Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών Εργαστήριο Συστηµάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Transcript

1 Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών Εργαστήριο Συστηµάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας ιπλωµατική Εργασία Μελέτη της επίδρασης παραµέτρων που επηρεάζουν την κοινή όδευση υπόγειου σωλήνα και ηλεκτρικών γραµµών µε χρήση του προγράµµατος PRCIACCP Εκπόνηση: Στέφανος Η. Καλανδαρίδης Επιβλέπων: Πέτρος Ντοκόπουλος Καθηγητής Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη, Ιούλιος

2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον επιβλέπων της παρούσης διπλωµατικής εργασίας Καθηγητή του τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών κ. Πέτρο Ντοκόπουλο για τη βοήθεια και τις πολύτιµες συµβουλές του όπου ήταν αναγκαίο κατά την εκπόνηση της εργασίας. Επίσης, ευχαριστώ θερµά τον διδάκτορα του εργαστηρίου Συστηµάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας κ. Γεώργιο Χριστοφορίδη για την αµέριστη υποστήριξή και υποµονή του σε όλα τα στάδια της διπλωµατικής εργασίας. ε θα µπορούσα να παραλείψω να ευχαριστήσω τον Αναπληρωτή Καθηγητή του τµήµατος κ. ηµήτριο Λαµπρίδη για την προθυµία του να µε βοηθήσει µε όποιον τρόπο ήταν δυνατό, τόσο σε θέµατα της παρούσης διπλωµατικής, όσο και πέραν αυτής. Τέλος, χρωστάω ένα µεγάλο ευχαριστώ στην οικογένειά µου για τη µεγάλη της υποστήριξη σε όλους τους τοµείς κατά τη διάρκεια της ενασχόλησής µου µε τη διπλωµατική µου εργασία. 2

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1.Εισαγωγή Το φαινόµενο της ηλεκτροµαγνητικής σύζευξης Αιχµές επαγόµενης τάσης Προβλήµατα που προκαλεί η επαγωγική σύζευξη Επιτρεπόµενα όρια της επαγόµενης τάσης Αρχές γείωσης σωλήνων Αποτελεσµατικότητα της γείωσης Περιγραφή του προγράµµατος PRCIACCP Εισαγωγή Ιστορικό ανάπτυξης του προγράµµατος Απαιτούµενα δεδοµένα εισόδου Τρόπος εισαγωγής δεδοµένων και αντιµετώπισης διαφόρων γεωµετριών µεταξύ γραµµής-σωλήνα Σύγκριση αποτελεσµάτων των προγραµµάτων INDINF και PRCIACCP Εισαγωγή Σύγκριση αποτελεσµάτων των µεθόδων INDINF και PRCIACCP Επίδραση αντίστασης τερµατισµού του πλέον αποµακρυσµένου από το σφάλµα άκρου Επίδραση τοποθέτησης ηλεκτροδίου γείωσης σε διάφορα σηµεία κατά µήκος της παράλληλης όδευσης Επίδραση διαφόρων αντιστάσεων γείωσης των δύο άκρων Επίδραση της ειδικής αντίστασης του µονωτικού του σωλήνα Επίδραση της ειδικής αντίστασης του εδάφους Αποτελεσµατικότητα των διαφόρων µεθόδων µείωσης των επιπέδων της επαγόµενης τάσης Τοποθέτηση γειώσεων στα άκρα του σωλήνα Τοποθέτηση καλωδίου µείωσης παράλληλα µε το σωλήνα Μελέτη µιας περίπτωσης επαγωγικής επίδρασης στον ελληνικό χώρο Εισαγωγή Περιγραφή του συστήµατος

4 4.3 Εφαρµογή του προγράµµατος Μονοφασικό σφάλµα στη γραµµή Αλουµίνιο-Ρουφ Μονοφασικό σφάλµα στη γραµµή Αθήνα-Αχελώος Μονοφασικό σφάλµα στη γραµµή Σχηµατάρι-Λάρισα Επίδραση παραµέτρων της ΓΜΗΕ στην επαγόµενη τάση Εισαγωγή Επίδραση της ασυµµετρίας σε γραµµή µονού κυκλώµατος Επίδραση της ασυµµετρίας σε γραµµή διπλού κυκλώµατος Επίδραση της διαφορετικής φόρτισης των δύο κυκλωµάτων γραµµής µεταφοράς διπλού κυκλώµατος Περίπτωση παράλληλης όδευσης µίας γραµµής µεταφοράς και υπόγειου σωλήνα Περίπτωση παράλληλης όδευσης δύο γραµµών µεταφοράς και υπόγειου σωλήνα Επίδραση της διαφοράς φάσης µεταξύ των κυκλωµάτων µιας γραµµής διπλού κυκλώµατος Επίλογος Συµπεράσµατα Εισαγωγή Ανασκόπηση Βιβλιογραφία

5 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Εισαγωγή 5

6 1.1 Το φαινόµενο της ηλεκτροµαγνητικής σύζευξης Όταν ένας σωλήνας βρίσκεται κοντά σε µια γραµµή µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας υπόκειται σε διάφορες ηλεκτρικές επιδράσεις που εξαρτώνται από τη λειτουργική κατάσταση της γραµµής. Όταν ενα καλώδιο µεταφέρει ηλεκτρικό ρεύµα, τότε γύρω από αυτό παράγεται µαγνητικό πεδίο το οποίο επιδρά πάνω στο θαµµένο σωλήνα. Η σύζευξη αυτή προκαλεί την επαγωγή τάσης και ρεύµατος πάνω στο σωλήνα. Γενικά, το ηλεκτρικό και το µαγνητικό πεδίο που δηµιουργείται από µια γραµµή µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας είναι ικανό να προκαλέσει την επαγωγή τάσεων σε γειτονικά αγώγιµα αντικείµενα. Επίσης, κάτω απο ορισµένες δυσµενείς συνθήκες, ένα άτοµο που έρχεται σε επαφή µε κάποιο αγώγιµο αντικείµενο κοντά σε γραµµές µεταφοράς µπορεί να υποστεί ηλεκτρικό σοκ. Τα δίκτυα που ευθύνονται για το φαινόµενο της ηλεκτροµαγνητικής επίδρασης είναι: Τα δίκτυα µεταφοράς ενέργειας υπό υψηλή τάση, τα οποία για την Ελλάδα είναι τα δίκτυα των 150KV και 400KV Τα δίκτυα διανοµής ηλεκτρικής ενέργειας Τα δίκτυα ηλεκτροδότησης σιδηρόδροµων Τα δίκτυα πάνω στα οποία είναι δυνατό να επαχθούν τάσεις λόγω ηλεκτροµαγνητικής σύζευξης είναι: ίκτυα αγωγών φυσικού αερίου ίκτυα τηλεπικοινωνιών ίκτυα µεταφοράς καυσίµων(π.χ. αργό πετρέλαιο) ιάφοροι µεταλλικοί αγωγοί Υπάρχουν τρεις τρόποι αλληλεπίδρασης µεταξύ µιας γραµµής µεταφοράς και ενός αγώγιµου δικτύου και είναι δυνατό να συµβαίνουν, είτε κάθε ένας χωριστά είτε ταυτόχρονα. Έτσι, υπάρχει η µαγνητική ή επαγωγική σύζευξη, η ηλεκτροστατική ή χωρητική σύζευξη και η αγώγιµη σύζευξη. Η επαγωγική επίδραση θεωρείται η πιο σηµαντική από τις ηλεκτροµαγνητικές επιδράσεις και υφίσταται τόσο στην ισοσταθµισµένη λειτουργία της γραµµής µεταφοράς όσο και σε περιπτώσεις ασυµµετρίας ή σφαλµάτων. Η επίδραση αυτή εµφανίζεται κυρίως σε περιπτώσεις όπου ένας µεταλλικός αγωγός οδεύει για µεγάλο µήκος κοντά και παράλληλα µε µία γραµµή µεταφοράς. 6

7 Η κατάσταση µιας γραµµής της οποίας, οι τρεις φάσεις διαρρέονται από ρεύµατα ίσα σε µέτρο και διαφορά φάσης 120 µοίρες, ονοµάζεται ισοσταθµισµένη και έχει ως αποτέλεσµα χαµηλά επίπεδα σύζευξης µέσω µαγνητικού πεδίου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, το συνιστάµενο πεδίο των τριών φάσεων, σε αυτή την περίπτωση, έχει τη µικρότερη δυνατή τιµή και τελικά η επαγωγή τάσεως πάνω σε κάποιο αγώγιµο δίκτυο οφείλεται µόνο στη διαφορετική απόσταση του δικτύου από την κάθε φάση. Σε περίπτωση κεραυνού ή κάποιου άλλου σφάλµατος η γραµµή βρίσκεται σε κατάσταση βραχυκυλώµατος, η διάρκεια του οποίου µπορεί να είναι από κλάσµατα του δευτερολέπτου µέχρι αρκετά δευτερόλεπτα. Στην κατάσταση σφάλµατος το σύστηµα χάνει την ισορροπία του, µε αποτέλεσµα ένα καλώδιο να µεταφέρει ρεύµα πολύ µεγαλύτερο από τα άλλα και το οποίο µπορεί να είναι 20 µε 30 φορές µεγαλύτερο της κανονικής λειτουργίας. Εξαιτίας αυτής της ανισσοροπίας, η σύζευξη µέσω µαγνητικού πεδίου µπορεί να αυξηθεί προσωρινά µέχρι και χιλιάδες φορές σε σχέση µε την κανονική λειτουργία, επηρρεάζοντας ανάλογα και τα επίπεδα της επαγόµενης τάσης. Κατά τη διάρκεια ενός σφάλµατος γης υπάρχει ένας επιπλέον µηχανισµός σύζευξης, εξαιτίας της διαρροής µέρους του ρεύµατος σφάλµατος στο έδαφος, µέσω των θεµελίων και του συστήµατος γείωσης του πύργου στον οποίο έγινε το σφαλµα αλλά και των παρακείµενων πύργων. Ο µηχανισµός αυτός ονοµάζεται αγώγιµη σύζευξη και µπορεί να προκαλέσει την ανύψωση του δυναµικού του εδάφους γύρω από το σφάλµα µέχρι και µερικές χιλιάδες Volts σε σχέση µε την άπειρη γη, µε αποτέλεσµα την επιβολή σηµαντικής τάσης καταπόνησης στο µονωτικό περίβληµα του αγωγού. Αν η τάση αυτή πάρει αρκετά µεγάλη τιµή µπορεί να οδηγήσει σε ηλεκτρικό τόξο καταστρέφοντας το µονωτικό περίβληµα και σε ακραίες περιπτώσεις και τον ίδιο τον αγωγό. Παράλληλα, η διαφορά δυναµικού µεταξύ γης-περιβλήµατος µπορεί να γίνει αιτία ηλεκτροπληξίας. Η αγώγιµη σύζευξη είναι φαινόµενο που περιορίζεται στην περιοχή κοντά στο σφάλµα δηλαδή κοντά στους πλησιέστερους στο σφάλµα πυλώνες ή κοντά σε υποσταθµούς που περιλαµβάνονται στο σφάλµα. Υπό συγκεκριµένες προυποθέσεις, ενδέχεται να ανυψωθεί αρκετά το δυναµικό του σωλήνα, ώστε να µεταφέρει επικίνδυνα δυναµικά σε σηµαντικές αποστάσεις, ειδικά αν ο αγωγός είναι καλά µονωµένος. 7

