto um resistor simples não é um bom exemplo. Para fazer uma boa análise, todos os casos possíveis devem ser considerados.[4]​.

falha de arco

Quando a tensão do sistema é suficientemente alta, pode formar-se um arco eléctrico entre os condutores do sistema eléctrico e a terra. Comparado aos níveis normais de operação do sistema, tal arco pode ter uma impedância relativamente alta e pode ser difícil de detectar pela simples proteção de sobrecorrente. Por exemplo, um arco de várias centenas de amperes em um circuito que normalmente transporta mil amperes pode não desarmar os disjuntores de sobrecorrente, mas pode causar enormes danos aos tubos ou cabos que transportam corrente antes de evoluir para um curto-circuito completo. Os sistemas de energia industriais e comerciais de uso geral possuem dispositivos de proteção adicionais para detectar correntes relativamente pequenas, mas indesejadas, que vazam para o terra. Em uma instalação elétrica residencial, as regulamentações elétricas atuais exigem detectores de arco elétrico na instalação de circuitos elétricos. Desta forma, pequenos arcos podem ser detectados antes que causem danos ou incêndio.

Faltas simétricas podem ser analisadas usando os mesmos métodos usados ​​para qualquer outro fenômeno em sistemas elétricos de potência e, de fato, há um grande número de ferramentas Software para realizar este tipo de análise automaticamente (ver Fluxo de Potência). No entanto, existe outro método que é mais preciso e geralmente mais instrutivo.

Primeiro, algumas suposições são feitas esquematicamente. Presume-se que todos os geradores elétricos no sistema estejam em fase e operando na tensão nominal de "Tensão (eletricidade)" do sistema. Os motores elétricos também podem ser considerados geradores, pois quando ocorre uma falha, eles normalmente fornecem energia em vez de extraí-la. Então, as tensões e correntes são calculadas para este caso de referência.

A seguir, considera-se que o local da falta está alimentado com uma fonte de tensão negativa, com a mesma tensão do caso de referência, enquanto todas as outras fontes são zeradas. Este método é baseado no Princípio da Superposição.

Para obter um resultado mais preciso, esses cálculos devem ser realizados separadamente e em três intervalos de tempo diferentes:.

O primeiro é o subtransitório e está associado às maiores correntes.

O estado transitório está localizado entre o estado subtransitório e o estado estacionário.

O estado estacionário ocorre quando todos os transientes foram estabelecidos.

Uma falta assimétrica quebra as suposições subjacentes usadas na energia trifásica, ou seja, que a carga (eletricidade) é equilibrada em todas as três fases. Consequentemente, é impossível utilizar diretamente ferramentas como o diagrama unifilar, onde apenas uma fase é considerada. Porém, devido à linearidade dos sistemas de energia elétrica, é comum considerar as tensões resultantes "Tensão (eletricidade)") e corrente elétrica como uma superposição de componentes simétricas, às quais pode ser aplicada a análise trifásica.

No método das componentes simétricas, o sistema elétrico de potência é considerado como uma superposição de três componentes:

Um componente de sequência positiva, no qual as fases estão na mesma ordem que o original, ou seja, a-b-c.

Um componente de sequência negativa, no qual as fases estão na ordem oposta à original, ou seja, a-c-b.

Um componente de sequência zero, que na verdade não é um sistema trifásico, mas em vez disso as três fases estão em fase umas com as outras. Para determinar as correntes resultantes de uma falta assimétrica, primeiro você deve conhecer as impedâncias de sequência zero, positiva e negativa por unidade (pu) das linhas de transmissão, geradores e transformadores envolvidos. Três circuitos separados são construídos com essas impedâncias. Os circuitos individuais são conectados entre si e seguem uma ordem específica. Uma ordem que depende do tipo de falta que foi estudada (isso pode ser encontrado na maioria dos livros didáticos de sistemas de potência). Uma vez que os circuitos de sequência estejam conectados corretamente, a rede pode ser analisada usando técnicas clássicas de análise de circuitos. Os resultados da solução são tensões e correntes que existem como componentes simétricas. Esses resultados são então transformados novamente em valores de fase usando a matriz A.

