Μελέτη υπόγειων καλωδίων υψηλής τάσης

• Main Author: Σουπιώνης, Σπυρίδων
• Other Authors: Soupionis, Spyridon
• Language: Greek
• Published: 2022
• Subjects: Υπόγεια καλώδια; Υψηλές τάσεις; Ηλεκτρομαγνητισμός; Underground cables; High voltage

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η ηλεκτρική και θερμική συμπεριφορά μιας υπόγειας, επίπεδης διάταξης καλωδίων υψηλής τάσης, που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας εναλλασσόμενου ρεύματος, καθώς και το μαγνητικό πεδίο που προκύπτει στο γειτονικό περιβάλλον με την χρήση του λογισμικού COMSOL Multiphysics.Για μια διεξοδικότερη προσέγγιση χρησιμοποιήσαμε τρείς διαφορετικούς τύπους μελέτης · Time Dependent Study , Frequency Domain και Frequency-Stationary.Η μελέτη μας χωρίζεται σε πέντε υπό μοντέλα , καθένα εκ των οποίων απαρτίζεται από την ίδια γεωμετρία αλλά συμπληρώνεται από διαφορετικά πακέτα φυσικής και τύπο μελέτης ανάλογα με το πρόβλημα που επιλύει.Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια παρουσίαση των βασικών αρχών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας εναλλασσόμενου ρεύματος καθώς και των υψηλών τάσεων. Επιπλέον, γίνεται μια περιγραφή των κατασκευαστικών χαρακτηριστικών των υπόγειων καλωδίων υψηλής τάσης και των μεθόδων εγκατάστασης τους όπως επίσης και μια ανάλυση της δυνατότητας εφαρμογής γεωπολυμερών υλικών ως θερμική επίχωση σε ένα υπόγειο σύστημα καλωδίων. Τέλος , παρουσιάζονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά του καλωδίου που χρησιμοποιήθηκε.Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται η περιγραφή των φυσικών σχέσεων που διέπουν τη λειτουργία της διάταξης καθώς και τα μαθηματικά μοντέλα που εφαρμόζονται για την προσέγγιση του προβλήματος. Πιο συγκεκριμένα αποτελεί μια θεωρητική μελέτη του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου καθώς και της μετάδοσης θερμότητας στη διάταξη εξετάζοντας τις φυσικές σχέσεις που διέπουν το ηλεκτρικό δυναμικό, τη θερμοκρασία, τη σύζευξη ηλεκτρικού και θερμικού προβλήματος και το μαγνητικό πεδίο.Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μια περιγραφή της διαδικασίας προσομοίωσης του προβλήματος με τη χρήση του λογισμικού COMSOL Multiphysics. Παρουσιάζονται αναλυτικά τα στάδια που ακολουθήθηκαν κατά τη διαδικασία της μοντελοποίησης και της επίλυσης του προβλήματος.Γίνεται επίσης μεμονωμένη αναφορά σε κάθε μοντέλο όπου περιγράφονται οι διεπιφάνειες φυσικής καθώς και ο τύπος μελέτης που χρησιμοποιήθηκε.Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση και σχολιασμός των αποτελεσμάτων κάθε υπό-μοντέλου με τη χρήση γραφημάτων από το COMSOL.Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν και προτάσεις για μελλοντική έρευνα.