Κόνιαρη Παναγιώτη του Ιωάννη

Transcript

1 1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών, της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών, Κόνιαρη Παναγιώτη του Ιωάννη Αριθμός Μητρώου 6769 Θέμα: Μελέτη σφαλμάτων σε δίκτυα μέσης τάσης στο νομό Λακωνίας Επιβλέπουσα: Ελευθερία Πυργιώτη Επίκουρη Καθηγήτρια

2 2 Ευχαριστίες Σε αυτό το σημείο θέλω να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στην κ. Ελευθερία Πυργιώτη, που μου ανέθεσε το θέμα της διπλωματικής εργασίας και ανέλαβε την επίβλεψη της καθώς επίσης και το προσωπικό της Δημόσιας Επιχείρησης Ηλεκτρισμού Λακωνίας για την πολύτιμη βοήθεια του και την παραχώρηση των απαιτούμενων για την εργασία στοιχείων.

3 3 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η διπλωματική εργασία με θέμα: «Μελέτη σφαλμάτων σε δίκτυα μέσης τάσης στο νόμο Λακωνίας» Λακωνίας του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Κόνιαρη Παναγιώτη Α.Μ.: 6769 Παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάσθηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις / / Η επιβλέπουσα: Ελευθερία Πυργιώτη Επίκουρη Καθηγήτρια Ο Διευθυντής του Τομέα:

4 4 Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Τίτλος: Μελέτη σφαλμάτων σε δίκτυα μέσης τάσης στο νόμο Λακωνίας Φοιτητής: Κόνιαρης Παναγιώτης Επιβλέπουσα: Ελευθερία Πυργιώτη Περίληψη Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως γενικό σκοπό την ανάλυση και εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την διαδικασία μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας, που πραγματοποιείται μέσω των γραμμών μεταφοράς που έχουν οδευτεί στην ευρύτερη περιοχή της Λακωνίας. Επίσης γίνεται αναλυτικός υπολογισμός των θεωρητικών σφαλμάτων που προκύπτουν από κεραυνικές εκκενώσεις στις γραμμές μεταφοράς, με σκοπό την ανάλυση και τον συσχετισμό των αποτελεσμάτων που προέκυψαν με τα σφάλματα που παρατηρήθηκαν σε πραγματικό χρόνο. Τα πραγματικά σφάλματα είναι όπως έχουν καταγράφει από την αρμόδια υπηρεσία του Διαχειριστή Ελληνικού Δικτύου Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΔΕΔΗΕ). Επιπροσθέτως, για την εξαγωγή των συμπερασμάτων, τα εν λόγω σφάλματα αντιπαραβάλλονται στα μετεωρολογικά δεδομένα που έχουν αντληθεί για την περιοχή ενδιαφέροντος. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η οδηγία ΙΕΕΕ στην οποία και έχει βασιστεί αυτή η εργασία και αναφέρεται στην συμπεριφορά των εναέριων γραμμών σε κεραυνικά πλήγματα. Σκοπός της είναι να παρουσιάσει λύσεις για την μείωση των προκληθέντων βραχυκυκλωμάτων. Προσδιορίζεται η συμπεριφορά των γραμμών σε περίπτωση πτώσης κεραυνού, πλήγματα κεραυνών και βραχυκυκλώματα από επαγόμενη τάση, το επίπεδο μόνωσης των γραμμών και η προστασία των γραμμών με προστατευτικό αγωγό και

5 5 αλεξικέραυνα. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται ο θεωρητικός υπολογισμός των αναμενόμενων σφαλμάτων στις γραμμές βάση της οδηγίας του πρώτου κεφαλαίου. Αναπτύσσεται η καταγραφή των σφαλμάτων και των βλαβών σε δίκτυο μέσης τάσης σε τρεις διαφορετικές γραμμές διανομής για τα έτη από το 2007 έως το το 2012 στην ευρύτερη περιοχή της Λακωνίας. Τέλος γίνεται μια σύγκριση μεταξύ των πραγματικών και των θεωρητικών μετρήσεων και μεταξύ των τριών γραμμών που παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της μελέτης. Abstract This diploma thesis has a general aim to study, analyze and extract conclusion referring to the procedure of electric power distribution, which is accomplished with the distribution lines that have been placed in the wider suburban region around Lakonia. It has been analytically calculated the theoretical faults due to lightning strikes at the distribution lines, in order to analyze and correlate the results that have been extracted, with the real time faults that occurred. The real time faults are, as they have been recorded from the qualified service of the Administrator of the Greek Network's Distribution of Electric Power. Furthermore, for the extraction of conclusions, these faults are going to be collated with the meteorological data that have been taken from the region of interest. The first chapter presents the guide of IEEE, to which this thesis is based and refers to the behavior of overhead lines to lightning strikes. The aim is to provide solutions to reduce induced short circuits induced by voltage, the insulation level of lines and the protection of lines with a protective conductor and lightning arresters. The second chapter is a theoretical calculation of the expected faults to the lines under the IEEE guide of the first chapter. The faults in the three separate distribution lines are recorded for the years in the area of Lakonia. A comparison takes place between real time and theoretical measurements and finally the conclusions of the study are presented.

6 6 Περιεχόμενα Κεφάλαιο Περίληψη Σκοπός και αναφορές Ορισμοί βασικών εννοιών και μεγεθών Παράμετροι κεραυνών Συμπεριφορά εναέριων γραμμών διανομής σε περίπτωση κεραυνού Επίπεδο μόνωσης γραμμών διανομής Προστασία των γραμμών διανομής με προστατευτικό αγωγό Προστασία γραμμών με αλεξικέραυνα...42 Κεφάλαιο Σφάλματα στο δίκτυο μέσης τάσης στο νομό Λακωνίας και μεθοδολογία υπολογισμού θεωρητικών σφαλμάτων Θεωρητικός υπολογισμός σφαλμάτων στις γραμμές μεταφοράς Γραμμή R Γραμμή R Γραμμή R Σύγκριση θεωρητικών και πραγματικών σφαλμάτων Συμπεράσματα Παρατηρήσεις...78 Βιβλιογραφία...82

7 7 Κεφάλαιο 1 ΙΕΕΕ ΟΔΗΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΕΝΑΝΤΙ ΚΕΡΑΥΝΩΝ ΚΑΙ ΕΝΑΕΡΙΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ ΔΙΑΝΟΜΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1. Περίληψη Αυτή η οδηγία περιέχει πληροφορίες για τη συμπεριφορά των εναέριων γραμμών διανομής έναντι κεραυνών και είναι γραμμένη για το μελετητή των γραμμών διανομής. Αναγνωρίζει ότι δεν υπάρχει το ιδανικό σχέδιο γραμμών και οτι γίνεται μια σειρά συμβάσεων-συμβιβασμών σε κάθε σχεδιασμό γραμμών διανομής. Ενώ κάποιες παράμετροι όπως η τάση, η όδευση και η χωρητικότητα μπορούν να οριστούν εκ των προτέρων, άλλες αποφάσεις λαμβάνονται κατά το δοκούν του μελετητή. Ο μελετητής μπορεί να ελέγχει τη δομή του υλικού και τη γεωμετρία, τη προστασία (εάν υπάρχει), το βαθμό της μόνωσης, τη γείωση και τη τοποθέτηση αλεξικέραυνων. Αυτή η οδηγία θα βοηθήσει το μελετητή να βελτιώσει το σχεδιασμό γραμμών διανομής από άποψη οικονομικού κέρδους. 1.1 Πεδίο Η παρούσα οδηγία θα προσδιορίσει τους παράγοντες που συμβάλλουν στις βλάβες από κεραυνό στις εναέριες γραμμές διανομής και θα προτείνει βελτιώσεις για υπάρχουσες και νέες κατασκευές. Περιορίζεται στη προστασία της μόνωσης των γραμμών διανομής για συστήματα με τάση 69kV και κάτω. Ζητήματα προστασίας του εξοπλισμού καλύπτονται στο IEEE Std C

8 8 1.2 Σκοπός Σκοπός της οδηγίας είναι να παρουσιάσει εναλλακτικές λύσεις για τη μείωση των υπερπηδήσεων που προκαλούνται από κεραυνό στις εναέριες γραμμές Αναφορές Η παρούσα οδηγία καλό θα ήταν να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με τα ακόλουθα δεδομένα. Όταν τα ακόλουθα δεδομένα παραμερίζονται από μια εγκεκριμένη αναθεώρηση, θα ισχύει η αναθεώρηση. Αυτές οι αναφορές θα ενημερώνονται αυτόματα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας έκδοσης. IEEE Std C , IEEE οδηγία για την Εφαρμογή Αλεξικέραυνων από Μεταλλικά Οξείδια για τα Συστήματα Εναλλασσόμενου Ρεύματος (ANSI). 1.3 Ορισμοί Ανάστροφο βραχυκύκλωμα: Ένα βραχυκύκλωμα στη μόνωση λόγω πλήγματος από κεραυνό σε μέρος ενός δικτύου ή μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης που συνήθως βρίσκεται σε δυναμικό του εδάφους. Βασικό Επίπεδο Μόνωσης Έναντι Κεραυνών (BIL): Σημείο αναφοράς για την αντοχή της μόνωσης έναντι κεραυνών, το οποίο εκφράζεται αναφορικά με τη μεγαλύτερη τιμή της τάσης που αντέχει ένα δεδομένο κύμα (τάσης) πλήρους ώθησης. Κρίσιμη Κρουστική Τάση Κεραυνών (CFO) (Μονωτές): Η μεγαλύτερη τιμή της υπέρτασης που, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, προκαλεί υπερπήδηση στο 50% των περιπτώσεων.

9 9 Άμεσο πλήγμα: Ένα χτύπημα κεραυνού απευθείας σε οποιοδήποτε μέρος ενός δικτύου ή μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης. Γραμμή Διανομής: Γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος που διανέμουν το ρεύμα από έναν υποσταθμό κύριας πηγής στους καταναλωτές, συνήθως με τάση 34,5kV ή λιγότερο. Σημειώστε ότι αυτή η οδηγία αφορά μόνο για τάσεις από 69kV και λιγότερο. Βραχυκύκλωμα (γενικά): Μια ανεπιθύμητη εκκένωση μέσω του αέρα γύρω ή πάνω στην επιφάνεια μιας στερεής ή υγρής μόνωσης, ανάμεσα σε μέρη διαφορετικού δυναμικού ή πολικότητας, που παράγεται από την εφαρμογή της τάσης. Ηλεκτρόδιο Εδάφους: Ένας αγωγός ή μια ομάδα αγωγών σε στενή επαφή με το έδαφος με σκοπό να παρέχει σύνδεση με το έδαφος. Πυκνότητα Κεραυνών (GFD) (Ng) : Ο μέσος αριθμός των πληγμάτων από κεραυνό ανά μονάδα τόπου ανά μονάδα χρόνου σε μια συγκεκριμένη θέση (κεραυνοί/km2/έτος). Μονωτής Επίτονων: Ένα μονωτικό στοιχείο, συνήθως επιμηκυμένης μορφής με εγκάρσιες τρύπες ή σχισμές, με σκοπό τη μόνωση δυο μερών ενός επίτονου ή την παροχή μόνωσης ανάμεσα στη κατασκευή και το στήριγμα, καθώς και τη προστασία σε περίπτωση σπασμένων καλωδίων. Οι πορσελάνινοι μονωτές καλωδίων γενικά σχεδιάζονται για να πιέζεται η πορσελάνη σε περίπτωση συμπίεσης, αλλά γενικά στη πίεση χρησιμοποιούνται ξύλινοι μονωτές εξοπλισμένοι με το κατάλληλο υλικό. Επίτονο: Ένα απομονωμένο καλώδιο για τη στήριξη ημιελαστικής έντασης ανάμεσα στο πόλο ή τη κατασκευή και τη ράβδο στήριξης, ή ανάμεσα στις κατασκευές. Έμμεσο Πλήγμα: Ένα χτύπημα κεραυνού που δε χτυπάει απευθείας σε κάποιο μέρος ενός δικτύου, αλλά προκαλεί υπέρταση σε αυτό. Επαγόμενη Τάση (Πλήγματα Κεραυνού): Η τάση που προκαλείται σε ένα δίκτυο ή μια ηλεκτρική εγκατάσταση από ένα έμμεσο πλήγμα. πλήγμα Πρώτο Πλήγμα Κεραυνού: Η πρώτη εκφόρτιση κεραυνού στο έδαφος. έδαφος

10 10 Ακόλουθο Πλήγμα Κεραυνού: Μια εκφόρτιση κεραυνού που μπορεί να ακολουθήσει μια πορεία που έχει ήδη προδιαγράψει το πρώτο πλήγμα. Κεραυνός: Η πλήρης εκφόρτιση κεραυνού, που συνήθως δημιουργείται από αγωγούς ενός σύννεφου που ακολουθούνται από ένα ή περισσότερα πλήγματα επιστροφής. Σφάλμα λόγω Κεραυνού: Μια διακοπή ρεύματος που ακολουθεί μετά από έναν κεραυνό που προκαλεί βλάβη στο ρεύμα του συστήματος, απαιτώντας έτσι τη λειτουργία μιας συσκευής μετατροπής για την επιδιόρθωση της βλάβης. Συμπεριφορά Γραμμών σε Κεραυνούς: Η απόδοση μιας γραμμής που εκφράζεται ως ο ετήσιος αριθμός των βραχυκυκλωμάτων από κεραυνούς σε μια βάση κυκλώματος μιλίου ή πύργου γραμμών μιλίου. Δες επίσης: προστασία από άμεσο πλήγμα. Αλεξικέραυνο (ή απαγωγέας υπερτάσεων) από μεταλλικά οξείδια (MOSA): Ένα αλεξικέραυνο που χρησιμοποιεί βαλβίδες κατασκευασμένες από υλικά οξειδίων μη γραμμικής αντίστασης. Αγωγός Προστασίας (OHGW): Αγωγός γης ή αγωγοί τοποθετημένοι πάνω από τους αγωγούς φάσης με σκοπό τη διακοπή άμεσων πληγμάτων για τη προστασία των αγωγών φάσης από άμεσα πλήγματα. Μπορεί να γειώνονται άμεσα ή έμμεσα μέσω μικρών διακένων. Δες επίσης: προστασία από άμεσο πλήγμα. Γωνία Προστασίας: Η γωνία ανάμεσα στη κατακόρυφη γραμμή μέσω του εναέριου αγωγού εδάφους και μιας γραμμής που συνδέει τον εναέριο αγωγό εδάφους με το προστατευτικό αγωγό. Δες επίσης: προστασία από άμεσο πλήγμα. Αγωγός Προστασίας: Αγωγοί τοποθετημένοι κοντά στους αγωγούς φάσης για τους εξής σκοπούς: Προστασία των αγωγών φάσης από άμεσα πλήγματα κεραυνών. Μείωση των τάσεων που προκαλούνται από εξωτερικά ηλεκτρομαγνητικά