Para a seleção de dispositivos de proteção como fusíveis e disjuntores, é necessário realizar uma análise da corrente de curto-circuito presumida. Se um circuito estiver bem protegido, a corrente de falha deverá ser alta o suficiente para que o dispositivo de proteção seja ativado no menor tempo possível. Por outro lado, o dispositivo de proteção deve ser capaz de suportar a corrente de falta e eliminar qualquer arco resultante da falta sem ser destruído ou manter o arco por um período de tempo significativo.

Depende do tipo de sistema de aterramento utilizado, bem como do tipo de alimentação da instalação, do sistema de aterramento e de sua proximidade com a alimentação, que a magnitude das correntes de falta pode diferir bastante. Por exemplo, para uma fonte doméstica de 230 V, 60 A TN-S do Reino Unido e 120 V/240 V dos EUA, as correntes de falha podem ser de alguns milhares de amperes. Grandes redes de baixa tensão com múltiplas fontes podem ter níveis de falha de 300.000 amperes. Um sistema de aterramento reforçado pode limitar a corrente de falta à terra da linha a apenas 5 amperes. Antes de selecionar os dispositivos de proteção, a corrente de falha suspeita deve ser medida de forma confiável na origem da instalação e no ponto mais distante de cada circuito, e tais informações devem ser utilizadas corretamente para a aplicação dos circuitos.

As linhas elétricas aéreas são mais fáceis de diagnosticar, pois o problema geralmente é óbvio. Por exemplo, quando uma árvore cai do outro lado da linha ou um poste quebra e os motoristas caem no chão.

A localização de falhas em um sistema de cabos pode ser feita com o circuito desenergizado ou, em outros casos, com o circuito em operação. As técnicas de localização de faltas podem ser amplamente divididas em métodos terminais e métodos de rastreamento. Os métodos de terminal utilizam tensões e correntes medidas nas extremidades do cabo, e os métodos de layout requerem inspeção ao longo do comprimento do cabo. Métodos terminais podem ser usados ​​para localizar a área geral da falta, de modo que o rastreamento em um cabo longo ou enterrado possa ser acelerado.[5]​.

Em sistemas de fiação muito simples, a localização da falha é frequentemente encontrada através da inspeção dos cabos. Em sistemas de fiação complexos, como a fiação de aeronaves, onde os cabos podem estar escondidos, as falhas são localizadas com um refletômetro no domínio do tempo.[6]​ O refletômetro no domínio do tempo envia um pulso pelo cabo e então analisa o pulso refletido para identificar falhas no cabo elétrico.

Para cabos submarinos destinados ao serviço telegráfico, galvanômetros sensíveis foram usados ​​para medir correntes de falta. Ao testar ambas as extremidades de um cabo defeituoso, a localização da falha poderia ser definida dentro de alguns quilômetros para que o cabo pudesse ser recuperado e reparado. As pontes Murray e Varley eram dois tipos de conexões usadas para localizar falhas em cabos.

Às vezes, uma falha de isolamento num cabo de alimentação não pode ser observada quando as tensões são muito baixas. A partir de uma série de testes de "vibração forte", um pulso de alta energia e alta tensão é aplicado ao cabo. A falha pode ser localizada ouvindo o som de descarga na falha. Embora este tipo de teste contribua para danos ao cabo, ele ainda é útil, pois, em qualquer caso, uma vez localizado o local da falta, ele deverá ser novamente isolado.[7]​.

Em um sistema de distribuição aterrado de alta resistência, um tubo de alimentação pode desenvolver uma falta à terra, mas o sistema continua a operar. O alimentador defeituoso, mas energizado, pode ser encontrado com um Transformador de Corrente com núcleo em anel que coleta todos os fios de fase do circuito. Somente o circuito que contém uma falta à terra mostrará uma corrente líquida desequilibrada. Para facilitar a detecção da corrente de falta à terra, a resistência de terra do sistema pode ser alternada entre dois valores, de modo que a corrente de falta pulso.

A corrente de falha presumida em baterias grandes, como baterias de ciclo profundo usadas em sistemas de energia autônomos, é fornecida pelo fabricante.

