Μελέτη υπερτάσεων σε αγωγούς σημάτων ανεμογεννήτριας λόγω κεραυνικού πλήγματος

• Κύριος συγγραφέας: Κουτσιουμπέλης, Παναγιώτης
• Άλλοι συγγραφείς: Πυργιώτη, Ελευθερία
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Υπερτάσεις; Ανεμογεννήτριες; Αγωγός σημάτων; Overvoltage; Wind turbines; Signal line; 621.312 136

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και παρουσίαση των υπερτάσεων που δημιουργούνται στην γραμμή σημάτων μιας ανεμογεννήτριας Vestas V112-3MW και η σύγκριση των υπερτάσεων αυτών με τις αντίστοιχες υπερτάσεις στα υπόλοιπα μέρη της ανεμογεννήτριας(δηλαδή τον πύργο και την θωράκιση των καλωδίων). Για την διαδικασία της προσομοίωσης χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα ATP-EMTP, το οποίο είναι ευρέως γνωστό και διαδεδομένο για τέτοιου είδους μελέτες. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία γενική παρουσίαση που αφορά την αιολική ενέργεια και μερικά χαρακτηριστικά των ανεμογεννητριών. Γίνεται αναφορά στην γενική τάση αξιοποίησης της αιολικής ενέργειας, η οποία με την πάροδο των χρόνων φαντάζει ολοένα και πιο επιτακτική ανάγκη, παρουσιάζονται κάποια ενδεικτικά στοιχεία που αφορούν τη χώρα μας και τέλος αναφέρεται ο τρόπος υπολογισμού του ορίου που υπάρχει στην εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας. Σε ό,τι αφορά τις ανεμογεννήτριες παραθέτονται οι κυριότεροι τύποι, η δομή του εσωτερικού τους, ενώ γίνεται ιδιαίτερη παρουσίαση στα σήματα που σχετίζονται με τις ανεμογεννήτριες, αφού αυτά περιέχουν σημαντικές πληροφορίες οι οποίες ενδέχεται να μην μεταδοθούν λόγω των υπερτάσεων που δημιουργούνται στη γραμμή σημάτων της ανεμογεννήτριας μετά από κεραυνικό πλήγμα. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μία αναλυτική παρουσίαση των κεραυνών. Παρουσιάζονται οι τύποι των κεραυνών, ορίζονται τα σημαντικότερα μεγέθη που σχετίζονται με τους κεραυνούς, ενώ γίνεται αναλυτική περιγραφή του κεραυνικού ρεύματος και των διαφόρων συνεπειών που μπορεί να έχει ένας κεραυνός. Στη συνέχεια στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στο πρόγραμμα που χρησιμοποιήθηκε, το ΑΤΡ-ΕΜΤΡ. Αναφέρονται τα κύρια χαρακτηριστικά του, τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται, παρουσιάζεται το γραφικό περιβάλλον του εργαλείου ATPDraw στο οποίο έγινε η σχεδίαση του κυκλώματος και τέλος παρουσιάζεται συνοπτικά το πρόγραμμα PlotXY, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την δημιουργία των γραφικών παραστάσεων. Ακολούθως στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε για την αναπαράσταση του πραγματικού κυκλώματος, γίνεται αναλυτική περιγραφή των στοιχείων που αποτελούν το κύκλωμα, καθώς επίσης και των τιμών τους. Τέλος παρουσιάζονται τεχνικά χαρακτηριστικά που αφορούν αφενός τα καλώδια και αφετέρου την ανεμογεννήτρια. Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται η παρουσίαση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης, όπου παραθέτονται οι γραφικές παραστάσεις των υπερτάσεων σε κάθε κόμβο του κυκλώματος για τρεις διαφορετικές περιπτώσεις, οι οποίες αφορούν την ωμική σύνδεση μεταξύ των κόμβων. Επιπλέον γίνεται μια συγκριτική παρουσίαση των υπερτάσεων στον πύργο, την θωράκιση των καλωδίων και τον αγωγό σημάτων, στην κορυφή, την μέση και την βάση της ανεμογεννήτριας για διαφορετικά πλάτη ρεύματος και διαφορετικούς χρόνους μετώπου και ουράς προκειμένου να γίνει πιο κατανοητή η διαφοροποίηση των υπερτάσεων ως προς το στοιχείο που μελετάται(πύργος, θωράκιση ή αγωγός σημάτων), ως προς το ύψος και ως προς τις παραμέτρους του ρεύματος του κεραυνού. Ένα τέτοιοπαράδειγμα φαίνεται παρακάτω και αφορά τον πύργο της ανεμογεννήτριας για ρεύμα 100kA(1/50μs): Τέλος γίνεται παρουσίαση των συμπερασμάτων και σχολιασμός.