11 11 πεδία. Μείωση της κυματικής αντίστασης ενός συστήματος OHGW. Αύξηση της αμοιβαίας αντίστασης κύματος ενός συστήματος OHGW στους προστατευμένους αγωγούς φάσης. Μπορούν να είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένοι απευθείας στη κατασκευή ή έμμεσα μέσω μικρών ανοιγμάτων. Προστατευτικό Διάκενο: Οποιοδήποτε διάστημα αέρα ανάμεσα σε δυο αγωγούς που είναι ηλεκτρικά μονωμένοι μεταξύ τους ή ηλεκτρικά συνδεδεμένοι από απόσταση. Αλεξικέραυνο: Μια προστατευτική κατασκευή για το περιορισμό των υπερτάσεων στον εξοπλισμό, η οποία παρεκκλίνει το ρεύμα κύματος και επαναφέρει τη συσκευή στην αρχική της κατάσταση. Μπορεί να επαναλάβει αυτές τις λειτουργίες όπως έχουν προσδιοριστεί. 1.4 Παράμετροι Κεραυνών Πτώση Κεραυνών Ο κεραυνός συμβαίνει κατά τη διάρκεια καταιγίδων, χιονοθύελλων και άλλων φυσικών φαινομένων. Παρόλα αυτά, στις περισσότερες περιοχές, οι καταιγίδες είναι η κύρια αιτία κεραυνών. Οι καταιγίδες προκαλούν κεραυνούς μέσα στο σύννεφο, μεταξύ σύννεφων και μεταξύ σύννεφου γης. Οι κεραυνοί μέσα στα σύννεφα είναι οι πιο συνηθισμένοι, αλλά ο κεραυνός ανάμεσα σε σύννεφο και έδαφος επηρεάζει τις εναέριες γραμμές διανομής. Κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας προκαλούνται διακοπές ρεύματος από τον άνεμο και τους κεραυνούς. Διακοπές που προκαλούνται από τον άνεμο, τα δέντρα και κατεστραμμένο εξοπλισμό, κάποιες φορές θεωρούνται αποτέλεσμα κεραυνών. Αυτό κάνει τον αριθμό των διακοπών από τους κεραυνούς να φαίνεται πλαστά

12 12 υψηλός. Στις περισσότερες περιοχές του κόσμου, μια ένδειξη δραστηριότητας κεραυνών μπορεί να αποκτηθεί από κεραυνικά δεδομένα (ημέρες καταιγίδων με κεραυνούς ανά έτος). Ένας παγκόσμιος ισοκεραυνικός χάρτης υπάρχει στο σχήμα 2.1. Το κεραυνικό επίπεδο είναι μια ένδειξη από τοπική δραστηριότητα κεραυνών που βασίζεται στις μέσες ποσότητες, οι οποίες προκύπτουν από ιστορικά διαθέσιμες εδαφικές παρατηρήσεις. Υπάρχουν και πιο λεπτομερή κεραυνικά δεδομένα ή χάρτες συγκεκριμένων περιοχών του κόσμου. Μια πιο λεπτομερής απεικόνιση της δραστηριότητας των κεραυνών μπορεί να αποκτηθεί από χάρτες για τη πυκνότητα πληγμάτων κεραυνών στο έδαφος (GFD) που δημιουργούνται από πληροφορίες που λαμβάνονται μέσω δικτύων εντοπισμού των κεραυνών. Ένα δείγμα GFD χάρτη των ΗΠΑ υπάρχει στο σχήμα 2.2. Συστήματα θέσεων κεραυνών και δικτύων μέτρησης των κεραυνών έχουν τοποθετηθεί στη Β. Αμερική και σε άλλα σημεία του κόσμου. Έχοντας αρκετή εμπειρία, αυτά τα δίκτυα μπορούν να παράσχουν λεπτομερείς GFD χάρτες. Οι GFD χάρτες μπορούν να παρέχουν μεγαλύτερη λεπτομέρεια και ακρίβεια από αυτήν των στοιχείων βροντών. Τα συστήματα θέσης δίνουν επίσης ποσότητες από μετρήσεις, που είναι πιο χρήσιμες και λεπτομερείς από τα κεραυνικά δεδομένα. Εκτός από το να δίνουν τη συχνότητα των κεραυνών, τα δίκτυα μπορούν επίσης να παρέχουν την ημερομηνία, την ώρα, τη θέση, τον αριθμό των πληγμάτων, την εκτίμηση του ρεύματος του μεγαλύτερου πλήγματος και την πολικότητα. Σε κάποιες περιοχές του κόσμου, αυτά τα σύστημά έχουν ή πλησιάζουν στο να έχουν αρκετά δεδομένα (τουλάχιστον 7 χρόνων) για σχεδιαστικούς σκοπούς. Οι χάρτες GFD προς το παρόν χρησιμοποιούνται για σχεδιασμό γραμμών διανομής, για τον υπολογισμό βραχυκυκλωμάτων που προκαλούνται από κεραυνούς, και για πολλούς άλλους τύπους αναλύσεων των κεραυνών. Η αξιοπιστία μιας γραμμής διανομής εξαρτάται από την έκθεσή της στον κεραυνό. Για να προσδιοριστεί η έκθεση, ο μελετητής γραμμών διανομής πρέπει να γνωρίζει τον ετήσιο αριθμό κεραυνών ανά μονάδα περιοχής ανά μονάδα χρόνου. Αυτό το GFD μπορεί να το υπολογίσει με πολλούς τρόπους.

13 13 Σχήμα 1.1: Παγκόσμιος ισοκεραυνικός χάρτης Σχήμα 1.2 Χάρτης GFD Το GFD μπορεί να υπολογιστεί από το κεραυνικό επίπεδο χρησιμοποιώντας

14 14 την παρακάτω ισότητα: Ng =0,04 Td 1,25 [κεραυνοί/km2/έτος] (1) Όπου Td είναι ο αριθμός των ημερών με κεραυνούς ανά χρόνο (το κεραυνικό επίπεδο). Μια άλλη εκτίμηση για το GFD μπορεί να αποκτηθεί από τα αρχεία ωρών με κεραυνούς, όπως δείχνει η σχέση: Ng =0,054 Th1,1 (2) Υπολογισμοί για το GFD μπορούν να αποκτηθούν επίσης απευθείας από τα στοιχεία των δικτύων εντοπισμού των κεραυνών ή από μετρητές λάμψεων. Εάν υπάρχουν στοιχεία αρκετών χρόνων, αυτό έχει το πλεονέκτημα αναγνώρισης τοπικών διαφοροποιήσεων. Τα ποσοστά των κεραυνών και των διακοπών που προκαλούνται από αυτούς έχουν αξιόλογη διαφοροποίηση από χρόνο σε χρόνο. Η ιστορική, σταθερή απόκλιση για ετήσιες μετρήσεις δραστηριοτήτων κεραυνών κυμαίνεται από 20% μέχρι 50% από το μέσο όρο. Υπολογισμοί για GFD σε μια μικρή περιοχή όπως 10*10 km έχουν μεγαλύτερη σταθερή απόκλιση περίπου 30-50% από το μέσο όρο. Μεγαλύτερες περιοχές όπως 500*500 km έχουν μικρότερη σταθερή απόκλιση 20-25% από το μέσο όρο. Σε περιοχές με μικρότερα επίπεδα δραστηριότητας κεραυνών, η σχετικά σταθερή απόκλιση είναι υψηλότερη. Με τέτοιες μεγάλες σταθερές αποκλίσεις, χρειάζονται δεδομένα πολλών χρόνων για να υπολογιστεί με ακρίβεια ο μέσος όρος. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα σε δυο περιπτώσεις: α) όταν χρησιμοποιούνται δεδομένα για κεραυνούς στο έδαφος μιας μεμονωμένης περιοχής, και β) για τον υπολογισμό των ποσοστών διακοπών από κεραυνούς σε μια γραμμή διανομής, από τα στοιχεία διακοπής λειτουργίας.

15 Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του κεραυνού Κατανομές μεγίστου ρεύματος Από την πολύ περιεκτική περίληψη των παραμέτρων κεραυνών που παρουσιάζονται από το CIGRE Working group (που παρουσιάζεται στο πίνακα 1), για τα πρώτα πλήγματα, η διαφοροποίηση του ρεύματος κορυφής ενός κεραυνού Ιο μπορεί να προσεγγιστεί από μια κατανομή λογαριθμική κανονική. Προκειμένου να διαχειριστούμε τη πιθανολογική κατανομή των κορυφαίων τιμών ρεύματος με ένα πιο απλό τρόπο, υιοθετείται η ακόλουθη έκφραση: P (Io io)=(1/(1+(io/ β1)2,6)) (3) Η εξίσωση (3) δείχνει τη πιθανότητα το Ιο ρεύμα κορυφής του κεραυνού να είναι ίσο ή μεγαλύτερο από μια δεδομένη τιμή io [ka]

16 16

17 Συμπεριφορά Εναέριων Γραμμών Διανομής σε Περίπτωση Κεραυνού Αυτό το τμήμα περιγράφει πως να υπολογίσει κανείς τον αριθμό των άμεσων και επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων σε κυκλώματα διανομής. Οι κεραυνοί μπορεί να ευθύνονται για πολλές διακοπές ρεύματος σε γραμμές διανομής. Ο κεραυνός μπορεί να προκαλέσει βραχυκυκλώματα από: 1. Άμεσα πλήγματα 2. Μεταβολή τάσης από κοντινά πλήγματα Απευθείας κεραυνός σε γραμμές διανομής ηλεκτρικής ενέργειας προκαλεί βραχυκυκλώματα σε μονώσεις σε πλειψηφία των περιπτώσεων. Για παράδειγμα, ένα πλήγμα 10kA θα μπορούσε να παράγει μια υπέρταση περίπου 2000kV, πέρα από τα επίπεδα μόνωσης των εναέριων γραμμών διανομής ονομαστικής τάσης 69kV. Παρ όλα αυτά η εμπειρία και οι παρατηρήσεις δείχνουν οτι πολλές από τις διακοπές λειτουργίας, που σχετίζονται με κεραυνούς, σε γραμμές με μικρή μόνωση οφείλονται στο κεραυνό που πέφτει στο έδαφος κοντά στη γραμμή. Οι περισσότερες τάσεις που προκαλούνται σε μια γραμμή διανομής από εκκενώσεις κεραυνών που καταλήγουν κοντά στη γραμμή είναι μικρότερες από 300kV. Οι κεραυνοί μπορούν να συγκεντρωθούν από ψηλότερα αντικείμενα, και έτσι το ύψος και η απόσταση από τη γραμμή διανομής των προστατευτικών αντικειμένων, όπως τα δέντρα και τα κτίρια, θα επηρεάσουν τη συμπεριφορά της γραμμής σε περίπτωση κεραυνού.

18 18 Σχήμα 2.3 Περιγραφή των παραμέτρων των κεραυνών σε σχήμα κύματος Πλήγματα κεραυνών σε Εναέριες γραμμές Ύψος κατασκευής Ο κεραυνός μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στην αξιοπιστία μιας γραμμής, ειδικά εάν οι πόλοι της είναι πιο ψηλά από τη περιβάλλουσα τοποθεσία. Το ποσοστό των κεραυνών N, που πλήττουν ανοιχτή περιοχή (όχι μεγάλα δέντρα ή κτίρια κοντά), υπολογίζεται από την εξίσωση Eriksson. 0,6 N = Ng (((28 h )+b)/10) (4) Όπου, h είναι το ύψος του πόλου (m) b το πλάτος της κατασκευής (m) Ng είναι η πυκνότητα των κεραυνών (κεραυνοί/km2/έτος) Ν είναι κεραυνοί/100km/έτος

19 19 Για τις περισσότερες γραμμές διανομής, ο παράγοντας πλάτους της κατασκευής b είναι αμελητέος. Από την εξίσωση (4), εάν το ύψος του πόλου αυξάνεται κατά 20%, το ποσοστό κεραυνών στην εναέρια γραμμή διανομής θα αυξανόταν κατά 12%. Θα πρέπει να σημειωθεί οτι η γραμμή διανομής μπορεί να συγκεντρώσει πολλούς περισσότερους κεραυνούς από όσους θα προβλεπόταν από το 4*Η μοντέλο που χρησιμοποιείται για πολλά χρόνια. Στο μοντέλο 4*Η, ο αριθμός των κεραυνών που συγκεντρώνονταν από τη γραμμή διανομής υπολογιζόταν από ενα πλάτος δυο φορές του ύψους της γραμμής και στις δυο πλευρές της γραμμής. Η έκθεση της γραμμής διανομής στο κεραυνό εξαρτάται από το πόσο προεξέχουν οι κατασκευές πάνω από τη γύρω περιοχή. Οι κατασκευές που βρίσκονται κατά μήκος των κορυφών των βουνών, οροσειρών ή λόφων θα είναι πιο πιθανοί στόχοι για πλήγματα από κεραυνούς από αυτές που προστατεύονται από φυσικά στοιχεία Προστασία από κοντινές κατασκευές και δεντρά Δέντρα και κτίρια μπορούν να παίξουν σημαντικό ρόλο στη συμπεριφορά των γραμμών διανομής έναντι κεραυνών. Μπορούν να τραβήξουν πολλούς κεραυνούς που σε διαφορετική περίπτωση θα έπλητταν μια γραμμή. Ο παράγοντας προστασίας Sf, προσδιορίζεται ως το τμήμα ανά μονάδα των γραμμών διανομής που προστατεύονται από κοντινά αντικείμενα. Ο αριθμός των πληγμάτων στη γραμμή τότε είναι: Ns = N* (1 - Sf) (5) Ένας προστατευτικός παράγοντας 0.0 σημαίνει οτι η γραμμή διανομής είναι σε ανοιχτό έδαφος χωρίς καθόλου προστασία από κοντινά αντικείμενα και ο παράγοντας 1.0 σημαίνει οτι η γραμμή διανομής είναι τελειώς προστατευμένη από άμεσα πλήγματα.