Na Austrália, onde esta informação não é fornecida, a corrente de falha presumida em amperes “deve ser considerada 6 vezes a capacidade nominal da bateria em C 120 Ah”, de acordo com AS 4086 parte 2 (apêndice H).

• - Segurança elétrica").

• - Defeito (tecnologia)&action=edit&redlink=1 "Defeito (tecnologia) (ainda não escrito)").

Uma falha persistente está presente independentemente da força aplicada. A maioria das falhas em cabos elétricos subterrâneos são geralmente persistentes, devido a danos mecânicos ao cabo, mas às vezes também podem ser transitórias, devido a raios.[1]​.

falha assimétrica

Uma falta assimétrica ou desequilibrada não afeta cada uma das fases igualmente. Os tipos mais comuns de falhas assimétricas e suas causas são:.

Falha linha a linha: Um curto-circuito entre linhas, devido à ionização do ar ou ao contato físico entre as linhas, como devido a um isolador quebrado. Aproximadamente 5% a 10% das falhas em linhas de transmissão são falhas assimétricas linha a linha.[2]​.

Falta linha-terra: Um curto-circuito entre a linha e o terra, na maioria das vezes devido a contato físico, como devido a raios ou outros tipos de danos causados ​​por tempestades. Aproximadamente 65% a 70% das faltas em linhas de transmissão são faltas assimétricas linha-terra.[2]​.

Falta de Linha Dupla para Terra: Duas linhas entram em contato com o solo (e uma com a outra), também, na maioria das vezes, devido a danos causados ​​por tempestades. Aproximadamente 15% a 20% das faltas em linhas de transmissão são faltas assimétricas de linha dupla-terra.[2]​.

Falha simétrica

Uma falta simétrica ou balanceada afeta cada uma das fases igualmente. Aproximadamente 5% das falhas nas linhas de transmissão são falhas simétricas.[3]​ Essas falhas, comparadas às falhas assimétricas, são raras. Dois tipos de faltas simétricas são linha-linha-linha (LLL) e linha-linha-terra (LLLT). As falhas simétricas são responsáveis ​​por 2 a 5% de todas as falhas do sistema. Porém, mesmo que o sistema permaneça equilibrado, eles podem causar danos muito graves ao equipamento.

fracasso franco

Um extremo é onde a falta tem impedância zero, fornecendo o máximo da corrente de curto-circuito presumida. Em teoria, todos os condutores são projetados para serem conectados ao terra como um condutor metálico. Isso é conhecido como “fracasso total”. Seria incomum em um sistema elétrico bem projetado ter um curto-circuito metal-terra; no entanto, infelizmente, esses tipos de falhas podem acontecer. Em um tipo de proteção de linha de transmissão, uma “falha franca” é introduzida deliberadamente para acelerar a operação dos dispositivos de proteção.

falha à terra

Uma falta à terra é qualquer falha que permite a conexão não intencional de condutores de circuitos elétricos com o terra. Tais falhas podem causar correntes circulantes desagradáveis ​​ou podem fornecer tensão perigosa à caixa do equipamento. Alguns sistemas especiais de distribuição de energia elétrica podem ser projetados para tolerar uma única falta à terra e continuar operando. Nesse caso, os códigos de fiação podem exigir um monitor de isolamento permanente para acionar um alarme, de modo que a causa da falha à terra possa ser identificada e solucionada. Se uma segunda falta à terra aparecer em tal sistema, poderá resultar em sobrecorrente ou falha de componente. Mesmo em sistemas normalmente aterrados para limitar surtos, algumas aplicações requerem um RCD ou dispositivo similar para detectar faltas à terra.