8 Οι σηµαντικότεροι παράγοντες που καθορίζουν το µέγεθος και τη σπουδαιότητα της αγώγιµης επίδρασης είναι: 1. Το συνολικό ρεύµα σφάλµατος 2. Ο τύπος των αγωγών προστασίας της γραµµής µεταφοράς 3. Η απόσταση του σηµείου σφάλµατος απο την πηγή 4. Το µέγεθος των θεµελίων και των συστηµάτων γείωσης των πυλώνων,µέσα από τα οποία ρέει το ρεύµα, και 5. Η ειδική αντίσταση του εδάφους και πως αυτή µεταβάλεται κατά βάθος. Επίσης, η ύπαρξη οριζοντίων στρωµάτων γης µε διαφορετική ειδική αντίσταση επηρεάζει την αγώγιµη επίδραση µέχρι κάποια τάξη µεγέθους. Εκτός από τις περιπτώσεις σφαλµάτων, αγώγιµη επίδραση ενδέχεται να προκληθεί αν ένας ηλεκτροφόρος αγωγός έρθει σε επαφή µε το µεταλλικό σωλήνα. Στην περίπτωση αυτή, το δυναµικό του σωλήνα εξισώνεται µε το δυναµικό του ηλεκτροφόρου αγωγού. Τέλος, τόσο στη στάσιµη κατάσταση όσο και σε κατάσταση σφάλµατος υπάρχει η χωρητική σύζευξη της γραµµής µεταφοράς µε έναν σωλήνα και η οποία δηµιουργείται από το εναλλασσόµενο ηλεκτροστατικό πεδίο της γραµµής µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Η σύζευξη αυτή οφείλεται στη χωρητικότητα µεταξύ της γραµµής και του σωλήνα. Η χωρητικη σύζευξη είναι υπολογίσιµη µόνο σε επαρκώς µονωµένους ως προς τη γη υπέργειους σωλήνες που βρίσκονται κοντά σε γραµµές µεταφοράς, αφού αν πρόκειται για θαµµένους αγωγούς οι ατέλειες της µόνωσης του σωλήνα είναι αρκετές για να γειώσουν το ηλεκτροστατικό φορτίο του αγωγού. Γενικά, η χωρητική επίδραση σε θαµµένους ή ακόµα και υπέργειους γειωµένους αγωγούς µπορεί να θεωρηθεί αµελητέα συγκρινόµενη µε την αγώγιµη ή την επαγωγική. Συνολικά, υπάρχουν οι ακόλουθοι µηχανισµοί ηλεκτροµαγνητικής σύζευξης: Κανονική λειτουργία (steady state) Σύζευξη µαγνητικού πεδίου (επαγωγική) Ηλεκτροστατική σύζευξη (χωρητική) Κατάσταση σφάλµατος (fault condition) Έντονη σύζευξη µαγνητικού πεδίου (επαγωγική) ιαρροή ρεύµατος στο έδαφος (αγώγιµη σύζευξη µε πιθανότητα δηµιουργίας τόξου) Ηλεκτροστατική σύζευξη (χωρητική) 8

9 Εκτός από τη δηµιουργία τόξου, η επίδραση τόσο της επαγωγικής όσο και της αγώγιµης σύζευξης στο σωλήνα, µπορούν να υπολογιστούν ποσοτικά από τον υπολογισµό του διαµήκους ηλεκτρικού πεδίου στο σωλήνα, το οποίο στην πρώτη περίπτωση είναι αποτέλεσµα της µαγνητικής ροής που συνδέει το σωλήνα µε τη γραµµή µεταφοράς ενώ στη δεύτερη είναι αποτέλεσµα του ρεύµατος διαρροής προς το έδαφος σε ενδεχόµενη περίπτωση σφάλµατος. Η τάση και το ρεύµα που επάγονται πάνω στο σωλήνα, εξαρτώνται άµεσα από την ένταση του διαµήκους ηλεκτρικού πεδίου του. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η επαγωγική επίδραση σε σωλήνες που γειτνιάζουν µε γραµµές µεταφοράς ενώ αγνοείται η αγώγιµη και χωρητική επίδραση. Οι σηµαντικότερες παράµετροι που επηρεάζουν το µέγεθος της επαγωγικής επίδρασης είναι: 1. Η απόσταση µεταξύ του µεταλλικού σωλήνα και της γραµµής µεταφοράς 2. Το µήκος της κοινής όδευσης του σωλήνα και της γραµµής 3. Η γεωµετρία και τα χαρακτηριστικά των αγωγών φάσεων και των αγωγών προστασίας της γραµµής 4. Η ειδική αντίσταση του εδάφους και το βάθος ταφής του σωλήνα 5. Η αντίσταση µόνωσης του σωλήνα 6. Το µέγεθος και η συχνότητα των ρευµάτων της γραµµής 7. Ο βαθµός συµµετρίας του κυκλώµατος που ορίζει κατά πόσο το ρεύµα ενός αγωγού της γραµµής εξισορροπείται από τα ρεύµατα των άλλων αγωγών 8. Η κατά µήκος σύνθετη αντίσταση του σωλήνα 9. Ασυνέχειες που µπορεί να υπάρχουν στην παράλληλη όδευση 1.2 Αιχµές επαγόµενης τάσης Εξαιτίας της ηλεκτροµαγνητικής σύζευξης, προκαλούνται αιχµές τάσης σε συγκεκριµένα σηµεία του σωλήνα οι οποίες είναι επιβλαβείς για την ακεραιότητα του ίδιου του σωλήνα και µπορούν να αποτελέσουν σηµαντικό κίνδυνο για το προσωπικό που εργάζεται στο χώρο γύρω από αυτόν. Αιχµές τάσης εµφανίζονται σε θέσεις φυσικής ή ηλεκτρικής ασυνέχειας. 9

10 Μερικά παραδείγµατα φυσικής ασυνέχειας είναι σηµεία όπου: Ο σωλήνας πλησιάζει ή αποµακρύνεται από τη γραµµή µεταφοράς Ο σωλήνας περνάει κάτω από τη γραµµή Αλλάζει το βάθος που είναι θαµµένος ο σωλήνας Αλλάζει σηµαντικά η αντίσταση µόνωσης του σωλήνα Μερικά παραδείγµατα ηλεκτρικής ασυνέχειας είναι σηµεία όπου: Έχουµε µετάθεση γραµµών Έχουµε αλλαγή στα στοιχεία των γραµµών Έχουµε προσθήκη ή αφαίρεση γραµµής στην παράλληλη όδευση Οι αιχµές που εµφανίζονται στα σηµεία αυτά, είναι άµεση συνέπεια της απότοµης αλλαγής της έντασης του διαµήκους ηλεκτρικού πεδίου που δηµιουργείται στον αγωγό εξαιτίας µιας ή περισσοτέρων φυσικών και ηλεκτρικών ασυνεχειών. Γενικά, η πιο αποτελεσµατική προσέγγιση µετριασµού των επιπέδων της επαγόµενης τάσης είναι η γείωση του σωλήνα στα σηµεία που εµφανίζονται αιχµές τάσης. 1.3 Προβλήµατα που προκαλεί η επαγωγική σύζευξη Η ηλεκτροµαγνητική σύζευξη µεταξύ γραµµών µεταφοράς και µεταλλικών αγωγών είναι δυνατόν να προκαλέσει τα παρακάτω προβλήµατα: 1. Η ύπαρξη αυξηµένων τάσεων και ρευµάτων σε ένα µεταλλικό σωλήνα µπορεί να αποτελέσει κίνδυνο για άτοµα που ερχονται σε επαφή είτε µε αυτόν είτε µε εξαρτήµατα που βρίσκονται στο ίδιο δυναµικό µε αυτόν. 2. Η εµφάνιση υψηλών τάσεων στον αγωγό µπορεί να προκαλέσει εκτεταµένες καταστροφές στη µόνωσή του, κυρίως σε µονωτικά παλιότερης γενιάς. 3. Σε περίπτωση σφάλµατος σε µια γραµµή µεταφοράς που γειτνιάζει µε υπόγειο σωλήνα, υπαρχει πιθανότητα δηµιουργίας τόξου µεταξύ του συστήµατος γείωσης του πυλώνα και του σωλήνα, το οποίο µπορεί να επιφέρει τη διάτρηση της µόνωσης ή και του ίδιου του µετάλλου του σωλήνα. 4. Οι µονωτικές φλάντζες που χρησιµοποιούνται για την ηλεκτρική αποµόνωση τµηµάτων του σωλήνα µπορούν να καταστραφούν αν η τάση που αναπτύσσεται στα άκρα τους γίνει µεγαλύτερη απο τη µέγιστη που µπορούν 10

