Μελέτη και προστασία γραμμής μέσης τάσης από κεραυνικό πλήγμα

• Κύριος συγγραφέας: Τοπάλογλου, Ευστάθιος
• Άλλοι συγγραφείς: Πυργιώτη, Ελευθερία
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Γείωση στύλων; Κεραυνοί; Κεραυνικά πλήγματα; Γραμμές μεταφοράς; Μέση τάση; Αλεξικέραυνα; Στύλοι; Τσιμεντένιοι στύλοι; Μεταβατική συμπεριφορά; Ανάλυση υπερτάσεων; Μονωτήρες; Grounding poles; Thunders; Lightning strikes; Overhead lines; Medium voltage; Transient; Concrete poles; Surge arresters; Line insulators; Groundind rods; EMTP; ATP-draw; 621.319 22

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς εναέριας γραμμής μέσης τάσης με τσιμεντένιους στύλους, μετά από κεραυνικό πλήγμα και οι μέθοδοι προστασίας της. Για την μελέτη αυτή μοντελοποιήθηκε γραμμή μέσης τάσης των 20kV αποτελούμενη από 20 στύλους, εξοπλισμένους με μονωτήρες στήριξης, που τροφοδοτεί, μέσω μετασχηματιστή 20kV/220V, τριφασικό συμμετρικό ωμικό φορτίο. Τα ζητήματα που εξετάστηκαν είναι η συμπεριφορά των μονωτήρων μετά το κεραυνικό πλήγμα, ο τρόπος γείωσης των τσιμεντένιων στύλων καθώς και η χρήση αλεξικέραυνων στην γραμμή μεταφοράς. Στο 1ο Κεφάλαιο γίνεται ιστορική ανασκόπηση των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας γενικά και ακολούθως παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά του Ελληνικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας όσον αφορά τις μονάδες παραγωγής, το δίκτυο μεταφοράς και διανομής. Στο 2ο Κεφάλαιο αναλύεται το φαινόμενο του κεραυνού, τα είδη του και τα χαρακτηριστικά μεγέθη του. Έπειτα παρουσιάζονται οι επιπτώσεις ενός κεραυνικού πλήγματος στις γραμμές μεταφοράς, και ο θεωρητικός τρόπος μελέτης τους. Στο 3ο Κεφάλαιο γίνεται ανάλυση των χαρακτηριστικών των γραμμών μεταφοράς. Αρχικά υπολογίζονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των γραμμών και παρουσιάζονται οι καταπονήσεις που υφίστανται. Επιπρόσθετα γίνεται παρουσίαση των μονωτήρων στήριξης που χρησιμοποιούνται στις γραμμές μέσης τάσης, των μεθόδων γείωσης των στύλων, και τέλος δίνονται πληροφορίες για τα αλεξικέραυνα που χρησιμοποιούνται για την προστασία της. Στο 4ο Κεφάλαιο υπολογίζονται οι παράμετροι και τα χαρακτηριστικά όλων των επιμέρους στοιχείων του συστήματος ώστε να ενσωματωθούν στο EMTP. Ξεκινώντας από μία γενική παρουσίαση του ATP-draw, ορίζονται οι παράμετροι για την γραμμή μεταφοράς, τον μετασχηματιστή, το φορτίο, τους μονωτήρες στήριξης, τους τσιμεντένιους στύλους, τις ισοδύναμες, ανάλογα τον τρόπο, αντιστάσεις γείωσης και τα αλεξικέραυνα. Συγκεκριμένα για την ενσωμάτωση των μονωτήρων στο ATP-draw, δημιουργήθηκε το μοντέλο τους σε γλώσσα model σύμφωνα με τις καμπύλες τάσης – χρόνου διάσπασης (Voltage/time curves) ενώ για την προσομοίωση των τσιμεντένιων στύλων χρησιμοποιήθηκε αναλυτικό ηλεκτρικό ισοδύναμο, προκειμένου να συμπεριληφθούν τα χαρακτηριστικά του ενισχυμένου σκυροδέματος. Τέλος τα αλεξικέραυνα που χρησιμοποιήθηκαν μοντελοποιήθηκαν κατά το pinceti-giannettoni ισοδύναμο. Στο 5ο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συστήματα που προσομοιώθηκαν, τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων και οι παρατηρήσεις και τα συμπεράσματα που εξάχθηκαν. Το αρχικό σύστημα αποτελούταν από την γραμμή μεταφοράς, 20 τσιμεντένιους στύλους αγείωτους, τον μετασχηματιστή μέσης σε χαμηλή τάση και το φορτίο, και προσομοιώθηκε χωρίς κεραυνό προκειμένου να προσδιοριστεί η κανονική κατάσταση λειτουργίας του. Έπειτα προσομοιώθηκε κεραυνικό πλήγμα στην Α φάση της γραμμής μεταφοράς κοντά στον 7ο στύλο για το σύστημα, με στύλους αγείωτους για την πρώτη προσομοίωση, με στύλους γειωμένους μέσω της θεμελίωσής τους για την δεύτερη, και γειωμένους μέσω της θεμελίωσης τους μαζί με ηλεκτρόδιο γείωσης για την τρίτη. Η τέταρτη προσομοίωση πραγματοποιήθηκε με τους στύλους γειωμένους μαζί με χρήση αλεξικέραυνων κάθε 10 στύλους. Τα συμπεράσματα που εξάχθηκαν είναι χρήσιμα για την μελέτη των κεραυνικών πληγμάτων σε γραμμές μεταφοράς, για την επιλογή μεθόδου γείωσης των στύλων καθώς και την σημαντικότητα χρήσης αλεξικέραυνων.