Falhas realistas

Na realidade, a resistência em uma falta pode variar de quase zero a bastante alta em relação à resistência da carga. Se comparado ao caso de impedância zero, onde a energia é zero, uma grande quantidade de energia pode ser consumida na falta. Além disso, os arcos são altamente não lineares, portanto um resistor simples não é um bom exemplo. Para fazer uma boa análise, todos os casos possíveis devem ser considerados.[4]​.

falha de arco

Quando a tensão do sistema é suficientemente alta, pode formar-se um arco eléctrico entre os condutores do sistema eléctrico e a terra. Comparado aos níveis normais de operação do sistema, tal arco pode ter uma impedância relativamente alta e pode ser difícil de detectar pela simples proteção de sobrecorrente. Por exemplo, um arco de várias centenas de amperes em um circuito que normalmente transporta mil amperes pode não desarmar os disjuntores de sobrecorrente, mas pode causar enormes danos aos tubos ou cabos que transportam corrente antes de evoluir para um curto-circuito completo. Os sistemas de energia industriais e comerciais de uso geral possuem dispositivos de proteção adicionais para detectar correntes relativamente pequenas, mas indesejadas, que vazam para o terra. Em uma instalação elétrica residencial, as regulamentações elétricas atuais exigem detectores de arco elétrico na instalação de circuitos elétricos. Desta forma, pequenos arcos podem ser detectados antes que causem danos ou incêndio.

Faltas simétricas podem ser analisadas usando os mesmos métodos usados ​​para qualquer outro fenômeno em sistemas elétricos de potência e, de fato, há um grande número de ferramentas Software para realizar este tipo de análise automaticamente (ver Fluxo de Potência). No entanto, existe outro método que é mais preciso e geralmente mais instrutivo.

Primeiro, algumas suposições são feitas esquematicamente. Presume-se que todos os geradores elétricos no sistema estejam em fase e operando na tensão nominal de "Tensão (eletricidade)" do sistema. Os motores elétricos também podem ser considerados geradores, pois quando ocorre uma falha, eles normalmente fornecem energia em vez de extraí-la. Então, as tensões e correntes são calculadas para este caso de referência.

A seguir, considera-se que o local da falta está alimentado com uma fonte de tensão negativa, com a mesma tensão do caso de referência, enquanto todas as outras fontes são zeradas. Este método é baseado no Princípio da Superposição.

Para obter um resultado mais preciso, esses cálculos devem ser realizados separadamente e em três intervalos de tempo diferentes:.

O primeiro é o subtransitório e está associado às maiores correntes.

O estado transitório está localizado entre o estado subtransitório e o estado estacionário.

O estado estacionário ocorre quando todos os transientes foram estabelecidos.

Uma falta assimétrica quebra as suposições subjacentes usadas na energia trifásica, ou seja, que a carga (eletricidade) é equilibrada em todas as três fases. Consequentemente, é impossível utilizar diretamente ferramentas como o diagrama unifilar, onde apenas uma fase é considerada. Porém, devido à linearidade dos sistemas de energia elétrica, é comum considerar as tensões resultantes "Tensão (eletricidade)") e corrente elétrica como uma superposição de componentes simétricas, às quais pode ser aplicada a análise trifásica.

No método das componentes simétricas, o sistema elétrico de potência é considerado como uma superposição de três componentes:

Um componente de sequência positiva, no qual as fases estão na mesma ordem que o original, ou seja, a-b-c.

Um componente de sequência negativa, no qual as fases estão na ordem oposta à original, ou seja, a-c-b.

Um componente de sequência zero, que na verdade não é um sistema trifásico, mas em vez disso as três fases estão em fase umas com as outras. Para determinar as correntes resultantes de uma falta assimétrica, primeiro você deve conhecer as impedâncias de sequência zero, positiva e negativa por unidade (pu) das linhas de transmissão, geradores e transformadores envolvidos. Três circuitos separados são construídos com essas impedâncias. Os circuitos individuais são conectados entre si e seguem uma ordem específica. Uma ordem que depende do tipo de falta que foi estudada (isso pode ser encontrado na maioria dos livros didáticos de sistemas de potência). Uma vez que os circuitos de sequência estejam conectados corretamente, a rede pode ser analisada usando técnicas clássicas de análise de circuitos. Os resultados da solução são tensões e correntes que existem como componentes simétricas. Esses resultados são então transformados novamente em valores de fase usando a matriz A.

Para a seleção de dispositivos de proteção como fusíveis e disjuntores, é necessário realizar uma análise da corrente de curto-circuito presumida. Se um circuito estiver bem protegido, a corrente de falha deverá ser alta o suficiente para que o dispositivo de proteção seja ativado no menor tempo possível. Por outro lado, o dispositivo de proteção deve ser capaz de suportar a corrente de falta e eliminar qualquer arco resultante da falta sem ser destruído ou manter o arco por um período de tempo significativo.