20 20 Το σχήμα 2.4 δείχνει έναν τρόπο για τον υπολογισμό των προστατευτικών παραγόντων από αντικείμενα με διαφορετικά ύψη για μια γραμμή διανομής ύψους 10m. Τα αντικείμενα υποτίθεται οτι είναι σε μια ομοιόμορφη ευθεία παράλληλη προς τη γραμμή διανομής. Αυτό θα μπορούσε να αναπαριστά μια σειρά από δέντρα ή κτίρια παράλληλα προς τη γραμμή διανομής. Σχήμα 2.4 Παράγοντες προστασίας λόγω των κοντινών αντικειμένων σε διαφορετικά ύψη για μια γραμμή διανομής ύψους 10m. Το σχήμα 2.4 μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για αντικείμενα και στις δυο πλευρές της γραμμής διανομής, εάν αθροιστούν οι προστατευτικοί παράγοντες για τη δεξιά και την αριστερή πλευρά (εάν το άθροισμα των προστατευτικών παραγόντων είναι περισσότερο από ένα, τότε ο παράγοντας συνολικής προστασίας είναι ίσος με ένα). Για παράδειγμα θεωρείστε μια γραμμή διανομής ύψους 10m με τις ακόλουθες σειρές από κτίρια σε κάθε πλευρά: α) Μια σειρά από κτίρια ύψους 7.5m, 30m από την αριστερή πλευρά της γραμμής διανομής (Sfleft = 0,23) β) Μια σειρά ύψους 15m, 40m από τη δεξιά πλευρά της γραμμής διανομής (Sfright = 0,4)

21 21 Εάν το GFD είναι 1 κεραυνός/km2/έτος, ο αριθμός των άμεσων πληγμάτων στην εναέρια γραμμή διανομής σε ανοιχτό έδαφος θα ήταν 11,15 κεραυνοί/100km/έτος [απο την εξίσωση (4)]. Με τις σειρές των κτιρίων, ο αριθμός των άμεσων πληγμάτων θα μειωνόταν σε: Ns = N [1-(Sfleft+Sfright)/2] = (11,15 κεραυνοί/100km/έτος) [1-(0,23+0,4)/2] = 7,64 κεραυνοί/100km/έτος (6) Εκτός από το αν η μόνωση της γραμμής διανομής προστατεύεται από αγωγό προστασίας ή αλεξικέραυνα, όλοι οι κεραυνοί θα προκαλέσουν βραχυκυκλώματα ανεξάρτητα από το επίπεδο μόνωσης, το διάστημα αγωγών, ή το έδαφος. Γι αυτό, προκειμένου να εκτιμηθεί ο αριθμός των βραχυκυκλωμάτων λόγω των άμεσων πληγμάτων από κεραυνούς, χρησιμοποιούμε την εξίσωση (4) για μια γραμμή διανομής σε ανοιχτό έδαφος, ή τις εξισώσεις (4) και (5) για μια μερικώς προστατευμένη γραμμή. Υποτίθεται οτι όλα τα βραχυκυκλώματα θα προκαλέσουν βλάβες στο κύκλωμα διανομής Βραχυκυκλώματα από Επαγόμενη Τάση Σύμφωνα με το Rusck, η μέγιστη τάση που προκαλείται σε μια γραμμή ενέργειας στο σημείο που βρίσκεται πιο κοντά στο πλήγμα μπορεί να εκτιμηθεί από: Vmax=38,8 (( Io hd )/ y) (7) Όπου, Ιο είναι η μεγαλύτερη τιμή ρεύματος του κεραυνού. hd είναι το μέσο ύψος της γραμμής πάνω από το επίπεδο του εδάφους. y είναι η πλησιέστερη απόσταση ανάμεσα στη γραμμή και το πλήγμα του κεραυνού.

22 22 Η εξίσωση (7) χρησιμοποιείται για ένα απείρως μακρύ, μονό αγωγό πάνω από ένα τέλειο αγώγιμο έδαφος. Ένας ουδέτερος αγωγός πάνω στο έδαφος ή ένας εναέριος προστατευτικός αγωγός θα μειώσει τη τάση στη μόνωση από έναν παράγοντα που εξαρτάται από τη στήριξη και την απόσταση του επίγειου αγωγού από τους αγωγούς φάσης. Αυτός ο παράγοντας είναι τυπικά μεταξύ 0,6 και 0,9. Η συχνότητα βραχυκυκλωμάτων που προκαλούνται από τη τάση μπορεί να αυξηθεί δραματικά για χαμηλά επίπεδα μόνωσης. Το σχήμα 4.5 παρουσιάζει τη συχνότητα βραχυκυκλωμάτων ως λειτουργία της κρίσιμης τάσης διάσπασης (CFO) μιας γραμμής. Το σχήμα 4.5 δείχνει τα αποτελέσματα από δυο διαφορετικές διατάξεις γείωσης. Το μη-γειωμένο κύκλωμα δεν έχει γειωμένο ουδέτερο αγωγό ή αγωγό προστασίας, όπως συμβαίνει σε ένα κύκλωμα που έχει τρεις αγωγούς μη γειωμένους ή σε ένα κύκλωμα κοινής γείωσης με τέσσερις αγωγούς. Τα αποτελέσματα για ένα γειωμένο κύκλωμα είναι για ένα κύκλωμα με γειωμένο ουδέτερο αγωγό ή εναέριο αγωγό προστασίας. Το γειωμένο κύκλωμα έχει λιγότερα βραχυκυκλώματα για ένα δεδομένο CFO, επειδή ο γειωμένος αγωγός μειώνει τη πίεση της τάσης στη μόνωση. Ωστόσο, μη γειωμένες και κοινής γείωσης κατασκευές κυκλωμάτων, μπορεί να έχουν τη τάση να έχουν μεγαλύτερο CFO φάση-έδαφος από μια αντίστοιχη κατασκευή κυκλώματος πολλαπλής γείωσης, λόγω της απουσίας του γειωμένου ουδέτερου αγωγού. Οι τιμές είναι ομαλοποιημένες για ένα GFD από 1 κεραυνό/100km2/έτος και μια γραμμή διανομής ύψους 10m. Τα αποτελέσματα μπορούν να κυμανθούν γραμμικά ανάλογα με το μήκος και το GFD. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται στο σχήμα 2.5 είναι για μια γραμμή διανομής σε ανοιχτό έδαφος χωρίς κοντινά δέντρα ή κτίρια. Ο αριθμός των βραχυκυκλωμάτων που προκαλούνται εξαρτάται από τη παρουσία κοντινών αντικειμένων που μπορούν να προστατεύσουν τη γραμμή από άμεσα πλήγματα. Αυτό μπορεί να αυξήσει τα βραχυκυκλώματα που προκαλούνται από τη τάση, καθώς θα υπάρχουν περισσότερα κοντινά πλήγματα.

23 23 Σχήμα 2.5 Αριθμός βραχυκυκλωμάτων από επαγόμενη τάση έναντι του επιπέδου μόνωσης της γραμμής διανομής. (Το ύψος της γραμμής είναι 10m) Ως σημείο αναφοράς, μια γραμμή διανομής ύψους 10m σε ανοιχτό έδαφος με GFD = 1 κεραυνό/km2/έτος θα έχει κατά προσέγγιση 11 κεραυνούς / 100km/έτος λόγω των άμεσων πληγμάτων, χρησιμοποιώντας την εξίσωση (4). Σε ανοιχτό έδαφος, οι τάσεις που προκαλούνται θα είναι πρόβλημα μόνο για τις γραμμές με πολύ χαμηλά επίπεδα μόνωσης. Για παράδειγμα, ο αριθμός των βραχυκυκλωμάτων που προκαλούνται από τη τάση θα υπερέχει από τον αριθμό βραχυκυκλωμάτων από άμεσο πλήγμα για ένα μη-γειωμένο κύκλωμα,

24 24 μόνο εάν το CFO είναι λιγότερο από 75kV (από το σχήμα 2.5). Σε προστατευμένες περιοχές, τα βραχυκυκλώματα που προκαλούνται από τη τάση είναι ιδιαίτερης σημασίας. Τυπικά, μια υπόθεση που χρησιμοποιείται για γραμμές διανομής είναι οτι εάν το CFO είναι 300kV ή περισσότερο, τα βραχυκυκλώματα που προκαλούνται θα περιοριστούν. Σχεδόν όλες οι μετρήσεις από τη τάση είναι μικρότερες από 300kV, και το σχήμα 4.5 δείχνει οτι μια γραμμή με CFO μεγαλύτερο από 300kV θα έχει πολύ λίγα βραχυκυκλώματα από τάση. Ένας ακόμη παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψιν είναι ότι οι περισσότερες γραμμές διανομής έχουν μετασχηματιστές διανομής που προστατεύονται από αλεξικέραυνα. Αυτές παρέχουν επίσης ως ένα βαθμό μείωση των βραχυκυκλωμάτων από τάση (βλ 2.7.2). Παρόλα αυτά αυτή η μείωση μπορεί να είναι μικρή σε αγροτικά και προαστιακά κέντρα. 1.6 Επίπεδο Μόνωσης Γραμμών Διανομής Αυτή η οδηγία είναι μια προσπάθεια για να βοηθηθεί ο μηχανικός του συστήματος διανομής στο να βελτιώσει τη μόνωση από κεραυνό των εναέριων γραμμών διανομής. Οι περισσότερες εναέριες κατασκευές χρησιμοποιούν περισσότερες από έναν τύπους μονωτικών υλικών για προστασία από κεραυνό. Τα πιο συνηθισμένα μονωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές εναέριων γραμμών διανομής είναι η πορσελάνη, ο αέρας, το ξύλο, τα πολυμερή και τα fiberglass. Το κάθε στοιχείο έχει τη δική του μονωτική ισχύ. Όταν τα μονωτικά υλικά χρησιμοποιούνται στη σειρά, το επίπεδο μόνωσης που προκύπτει δεν είναι το άθροισμα των επιπέδων που σχηματίζονται με το κάθε συστατικό, αλλά κάτι λιγότερο από αυτή τη τιμή. Οι ακόλουθοι παράγοντες επηρεάζουν τα επίπεδα βραχυκυκλωμάτων από

25 25 κεραυνό στις γραμμές διανομής και καθιστούν δύσκολη την εκτίμηση για το επίπεδο της τελικής μόνωσης: α) Ατμοσφαιρικές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένων της πυκνότητας του αέρα, της υγρασίας, της βροχόπτωσης και της ατμοσφαιρικής μόλυνσης. β) Η πολικότητα και ο ρυθμός ανόδου της τάσης. γ) Φυσικοί παράγοντες όπως το σχήμα του μονωτήρα, το σχήμα του μεταλλικού υλικού και η διαμόρφωση του μονωτήρα (που τοποθετείται κάθετα, οριζόντια ή με κάποια γωνία). Εάν το ξύλο είναι στη πορεία εκφόρτισης του πλήγματος του κεραυνού, το αποτέλεσμα του πλήγματος στην ισχύ της μόνωσης μπορεί να είναι σχετικά ποικίλο, εξαρτώμενο κυρίως από την υγρασία επάνω στην επιφάνεια του ξύλου. Η ισχύς της μόνωσης εξαρτάται σε μικρότερο βαθμό από τις φυσικές διαστάσεις του ξύλου. Παρ όλο που ο μελετητής μηχανικός μπορεί να είναι περισσότερο εξοικειωμένος με το βασικό επίπεδο μόνωσης έναντι κεραυνών (BIL) ενός δεδομένου συνδυασμού μονωτικών υλικών, το αποτέλεσμα αυτής της οδηγίας δίνεται με βάση το CFO αυτών των συνδυασμών. Το CFO προσδιορίζεται από το επίπεδο τάσης στο οποίο στατιστικά υπάρχει 50% πιθανότητα για βραχυκύκλωμα και 50% πιθανότητα αντοχής-αντίστασης. Αυτή η τιμή προσδιορίζεται σε εργαστηριακές συνθήκες. Εάν υποτεθεί μια Gaussian κατανομή δεδομένων βραχυκυκλώματος, τότε κάθε συγκεκριμένη πιθανότητα αντίστασης μπορεί να υπολογιστεί στατιστικά από τη τιμή CFO και τη σταθερή απόκλιση. Καθώς γίνονταν διαθέσιμα τα εργαστηριακά δεδομένα, μελετήθηκαν διάφορες μέθοδοι στη προσπάθεια να αναπτυχθεί μια διαδικασία για τον προσδιορισμό του αναμενόμενου CFO ενός συγκεκριμένου συνδυασμού από μονωτικά υλικά. Η προσέγγιση «επιπρόσθετη αντοχή μόνωσης» μπορεί να είναι η πιο πρακτική.