11 να αντέξουν. Επίσης, οι φλάντζες αυτές µπορούν να αλλοιωθούν και µε άλλους τρόπους όπως για παράδειγµα την υπερβολική και µεγάλη σε διάρκεια θέρµανσή τους απο τα επαγόµενα ρεύµατα στο σωλήνα ακόµα και κάτω από κανόνικές συνθήκες λειτουργίας. 5. Η ύπαρξη υψηλών τάσεων σε ένα σωλήνα, είτε λόγω επαγωγικής είτε λόγω αγώγιµης επίδρασης, µπορούν να επηρεάσουν την καθοδική προστασία του. Επίσης, µπορούν να προκαλέσουν παρεµβολές σε τηλεπικοινωνιακά συστήµατα ή να επηρεάσουν εξαρτήµατα συνδεδεµένα µε το σωλήνα όπως διατάξεις µετρήσεων. Έτσι, ενώ σε κανονική λειτουργία µπορεί απλώς να επηρεαστεί η λειτουργία των παραπάνω εξαρτηµάτων, σε περιπτώσεις σφαλµάτων αυτά µπορεί να καταστραφούν. 6. Τέλος, το επαγόµενο ρεύµα στο µεταλλικό σωλήνα µπορεί να προκαλέσουν τη διάβρωσή του, γνωστή και ως AC διάβρωση. 1.4 Επιτρεπόµενα όρια της επαγόµενης τάσης Η µέγιστη επιτρεπόµενη τιµή της επαγόµενης τάσης σε έναν αγωγό καθορίζεται από διαφορετικούς κανονισµούς σε κάθε χώρα. ιάφοροι διεθνείς οργανισµοί αλλά και χώρες αυτόνοµα έχουν εκδόσει κανονισµούς και οδηγίες σκοπός των οποίων είναι η προστασία των ατόµων που µπορεί να έρθουν σε επαφή µε το σωλήνα και όχι η προστασία του σωλήνα. Έτσι, το µέγεθος στο οποίο αναφέρονται τα όρια δεν αναφέρονται στην τάση του σωλήνα ως προς την άπειρη γη, αλλά στην τάση επαφής, δηλαδή στην τάση µεταξύ του σωλήνα και ενός αγώγιµου σώµατος µε το οποίο ο άνθρωπος µπορεί να βρίσκεται σε ταυτόχρονη επαφή (π.χ. δάπεδο ή µεταλλικό περίβληµα άλλης συσκευής). Εποµένως, τα όρια για την τάση επαφής προκύπτουν µε βάση τη µέγιστη τιµή ρεύµατος που µπορεί να διαπεράσει έναν άνθρωπο χωρίς να εχει δυσάρεστες γι αυτόν συνέπειες. Ο πίνακας 1.1 περιγράφει τις επιπτώσεις διέλευσης ρευµάτων 60 Hz από τον άνθρωπο σύµφωνα µε τον κανονισµό της διεθνούς οργάνωσης κατά της διάβρωσης NACE(National Association of Corrosion Engineers) [1]. Γενικά, τα όρια αυτά ισχύουν για συνολική σύνθετη αντίσταση του ανθρώπινου σώµατος ίση µε 1000A. Παρόλα αυτά, σύµφωνα µε την Επιτροπή Μεταφοράς και ιανοµής(pes) της IEEE [2], τα επιτρεπόµενα όρια για τις γυναίκες και τα παιδιά ειναι χαµηλότερα. 11

12 Πίνακας 1.1 Επιπτώσεις διέλευσης ρευµάτων 60 Hz από τον άνθρωπο Ρεύµα Επίπτωση 1 ma ή λιγότερο Καµία αίσθηση 1-8 ma Ανώδυνη αίσθηση σοκ. ε χάνεται ο έλεγχος των µυών(το άτοµο µπορεί να αφήσει την επαφή) 8-15 ma Επώδυνο σοκ. ε χάνεται ο έλεγχος των µυών(το άτοµο µπορεί να αφήσει την επαφή) ma Επώδυνο σοκ. Χάνεται ο έλεγχος των µυών(το άτοµο δεν µπορεί να αφήσει την επαφή) ma Επώδυνο σοκ. Σφοδρή συστολή µυών, δυσκολίες στην αναπνοή ma (πιθανώς) Κοιλιακός ινιδισµός - Επέρχεται θάνατος αν δε γίνουν άµεσα καρδιακές µαλάξεις ma (σίγουρα) Απαιτείται ηλεκτροσόκ για την επαναφορά της καρδιακής λειτουργίας η αναπνοή έχει πιθανότατα σταµατήσει 200 ma ή µεγαλύτερο Σφοδρά εγκαύµατα σφοδρή συστολή µυών, οι µυς του στήθους συστέλονται και σταµατούν τη λειτουργία της καρδιάς κατά τη διάρκεια του σοκ. Σταµάτηµα της αναπνοής. Η καρδιακή λειτουργία µπορεί να επανεκκινήσει µετά την παύση του σοκ ή να απαιτηθούν καρδιακές µαλάξεις Επίσης στον πίνακα 1.2 αναφέρονται µερικά παραδείγµατα επιτρεπόµενων τάσεων επαφής που ισχύουν σε διάφορες χώρες (στοιχεία 1987) [3]. 12

13 ΧΩΡΕΣ Πίνακας 1.2 Επιτρεπόµενες τάσεις επαφής σε διάφορες χώρες ΜΟΝΙΜΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΜΕΓΙΣΤΗ ΤΑΣΗ(V) ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ Μέγιστος Χρόνος (s) Μέγιστη Τάση (V) Νότιος Αφρική 50 > Αυστραλία 60* Βέλγιο Βραζιλία 10-50** ανία > Ολλανδία Γερµανία Ηνωµένο Βασίλειο 650 Σουηδία Ελβετία Τσεχοσλοβακία Ηνωµένες Πολιτείες 25? 500 Σε µερικές περιπτώσεις, όπως τις παρακάτω, έχουν επικρατήσει νεότεροι κανονισµοί. Το ιταλικό πρότυπο CEI 9-34 του 1997 [4] κινείται στα ίδια περίπου επίπεδα µε τα παραπάνω όρια, θέτοντας τα 60V ως όριο για την τάση επαφής σε µόνιµη κατάσταση ενώ για κατάσταση σφάλµατος δίνεται ώς όριο µια περιοχή µεταξύ V. Ο καναδικός κανονισµός CAN/CSA-C22-3 No.6 του 1991 [5] θέτει ως όριο τα 15V. Ο κανονισµός της NACE θέτει επίσης ως όριο τα 15V στον κανονισµό της RP0177 του 1995 [1]. Το όριο των 15 V, παρόλο που είναι αρκετά χαµηλό, είναι αυτό που χρησιµοποιείται στη Βόρειο Αµερική, αφού προσφέρει ικανοποιητική ασφάλεια ακόµα και σε περιπτώσεις που η συνολική σύνθετη αντίσταση του ανθρωπίνου σώµατος ειναι σχετικά µικρή. Στην Ελλάδα, ελλείψει ειδικού κανονισµού, λαµβάνονται υπ όψιν οι ευρωπαικοί κανονισµοί και το όριο των 50 V. 13

14 1.5 Αρχές γείωσης σωλήνων Υπάρχουν δύο θεµελιώδεις προσεγγίσεις όσον αφορά το µετριασµό των επαγόµενων τάσεων πάνω σε υπόγειους σωλήνες. Η πρώτη προσέγγιση αποκαλείται βαθµωτός έλεγχος και είναι βασισµένη στην αρχή ότι ένα µεταλλικό ηλεκτρόδιο συνδεδεµένο µε το σωλήνα προκαλεί διαρροή του επαγόµενου ρεύµατος από το σωλήνα προς τη γη. Αυτό το ρεύµα διαρροής αυξάνει το δυναµικό του εδάφους που βρίσκεται κοντά στο σωλήνα, µειώνοντας µε τον τρόπο αυτό την τάση επαφής και εποµένως και την πιθανότητα πρόκλησης σωµατικών βλαβών στο προσωπικό που εργάζεται πλησίον του σωλήνα. Ένα παράδειγµα αυτής της προσέγγισης είναι η τοποθέτηση θαµµένων µεταλλικών πλακών οι οποίες είναι ηλεκτρικά συνδεδεµένες µε το σωλήνα σε σηµεία γύρω από βαλβίδες και σε µερικές περιπτώσεις γύρω από σταθµούς ελέγχου. Η χρήση µιας τέτοιας διάταξης στην ουσία δε γειώνει το σωλήνα καθώς δε µειώνεται σηµαντικά το δυναµικό του ως προς τη γη. Η δεύτερη προσέγγιση συνοψίζεται στη σύνδεση κατά µήκος του σωλήνα ενός στοιχείου γείωσης πολύ χαµηλής αντίστασης π.χ. έναν οριζόντια θαµµένο γυµνό αγωγό. Αυτή η διάταξη γειώνει αποτελεσµατικά το σωλήνα έτσι που το δυναµικό του ως προς τη γη στην ιδανική περίπτωση να τείνει στο µηδέν. Επίσης, είναι δυνατόν να έχουµε ένα ηλεκτρόδιο γείωσης που να εκτελεί και τις δυο παραπάνω λειτουργίες, δηλαδή, χάρη στη χαµηλή του αντίσταση να µειώνει το δυναµικό του σωλήνα ως προς την άπειρη γη και λόγω της ταυτόχρονης διαρροής ρεύµατος µέσω αυτού να έχουµε ανύψωση του δυναµικού του παρακείµενου εδάφους κοντά σε αυτό του σωλήνα µειώνοντας έτσι την τάση επαφής. 1.6 Αποτελεσµατικότητα της γείωσης Αν ένας σωλήνας γειωθεί στη θέση µιας αποµονωµένης αιχµής της επαγόµενης τάσης, η αποτελεσµατικότητα της γείωσης και η µείωση του επιπέδου της τάσης εξαρτάται απο το λόγο της χαρακτηριστικής σύνθετης αντίστασης του σωλήνα, Zο, και της αντίστασης γείωσης, R. 14