Depende do tipo de sistema de aterramento utilizado, bem como do tipo de alimentação da instalação, do sistema de aterramento e de sua proximidade com a alimentação, que a magnitude das correntes de falta pode diferir bastante. Por exemplo, para uma fonte doméstica de 230 V, 60 A TN-S do Reino Unido e 120 V/240 V dos EUA, as correntes de falha podem ser de alguns milhares de amperes. Grandes redes de baixa tensão com múltiplas fontes podem ter níveis de falha de 300.000 amperes. Um sistema de aterramento reforçado pode limitar a corrente de falta à terra da linha a apenas 5 amperes. Antes de selecionar os dispositivos de proteção, a corrente de falha suspeita deve ser medida de forma confiável na origem da instalação e no ponto mais distante de cada circuito, e tais informações devem ser utilizadas corretamente para a aplicação dos circuitos.

As linhas elétricas aéreas são mais fáceis de diagnosticar, pois o problema geralmente é óbvio. Por exemplo, quando uma árvore cai do outro lado da linha ou um poste quebra e os motoristas caem no chão.

A localização de falhas em um sistema de cabos pode ser feita com o circuito desenergizado ou, em outros casos, com o circuito em operação. As técnicas de localização de faltas podem ser amplamente divididas em métodos terminais e métodos de rastreamento. Os métodos de terminal utilizam tensões e correntes medidas nas extremidades do cabo, e os métodos de layout requerem inspeção ao longo do comprimento do cabo. Métodos terminais podem ser usados ​​para localizar a área geral da falta, de modo que o rastreamento em um cabo longo ou enterrado possa ser acelerado.[5]​.

Em sistemas de fiação muito simples, a localização da falha é frequentemente encontrada através da inspeção dos cabos. Em sistemas de fiação complexos, como a fiação de aeronaves, onde os cabos podem estar escondidos, as falhas são localizadas com um refletômetro no domínio do tempo.[6]​ O refletômetro no domínio do tempo envia um pulso pelo cabo e então analisa o pulso refletido para identificar falhas no cabo elétrico.

Para cabos submarinos destinados ao serviço telegráfico, galvanômetros sensíveis foram usados ​​para medir correntes de falta. Ao testar ambas as extremidades de um cabo defeituoso, a localização da falha poderia ser definida dentro de alguns quilômetros para que o cabo pudesse ser recuperado e reparado. As pontes Murray e Varley eram dois tipos de conexões usadas para localizar falhas em cabos.

Às vezes, uma falha de isolamento num cabo de alimentação não pode ser observada quando as tensões são muito baixas. A partir de uma série de testes de "vibração forte", um pulso de alta energia e alta tensão é aplicado ao cabo. A falha pode ser localizada ouvindo o som de descarga na falha. Embora este tipo de teste contribua para danos ao cabo, ele ainda é útil, pois, em qualquer caso, uma vez localizado o local da falta, ele deverá ser novamente isolado.[7]​.

Em um sistema de distribuição aterrado de alta resistência, um tubo de alimentação pode desenvolver uma falta à terra, mas o sistema continua a operar. O alimentador defeituoso, mas energizado, pode ser encontrado com um Transformador de Corrente com núcleo em anel que coleta todos os fios de fase do circuito. Somente o circuito que contém uma falta à terra mostrará uma corrente líquida desequilibrada. Para facilitar a detecção da corrente de falta à terra, a resistência de terra do sistema pode ser alternada entre dois valores, de modo que a corrente de falta pulso.

A corrente de falha presumida em baterias grandes, como baterias de ciclo profundo usadas em sistemas de energia autônomos, é fornecida pelo fabricante.

Na Austrália, onde esta informação não é fornecida, a corrente de falha presumida em amperes “deve ser considerada 6 vezes a capacidade nominal da bateria em C 120 Ah”, de acordo com AS 4086 parte 2 (apêndice H).

• - Segurança elétrica").

• - Defeito (tecnologia)&action=edit&redlink=1 "Defeito (tecnologia) (ainda não escrito)").