26 26 Αυτή η μέθοδος υιοθετήθηκε από μια παρόμοια διαδικασία που χρησιμοποιήθηκε νωρίτερα στο σχεδιασμό των γραμμών μεταφοράς, αλλά έχει επεκταθεί στην εφαρμογή της σε πολλά μονωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται στη κατασκευή γραμμών διανομής. Χρησιμοποιεί το CFO του βασικού ή πρωτεύοντος μονωτικού υλικού και προσθέτει σε αυτήν τη τιμή την αύξηση του CFO που προσφέρεται από ένα επιπλέον υλικό (έχοντας υπόψιν ότι η επιπλέον μονωτική ισχύς είναι πάντα μικρότερη από αυτή που έχει το μόνο το στοιχείο που προστίθεται) CFO τάση της συνδυασμένης μόνωσης Από πολύ νωρίς, οι ηλεκτρολόγοι μηχανικοί έχουν κατασκευάσει γραμμές διανομής χρησιμοποιώντας ξύλινους βραχίονες και πόλους σε σειρά με βασικούς μονωτήρες για να αυξήσουν την ισχύ της μόνωσης των γραμμών διανομής ενάντια του κεραυνού. Στις αρχές του 1930, σε μια σειρά μελετών παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα που προέκυψαν όταν μονωτήρες δοκιμάστηκαν σε συνδυασμό με ξύλο. Προκύπτει ένα ζήτημα για το πόση επιπλέον μόνωση έναντι της τάσης του κεραυνού προέκυπτε στην αρχική μόνωση (τον μονωτήρα). Ένα μέρος της απάντησεις προέκυψε μέσα από την έρευνα σε πολλά εργαστήρια και κάποια αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν το 1940 και το Μια γενική περίληψη προηγούμενων εργασιών πάνω στο CFO παρουσιάστηκε στην AIEE Committee Report του 1950 και μια εκτενής αναφορά το Παρόλα αυτά, αυτά τα αποτελέσματα εφαρμόστηκαν περισσότερο στη κατασκευή γραμμών μεταφοράς και όχι σε γραμμές διανομής. Στις εναέριες γραμμές διανομής, η πιο αδύναμη γενικά μόνωση τοποθετείται σε μια πολική κατασκευή και όχι ανάμεσα στους αγωγούς μέσω του αέρα. Πιο πρόσφατα, η έρευνα συνεχίστηκε σε πολύ-διηλεκτρικούς συνδυασμούς που χρησιμοποιούνται σε συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτές οι έρευνες αφορούσαν στις γραμμές διανομής και μεταφοράς και στο βαθμό αντοχής του

27 27 ξύλου, όταν αυτό εκτίθεται σε κεραυνό, σε κρουστικές τάσεις χειρισμών και σε κρουστικές τάσεις με απότομο μέτωπο. Πρόσφατα στις γραμμές διανομής χρησιμοποιούνται οι μονωτήρες πολυμερών και οι βραχίονες από fiberglass Προσδιορίζοντας τη CFO τάση για κατασκευές με μονώσεις σειράς Έρευνες έχουν δείξει ότι 1m ξύλου ή fiberglass προσθέτει περίπου kv στην αντοχή ολόκληρης της μόνωσης έναντι των κεραυνών. Για μεγαλύτερα μήκη, η αντοχή της μόνωσης έναντι του κεραυνού στο βραχίονα από ξύλο ή fiberglass και του συνδυασμού μονωτών προσδιορίζεται κυρίως μόνο από τον ξύλινο ή fiberglass βραχίονα. Η μόνωση εναλλασσόμενου ρεύματος λαμβάνεται μόνο από το μονωτήρα, και ο ξύλινος ή fiberglass βραχίονας θεωρείται μόνο ως επιπλέον μονωτικό για τη τάση του κεραυνού. Όταν η πορεία του κεραυνού στο έδαφος δε συναντά ένα ξύλινο ή fiberglass βραχίονα, αλλά δυο ή περισσότερους βραχίονες στη σειρά, το CFO του συνδυασμού δεν αποκτάται προσθέτοντας απλώς το κάθε CFO των συστατικών. Τα CFOs αυτών των συνδυαστικών μονωτήρων ελέγχονται από μια σειρά διαφορετικών παραγόντων, καθένας από τους οποίους απαιτεί ιδιαίτερη ξεχωριστή ανάλυση. Σήμερα, υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συνδυασμοί και σχηματισμοί που χρησιμοποιούνται από τις επιχειρήσεις. Η εκτεταμένη μέθοδος πρόσθετων CFO μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογιστεί το συνολικό CFO μιας κατασκευής διανομής με το να: α) Προσδιοριστεί η συμβολή του κάθε ξεχωριστού συστατικού μόνωσης στο συνολικό CFO του συνδυασμού. β) Υπολογιστεί το συνολικό CFO του συνδυασμού, γνωρίζοντας το CFO των συστατικών της μόνωσης.

28 28 Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας είτε τους πίνακες είτε τις καμπύλες που διαθέτουν τα δεδομένα των πειραμάτων, και χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα να συσχετίσει (κανείς) το αποτέλεσμα του ενός μονωτικού υλικού που προστίθεται σε ένα άλλο. Αυτή η διαδικασία στηρίζεται στα ενδεικτικά δεδομένα CFO της βασικής μόνωσης και σε ένα επιπρόσθετο σύνολο σύνθετων δεδομένων που δίνονται ως η CFO τάση που προστίθεται από ένα συγκεκριμένο συστατικό. Σε σχηματισμούς όπου υπάρχουν δυο συστατικά στοιχεία, το CFO του συνδυασμού είναι πολύ μικρότερο από το σύνολο των μεμονωμένων CFOs. Ο μονωτήρας θεωρείται η πρωταρχική ή η βασική μόνωση. Το CFO που αποκτάται για σχηματισμούς που αποτελούνται από δυο συστατικά υπολογίζεται ως το CFO του βασικού συστατικού συν το CFO του δεύτερου συστατικού. Η συνολική CFO τάση για δυο συστατικά είναι: CFOT = CFOins + CFOadd.sec (8) Όπου, CFOins είναι το CFO του κύριου συστατικού. CFOadd.sec είναι το CFO που προστίθεται από το δεύτερο συστατικό. Η συνολική CFO τάση τριών και περισσοτέρων συστατικών είναι: CFOT = CFOins + CFOadd.sec + CFOadd.third + + CFOadd.nth (9)

29 29 Όπου, CFOadd.third είναι το CFO που προστίθεται από το τρίτο συστατικό. CFOadd.nth είναι το CFO που προστίθεται στο nth συστατικό. Το μεμονωμένο CFO που χρησιμοποιείται πιο συχνά και τα πρόσθετα CFO συστατικά παρουσιάζονται στους πίνακες 2,3 και 4. Οι τιμές που δίνονται στους πίνακες αναφέρονται σε υγρές συνθήκες, που συστήνονται για τον υπολογισμό του CFO. Για τις τιμές του CFO υπό ξηρές συνθήκες που αποκτώνται από το κατασκευαστή ή από εργοστασιακά τεστ, πολλαπλασιάζουμε τις τιμές του ξηρού CFO με 0,8 για να λάβουμε μια εκτίμηση του CFO σε υγρές συνθήκες. Το CFO σε υγρές συνθήκες είναι τυπικά μεταξύ 0,7 και 0,9 του CFO υπό ξηρές συνθήκες. Πίνακας 2 Κύρια μόνωση (CFOins)

30 30 Πίνακας 3: Επιπρόσθετη CFO δευτερευόντων συστατικών (CFOadd.sec) Πίνακας 4: Τρίτα συστατικά επιπρόσθετης CFO (CFOadd.third) Σημείωση (για πίνακες από 2 έως 4) Όλες οι τιμές είναι για επίπεδα υγρού CFO Οι τιμές είναι το ελάχιστο των τιμών αρνητικής και θετικής πολικότητας. Οι μονωτήρες παρουσιάζονται μόνο ως παραδείγματα. Αναφέρονται στα δεδομένα του κατασκευαστή για πιο ακριβείς τιμές. Για συστατικά που δε δίνονται στον πίνακα 3 ή 4, το συνολικό CFO μπορεί να υπολογιστεί με μειώσεις για το δεύτερο και τρίτο συστατικό, όπως

31 31 CFOadd.sec = 0,45 * CFOins CFOadd.third = 0,20 * CFOins (10) H χρήση της εκτεταμένης μεθόδου πρόσθετων CFO και των πινάκων που δίνονται σε αυτήν την οδηγία συνήθως δίνει απαντήσεις με σφάλμα συν πλην 20%.Πιο ακριβή συμπεράσματα είναι διαθέσιμα με τις ακόλουθες μεθόδους: α) Εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών έναντι κεραυνών στη κατασκευή σε υγρές συνθήκες. Αυτή η μέθοδος θα δώσει πιο ακριβή αποτελέσματα. β) Εκτέλεση δοκιμών έναντι κεραυνών υπό ξηρές συνθήκες και πολλαπλασιασμός των τιμών με 0,8 για τον υπολογισμό του CFO σε υγρές συνθήκες. γ) Χρήση πιο λεπτομερών CFOs συστατικών. δ) Παραβολή με άλλα αποτελέσματα δοκιμών σε κατασκευές διανομής Πρακτικά ζητήματα Εξοπλισμός και υλικό υποστήριξης σε κατασκευές διανομής μπορούν να μειώσουν σημαντικά το CFO. Αυτές οι κατασκευές «αδύναμων-συνδέσεων» (weak-link) μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τις υπερπηδήσεις από προκληθείσες τάσεις. Παρακάτω περιγράφονται διάφορες περιπτώσεις. Επίτονα: Τα επίτονα μπορεί να είναι καθοριστικός παράγοντας στη μείωση του CFO μιας κατασκευής. Για μηχανικό πλεονέκτημα, τα επίτονα γενικά προσκολλόνται ψηλά στο πόλο πλησίον των κύριων μονωτικών στοιχείων. Επειδή τα επίτονα παρέχουν διαδρομή προς το έδαφος, η παρουσία τους γενικά θα μειώσει τον σχηματισμό του CFO. Οι μικροί πορσελάνινοι μονωτές επιτόνων που συχνά χρησιμοποιούνται, αποδίδουν πολύ λίγη επιπλέον μόνωση (γενικά λιγότερο από 30kV του CFO). Ένας μονωτήρας από fiberglass μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αξιόλογο κέρδος στην αντοχή της μόνωσης. Ένας μονωτήρας 50cm από fiberglass έχει

32 32 CFO περίπου 250kV. Διακοπή στους διακόπτες ασφαλείας: Η εγκατάσταση διακοπτών ασφαλείας είναι το κύριο παράδειγμα για τον απροστάτευτο εξοπλισμό που μπορεί να μειώσει το CFO ενός πόλου. Για συστήματα κατηγορίας 15kV, ο τρόπος εγκατάστασης του διακόπτη μπορεί να έχει 95kV BIL. Ανάλογα με το τρόπο εγκατάστασης του διακόπτη, μπορεί να μειωθεί το CFO ολόκληρης της κατασκευής περίπου στα 95kV (περίπου, επειδή το BIL κάθε μονωτικού συστήματος είναι πάντα μικρότερο από το CFO αυτού του συστήματος). Σε ξύλινους πόλους το πρόβλημα των βλαβών στους διακόπτες μπορεί συνήθως να βελτιωθεί με τη διευθέτηση της βλάβης έτσι ώστε το υποστήριγμα της σύνδεσης να τοποθετείται μακριά από τους γειωμένους αγωγούς (επίτονα, γειωμένοι αγωγοί και ουδέτεροι αγωγοί). Αυτό επίσης αφορά και τους διακόπτες και άλλα μέρη εξοπλισμού που δεν προστατεύονται από αλεξικέραυνα. Ύψος ουδέτερου αγωγού: Σε κάθε γραμμή, το ύψος του ουδέτερου αγωγού μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον εξοπλισμό με τον οποίο συνδέεται. Σε ξύλινους πόλους, όσο πιο κοντά είναι ο ουδέτερος αγωγός στους αγωγούς φάσης, τόσο πιο χαμηλό είναι το CFO. Αγώγιμα υποστηρίγματα και κατασκευές: Η χρήση τσιμεντένιων και ατσάλινων κατασκευών σε εναέριες γραμμές διανομής αυξάνεται, γεγονός που μειώνει σημαντικά το CFO. Μεταλλικοί βραχίονες και μεταλλικά υλικά χρησιμοποιούνται επίσης σε ξύλινες πολικές κατασκευές. Εάν ένα τέτοιο υλικό είναι γειωμένο, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι το ίδιο με αυτό μιας κατασκευής εξ ολοκλήρου από μέταλλο. Σε τέτοιες κατασκευές, το συνολικό CFO παρέχεται από το μονωτήρα και μονωτήρες με μεγαλύτερο CFO θα πρέπει να χρησιμοποιούνται για να αντισταθμίζουν την απώλεια της μόνωσης του ξύλου. Προφανώς, θα πρέπει να γίνονται παραχωρήσεις ανάμεσα στη συμπεριφορά έναντι του κεραυνού και άλλα ζητήματα, όπως ο μηχανικός σχεδιασμός ή η

33 33 τιμή. Είναι σημαντικό να γίνει κατανοητό οτι υπάρχουν παραχωρήσεις. Ο μελετητής θα πρέπει να γνωρίζει τα αρνητικά αποτελέσματα που μπορεί να έχει το μεταλλικό υλικό στη συμπεριφορά έναντι του κεραυνού και να προσπαθεί να ελαχιστοποιήσει αυτά τα αποτελέσματα. Σε ξύλινους πόλους και στο σχεδιασμό βραχιόνων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν υποστηρίγματα από ξύλο ή fiberglass για να διατηρηθούν τα καλά επίπεδα μόνωσης. Πολλαπλά κυκλώματα: Πολλαπλά κυκλώματα σε ένα πόλο συχνά προκαλούν μειωμένη μόνωση. Αυστηρά καθορισμένες αποστάσεις φάσεων και λιγότερο ξύλο εν σειρά συνήθως μειώνουν τα επίπεδα μόνωσης. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για γραμμές διανομής που στηρίζονται κάτω από γραμμές μεταφοράς σε ξύλινους πόλους. Οι γραμμές μεταφοράς συχνά έχουν ένα προστατευτικό αγωγό γείωσης σε κάθε πόλο. Ο αγωγός γείωσης μπορεί να μειώσει τη μόνωση. Αυτό μπορεί να βελτιωθεί με την απομάκρυνση του γειωμένου αγωγού από το πόλο με διαχωριστήρες από fiberglass. Γραμμές με διαχωριστήρες αγωγών: Οι γραμμές αυτές είναι εναέριες γραμμές διανομής με πολύ κοντινά διαστήματα. Επικαλυμμένοι αγωγοί και διαχωριστήρες (15-40cm) που κρέμονται από έναν μεταβιβαστικό αγωγό (messenger wire), παρέχουν στήριξη και ικανότητα μόνωσης. Μια κατασκευή διαχωριστήρων αγωγών θα έχει σταθερό CFO, γενικά στη τάξη των kV. Λόγω του σχετικά χαμηλού επιπέδου μόνωσης, η συμπεριφορά του έναντι του κεραυνού μπορεί να είναι μικρότερη από μια παραδοσιακή ανοιχτή κατασκευή. Λίγα μπορούν να γίνουν για να αυξηθεί το CFO σε μια κατασκευή διαχωριστήρων αγωγών. Μια τέτοια κατασκευή έχει το πλεονέκτημα ενός μεταβιβαστικού αγωγού που λειτουργεί ως αγωγός προστασίας. Αυτό μπορεί να μειώσει κάποια βραχυκυκλώματα από άμεσο πλήγμα. Τα ανάστροφα βραχυκυκλώματα συνήθως συμβαίνουν λόγω του χαμηλού επιπέδου μόνωσης. Βελτιωμένη γείωση θα βελτιώσει και τη συμπεριφορά έναντι κεραυνού. Προστατευτικά διάκενα και σύνδεσμοι μονωτήρων: Η σύνδεση των