15 Η εξίσωση που περιγράφει τη σχέση των τάσεων πριν και µετά το µετριασµό µέσω της τεχνικής της γείωσης είναι: Vmit/Vo=1/(1+ Z /2R) Όπου: Vmit η τάση του σωλήνα µετα το µετριασµό (Volts) Vo η αρχικά επαγώµενη τάση (Volts) Z το µέγεθος της χαρακτηριστικής σύνθετης αντίστασης του σωλήνα (Ohms), και R η αντίσταση γείωσης (Ohms) Στο παρακάτω διάγραµµα παριστάνεται γραφικά η παραπάνω εξίσωση και όπως ήταν αναµενόµενο, όσο µεγαλύτερος ο λόγος Z /R, τόσο πιο αποτελεσµατική µείωση της τάσης έχουµε. 15

16 2 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Περιγραφή του προγράµµατος PRCIACCP 16

17 2.1 Εισαγωγή Στο κεφάλαιο αυτό θα περιγραφεί το πρόγραµµα PRCIACCP, το οποίο χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό της επαγωγικής επίδρασης πάνω σε υπόγειους µεταλλικούς σωλήνες λόγω της γειτνίασής τους µε γραµµές µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Αρχικά, περιγράφεται ο τρόπος χρήσης του προγράµµατος, τα απαιτούµενα δεδοµένα εισόδου και ο τρόπος αντιµετώπισης διαφόρων γεωµετριών µεταξύ σωλήνα-γραµµής. Στη συνέχεια, γίνεται χρήση του σε κάποιες περιπτώσεις που έχουν ήδη µελετηθεί µε χρήση του προγράµµατος INDINF [7] και συγκρίνονται τα αποτελέσµατα που προκύπτουν. 2.2 Ιστορικό ανάπτυξης του προγράµµατος Πριν το 1976, τα προγράµµατα για τον υπολογισµό επαγόµενων τάσεων και ρευµάτων σε σωλήνες που γειτνίαζαν µε γραµµές µεταφοράς ήταν ουσιαστικά ανύπαρκτα. Υπολογισµοί των επιπέδων της επαγωγής, οι οποίοι προήλθαν από τηλεφωνικά κυκλώµατα παράλληλα µε γραµµές µεταφοράς, φάνηκαν χρήσιµοι για υπολογισµούς σε θαµµένους σωλήνες. Παρόλα αυτά, οι υπολογισµοί που γίνονταν για θαµµένους σωλήνες µε τη χρήση αυτών των αλγορίθµων αποδείχθηκαν λανθασµένοι. Στα επόµενα χρόνια αναπτύχθηκαν αρκετά προγράµµατα, ξεπερνώντας αυτές τις υπολογιστικές δυσκολίες και ειδικότερα, το CORRIDOR για ανάλυση της στάσιµης κατάστασης και το ECCAPP για ανάλυση καταστάσεων σφάλµατος. Το βασικό µειονέκτηµα των δύο αυτών προγραµµάτων ήταν η πολυπλοκότητά τους, µε αποτέλεσµα να απαιτείται εκτενής µελέτη και εµπειρία για τη χρήση τους, ειδικά σε περίπτωση που επιχειρούνταν µελέτη µετριασµού των επαγόµενων τάσεων. Το PRCIACCP (Pipeline Research Council International AC Coupling Prediction) αποτελεί ένα ιδιαίτερα φιλικό προς στο χρήστη πρόγραµµα το οποίο προήλθε από την ανάγκη της βιοµηχανίας για ένα πρόγραµµα που θα επέτρεπε τη διεξαγωγή ερευνών πάνω στο συγκεκριµένο αντικείµενο και µάλιστα χωρίς την ανάγκη πρόσληψης εξειδικευµένου προσωπικού, µε προφανή πλεονεκτήµατα στον προϋπολογισµό της µελέτης. Σε αντίθεση µε τα παλαιότερα προγράµµατα υπολογισµού ηλεκτροµαγνητικών επιδράσεων, το PRCIACCP εκτελεί αυτόµατα την εισαγωγή πολλών από τα απαιτούµενα δεδοµένα εισόδου, µε αποτέλεσµα τη σηµαντική απλοποίηση του 17

18 προγράµµατος. Για παράδειγµα, η εισαγωγή δεδοµένων σε τρία διαφορετικά στάδια είναι αρκετή για την πλήρη εκτέλεση του προγράµµατος, δηλαδή, ένα στάδιο για κάθε µία από τις, στάσιµη κατάσταση, κατάσταση σφάλµατος και σχεδιασµός µεθόδων µετριασµού της επαγόµενης τάσης. 2.3 Απαιτούµενα δεδοµένα εισόδου Τα απαιτούµενα δεδοµένα εισόδου για την εκτέλεση του προγράµµατος είναι τα παρακάτω: Ο ακριβής καθορισµός του µήκους της κοινής όδευσης και της σχετικής θέσης των γραµµών µεταφοράς και των υπογείων µεταλλικών αγωγών Τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά των αγωγών φάσεων καθώς και των αγωγών προστασίας καθώς και η διάµετρος και το βάθος ταφής του σωλήνα Η ειδική αντίσταση του εδάφους Η ειδική αντίσταση του µονωτικού του σωλήνα Η αντίσταση γείωσης των πυλώνων των γραµµών Η αντίσταση ανά µονάδα µήκους των αγωγών προστασίας Η φόρτιση της κάθε φάσης κάθε γραµµής Τα χαρακτηριστικά πιθανού σφάλµατος Η µέση απόσταση µεταξύ δύο διαδοχικών πυλώνων Ο πυλώνας στον οποίο συµβαίνει το σφάλµα 18

19 2.4 Τρόπος εισαγωγής δεδοµένων και αντιµετώπισης διαφόρων γεωµετριών µεταξύ γραµµής-σωλήνα Τα περισσότερα προγράµµατα που υπήρχαν διαθέσιµα µέχρι σήµερα, όπως το CORRIDOR και το ECCAPP, περιορίζονται στη δυνατότητα µοντελοποίησης και µελέτης παράλληλων ή ψευδοπαράλληλων γεωµετριών µεταξύ του υπόγειου σωλήνα και της γραµµής µεταφοράς, όπως αυτές που απεικονίζονται στα παρακάτω σχήµατα. Σχήµα 2.1 Γεωµετρίες παράλληλης και ψευδοπαράλληλης όδευσης Παρόλα αυτά, η παράλληλη όδευση είναι µια ιδεατή περίπτωση η οποία σπανίως εµφανίζεται στην πραγµατικότητα και κατά συνέπεια έχει µικρό πρακτικό ενδιαφέρον. Περιπτώσεις όπως αυτή που φαίνεται στο παρακάτω σχήµα είναι περισσότερο πιθανό να αντιµετωπιστούν στην πραγµατικότητα. Σχήµα 2.2 Παράδειγµα µη παράλληλης όδευσης 19

20 Τέτοιου είδους γεωµετρίες µπορούν να αντιµετωπιστούν αποτελεσµατικά από το PRCIACCP το οποίο, αν και αρχικά σχεδιάστηκε για τη µελέτη περιπτώσεων όπως αυτές του σχήµατος 2.6, δέχθηκε κάποιες αλλαγές οι οποίες επέτρεψαν τη µελέτη σεναρίων παρόµοιων µε του σχήµατος 2.7. Βέβαια, υπάρχει περίπτωση εµφάνισης ακόµα πιο πολύπλοκων περιπτώσεων και τελικά µπορεί να κριθεί αναγκαία η παρουσία εξειδικευµένου προσωπικού το οποίο θα γνωρίζει σε βάθος τις αρχές της ηλεκτροµαγνητικής σύζευξης, καθώς δεν µπορεί να αναπτυχθεί ένα πρόγραµµα που να καλύπτει το σύνολο των πιθανών καταστάσεων και ταυτόχρονα να τηρείται ένα όριο όσον αφορά την επιτρεπόµενη πολυπλοκότητα των δεδοµένων εισόδου που θα το καθιστά φιλικό στον κάθε χρήστη. Επιστρέφοντας στην απλούστερη περίπτωση της παράλληλης όδευσης, αφού αποφασίσουµε πόσα και ποια ακριβώς θα είναι τα τµήµατα (sections) στα οποία θα χωρίσουµε την όδευση την οποία µελετούµε, το µόνο που έχουµε να κάνουµε στο στάδιο του προγράµµατος που ορίζουµε το κάθε τµήµα, είναι να καταχωρήσουµε το µήκος του καθενός, την απόσταση και τη γωνία του σωλήνα και της γραµµής ως προς έναν άξονα αναφοράς, τον οποίο όµως, βολεύει να εκλέξουµε έτσι ώστε να συµπίπτει είτε µε το σωλήνα είτε µε τη γραµµή. Αν θεωρήσουµε πως ο άξονας αναφοράς συµπίπτει µε τη γραµµή, τότε η απόσταση και η γωνία της γραµµής ως προς αυτόν είναι µηδέν, ενώ η απόσταση του σωλήνα από τον άξονα είναι ίση µε την απόσταση σωλήνα-γραµµής και η γωνία του ίση µε µηδέν. Το αντίστροφο ισχύει αν ο άξονας αναφοράς συµπίπτει µε το σωλήνα. Στην περίπτωση που η όδευση περιπλέκεται περισσότερο και αλλάζει η σχετική απόσταση και γωνία µεταξύ σωλήνα-γραµµής, ορίζουµε έναν τυχαίο άξονα αναφοράς ως προς τον οποίο µετράµε και πάλι τις αποστάσεις και τις γωνίες του σωλήνα και της γραµµής. Και σε αυτήν την περίπτωση πολλές φορές συµφέρει τέτοια εκλογή του άξονα αναφοράς ώστε να συµπίπτει µε τη γραµµή ή το σωλήνα. Έτσι, για κάθε τµήµα στην περίπτωση αυτή, µετράµε την απόσταση του µέσου του τµήµατος του σωλήνα ή της γραµµής που αντιστοιχεί στο συγκεκριµένο τµήµα από τον άξονα αναφοράς ενώ για τη µέτρηση της γωνίας το µόνο στο οποίο θα πρέπει να δοθεί προσοχή είναι να µην αλλάζει κατεύθυνση είτε ο σωλήνας είτε η γραµµή στο ενδιάµεσο κάποιου τµήµατος. Με άλλα λόγια, κατά την εκλογή των τµηµάτων στα οποία θα χωρίσουµε την όδευση θα πρέπει να ορίζουµε νέο τµήµα σε κάθε αλλαγή κατεύθυνσης του σωλήνα ή της γραµµής µεταφοράς. Επίσης, απαιτείται να 20

21 ορίζουµε νέο τµήµα σε κάθε αλλαγή της ειδικής αντίστασης του εδάφους στο οποίο είναι θαµµένος ο σωλήνας. Αφού λάβουµε υπόψιν µας τα παραπάνω, ορίζουµε ως θετικές τις αποστάσεις που βρίσκονται πάνω από τον άξονα αναφοράς και αρνητικές αυτές που βρίσκονται κάτω από αυτόν ενώ τις γωνίες τις θεωρούµε θετικές ή αρνητικές ανάλογα µε τη γωνία που σχηµατίζει η διεύθυνση του σωλήνα ή της γραµµής µε τον άξονα αναφοράς. Αξίζει να σηµειωθεί ότι, το µήκος του κάθε τµήµατος δε συµπίπτει αναγκαία µε το µήκος το σωλήνα που αντιστοιχεί στο συγκεκριµένο τµήµα. Αυτό φαίνεται καθαρά στο σχήµα που ακολουθεί, όπου, ενώ το µήκος του 5 ου τµήµατος συµπίπτει µε το µήκος του σωλήνα 1 που ανήκει στο τµήµα αυτό, δεν συµπίπτει µε το αντίστοιχο µήκος του σωλήνα 2. Επίσης, στο ίδιο σχήµα φαίνεται και ο ελάχιστος αριθµός τµηµάτων που πρέπει να οριστεί για την ακριβή µοντελοποίηση της συγκεκριµένης όδευσης. Σχήµα 2.3 Ορισµός µήκους section και ελάχιστης τµηµατοποίησης Ένα στοιχείο που αποδεικνύεται χρήσιµο για την ανάλυση µιας περίπτωσης σφάλµατος είναι ο ορισµός των τµηµάτων της όδευσης κατά τέτοιο τρόπο ώστε το µέσο µήκος ενός τµήµατος να συµπίπτει µε τη µέση απόσταση µεταξύ δύο διαδοχικών πυλώνων της γραµµής µεταφοράς. Η χρησιµότητα της παραπάνω πρακτικής φαίνεται από τη µελέτη της περίπτωσης που το µέσο µήκος των τµηµάτων είναι µικρότερο από την απόσταση των πυλώνων, οπότε έχουµε επιπρόσθετες θέσεις σφάλµατος στους ενδιάµεσους κόµβους µεταξύ δύο πυλώνων, κάτι το οποίο επηρεάζει την ακρίβεια της ανάλυσης σφάλµατος. Κάτι που πρέπει να αναφερθεί, είναι πως ο µέγιστος αριθµός τµηµάτων στα οποία µπορεί να διαµελιστεί µία όδευση είναι 79 που αντιστοιχούν σε 80 κόµβους συνολικά. Η πολυπλοκότητα του προγράµµατος περιορίζεται στον ορισµό των τµηµάτων που θα χωρίσουµε την παράλληλη όδευση µεταξύ των γραµµών µεταφοράς και των σωλήνων. Η εισαγωγή των χαρακτηριστικών των γραµµών και των σωλήνων δεν 21

22 παρουσιάζει κάποια δυσκολία ενώ ορισµένα από τα χαρακτηριστικά των γραµµών εισάγονται αυτόµατα κατά την επιλογή της τάσης λειτουργίας. Επίσης δίνεται η δυνατότητα επιλογής ανάµεσα σε διάφορους τύπους πύργων για τις γραµµές, στον κάθε έναν από τους οποίους φαίνονται σχηµατικά και κάποια από τα ζητούµενα δεδοµένα. Το PRCIACCP παρέχει τη δυνατότητα αντιµετώπισης περιπτώσεων που περιλαµβάνουν µέχρι πέντε γραµµές µεταφοράς και µέχρι τρεις σωλήνες. Στα παρακάτω σχήµατα φαίνονται οι οθόνες εισαγωγής δεδοµένων που απαιτούνται για τον υπολογισµό των επιπέδων επαγόµενης τάσης και επαγόµενου ρεύµατος στην περίπτωση που ενδιαφερόµαστε να µελετήσουµε την περίπτωση στάσιµης κατάστασης µιας γραµµής. Όπως φαίνεται έχουµε τρία επιµέρους στάδια για να περιγράψουµε την κοινή όδευση. Το πρώτο έχει να κάνει µε τις παραµέτρους της γραµµής µεταφοράς, το δεύτερο µε τις παραµέτρους του σωλήνα και του εδάφους και το τρίτο µε τη σχετική γεωµετρία µεταξύ του σωλήνα και της γραµµής και το διαχωρισµό της κοινής τους όδευσης σε µικρότερα τµήµατα. Σχήµα 2.4 Οθόνη εισαγωγής δεδοµένων γραµµής µεταφοράς 22

23 Στο στάδιο του προγράµµατος που γίνεται η εισαγωγή των δεδοµένων της γραµµής µεταφοράς και που φαίνεται παραπάνω, αφού οριστεί αν η γραµµή είναι µονού ή διπλού κυκλώµατος στη συνέχεια µε την επιλογή Default γίνεται η επιλογή της τάσης λειτουργίας της γραµµής, ενώ τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά της γραµµής επιλέγονται αυτόµατα σύµφωνα µε κάποιες διεθνείς προδιαγραφές χωρίς αυτό να σηµαίνει ότι δεν µπορούν να δοθούν νέα χαρακτηριστικά από το χρήστη. Σχήµα 2.5 Οθόνη εισαγωγής δεδοµένων του σωλήνα 23

24 Σχήµα 2.6 Οθόνη εισαγωγής δεδοµένων της σχετικής γεωµετρίας σωλήναγραµµής Στη συνέχεια είναι εφικτός ο υπολογισµός της κατάστασης σφάλµατος κρατώντας σταθερά τα δεδοµένα που έχουν να κάνουν µε το σωλήνα και τη σχετική γεωµετρία του µε τη γραµµή µεταφοράς και εισάγοντας µόνο τα στοιχεία που αφορούν το σφάλµα στην οθόνη που φαίνεται παρακάτω. Στο σηµείο αυτό γίνεται φανερή και η ιδιαιτερότητα του προγράµµατος να µην µπορεί να ορίσει σφάλµα σε σηµεία εκτός των κόµβων της κοινής όδευσης µεταξύ σωλήνα και γραµµής µεταφοράς πράγµα που πρέπει να λαµβάνεται υπόψη κατά την τµηµατοποίηση της όδευσης. 24

25 Σχήµα 2.7 Οθόνη εισαγωγής παραµέτρων του σφάλµατος Αφού έχουν προηγηθεί οι υπολογισµοί για τις περιπτώσεις στάσιµης κατάστασης και κατάστασης σφάλµατος υπάρχει δυνατότητα µελέτης της αποτελεσµατικότητας τριών µεθόδων µετριασµού της επαγόµενης τάσης µε την απλή εισαγωγή των απαιτούµενων παραµέτρων στην οθόνη του προγράµµατος που απεικονίζεται στο παρακάτω σχήµα. Στην περίπτωση που επιλεγεί η µέθοδος των διακεκριµένων ηλεκτροδίων γείωσης δίνεται η δυνατότητα τοποθέτησης ηλεκτροδίων στους κόµβους που έχουν προκύψει κατά το διαµελισµό της κοινής όδευσης σε επιµέρους τµήµατα εισάγοντας απλώς τον αριθµό του κόµβου που γειώνεται. Η δεύτερη επιλογή που υπάρχει είναι η τοποθέτηση διανεµηµένων ηλεκτροδίων γείωσης και για την εφαρµογή της απαιτείται η εισαγωγή του αριθµού που προκύπτει από το γινόµενο της αντίστασης γείωσης επί την απόσταση σε µέτρα µεταξύ των ηλεκτροδίων που τοποθετούνται σε κάθε τµήµα της κοινής όδευσης. Τέλος, υπάρχει η δυνατότητα µοντελοποίησης της τοποθέτησης ενός καλωδίου γείωσης σηµειώνοντας απλώς αν εφαρµόζεται το συγκεκριµένο µέσο µείωσης της επαγόµενης τάσης σε κάθε τµήµα του σωλήνα ξεχωριστά. Το καλώδιο αυτό θεωρείται πως είναι θαµµένο παράλληλα µε το σωλήνα, στο ίδιο βάθος και συνδέεται µε αυτόν αγώγιµα κάθε 300 µε 1000 µέτρα. 25