34 34 μονωτήρων μπορεί κάποιες φορές να προλάβει βλάβη που προκαλείται από κεραυνό σε ξύλινους πόλους ή βραχίονες ή γίνεται για τη πρόληψη φωτιάς στη κορυφή των πόλων. Τα προστατευτικά διάκενα χρησιμοποιούνται επίσης για τη πρόληψη καταστροφών από κεραυνό σε ξύλινο υλικό (αυτό περιλαμβάνει REA κατασκευές για συγκεκριμένη προστασία πόλων). Σε κάποια σημεία του πλανήτη, τα προστατευτικά διάκενα χρησιμοποιούνται επίσης αντί για αλεξικέραυνα για προστασία εξοπλισμου. Προστατευτικά διάκενα και σύνδεσμοι μονωτήρων θα μειώσουν σημαντικά το CFO μιας κατασκευής. Εάν ήταν δυνατόν, προστατευτικά διάκενα, σύνδεσμοι μονωτήρων και κατασκευές προστασίας πόλων δεν θα έπρεπε να χρησιμοποιούνται για την πρόληψη βλάβης σε ξύλο. Καλύτερες λύσεις για καταστροφές σε ξύλο και για φωτιές σε πόλους είναι οι σύνδεσμοι μονωτήραξύλου στη βάση του μονωτήρα, όπως παρουσιάζεται στο Ικανότητα ξύλου για διακοπή Οι ξύλινοι πόλοι και οι βραχίονες έχουν επιδείξει ικανότητα να καταστέλλουν το τόξο που προκαλείται από κεραυνό και να το προλαμβάνουν από τη πρόκληση βλάβης στη συχνότητα ρεύματος. Οι ικανότητες του ξύλου για διακοπή είναι κατά κύριο λόγο μια λειτουργία της στιγμιαίας τάσης στη συχνότητα του ρεύματος τη στιγμή του βραχυκυκλώματος λόγω κεραυνού. Εάν η τάση είναι κοντά σε μηδενική τιμή, είναι πολύ πιθανόν η διακοπή να μη προκαλέσει βλάβη. Εάν η ονομαστική τάση κατά μήκος του ξύλινου βραχίονα διατηρείται κάτω από ένα συγκεκριμένο επίπεδο, η πιθανότητα για τη πρόκληση βλάβης μπορεί να μειωθεί σημαντικά. Εάν συμβούν πολλαπλά βραχυκυκλώματα, η διακοπή δεν είναι τόσο πιθανή (βλ σχήμα 2.6). Οι περισσότερες γραμμές διανομής θα υποστούν πολλαπλά

35 35 βραχυκυκλώματα από άμεσα πλήγματα. Σε κατασκευές διανομής που έχουν στο ξύλο πεδιακή ένταση RMS τάσης περισσότερο από 10kV/m του ξύλου, η διακοπή μπορεί να μην αποδώσει ικανοποιητικό όφελος. Για παράδειγμα, μια γραμμή διανομής 13,2 kv με 0,5 m ξύλου (σε θέση βραχίονα) ανάμεσα στο μονωτήρα φάσης και τον ουδέτερο αγωγό έχει κλίση τάσης RMS στο ξύλο 132kV/ 3/0,5m = 15,2kV/m. Γι αυτήν τη τάση, εάν επιτυγχάνονται κενά ξύλου 1m ανάμεσα σε όλους τους αγωγούς φάσης και όλα τα γειωμένα αντικείμενα στο πόλο, τότε η διακοπή μπορεί να γίνει ένας σημαντικός παράγοντας. Αυτό μπορεί ήδη να επιτευχθεί στα κυκλώματα με υψηλά επίπεδα μόνωσης και μακρινές αποστάσεις ξύλου. Γι αυτήν την οδηγία, γίνεται μια υπόθεση πως όλα τα βραχυκυκλώματα προκαλούν βλάβες. Σχήμα 6 - Πιθανότητα ενός τόξου ρεύματος λόγω βραχυκυκλώματος από κεραυνό σε υγρό ξύλινο βραχίονα

36 Καταστροφή του ξύλου λόγω του κεραυνού Η εμπειρία από τα service δείχνει πως η βλάβη στους πόλους ή τους βραχίονες λόγω κεραυνών είναι σχετικά σπάνια. Παρ όλα αυτά σε περιοχές με πολλούς κεραυνούς μπορεί να αποτελεί παράγοντα ανησυχίας υπό ορισμένες συνθήκες. Η πιθανότητα βλάβης λόγω κεραυνών εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, ειδικά την περιεκτικότητα σε υγρασία και την ηλικία του ξύλου. Η βλάβη και ο θρυμματισμός συμβαίνει όταν η βλάβη είναι εσωτερική στο ξύλο και όχι στην επιφάνεια του ξύλου. Εάν το ξύλο είναι πράσινο, είναι πιο πιθανό η βλάβη να είναι εσωτερική. Εάν τα ιστορικά στοιχεία δείχνουν οτι η καταστροφή του ξύλου είναι ένα πρόβλημα, το ξύλο μπορεί να προστατευτεί με τη σύνδεση των μονωτήρων. Έτσι, βραχυκυκλώνεται ο ξύλινος βραχίονας. Μια καλύτερη λύση μπορεί να είναι η χρήση των επιφανειακών ηλεκτροδίων που προσαρμόζονται κοντά στην άκρη των μονωτήρων. Αυτά μπορεί να είναι καλύμματα αγωγών, ταινίες ή άλλες μεταλλικές προεκτάσεις προσαρμοσμένες κοντά στο μονωτήρα στη πιθανή κατεύθυνση του βραχυκυκλώματος. Αυτό ενθαρρύνει τη διακοπή κοντά στην επιφάνεια παρά εσωτερικά. Προληπτικά μέτρα για τη καταστροφή του ξύλου από κεραυνό μειώνουν επίσης τη πιθανότητα για φωτιά στη κορυφή του πόλου. Αναφλέξεις στη κορυφή του πόλου είναι το αποτέλεσμα των διακοπών από διαρροές ρεύματος στις συνδέσεις μετάλλων με ξύλο. Τοπικοί σύνδεσμοι, χρησιμοποιώντας ταινίες αγωγών ή καλύμματα, καλύπτουν τη περιοχή όπου είναι πιο πιθανό να ξεκινήσει σε φτωχούς αγωγούς μετάλλου-ξύλου. Αυτό είναι προτιμότερο από την ολική σύνδεση των μονωτήρων.

37 Προστασια των γραμμων διανομης με προστατευτικο αγωγο Οι αγωγοί προστασίας είναι γειωμένοι και τοποθετούνται πάνω από τους αγωγούς φάσης για να διακόπτουν τα πλήγματα των κεραυνών, που θα μπορούσαν σε διαφορετική περίπτωση να πλήξουν απευθείας στις φάσεις. Το ρεύμα του κεραυνού εκτρέπεται στο έδαφος μέσω του γειωμένου πόλου. Το ρεύμα του κεραυνού διατρέχοντας τη γειωμένη αντίσταση του πόλου προκαλεί μια πιθανή αύξηση, έχοντας ως αποτέλεσμα μια μεγάλη διαφοροποίηση στη τάση ανάμεσα στο γειωμένο πόλο και τους αγωγούς φάσης. Η διαφορά στη τάση μπορεί να προκαλέσει ένα ανάστροφο βραχυκύκλωμα στη μόνωση από το γειωμένο πόλο σε έναν από τους αγωγούς φάσης. Το φαινόμενο του ανάστροφου βραχυκυκλώματος είναι ένας ουσιαστικός περιορισμός για την αποτελεσματικότητα των εφαρμογών προστατευτικών αγωγών σε γραμμές διανομής. Οι προστατευτικοί αγωγοί μπορούν να παρέχουν αποτελεσματική προστασία μόνο εαν: α) Χρησιμοποιούνται πρακτικές σχεδίασης καλής μόνωσης για να παρέχεται ικανοποιητικό CFO ανάμεσα στο γειωμένο καθοδικό πόλο (downlead) και τους αγωγούς φάσης. β) Αποκτηθούν χαμηλές αντιστάσεις γείωσης. Το σχήμα 1.5 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογιστεί ο αριθμός των βραχυκυκλωμάτων που προκαλούνται, προκειμένου να σχεδιαστεί ένας προστατευτικός αγωγός. Για κυκλώματα διανομής με τρεις αγωγούς, η προσθήκη ενός προστατευτικού αγωγού θα μειώσει τον αριθμό των βραχυκυκλωμάτων που προκαλούνται. Από τη στιγμή που ο προστατευτικός

38 38 αγωγός είναι γειωμένος, θα καταστείλει τις τάσεις στους αγωγούς φάσης μέσω της χωρητικής σύζευξης. Όσο πιο κοντά είναι οι αγωγοί των φάσεων στον προστατευτικό αγωγό, τόσο καλύτερη είναι η σύζευξη, και τόσο μικρότερες θα είναι οι προκληθείσες τάσεις (παρ όλο που αυτό μπορεί να μειώσει το CFO). Σημειώστε οτι προσθέτοντας έναν γειωμένο αγωγό κάτω από τους αγωγούς φάσης θα υπάρχει σχεδόν το ίδιο αποτέλεσμα με έναν εναέριο προστατευτικό αγωγό. Σε ένα σύστημα με τέσσερις αγωγούς και πολλαπλή γείωση, αντικαθιστώντας τον ουδέτερο αγωγό που βρίσκεται από κάτω με έναν εναέριο προστατευτικό αγωγό, δεν θα μειωθεί ο αριθμός των βραχυκυκλωμάτων που προκαλούνται. Παρ όλα αυτά, έχοντας και έναν προστατευτικό αγωγό, αυτό θα βελτιώσει ως ένα βαθμό την απόδοση. Το κόστος της ενσωμάτωσης ενός προστατευτικού αγωγού στο σχεδιασμό γραμμών διανομής μπορεί να είναι ουσιώδες. Εκτός από το κόστος του αγωγού, των γειώσεων στύλων, και της επιπλέον μόνωσης, το ύψος των στύλων πρέπει να είναι μεγαλύτερο για να στηρίζει τον αγωγό προστασίας, έτσι ώστε να είναι επαρκής η γωνία προστασίας ανάμεσα στον προστατευτικό αγωγό και τους εξωτερικούς αγωγούς φάσης. Το μεγαλύτερο ύψος κατασκευών προσελκύει περισσότερα άμεσα πλήγματα, και αυτό αντισταθμίζει ελαφρώς τη μείωση του ποσοστού βραχυκυκλωμάτων που παρέχει η προστασία. Παρ όλες τις δυσκολίες κόστους και σχεδιασμού, οι προστατευτικοί αγωγοί έχουν βρει κάποιες χρησιμότητες με μεγάλη επιτυχία Γωνιά προστασίας Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι όλα τα πλήγματα από κεραυνό καταλήγουν στον προστατευτικό αγωγό και όχι στους αγωγούς φάσης, προτείνεται μια γωνία προστασίας 45 ή λιγότερο όπως φαίνεται στο σχήμα 2.7. Αυτό ισχύει μόνο για γραμμές με ύψος μικρότερο από 15m με αποστάσεις μεταξύ αγωγών κάτω από 2m. Ψηλότερες γραμμές απαιτούν μικρότερη γωνία προστασίας.

39 Απαιτήσεις μόνωσης Η αποτελεσματικότητα των προστατευτικών αγωγών εξαρτάται σημαντικά από τη μόνωση που παρέχεται ανάμεσα στον γειωμένο αγωγό και τους αγωγούς φάσης. Εάν ο γειωμένος αγωγός είναι σε επαφή με το πόλο σε ολόκληρο το ύψος του, είναι δύσκολο να παρασχεθεί επαρκής μόνωση. Σε ένα ξύλινο στύλο, είναι συνήθως αναγκαίο να απομονωθεί ο γειωμένος πόλος από τον στύλο κοντά στους μονωτήρες φάσης και τους βραχίονες. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με ράβδους fiberglass, ή στηρίγματα που τοποθετούνται οριζόντια στο στύλο για να κρατήσουν το γειωμένο αγωγό 30-60cm μακριά από το στύλο. Το CFO από το γειωμένο αγωγό στη κοντινότερη φάση είναι η πιο μικρή τιμή από πολλές πορείες. Θα πρέπει να δοθεί προσοχή στη μόνωση επιτόνων προκειμένου να αποκτηθεί το απαραίτητο CFO. Ένα CFO πάνω από kv είναι απαραίτητο να καταστήσει αποτελεσματική την εφαρμογή προστατευτικών αγωγών. Χρησιμοποιώντας στηρίγματα με γειωμένους πόλους, δεν είναι δύσκολο να επιτευχθεί αυτό το επίπεδο μόνωσης στις γραμμές διανομής.

40 40 Σχήμα Προστατευτική γωνία προστατευτικού αγωγού Αποτελεσματικότητα επίπεδου στήριξης και μόνωσης Η αποτελεσματικότητα του προστατευτικού αγωγού εξαρτάται από τη στήριξη. Προκειμένου να είναι αποτελεσματικός ο σχεδιασμός ενός προστατευτικού αγωγού, οι αντιστάσεις του εδάφους πρέπει να είναι μικρότερες από 100Ω εάν το CFO είναι μικρότερο από 200kV. Εάν δοθεί προσοχή στο επίπεδο μόνωσης και το CFO είναι kV, μια αντίσταση γείωσης 40Ω θα έχει παρόμοια απόδοση. Ο προστατευτικός αγωγός θα πρέπει να γειώνεται σε κάθε στύλο για επαρκή αποτελέσματα. Το σχήμα 2.8 δείχνει τη συμπεριφορά σε άμεσο πλήγμα και την επίδραση της γείωσης με ένα παράδειγμα προσομοίωσης από υπολογιστή ενός προστατευτικού αγωγού με CFOs 175kV και 350kV.

41 41 Γραμμές διανομής εγκατεστημένες κάτω από γραμμές μεταφοράς μπορεί να είναι ιδιαίτερα ευπαθείς σε ανάστροφα βραχυκυκλώματα. Μεγαλύτερο ύψος κατασκευής και εγκαταστάσεις μεγαλύτερου πλάτους θα προκαλέσουν περισσότερα άμεσα πλήγματα στις κατασκευές. Θα πρέπει να δοθεί προσοχή στη διατήρηση υψηλών επιπέδων μόνωσης, προκειμένου να αποφευχθούν υπερβολικά μεγάλα ποσοστά βραχυκυκλωμάτων Αγωγοί προστασίας και αλεξικέραυνα Για να ελαχιστοποιηθούν κατ ουσίαν τα βραχυκυκλώματα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν αλεξικέραυνα σε κάθε στύλο και κάθε φάση, σε συνδυασμό με έναν προστατευτικό αγωγό. Τα αλεξικέραυνα προστατεύουν τη μόνωση από ανάστροφο βραχυκύκλωμα. Ο προστατευτικός αγωγός διοχετεύει το περισσότερο από το ρεύμα στο έδαφος και έτσι τα αλεξικέραυνα δεν υπόκεινται μεγάλη είσοδο ρεύματος. Τα αλεξικέραυνα καθιστούν το σχεδιασμό προστατευτικών αγωγών λιγότερο εξαρτημένο από το επίπεδο μόνωσης και γείωσης. Σημ: Το μήκος του ανοίγματος είναι 75m Σχήμα 2.8 Αποτέλεσμα γειωμένης αντίστασης σε απόδοση προστατευτικού αγωγού (άμεσα πλήγματα)

42 Προστασία γραμμών με αλεξικέραυνα Για την προστασία της μόνωσης εξοπλισμών χρησιμοποιούνται αποτελεσματικά αλεξικέραυνα διανομής, όπως μετασχηματιστές και ρυθμιστές. Αυτά τα αλεξικέραυνα λειτουργούν ως υψηλές αντιστάσεις σε τάσεις κανονικής λειτουργίας και ως χαμηλές αντιστάσεις σε συνθήκες κεραυνών. Τα αλεξικέραυνα οδηγούν το ρεύμα στο έδαφος, περιορίζοντας την τάση της κατασκευής στο άθροισμα της τάσης εκφόρτισης του αλεξικέραυνου συν το επαγωγικό ρεύμα στις γραμμές του αλεξικέραυνου και των γειωμένων αγωγών. Τα αλεξικέραυνα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προστασία της μόνωσης σε γραμμές διανομής για την πρόληψη βραχυκυκλωμάτων και διακοπών του κυκλώματος. Διατίθενται πολλοί διαφορετικοί τύποι από αλεξικέραυνα (πχ με διάκενο, από καρβίδιο σιλικόνης, απαγωγείς υπερτάσεων με διάκενο ή χωρίς διάκενο από οξείδιο μετάλλου). Από την άποψη της προστασίας της μόνωσης των γραμμών διανομής, όλα έχουν ανάλογη απόδοση. Διαφοροποιήσεις στα χαρακτηριστικά εκφόρτισης της τάσης προκαλούν μόνο μικρή διαφοροποίηση στη προστασία της μόνωσης, εφόσον υπάρχει σημαντικό περιθώριο. Για κατάλογο εκτίμησης αλεξικέραυνων, δες IEEE Std C ή τις οδηγίες του κατασκευαστή. Για την προστασία εξοπλισμών (ειδικά σε υπόγεια καλώδια) είναι συχνά απαραίτητη η επιλογή ενός αλεξικέραυνου με το μικρότερο δυνατό προστατευτικό επίπεδο. Παρ όλα αυτά, για τη προστασία της μόνωσης των γραμμών, αυτό συνήθως δεν είναι απαραίτητο επειδή το προστατευτικό επίπεδο ενός αλεξικέραυνου είναι γενικά αρκετά πιο χαμηλό από το επίπεδο μόνωσης της γραμμής. Όταν εφαρμόζονται αλεξικέραυνα για προστασία, το ποσοστό αποτυχίας των επιπλέον αλεξικέραυνων θα πρέπει να εξεταστεί σε αντιπαράθεση με την βελτίωση της γραμμής που εξασφαλίζεται με την προσθήκη των αλεξικέραυνων.

43 Τα καλώδια σύνδεσης των αλεξικέραυνων (οι αγωγοί) Οι αγωγοί αλεξικέραυνων, που συνδέουν τη γραμμή διανομής και τα τερματικά εδάφους των αλεξικέραυνων στη κατασκευή, περιέχουν ένα μικρό ποσοστό εσωτερικής επαγωγής. Αυτή η επαγωγή μπορεί να προκαλέσει L*(di/dt) πτώσεις τάσης, που εμφανίζονται στους αγωγούς οι οποίοι κατευθύνουν το ρεύμα που προκαλείται από τους κεραυνούς. Κάθε πτώση τάσης σε έναν αγωγό αλεξικέραυνου προσθέτει σε αυτό εκφόρτιση τάσης. Αυτό αυξάνει τη τάση που εμφανίζεται στις συσκευές που προστατεύονται από τα αλεξικέραυνα. Η επίδραση του μήκους της γραμμής δεν είναι τόσο σημαντική στην προστασία της μόνωσης της όσο είναι στη προστασία του εξοπλισμού. Για εναέριο εξοπλισμό, το περιθώριο γενικά είναι πολύ υψηλό. Επίσης, η μόνωση της γραμμής είναι γενικά πολύ μεγαλύτερη από ένα δεδομένο BIL του εξοπλισμού. Βέβαια, μια καλή πρακτική είναι να διατηρούνται οι γραμμές διανομής με αλεξικέραυνο και οι γειωμένοι αγωγοί όσο το δυνατόν πιο κοντοί και ευθείς. Δες IEEE Std C για περισσότερες πληροφορίες για τις θέσεις τοποθέτησης των αλεξικέραυνων. αλεξικέραυνων Βραχυκυκλώματα από έμμεσα πλήγματα Τα αλεξικέραυνα μπορούν να μειώσουν σημαντικά το ποσοστό βραχυκυκλωμάτων λόγω των τάσεων που προκαλούνται από κοντινά πλήγματα. Το σχήμα 2.9 δείχνει τα αποτελέσματα για μόνωση επιπέδου 150kV για ένα μη-γειωμένο κύκλωμα. Σημειώστε ότι ακόμη και αραιή χρήση αλεξικέραυνων μπορεί να μειώσει σημαντικά τα βραχυκυκλώματα που προκαλούνται από τη τάση (τοποθέτηση αλεξικέραυνων ανά 8 στύλους αποδίδουν τουλάχιστον 25% μείωση στα σφάλματα). Σε πολλά κυκλώματα διανομής με μεγάλο αριθμό μετασχηματιστών, τα αλεξικέραυνα που

44 44 χρησιμοποιούνται για την προστασία των μετασχηματιστών μπορούν να παρέχουν σημαντική προστασία από βραχυκυκλώματα. Τα αλεξικέραυνα μπορούν να είναι ακόμη πιο αποτελεσματικά στη μείωση των βραχυκυκλωμάτων, εαν χρησιμοποιηθούν για την προστασία των στύλων με μικρά επίπεδα μόνωσης. Αυτοί οι «αδύναμοι σύνδεσμοι» (weak links) μπορεί να είναι διακόπτες, τερματικοί στύλοι ή στύλοι διασταυρώσεων. Η τοποθέτηση αλεξικέραυνων σε αυτούς τους στύλους μπορεί να είναι πιο οικονομική σε σχέση με τη βελτίωση του επιπέδου μόνωσης. Σημ.: (CFO=150kV, h=10m, =1 κεραυνός/km2/έτος, μήκος ανοίγματος=75m) Σχήμα 1.9 Αποστάσεις αλεξικέραυνων για βραχυκυκλώματα από επαγόμενη τάση Βραχυκυκλώματα από άμεσα πλήγματα Η προστασία ενάντια στα άμεσα πλήγματα είναι δύσκολη λόγω των μεγάλων κρουστικών ρευμάτων, των μεγάλων κλίσεων μετώπου και της μεγάλης ενέργειας των κεραυνών. Στη θεωρία, τα αλεξικέραυνα μπορούν να προσφέρουν αποτελεσματική προστασία ενάντια στα άμεσα πλήγματα, αλλά πρέπει να χρησιμοποιηθούν σε πολύ μεγάλη συχνότητα

45 45 (σχεδόν σε κάθε στύλο). Το σχήμα 2.10 δείχνει υπολογισμούς για διαστήματα αλεξικέραυνων για τη προστασία ενάντια σε άμεσα πλήγματα. Η ανάλυση στο σχήμα 2.10 υποθέτει οτι ο ουδέτερος αγωγός είναι γειωμένος σε κάθε στύλο. Ο υψηλός αριθμός βραχυκυκλωμάτων μπορεί να είναι παραπλανητικός σύμφωνα με το σχήμα 2.10, όπου ο ουδέτερος αγωγός δεν είναι γειωμένος, εκτός από τους στύλους όπου τα αλεξικέραυνα εφαρμόζονται σε όλες τις φάσεις και το επίπεδο μόνωσης από τον ουδέτερο γειωμένο αγωγό είναι υψηλό Προστασία αλεξικέραυνου άνω φάσης Εαν ο αγωγός άνω φάσης είναι τοποθετημένος έτσι ώστε να παρεμποδίζει όλα τα πλήγματα κεραυνών, τα αλεξικέραυνα μπορούν να εφαρμοστούν στην άνω φάση που το κάνει να λειτουργεί ως αγωγός προστασίας. Κατά το πλήγμα, το αλεξικέραυνο άνω φάσης θα κατευθύνει το κύμα ρεύματος στο έδαφος. Το κύκλωμα θα προστατευθεί εάν η αντίσταση γείωσης είναι αρκετά χαμηλή και η μόνωση στις απροστάτευτες φάσεις είναι αρκετά υψηλή. Όπως σε έναν αγωγό προστασίας, θα πρέπει να δοθεί προσοχή για τη διατήρηση υψηλού επιπέδου μόνωσης στις απροστάτευτες φάσεις. Οι καμπύλες ενός αγωγού προστασίας (δες σχήμα 2.8) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό της αποτελεσματικότητας ενός σχεδιασμού αλεξικέραυνου άνω φάσης. Τα αλεξικέραυνα θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σε σχεδόν κάθε στύλο ή πύργο, προκειμένου να επιτευχθεί η καλύτερη προστασία.

46 46 Σημ.: το μήκος του ανοίγματος είναι 75m Σχήμα 2.10 Απόσταση αλεξικέραυνων για προστασία από άμεσα πλήγματα Ικανότητα αλεξικέραυνου άμεσου πλήγματος Σε εκτεθειμένες εφαρμογές (πχ μια γραμμή διανομής στο ύπαιθρο χωρίς αγωγό προστασίας), τα αλεξικέραυνα που ανήκουν στις κατηγορίες διανομής και μεταλλικών οξειδίων μπορούν να υποστούν περιστασιακές βλάβες λόγω των άμεσων πληγμάτων. Ένα σημαντικό ποσοστό από άμεσα πλήγματα κεραυνών μπορούν να αναγκάσουν τα αλεξικέραυνα να απορροφήσουν ενέργεια πέρα από την ικανότητα που έχει ορίσει ο κατασκευαστής και το 4/10μs κρουστικό κύμα δοκιμής. Αυτό μετριάζεται από το γεγονός ότι τα εμπόδια από μεταλλικό οξείδιο έχουν επιδείξει αρκετά μεγαλύτερη ικανότητα απορρόφησης ενέργειας από τη δημοσιευμένη ικανότητα. Άλλος ένας μηχανισμός αποτυχίας στο σχεδιασμό αλεξικέραυνων από μεταλλικό οξείδιο είναι τα περιστατικά βραχυκυκλωμάτων γύρω από τα εμπόδια, όταν τα αλεξικέραυνα υπόκεινται σε συμβάντα πολλαπλών πληγμάτων. Επιφανειακά βραχυκυκλώματα λόγω πολλαπλών πληγμάτων είναι λιγότερο πιθανά για αλεξικέραυνα χωρίς διάκενα, όπως αλεξικέραυνα από περίβλημα από πολυμερή.

47 47 Κεφάλαιο Σφάλματαστοδίκτυομέσηςτάσης στονομό Λακωνίας. Το Δίκτυο Διανομής ενός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας είναι το πλέον πολύπλοκο και πολυδάπανο τμήμα ενός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας λόγω του πλήθους και του όγκου του εξοπλισμού που πρέπει να συνεργαστεί αρμονικά ώστε να φέρει σε πέρας το έργο του. Για αυτό τον λόγο άλλωστε παρατηρούμε να συμβαίνει και ο μεγαλύτερος όγκος σφαλμάτων. Βέβαια δε πρέπει να ξεχνάμε ότι υπάρχουν κι άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν το Δίκτυο Διανομής και προκαλούν τα σφάλματα που συμβαίνουν. Στο παρόν κεφάλαιο θα παραθέσουμε τα σφάλματα που έχουν καταγραφεί στα δελτία σημαντικών μη προγραμματισμένων διακοπών της Δημόσιας Επιχείρησης Ηλεκτρισμού του νομού Λακωνίας για το χρονικό διάστημα Ο νομός Λακωνίας είναι ο νοτιότερος νομός της Πελοποννήσου και της ηπειρωτικής Ελλάδας. Βρέχεται από το Αιγαίο Πέλαγος, το Μεσσηνιακό κόλπο και το Λακωνικό κόλπο. Έχει δύο κύριες οροσειρές, του Ταϋγέτου που είναι και η υψηλότερη κορυφή της Πελοποννήσου(2.407 μέτρα) και του Πάρνωνα (1.961 μέτρα). Ανάμεσά τους βρίσκεται η κοιλάδα του ποταμού Ευρώτα και η Σπάρτη. Συνορεύει στα βόρεια με το νομό Αρκαδίας και στα δυτικά με το νομό Μεσσηνίας. Στο νομό Λακωνίας ανήκει και το κατοικημένο νησί της Πελοποννήσου, η Ελαφόνησος. Από τα παραπάνω στοιχεία που έχουμε γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι μιλάμε για μια περιοχή με έντονο φυσικό ανάγλυφο και με πληθυσμό διασκορπισμένο

48 48 κατά μήκος του νομού. Πράγμα που σημαίνει ότι θα πρέπει να έχουμε ένα πυκνό δίκτυο διανομής με υψηλές απαιτήσεις σε επίπεδο και ποικιλία εξοπλισμού λόγω των διαφορετικών κλιματικών συνθηκών που επικρατούν κατά τόπους του νομού (παραθαλλάσια, πεδινά, ορεινά). Η αντικεραυνική προστασία των γραμμών διανομής κατέχει κυρίαρχο ρόλο στο σχεδιασμό της όλης διάταξης των γραμμών. Ο σκοπός της έρευνας, είναι να εξετάσουμε κατά πόσο θεωρούνται προστατευμένες από πλήγματα κεραυνών οι γραμμές διανομής μέσης τάσης. Συγκεκριμένα θα εξετάσουμε τις εξής εναέριες γραμμές διανομής. R-28 Γραμμή Σπάρτης 1 Περιστέρι Μυρτιά R-26 Γραμμή Σπάρτης 1 Μολάοι R-23 Γραμμή Μολάοι Νεάπολη Σε αυτό το σημείο θα ήθελα να ευχαριστήσω τους τεχνικούς της ΔΕΗ της Σπάρτης, και κυρίως τον κύριο Σάσαλο ο οποίος με προμήθευσε με το πολύτιμο υλικό, στο οποίο είναι βασισμένη η παρούσα διπλωματική. Χωρίς την πολύτιμη βοήθεια και συμβολή τους θα ήταν αδύνατη η περάτωση της διπλωματικής μου. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω και ιδιαιτέρως τον κύριο Ηλία Αλεξανδρόπουλο για την βοήθεια και την στήριξη που παρείχε από την πρώτη κιόλας στιγμή της διπλωματικής μου εργασίας. Ακολουθώντας τον τρόπο θεωρητικού υπολογισμού των σφαλμάτων από κεραυνό που αναφέρεται στην οδηγία της IEEE για την συμπεριφορά των εναέριων γραμμών διανομής ηλεκτρικής ενέργειας σε περίπτωση κεραυνού, θα προσπαθήσουμε να καταλήξουμε στα συμπεράσματα μας. Στη συνέχεια θα συγκρίνουμε τα θεωρητικά σφάλματα με τα πραγματικά, τα οποία έχουμε ύστερα από την ανάλυση των δελτίων των σημαντικών μη προγραμματισμένων διακοπών της ΔΕΗ, ώστε να αναπτύξουμε τα συμπεράσματα μας.