26 Σχήµα 2.8 Οθόνη εισαγωγής δεδοµένων των µέσων µετριασµού Μία ακόµα δυνατότητα που παρέχει το πρόγραµµα είναι η εκτύπωση των αποτελεσµάτων που προκύπτουν µετά από µια ανάλυση στάσιµης κατάστασης ή κατάστασης σφάλµατος. Όπως φαίνεται στην παρακάτω οθόνη, η οποία απεικονίζει τα αποτελέσµατα µιας ανάλυσης στάσιµης κατάστασης, δίνεται στο χρήστη η επιλογή είτε να εκτυπώσει τα αποτελέσµατα είτε να επιστρέψει στο αρχικό στάδιο της εισαγωγής των δεδοµένων του προβλήµατος. Στο σηµείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί µια ιδιαιτερότητα του προγράµµατος η οποία είναι η εκτύπωση κάθε φορά όλων των δεδοµένων της περίπτωσης που µελετάται µαζί µε τα διαγράµµατα της επαγόµενης τάσης και του επαγόµενου ρεύµατος στο σωλήνα καθώς επίσης και µιας κενής κόλλας η οποία προορίζεται για σχόλια του χρήστη για την ανάλυση που τυπώνεται. Έτσι θα πρέπει σε κάθε εκτύπωση ο χρήστης να επιλέγει ποιες από τις επιλογές αυτές έχουν πρακτικό ενδιαφέρον ώστε να εκτυπωθούν. 26

27 Σχήµα 2.9 Οθόνη αποτελεσµάτων της ανάλυσης Αυτό το εξαιρετικά απλοποιηµένο περιβάλλον που περιγράφεται παραπάνω καθιστά τη χρήση του συγκεκριµένου προγράµµατος εφικτή για ένα µεγάλο αριθµό πιθανών χρηστών χωρίς την απαίτηση ιδιαίτερης εξειδίκευσης πάνω στο αντικείµενο. 27

28 3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Σύγκριση αποτελεσµάτων των προγραµµάτων INDINF και PRCIACCP 28

29 3.1 Εισαγωγή Στο παρόν κεφάλαιο, γίνεται µια συγκριτική παράθεση των αποτελεσµάτων που προκύπτουν κατά τη µελέτη µιας παράλληλης όδευσης σωλήνα-γραµµής µε µεταβλητές παραµέτρους µε τη χρήση των προγραµµάτων INDINF και PRCIACCP. Μια τέτοια σύγκριση είναι χρήσιµη στην περίπτωση της µελέτης ενός νέου προγράµµατος, καθώς µπορεί να αποκαλύψει κάποιες από τις αδυναµίες του, αλλά και να αναδείξει κάποιες επιπλέον δυνατότητές του σε σχέση µε ήδη υπάρχοντα παρεµφερή προγράµµατα. 3.2 Σύγκριση αποτελεσµάτων των µεθόδων INDINF και PRCIACCP Η περίπτωση που εξετάζεται για τη σύγκριση των δύο µεθόδων περιλαµβάνει την παράλληλη όδευση ενός υπόγειου σωλήνα και µιας γραµµής µεταφοράς στην οποία συµβαίνει ένα σφάλµα µεταξύ φάσης-γης. Θεωρούµε ότι το σφάλµα συµβαίνει σε αρκετά αποµακρυσµένη θέση από το σωλήνα ώστε να µπορέσουµε να αγνοήσουµε την αγώγιµη σύζευξη του σωλήνα µε τη γραµµή και να περιοριστούµε στη µελέτη της επαγωγικής σύζευξης. Επιπρόσθετα, η χωρητική σύζευξη αγνοείται, αφού έχουµε να κάνουµε µε θαµµένο σωλήνα. Έτσι, υπολογίζουµε µόνο την επαγωγική επίδραση της γραµµής σε κατάσταση σφάλµατος πάνω στο σωλήνα, καθώς και τα αποτελέσµατα της µεταβολής κάποιων από τις παραµέτρους που έχουν να κάνουν µε τον υπόγειο σωλήνα, µε τη χρήση των προγραµµάτων INDINF και PRCIACCP. Η σχετική διάταξη του υπόγειου σωλήνα και της γραµµής µεταφοράς φαίνονται παρακάτω στο σχήµα

30 Σχήµα 3.1 Σχετική διάταξη σωλήνα-γραµµής µεταφοράς Τα δεδοµένα της γραµµής και του σωλήνα φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 3.1 εδοµένα της παράλληλης όδευσης ΓΡΑΜΜΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΟΣ ΑΓΩΓΟΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΣΩΛΗΝΑΣ Τάση 150 KV ιάµετρος 0,2 m Ύψος αγωγών 14 m Συχνότητα 60 Hz Πάχος 0,1 m Απόσταση 6 m µόνωσης µεταξύ τους Ύψος φάσεων 11 m Αντίσταση µόνωσης 20 kω m2 Κατανεµηµένη 2,24Ω/km Απόσταση µεταξύ φάσεων Ρεύµα σφάλµατος Αντίσταση γείωσης πυλώνα Απόσταση πυλώνων αντίσταση 12 m Βάθος ταφής 1,2 m ΛΟΙΠΑ Ε ΟΜΕΝΑ Σχετική απόσταση γραµµής-σωλήνα 2000 Α Μήκος παράλληλης όδευσης 20 Ω Ειδική αντίσταση εδάφους 316 m 25m 25km 100Ωm 30

31 3.2.1 Επίδραση αντίστασης τερµατισµού του πλέον αποµακρυσµένου από το σφάλµα άκρου Αρχικά, εξετάζεται η περίπτωση κατά την οποία το ένα άκρο του ηλεκτρικά συνεχούς τµήµατος του σωλήνα είναι επαρκώς µονωµένο ως προς τη γη, ενώ το άλλο είτε είναι επίσης µονωµένο είτε γειώνεται µέσω αντιστάσεων 50 Ω, 5 Ω και 0.5 Ω. Έτσι, το INDINF µας δίνει τα αποτελέσµατα που φαίνονται στο σχήµα 3.2 ενώ από το PRCIACCP έχουµε τα διαγράµµατα του σχήµατος 3.3. Σχήµα 3.2 Υπολογισµός επίδρασης της αντίστασης τερµατισµού στην επαγόµενη τάση µε χρήση του INDINF Επαγόµενη τάση κατά µήκος του σωλήνα(volts) Απόσταση από το πλησιέστερο άκρο στο σφάλµα(km) µονωµένο άκρο 50Ω 5Ω 0.5Ω Σχήµα 3.3 Υπολογισµός επίδρασης της αντίστασης τερµατισµού στην επαγόµενη τάση µε χρήση του PRCIACCP 31

32 Από τα παραπάνω σχήµατα γίνεται φανερή η συµφωνία των αποτελεσµάτων που προκύπτουν µε τη χρήση των δύο µεθόδων, οι οποίες δείχνουν καθαρά τη µείωση του δυναµικού του σωλήνα ως προς τη γη στο άκρο που γειώνεται. Για αντίσταση γείωσης ίση µε 50 Ω η µείωση της επαγόµενης τάσης είναι αµελητέα ενώ για µικρότερες τιµές της προκύπτει σηµαντική µείωση. Επίσης, το PRCIACCP µας δίνει και τη διακύµανση του επαγόµενου ρεύµατος κατά µήκος του σωλήνα που φαίνεται στο παρακάτω σχήµα στο οποίο διακρίνεται η αύξηση του ρεύµατος στο δεξί άκρο του σωλήνα όσο µειώνεται η αντίσταση γείωσης του άκρου αυτού. 800 Επαγόµενο ρεύµα κατά µήκος του σωλήνα(α) Απόσταση απο το πλησιέστερο άκρο στο σφάλµα(km) Μονωµένο άκρο 50Ω 5Ω 0.5Ω Σχήµα 3.4 Υπολογισµός επίδρασης της αντίστασης τερµατισµού στο επαγόµενο ρεύµα µε χρήση του PRCIACCP 32

33 3.2.2 Επίδραση τοποθέτησης ηλεκτροδίου γείωσης σε διάφορα σηµεία κατά µήκος της παράλληλης όδευσης Στη συνέχεια εξετάζεται η επίδραση που έχει στα επίπεδα της επαγόµενης τάσης η τοποθέτηση ενός ηλεκτροδίου γείωσης 2 Ω σε διάφορα σηµεία κατά µήκος της παράλληλης όδευσης, οπότε έχουµε διαδοχικά τα παρακάτω διαγράµµατα. Σχήµα 3.5 Υπολογισµός της επίδρασης τοποθέτησης ηλεκτροδίου γείωσης 2 Ω σε διάφορα σηµεία στην επαγόµενη τάση µε χρήση του INDINF Επαγόµενη τάση κατά µήκος του σωλήνα(volts) Απόσταση από το άκρο πλησιέστερα στο σφάλµα(km) άκρο του σφάλµατος 12.5km 17.5km 2.5km δεξιό άκρο Σχήµα 3.6 Υπολογισµός της επίδρασης τοποθέτησης ηλεκτροδίου γείωσης 2 Ω σε διάφορα σηµεία στην επαγόµενη τάση µε χρήση του PRCIACCP 33