49 Μεθοδολογία υπολογισμού θεωρητικών σφαλμάτων Ο σχεδιασμός όλης της διάταξης του δικτύου διανομής είναι συνυφασμένος με την αντικεραυνική προστασία των γραμμών μέσης τάσης. Σκοπός αυτής της ενότητας, είναι να εξετάσουμε κατά πόσο θεωρούνται προστατευμένες από πλήγματα κεραυνών οι γραμμές διανομής μέσης τάσης οι οποίες θεωρούμε ότι αποτελούνται από αγωγούς 3x95 ACSR που σημαίνει ότι έχουμε τρεις αγωγούς για τις τρεις φάσεις διατομής 95mm από αλουμίνιο με ψυχή από χάλυβα. Επίσης οι γραμμές διανομής που δεν χουν αγωγούς προστασίας εφοδιάζονται με διακόπτες ταχείας επαναφοράς. Ο υπολογισμός του ολικού αριθμού σφαλμάτων από κεραυνούς σε γραμμή διανομής γίνεται αν αθροίσουμε το αριθμό τριών επιμέρους τύπων σφαλμάτων. Αυτοί είναι ο αριθμός βραχυκυκλωμάτων εξαιτίας γειτονικών πληγμάτων και τέλος, τα σφάλματα από ζημιά του προστατευτικού εξοπλισμού. Η μεθοδολογία ακολουθεί τα εξής βήματα, Βήμα 1 Εκτίμηση της πυκνότητας των κεραυνών στην περιοχή που εξετάζουμε (Ng). Η πυκνότητα κεραυνών στη γη μπορεί να εκτιμηθεί από τα δεδομένα του ισοκεραυνικού χάρτη της Ελλάδας σε συνάρτηση με μια εμπειρική προσέγγιση της κεραυνικής δραστηριότητας που λαμβάνεται από τους ντόπιους κατοίκους. Βήμα 2 Εκτίμηση των πληγμάτων των κεραυνών σε απροστάτευτη γραμμή (Ν), αυτό εξαρτάται από τον τύπο του στύλου και της γραμμής και γίνεται με βάση τον τύπο (4.4). Δηλαδή, σε γραμμή χωρίς εξωτερική προστασία, πχ. δέντρα σπίτια και άλλα.

50 50 Σχήμα 1. Ισοκεραυνικές καμπύλες Eλλάδας (πηγή Google). Βήμα 3 Υπολογισμός του Sf συντελεστή θωράκισης της γραμμής από γειτονικά αντικείμενα με βάση το σχήμα της οδηγιας. Γειτονικά δέντρα, ψηλά αντικείμενα ή και άλλες γραμμές ελαττώνουν ουσιαστικά τον αριθμό των πληγμάτων σε μια γραμμή. Βήμα 4 Υπολογισμός του αριθμού των βραχυκυκλωμάτων Ns που οφείλονται σε άμεσα πλήγματα κεραυνών στην γραμμή.

51 51 Βήμα 5 Υπολογισμός του αριθμού των βραχυκυκλωμάτων Ni που οφείλονται σε έμμεσα πλήγματα στη γραμμή. Δηλαδή προσδιορισμός των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων. Ο αριθμός των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων υπολογίζεται από το σχήμα της οδηγιας και θεωρώντας το μικρότερο CFO path (στην περίπτωση μας 125kV ). Αυτό προκύπτει από τους πίνακες που δίνουν την τυπική αντοχή σε κρουστική τάση κεραυνών. Στην παρούσα περίπτωση των γραμμών διανομής 20kV έχουμε (IEC-71). Ύψιστη τάση Τυπική αντοχή σε μικρής λειτουργίας, διάρκειας εναλλασσόμενης εξοπλισμού Um(kV), τάσης (kv), τιμή rms. τιμή rms. Τυπική αντοχή σε κρουστική τάση κεραυνών (kv), peak τιμή Βρίσκουμε τον αριθμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων σε ανοιχτό έδαφος, δηλαδή για απροστάτευτη γραμμή. Έπειτα ανάγουμε αυτήν την τιμή στις συνθήκες της εκάστοτε περιοχής πολλαπλασιάζοντας με το GFD της περιοχής μελέτης. Σύμφωνα με την οδηγία της IEEE για να υπολογίσουμε τον αριθμό των έμμεσων βραχυκυκλωμάτων σε προστατευμένη γραμμή θεωρούμε ότι ο αριθμός αυτός βρίσκεται κόπου μεταξύ του αριθμού των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων σε ανοιχτό έδαφος και του αριθμού των άμεσων πληγμάτων σε ανοιχτό έδαφος.

52 52 Βήμα 6 Εκτίμηση της τάξης σφαλμάτων Np που οφείλεται στην μη καλή λειτουργιά των προστατευμένων διατάξεων. Βήμα 7 Εκτίμηση του Νολ (overall outage rate). O Νολ για μια γραμμή διανομής δίνεται από την έκφραση Ν1 = Νs + Νi +Νp όπου Νs = Υπολογίζεται από το Βήμα 4 Νi = Υπολογίζεται από το Βήμα 5 Νp = Υπολογίζεται από το Βήμα 6 Βήμα 8 Το Ν1 που υπολογίσθηκε με την παραπάνω διαδικασία είναι ανά 100km. Τέλος ανάγουμε το Ν1 στο πραγματικό μήκος της γραμμής και προκύπτει το Nολ.

53 Θεωρητικός υπολογισμός σφαλμάτων στις γραμμές. Παρακάτω ακολουθεί ο θεωρητικός υπολογισμός των σφαλμάτων για κάθε γραμμή ξεχωριστά Γραμμή R-28, Σπάρτης 1 Περιστέρι Μυρτιά Η πρώτη γραμμή που θα μελετήσουμε είναι η γραμμή R-28 που ενώνει τον υποσταθμό της Σπάρτης 1 με τα χωριά Περιστέρι και Μυρτιά. Παρακάτω ακολουθεί ο πολίτικος και γεωφυσικός χάρτης της περιοχής, καθώς και η όδευση της γραμμής, για να έχει μια οπτική ιδέα της υπό εξέτασης γραμμής ο αναγνώστης. Οι εικόνες λήφθηκαν από το διαδικτυακό ιστότοπο της Google Maps και η βασική γραμμή σχεδιάστηκε προσεγγιστικά με βάση το μονογραμμικό σχέδιο που μας παρείχε η ΔΕΗ. Σχήμα 2. Πολίτικος χάρτης με την όδευση της γραμμής R-28

54 54 Σχήμα 3. Γεωφυσικός χάρτης με την όδευση της γραμμής R-28 Από τον γεωφυσικό χάρτη και τις πληροφορίες που συλλέξαμε από τη ΔΕΗ έχουμε να κάνουμε με μια λοφώδη και δύσβατη περιοχή της Λακωνίας με λίγη βλάστηση και αντικείμενα χαμηλότερου ύψους γύρω από την γραμμή. Προσεγγιστικά μετράμε το συνολικό μήκος της γραμμής το οποίο είναι L=50km Σύμφωνα με τον ισοκεραυνικό χάρτη της Ελλάδας άλλα και από πληροφορίες για τις καιρικές συνθήκες που λάβαμε από τους ντόπιους για την πενταετία για την περιοχή έχω Td =35 ημέρες καταιγίδας ανα έτος Επομένως η πυκνότητα των κεραυνών στην επιφάνεια της Γης προκύπτει από

55 55 την σχέση Ng=0,04 (Td 1.25)=0,04 ( )=3,4 κεραυνοί / km 2 / έτος Θεωρούμε μέσο ύψος της γραμμής 12m και το πλάτος της στα 2.5m. Οπότε από αυτά τα δεδομένα υπολογίζουμε τον αριθμό των σφαλμάτων που οφείλονται σε άμεσα πλήγματα κεραυνών, σε αθωράκιστη γραμμή σύμφωνα με την σχέση N =Ng (((28 h0,6 )+b)/ 10)=3,4((( ,6 )+2,5)/10) Ν =43,13 κεραυνοί /100km / έτος Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να θεωρηθεί ένας παράγοντας Sf. Αυτός ο παράγοντας αντιπροσωπεύει το ποσοστό προστασίας της γραμμής από άμεσα πλήγματα κεραυνών. Η προστασία αυτή μπορεί να παρέχεται από ψηλά γειτονικά αντικείμενα όπως κτίρια ή ακόμα και από βουνά ή δέντρα. Μια προστατευμένη γραμμή δέχεται πολύ λιγότερα άμεσα πλήγματα κεραυνών απ' ότι μια γραμμή στο ανοιχτό έδαφος. Από το σχέδιο της γραμμής πάνω στο γεωφυσικό χάρτη παρατηρείται ότι έχουμε να κάνουμε με μια ορεινή και δύσβατη περιοχή. Μόνο οι γραμμές που εκτείνονται μέσα στα χωριά προστατεύονται και από κτίρια, δηλαδή μόνο μικρά μήκη γραμμών ως προς το σύνολο της γραμμής. Επομένως με τη βοήθεια του παρακάτω σχήματος της οδηγίας IEEE για τη συμπεριφορά των εναερίων γραμμών διανομής όταν αυτές πλήττονται από κεραυνό μπορεί να υπολογιστεί προσεγγιστικά ο συντελεστής προστασίας Sf. Σύμφωνα με το σχήμα της οδηγίας υπολογίζουμε τον συντελεστή προστασίας ως εξής.

56 56 Σχήμα 4. Υπολογισμός του Sf για την γραμμή R-28 Από τις διαθέσιμες πληροφορίες για τη συγκεκριμένη γραμμή θεωρώ μια μέση απόσταση 30m από την κατασκευή Ύψος εμποδίων από την δεξιά πλευρά 10m > Sf 1 = 0.3 Ύψος εμποδίων από την αριστερή πλευρά 10m >Sf 2 = 0.3 Για να προκύψει ο συνολικός συντελεστής προστασίας προσθέτουμε τους δυο επιμέρους συντελεστές. Άρα ο ολικός συντελεστής είναι Sf =Sf1+ Sf2=0,3+0,3=0,6 Αφού υπολογίσθηκε ο συνολικός συντελεστής προστασίας μπορεί να βρεθεί ο συνολικός αριθμός των άμεσων πληγμάτων της θωρακισμένης πλέον γραμμής από την σχέση Ns=N (1 Sf )=43,13 (1 0,6)=43,13 0,4 Ns=17,25 κεραυνοί /km/ έτος Το επόμενο βήμα είναι ο υπολογισμός των έμμεσων πληγμάτων των κεραυνών στη γραμμή. Ο αριθμός αυτός σε ανοιχτό έδαφος υπολογίζεται από το σχήμα 4.5 της οδηγίας θεωρώντας το μικρότερο CFO path, που στην

57 57 περίπτωση μας είναι τα 125 kv, όπως εξηγήθηκε παραπάνω. Σχήμα 5. Υπολογισμός επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων Από το παραπάνω σχήμα θεωρούμε ότι ο αριθμός των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων είναι τρία (3). Κάνουμε ανάγωγη αυτόν τον αριθμό στην πυκνότητα των κεραυνών στην επιφάνεια της γης και έχουμε Επαγόμενα βραχυκυκλώματα 3.4 * 3 = 10.2 κεραυνοί/100km/έτος. Όπως αναφέραμε προηγουμένως όταν μια γραμμή είναι προστατευμένη τότε δέχεται λιγότερα άμεσα πλήγματα κεραυνών. Όμως το όφελος που λαμβάνουμε από αυτήν τη λειτουργιά των διαφόρων δομών προστασίας

58 58 αντισταθμίζεται από το γεγονός ότι περισσότερα ψηλά κτίρια ή δέντρα θα οδηγήσουν σε περισσότερα κοντινά πλήγματα στη γραμμή διανομής, που μπορεί να δημιουργήσουν επαγόμενα βραχυκυκλώματα. Για να καταλήξουμε στον τελικό αριθμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων, δηλαδή στον αριθμό βραχυκυκλωμάτων, θεωρούμε μια προσαύξηση της τάξης του 80% στον αριθμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων σε ανοιχτό έδαφος. Αυτό γίνεται γιατί μεγαλύτερος συντελεστής προστασίας συνεπάγεται περισσότερα πλήγματα κοντά στην γραμμή, άρα περισσότερα επαγόμενα βραχυκυκλώματα. Σύμφωνα με την οδηγία της ΙΕΕΕ ο συνολικός αριθμός των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων βρίσκεται κάπου ανάμεσα στον αριθμό των άμεσων πληγμάτων σε ανοιχτό έδαφος και στον αριθμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων σε ανοιχτό έδαφος. Έτσι καταλήγουμε στο Νi = 1.8*10.2 = κεραυνοί/100km/έτος Προηγουμένως αναφέρθηκε οτι η γραμμή προστατεύεται από γειτονικά δεντρά και μέσα στα χωριά από κτίρια. Η προστασία αυτή ναι μεν μειώνει τα άμεσα πλήγματα κεραυνών στη γραμμή αλλά οδηγεί σε περισσότερα βραχυκυκλώματα από επαγωγή σε αυτήν διότι αυξάνονται τα κοντινά πλήγματα. Θεωρώντας οτι δεν υπάρχουν σφάλματα που να οφείλονται στην κακή λειτουργιά των προστατευτικών διατάξεων, δηλαδή Νp =0, υπολογίζουμε τον συνολικό αριθμό βραχυκυκλωμάτων (overall outage rate) Ν1 που εμφανίζεται στην γραμμή R-28. Ν1=Νs+ Nι+ Np=18,36+17,25+0=35,61 κεραυνοί / 100km/ έτος Κάνοντας ανάγωγη στο ολικό μήκος της γραμμής (50km) προκύπτει ο συνολικός αριθμός βραχυκυκλωμάτων Νολ που είναι Νολ=35,61 0,50=17,81 κεραυνοί /km/έτος