34 Παρατηρούµε ότι και σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει σύγκλιση των αποτελεσµάτων που προκύπτουν από τα δύο προγράµµατα. Αυτό που αξίζει να σηµειωθεί είναι η αλλαγή της θέσης που εµφανίζει ελάχιστο η τάση που επάγεται στο σωλήνα όταν αλλάζει η θέση του ηλεκτροδίου γείωσης. Στο επόµενο διάγραµµα φαίνεται πως επηρεάζεται το ρεύµα που επάγεται κατά µήκος του σωλήνα από τη θέση του ηλεκτροδίου γείωσης. 800 Επαγόµενο ρεύµα κατά µήκος του σωλήνα(α) Απόσταση από το άκρο πλησιέστερα στο σφάλµα(km) Άκρο του σφάλµατος Αριστερό άκρο Σχήµα 3.7 Υπολογισµός της επίδρασης τοποθέτησης ηλεκτροδίου γείωσης 2 Ω σε διάφορα σηµεία στo επαγόµενο ρεύµα µε χρήση του PRCIACCP Από τα διαγράµµατα του επαγόµενου ρεύµατος κατά µήκος του σωλήνα παρατηρούµε µια ασυνέχεια της τιµής του ρεύµατος στα σηµεία στα οποία τοποθετείται το ηλεκτρόδιο γείωσης Επίδραση διαφόρων αντιστάσεων γείωσης των δύο άκρων Μια άλλη περίπτωση που αξίζει µελέτης είναι η γείωση και των δύο άκρων του σωλήνα µε διάφορες αντιστάσεις, όµοιες και για τα δύο άκρα. Η µελέτη της επίδρασης των διαφόρων τιµών αντιστάσεων γείωσης στις τιµές της επαγόµενης τάσης φαίνεται στα παρακάτω διαγράµµατα. 34

35 Σχήµα 3.8 Υπολογισµός της επίδρασης διαφόρων αντιστάσεων γείωσης των δύο άκρων στην επαγόµενη τάση µε χρήση του INDINF Επαγόµενη τάση κατά µήκος του σωλήνα(volts) Απόσταση από το πλησιέστερο άκρο στο σφάλµα(km) Μονωµένα άκρα 50Ω 10Ω 5Ω 2Ω Σχήµα 3.9 Υπολογισµός της επίδρασης διαφόρων αντιστάσεων γείωσης των δύο άκρων στην επαγόµενη τάση µε χρήση του PRCIACCP Από τα διαγράµµατα των δύο προγραµµάτων βλέπουµε ότι, ενώ η ελάχιστη τιµή της τάσης του σωλήνα, που εµφανίζεται κοντά στο µέσο της παράλληλης όδευσης διατηρείται αµετάβλητη, δεν συµβαίνει το ίδιο µε τις µέγιστες τιµές της, οι οποίες εµφανίζονται στα άκρα του σωλήνα Ανάλογα µε την τάση κατά µήκος του σωλήνα επηρεάζεται και το ρεύµα που επάγεται σε αυτόν από τις αντιστάσεις γείωσης στα δύο άκρα, όπως φαίνεται στο 35

36 παρακάτω σχήµα, όπου βλέπουµε ότι, ενώ προκύπτει περίπου η ίδια µέγιστη τιµή του ρεύµατος για την κάθε περίπτωση και λαµβάνει χώρα στο µέσο της παράλληλης όδευσης, δεν συµβαίνει το ίδιο και στα δύο άκρα του σωλήνα όπου, έχουµε σηµαντική αύξηση του επαγόµενου ρεύµατος, όσο µειώνονται οι αντιστάσεις τερµατισµού. Επαγόµενο ρεύµα κατά µήκος του σωλήνα(α) Απόσταση από το πλησιέστερο άκρο στο σφάλµα(km) Μονωµένα άκρα 50Ω 10Ω 5Ω 2Ω Σχήµα 3.10 Υπολογισµός της επίδρασης διαφόρων αντιστάσεων γείωσης των δύο άκρων στο επαγόµενο ρεύµα µε χρήση του PRCIACCP Επίδραση της ειδικής αντίστασης του µονωτικού του σωλήνα Η ειδική αντίσταση του µονωτικού του σωλήνα είναι µια ακόµη παράµετρος που µπορεί να επηρεάσει σηµαντικά τα επίπεδα της επαγόµενης τάσης. Παρακάτω, υπολογίζεται η επαγόµενη τάση ανηγµένη στο ρεύµα σφάλµατος των 2 ka της γραµµής για διάφορες τιµές της ειδικής αντίστασης του µονωτικού του σωλήνα, πρώτα µε το πρόγραµµα INDINF και στη συνέχεια µε το PRCIACCP και παρατίθενται τα αντίστοιχα διαγράµµατα. 36

37 Σχήµα 3.11 Υπολογισµός της επίδρασης της ειδικής αντίστασης µονωτικού του σωλήνα στην επαγόµενη τάση µε χρήση του INDINF 3000 Επαγόµενη τάση ανά ka ρεύµατος σφάλµατος(v/ka) kΩ m2 20kΩ m2 50kΩ m2 100kΩ m2 1000kΩ m Απόσταση από το πλησιέστερο άκρο στο σφάλµα(km) Σχήµα 3.12 Υπολογισµός της επίδρασης της ειδικής αντίστασης µονωτικού του σωλήνα στην επαγόµενη τάση µε χρήση του PRCIACCP Όπως φαίνεται από τη σύγκριση των αποτελεσµάτων των δύο µεθόδων, για χαµηλές τιµές της ειδικής αντίστασης του µονωτικού, το PRCIACCP υπολογίζει ελαφρώς χαµηλότερα επίπεδα τάσης από το INDINF, κάτι το οποίο δεν ισχύει όσο η ειδική αντίσταση αυξάνει, οπότε και τα αποτελέσµατα που δίνουν τα δύο προγράµµατα συγκλίνουν σε ικανοποιητικό βαθµό. 37

38 Παρόλη την απόκλιση των αποτελεσµάτων που προκύπτουν από τα δύο προγράµµατα, είναι προφανές από τα αποτελέσµατα και των δύο ότι, µεγάλες τιµές της ειδικής αντίστασης του µονωτικού του σωλήνα έχουν ως αποτέλεσµα υψηλά επίπεδα επαγόµενης τάσης. Το επαγόµενο ρεύµα ανά ka ρεύµατος σφάλµατος, όπως προκύπτει από το PRCIACCP, συναρτήσει της ειδικής αντίστασης του µονωτικού του σωλήνα φαίνεται παρακάτω. Παρατηρούµε ότι όσο καλύτερη µόνωση έχουµε τόσο µειώνεται το επαγόµενο ρεύµα στο σωλήνα. Ειδικά στην περίπτωση των 1000 kω m2, εκτός από τη µικρότερη τιµή του ρεύµατος σε όλο το µήκος της παράλληλης όδευσης, προκύπτει σχεδόν οµοιόµορφη κατανοµή του κατά µήκος του σωλήνα Επαγόµενο ρεύµα ανά ka ρεύµατος σφάλµατος(a/ka) kΩ m2 20kΩ m2 50kΩ m2 100kΩ m2 1000kΩ m Απόσταση από το πλησιέστερο άκρο στο σφάλµα(km) Σχήµα 3.13 Υπολογισµός της επίδρασης της ειδικής αντίστασης µονωτικού του σωλήνα στο επαγόµενο ρεύµα µε χρήση του PRCIACCP Επίδραση της ειδικής αντίστασης του εδάφους Τέλος, άλλη µια περίπτωση η οποία έχει ενδιαφέρον είναι η επίδραση της ειδικής αντίστασης του εδάφους στα επίπεδα της επαγόµενης τάσης. Για την περίπτωση αυτή θεωρούµε ότι το τµήµα του σωλήνα υπό µελέτη είναι ηλεκτρικά αποµονωµένο από το υπόλοιπο δίκτυο µε µονωτικές φλάντζες, γειωµένο στα δύο άκρα του µε αντιστάσεις 5 Ω και το έδαφος είναι οµοιογενές, µε την ειδική του αντίσταση να µη µεταβάλλεται στην περιοχή γύρω από το σωλήνα, οπότε παίρνουµε τα παρακάτω συγκριτικά διαγράµµατα. 38

39 Σχήµα 3.14 Υπολογισµός της επίδρασης της ειδικής αντίστασης του εδάφους στην επαγόµενη τάση µε χρήση του INDINF 900 Επαγόµενη τάση ανά ka ρεύµατος σφάλµατος (V/kA) Απόσταση από το πλησιέστερο άκρο στο σφάλµα (km) 50Ωm 100Ωm 500Ωm 1000Ωm Σχήµα 3.15 Υπολογισµός της επίδρασης της ειδικής αντίστασης του εδάφους στην επαγόµενη τάση µε χρήση του PRCIACCP Αυτό που παρατηρούµε στα αποτελέσµατα και των δύο προγραµµάτων, είναι ότι η ειδική αντίσταση του εδάφους είναι µία παράµετρος, η οποία δεν επηρεάζει σηµαντικά τα επίπεδα της επαγόµενης τάσης, αφού ακόµη και η αύξησή της κατά 20 φορές, δεν µειώνει ικανοποιητικά την τιµή της επαγόµενης τάσης σε όλο το µήκος του σωλήνα. Οι όποιες διαφορές υπάρχουν στα αποτελέσµατα των δύο προγραµµάτων, κυρίως για υψηλές τιµές της ειδικής αντίστασης του εδάφους, πιθανόν να αποδίδονται σε µειωµένη ακρίβεια του PRCIACCP. 39

40 Η εξάρτηση του επαγόµενου ρεύµατος από τη µεταβολή της ειδικής αντίστασης του εδάφους φαίνεται στα παρακάτω διαγράµµατα, όπου επίσης παρατηρείται το φαινόµενο µεγάλες µεταβολές της ειδικής αντίστασης του εδάφους να µην επηρεάζουν σηµαντικά τα επίπεδα του επαγόµενου ρεύµατος. 900 Επαγόµενο ρεύµα κατά µήκος του σωλήνα(a) Απόσταση από το πλησιέστερο άκρο στο σφάλµα(km) 1000Ωm 500Ωm 100Ωm 50Ωm Σχήµα 3.16 Υπολογισµός της επίδρασης της ειδικής αντίστασης του εδάφους στο επαγόµενο ρεύµα µε χρήση του PRCIACCP 40

41 3.3 Αποτελεσµατικότητα των διαφόρων µεθόδων µείωσης των επιπέδων της επαγόµενης τάσης Τοποθέτηση γειώσεων στα άκρα του σωλήνα Μία από τις συνηθέστερες µεθόδους που χρησιµοποιούνται για τη µείωση της επαγόµενης τάσης είναι η τοποθέτηση ηλεκτροδίων γείωσης στα σηµεία όπου, παρουσιάζονται αιχµές της τάσης που στην περίπτωσή µας είναι τα άκρα του σωλήνα. Στην απλούστερη περίπτωση, η µέθοδος περιλαµβάνει την τοποθέτηση µιας τερµατικής γείωσης σε κάθε άκρο του σωλήνα, ενώ σε περιπτώσεις που αυτό δεν οδηγεί σε ανεκτά επίπεδα επαγόµενης τάσης τοποθετούνται επιπλέον ηλεκτρόδια γείωσης σε σηµεία κοντά στα δύο άκρα, όπου αναµένουµε την υψηλότερη τιµή επαγόµενης τάσης. Θεωρώντας ότι έχουµε µια παράλληλη όδευση µεταξύ σωλήνα και γραµµής µεταφοράς µε τα χαρακτηριστικά του πίνακα 3.1, εξετάζουµε αρχικά την περίπτωση της ισοσταθµισµένης λειτουργίας της γραµµής κατά την οποία η γραµµή φορτίζεται µε ρεύµα µέτρου 1200 Α/φάση, που είναι το ρεύµα της µέγιστης συνεχούς επιτρεπόµενης φόρτισης της γραµµής. Αν υποθέσουµε ότι το υπό µελέτη τµήµα του σωλήνα είναι µονωµένο στα δύο άκρα του µε µονωτικές φλάντζες, τότε η επαγόµενη τάση υπερβαίνει το όριο ασφαλείας των 50 V στο µεγαλύτερο µέρος της όδευσης, πράγµα που επιβάλει τη λήψη µέτρων για το µετριασµό της τάσης. Στο επόµενο σχήµα συγκρίνεται η επαγόµενη τάση που προκύπτει µετά την τοποθέτηση γειώσεων µε αντιστάσεις 4 Ω, 1,5 Ω, και 0,35 Ω αντίστοιχα στα άκρα του σωλήνα, µε την τάση χωρίς γειώσεις. 41

42 Επαγόµενη τάση στο σωλήνα(v) Μονωτικό 4Ω 1,5Ω 0.35Ω Απόσταση από το πλησιέστερο άκρο στο σφάλµα(km) Σχήµα 3.17 Υπολογισµός της επίδρασης διαφόρων αντιστάσεων τερµατισµού στην επαγόµενη τάση για µέγιστη συνεχή επιτρεπόµενη φόρτιση της γραµµής µε χρήση του PRCIACCP Όπως γίνεται φανερό, η επιλογή των 4 Ω δεν έχει ικανοποιητικά αποτελέσµατα, αφού και πάλι υπάρχει ένα µεγάλο µέρος της όδευσης στο οποίο η επαγόµενη τάση ξεπερνάει τα 50 V. Αντίθετα, η τοποθέτηση γειώσεων µε αντίσταση 1,5 Ω φαίνεται ότι µειώνει την τάση κάτω από το όριο ασφαλείας των 50 V, ενώ αντιστάσεις γείωσης της τάξης των 0,35 Ω είναι ικανές να µειώσουν τα επίπεδα της τάσης κάτω από τα 15 V που προβλέπει η NACE. Συµπερασµατικά, µπορούµε να πούµε ότι είναι αρκετά δύσκολη η µείωση της επαγόµενης τάσης κάτω από τα 15 V µε τη χρήση αντιστάσεων τερµατισµού, αφού είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθούν αντιστάσεις γείωσης µε τιµή της τάξεως των 0,35 Ω. Στο σχήµα 3.18 φαίνεται πως επηρεάζεται το επαγόµενο ρεύµα που ρέει κατά µήκος του σωλήνα από το µέγεθος των τερµατικών γειώσεών του. 42

43 35 Επαγόµενο ρεύµα στο σωλήνα(α) Μονωτικό 4Ω 1,5Ω 0,35Ω Απόσταση από το άκρο πλησιέστερα στο σφάλµα(km) Σχήµα 3.18 Υπολογισµός της επίδρασης διαφόρων αντιστάσεων τερµατισµού στο επαγόµενο ρεύµα για µέγιστη συνεχή επιτρεπόµενη φόρτιση της γραµµής µε χρήση του PRCIACCP Η δυσκολία που παρουσιάζεται στην επίτευξη χαµηλών τιµών τερµατικών αντιστάσεων γείωσης, ώστε να µειωθούν αποτελεσµατικά τα επίπεδα της επαγόµενης τάσης, αντιµετωπίζεται µε την τοποθέτηση περισσοτέρων από µία γειώσεις κοντά στα άκρα του υπόγειου σωλήνα, στα σηµεία δηλαδή που η τάση έχει µέγιστη τιµή. Στην περίπτωση αυτή αποδεικνύεται αποτελεσµατική η χρήση αντιστάσεων µεγαλύτερης τιµής από αυτή των τερµατικών γειώσεων, κάτι που αποτελεί και το µεγάλο πλεονέκτηµα της συγκεκριµένης µεθόδου. Στο διάγραµµα 3.19 φαίνεται η µείωση που επιτυγχάνεται µε την τοποθέτηση περισσότερων από µία γειώσεων κοντά στα άκρα του σωλήνα. Οι τρεις περιπτώσεις που εξετάζονται περιλαµβάνουν διαδοχικά την τοποθέτηση µιας τερµατικής αντίστασης 2,7 Ω σε κάθε άκρο του σωλήνα, την τοποθέτηση 4 γειώσεων µε αντίσταση γείωσης 2,7 Ω τοποθετηµένες ανά δύο στα άκρα του σωλήνα µε απόσταση 250 m µεταξύ τους και την τοποθέτηση 8 αντιστάσεων γείωσης µε τιµή 1 Ω ανά τέσσερις στα άκρα του σωλήνα µε απόσταση 250 m µεταξύ τους. 43

44 60 Επαγόµενη τάση στο σωλήνα(v) ,7Ω 2x2,7Ω 4x1Ω Απόσταση από το άκρο πλησιέστερα στο αφάλµα(km) Σχήµα 3.19 Υπολογισµός της επίδρασης περισσοτέρων από µία αντιστάσεων γείωσης τοποθετηµένες στα άκρα του σωλήνα στην επαγόµενη τάση για µέγιστη συνεχή επιτρεπόµενη φόρτιση της γραµµής µε χρήση του PRCIACCP Από τα διαγράµµατα του σχήµατος 3.18 προκύπτει ότι η επαγόµενη τάση µπορεί να µειωθεί κάτω από το όριο των 50 V µε τη χρήση δύο αντιστάσεων 2,7 Ω τοποθετηµένων σε απόσταση 250 m σε κάθε άκρο του σωλήνα ενώ, για τη µείωση της επαγόµενης τάσης κάτω από τα 15 V σε όλο το µήκος της όδευσης αρκούν 4 αντιστάσεις 1 Ω επίσης τοποθετηµένες σε κάθε άκρο του σωλήνα και σε απόσταση 250 m µεταξύ τους. Στο σχήµα 3.20 φαίνεται η αύξηση του επαγόµενου ρεύµατος στο σωλήνα ως αποτέλεσµα της τοποθέτησης γειώσεων µε σκοπό τη µείωση της επαγόµενης τάσης. 44

45 35 Επαγόµενο ρεύµα στο σωλήνα(α) ,7Ω 2x2,7Ω 4x1Ω Απόσταση από το άκρο πλησιέστερα στο σφάλµα(km) Σχήµα 3.20 Υπολογισµός της επίδρασης περισσοτέρων από µία αντιστάσεων γείωσης τοποθετηµένες στα άκρα του σωλήνα στο επαγόµενο ρεύµα για µέγιστη συνεχή επιτρεπόµενη φόρτιση της γραµµής µε χρήση του PRCIACCP Η τοποθέτηση πολλών γειώσεων µπορεί να αποδεικνύεται αποτελεσµατική µέθοδος για τη µείωση των επιπέδων της επαγόµενης τάσης µε την προϋπόθεση όµως, ότι η τιµή της αντίστασης γείωσης της κάθε µιας είναι σχετικά µικρή. Έτσι, στα παρακάτω διαγράµµατα φαίνεται ότι, ενώ η τοποθέτηση 3 αντιστάσεων γείωσης των 1,2 Ω σε κάθε άκρο του σωλήνα µε απόσταση 250 m µεταξύ τους επιφέρει µεγάλη µείωση στα επίπεδα της επαγόµενης τάσης, δεν έχουµε ανάλογη µείωση στην περίπτωση της τοποθέτησης 10 αντιστάσεων γείωσης των 5 Ω σε κάθε άκρο. Ένας από του κύριους λόγους που συµβαίνει αυτό είναι πως η τοποθέτηση πολλών ηλεκτροδίων γείωσης σε µικρή απόσταση µεταξύ τους προκαλεί µείωση της αποτελεσµατικότητας του καθενός ξεχωριστά. 45