59 Γραμμή R-26, Σπάρτης 1 Μολαοι Η δευτερη γραμμή που θα μελετήσουμε είναι η γραμμή R-26 που ενώνει τον υποσταθμό της Σπάρτης 1 με τους Μολαους. Παρακάτω ακολουθεί ο πολίτικος και γεωφυσικός χάρτης της περιοχής, καθώς και η όδευση της γραμμής, για να έχει μια οπτική ιδέα της υπό εξέτασης γραμμής ο αναγνώστης. Οι εικόνες λήφθηκαν από το διαδικτυακό ιστότοπο της Google Maps και η βασική γραμμή σχεδιάστηκε προσεγγιστικά με βάση το μονογραμμικό σχέδιο που μας παρείχε η ΔΕΗ. Σχήμα 6. Πολίτικος χάρτης με την όδευση της γραμμής R-26

60 60 Σχήμα 7. Γεωφυσικός χάρτης με την όδευση της γραμμής R-26 Από τον γεωφυσικό χάρτη και τις πληροφορίες που συλλέξαμε από τη ΔΕΗ έχουμε να κάνουμε με μια ορεινη περιοχή της Λακωνίας με μετρια βλάστηση και αντικείμενα χαμηλότερου ύψους γύρω από την γραμμή. Προσεγγιστικά μετράμε το συνολικό μήκος της γραμμής το οποίο είναι L=75km Σύμφωνα με τον ισοκεραυνικό χάρτη της Ελλάδας άλλα και από πληροφορίες για τις καιρικές συνθήκες που λάβαμε από τους ντόπιους για την πενταετία για την περιοχή έχω Td =35 ημέρες καταιγίδας ανα έτος προκύπτει από την σχέση 1,25 Ng =0,04 35 =3,40 κεραυνοί /100km /έτος

61 61 Θεωρούμε μέσο ύψος της γραμμής 12m και το πλάτος της στα 2.5m. Οπότε από αυτά τα δεδομένα υπολογίζουμε τον αριθμό των σφαλμάτων που οφείλονται σε άμεσα πλήγματα κεραυνών, σε αθωράκιστη γραμμή σύμφωνα με την σχέση 0,6 0,6 N =Ng (((28 h )+b)/ 10)=3,40(((28 12 )+2,5)/ 10) N =43,13 κεραυνοί /100km/ έτος Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να θεωρηθεί ένας παράγοντας Sf. Αυτός ο παράγοντας αντιπροσωπεύει το ποσοστό προστασίας της γραμμής από άμεσα πλήγματα κεραυνών. Η προστασία αυτή μπορεί να παρέχεται από ψηλά γειτονικά αντικείμενα όπως κτίρια ή ακόμα και από βουνά ή δέντρα. Μια προστατευμένη γραμμή δέχεται πολύ λιγότερα άμεσα πλήγματα κεραυνών απ' ότι μια γραμμή στο ανοιχτό έδαφος. Από το σχέδιο της γραμμής πάνω στο γεωφυσικό χάρτη παρατηρείται ότι έχουμε να κάνουμε με μια ορεινή και δύσβατη περιοχή. Μόνο οι γραμμές που εκτείνονται μέσα στα χωριά προστατεύονται και από κτίρια, δηλαδή μόνο μικρά μήκη γραμμών ως προς το σύνολο της γραμμής. Επομένως με τη βοήθεια του παρακάτω σχήματος της οδηγίας IEEE για τη συμπεριφορά των εναερίων γραμμών διανομής όταν αυτές πλήττονται από κεραυνό μπορεί να υπολογιστεί προσεγγιστικά ο συντελεστής προστασίας Sf. Σύμφωνα με το σχήμα 4.4 της οδηγίας υπολογίζουμε τον συντελεστή προστασίας ως εξής. Σχήμα 8. Υπολογισμός του Sf για την γραμμή R-26 R-26

62 62 Από τις διαθέσιμες πληροφορίες για τη συγκεκριμένη γραμμή θεωρώ μια μέση απόσταση 25m από την κατασκευή Ύψος εμποδίων από την δεξιά πλευρά 7.5m > Sf1 = 0.25 Ύψος εμποδίων από την αριστερή πλευρά 7.5m > Sf2 = 0.25 Για να προκύψει ο συνολικός συντελεστής προστασίας προσθέτουμε τους δυο επιμέρους συντελεστές. Άρα ο ολικός συντελεστής είναι Sf =Sf1+ Sf2=0,25+0,25=0,5 Αφού υπολογίσθηκε ο συνολικός συντελεστής προστασίας μπορεί να βρεθεί ο συνολικός αριθμός των άμεσων πληγμάτων της θωρακισμένης πλέον γραμμής από την σχέση Ns= N (1 Sf )=43,13 0,5=21,56 κεραυνοί / km/ έτος Το επόμενο βήμα είναι ο υπολογισμός των έμμεσων πληγμάτων των κεραυνών στη γραμμή. Ο αριθμός αυτός σε ανοιχτό έδαφος υπολογίζεται από το σχήμα 4.5 της οδηγίας θεωρώντας το μικρότερο CFO path, που στην περίπτωση μας είναι τα 125 kv, όπως εξηγήθηκε παραπάνω.

63 63 Σχήμα 9. Υπολογισμός επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων Από το σχήμα που χρησιμοποιήσαμε και για την γραμμή R- 28, θεωρούμε ότι ο αριθμός των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων είναι τρία (3). Κάνουμε ανάγωγη αυτόν τον αριθμό στην πυκνότητα των κεραυνών στην επιφάνεια της γης και έχουμε Επαγόμενα βραχυκυκλώματα 3.4 * 3 = 10.2 κεραυνοί/100km/έτος. Όπως αναφέραμε προηγουμένως όταν μια γραμμή είναι προστατευμένη τότε δέχεται λιγότερα άμεσα πλήγματα κεραυνών. Όμως το όφελος που λαμβάνουμε από αυτήν τη λειτουργιά των διαφόρων δομών προστασίας αντισταθμίζεται από το γεγονός ότι περισσότερα ψηλά κτίρια ή δέντρα θα

64 64 οδηγήσουν σε περισσότερα κοντινά πλήγματα στη γραμμή διανομής, που μπορεί να δημιουργήσουν επαγόμενα βραχυκυκλώματα. Για να καταλήξουμε στον τελικό αριθμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων, δηλαδή στον αριθμό βραχυκυκλωμάτων, θεωρούμε μια προσαύξηση της τάξης του 80% στον αριθμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων σε ανοιχτό έδαφος. Αυτό γίνεται γιατί μεγαλύτερος συντελεστής προστασίας συνεπάγεται περισσότερα πλήγματα κοντά στην γραμμή, άρα περισσότερα επαγόμενα βραχυκυκλώματα. Σύμφωνα με την οδηγία της ΙΕΕΕ ο συνολικός αριθμός των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων βρίσκεται κάπου ανάμεσα στον αριθμό των άμεσων πληγμάτων σε ανοιχτό έδαφος και στον αριθμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων σε ανοιχτό έδαφος. Έτσι καταλήγουμε στο Νi = 1.8* 10.2 = κεραυνοί/100km/έτος Προηγουμένως αναφέρθηκε οτι η γραμμή προστατεύεται από γειτονικά δεντρά και μέσα στα χωριά από κτίρια. Η προστασία αυτή ναι μεν μειώνει τα άμεσα πλήγματα κεραυνών στη γραμμή αλλά οδηγεί σε περισσότερα βραχυκυκλώματα από επαγωγή σε αυτήν διότι αυξάνονται τα κοντινά πλήγματα. Θεωρώντας οτι δεν υπάρχουν σφάλματα που να οφείλονται στην κακή λειτουργιά των προστατευτικών διατάξεων, δηλαδή Νp =0, υπολογίζουμε τον συνολικό αριθμό βραχυκυκλωμάτων (overall outage rate) Ν1 που εμφανίζεται στην γραμμή R-26. N1 = Ns + Ni + Np = = κεραυνοί/100km/έτος Κάνοντας ανάγωγη στο ολικό μήκος της γραμμής (75km) προκύπτει ο συνολικός αριθμός βραχυκυκλωμάτων Νολ που είναι Νολ = * 0.75 = κεραυνοί/km/έτος

65 Γραμμή R-23, Μολάοι Νεάπολη Η τρίτη γραμμή που θα μελετήσουμε είναι η γραμμή R-23 που ενώνει τον υποσταθμό των Μολάων με την Νεάπολη. Παρακάτω ακολουθεί ο πολίτικος και γεωφυσικός χάρτης της περιοχής, καθώς και η όδευση της γραμμής, για να έχει μια οπτική ιδέα της υπό εξέτασης γραμμής ο αναγνώστης. Οι εικόνες λήφθηκαν από το διαδικτυακό ιστότοπο της Google Maps και η βασική γραμμή σχεδιάστηκε προσεγγιστικά με βάση το μονογραμμικό σχέδιο που μας παρείχε η ΔΕΗ. Σχήμα 10. Πολίτικος χάρτης με την όδευση της γραμμής R-23

66 66 Σχήμα 11. Γεωφυσικός χάρτης με την όδευση της γραμμής R-23 Από τον γεωφυσικό χάρτη και τις πληροφορίες που συλλέξαμε από τη ΔΕΗ, εδώ μιλάμε για μια παραθαλάσσια περιοχή της Λακωνίας, αρκετά θαμνώδης και πετρώδης με υψηλές αντιστάσεις γειώσεων και αντικείμενα χαμηλότερου ύψους γύρω από την γραμμή. Προσεγγιστικά μετράμε το συνολικό μήκος της γραμμής το οποίο είναι L=60km Σύμφωνα με τον ισοκεραυνικό χάρτη της Ελλάδας άλλα και από πληροφορίες για τις καιρικές συνθήκες που λάβαμε από τους ντόπιους για την πενταετία για την περιοχή έχω Td =30 ημέρες καταιγίδαςανα έτος προκύπτει από την σχέση Ng =0,04 Td 1,25 1,25 =0, =2,81 κεραυνοί /km / έτος

67 67 Θεωρούμε μέσο ύψος της γραμμής 12m και το πλάτος της στα 2.5m. Οπότε από αυτά τα δεδομένα υπολογίζουμε τον αριθμό των σφαλμάτων που οφείλονται σε άμεσα πλήγματα κεραυνών, σε αθωράκιστη γραμμή σύμφωνα με την σχέση 0,6 0,6 N =Ng (((28 h )+b)/10)=2,81(((28 12 )+2,5)/ 10) N =35,64 κεραυνοί /100km / έτος Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να θεωρηθεί ένας παράγοντας Sf. Αυτός ο παράγοντας αντιπροσωπεύει το ποσοστό προστασίας της γραμμής από άμεσα πλήγματα κεραυνών. Η προστασία αυτή μπορεί να παρέχεται από ψηλά γειτονικά αντικείμενα όπως κτίρια ή ακόμα και από βουνά ή δέντρα. Μια προστατευμένη γραμμή δέχεται πολύ λιγότερα άμεσα πλήγματα κεραυνών απ' ότι μια γραμμή στο ανοιχτό έδαφος. Από το σχέδιο της γραμμής πάνω στο γεωφυσικό χάρτη παρατηρείται ότι έχουμε να κάνουμε με μια ορεινή και δύσβατη περιοχή. Μόνο οι γραμμές που εκτείνονται μέσα στα χωριά προστατεύονται και από κτίρια, δηλαδή μόνο μικρά μήκη γραμμών ως προς το σύνολο της γραμμής. Επομένως με τη βοήθεια του παρακάτω σχήματος της οδηγίας IEEE για τη συμπεριφορά των εναερίων γραμμών διανομής όταν αυτές πλήττονται από κεραυνό μπορεί να υπολογιστεί προσεγγιστικά ο συντελεστής προστασίας Sf. Σύμφωνα με το σχήμα της οδηγίας υπολογίζουμε τον συντελεστή προστασίας ως εξής. Σχήμα 12. Υπολογισμός του Sf για την γραμμή R-23

68 68 Από τις διαθέσιμες πληροφορίες για τη συγκεκριμένη γραμμή θεωρώ μια μέση απόσταση 20m από την κατασκευή Ύψος εμποδίων από την δεξιά πλευρά 7.5m > Sf1 = 0.21 Ύψος εμποδίων από την αριστερή πλευρά 7.5m > Sf2 = 0.21 Για να προκύψει ο συνολικός συντελεστής προστασίας προσθέτουμε τους δυο επιμέρους συντελεστές. Άρα ο ολικός συντελεστής είναι Sf =Sf1+ Sf2=0,21+0,21=0,42 Αφού υπολογίσθηκε ο συνολικός συντελεστής προστασίας μπορεί να βρεθεί ο συνολικός αριθμός των άμεσων πληγμάτων της θωρακισμένης πλέον γραμμής από την σχέση Ns= N (1 Sf )=35,64 (1 0,42)=35,64 0,58=20,65 κεραυνοί / km/ έτος Το επόμενο βήμα είναι ο υπολογισμός των έμμεσων πληγμάτων των κεραυνών στη γραμμή. Ο αριθμός αυτός σε ανοιχτό έδαφος υπολογίζεται από το σχήμα 4.5 της οδηγίας θεωρώντας το μικρότερο CFO path, που στην περίπτωση μας είναι τα 125 kv, όπως εξηγήθηκε παραπάνω.

69 69 Σχήμα 13.Υπολογισμός επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων Από το σχήμα που χρησιμοποιήσαμε και για την γραμμή R- 28, θεωρούμε ότι ο αριθμός των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων είναι τρία (3). Κάνουμε ανάγωγη αυτόν τον αριθμό στην πυκνότητα των κεραυνών στην επιφάνεια της γης και έχουμε Επαγόμενα βραχυκυκλώματα 2.81 * 3 = 8.43 κεραυνοί/100km/έτος. Όπως αναφέραμε προηγουμένως όταν μια γραμμή είναι προστατευμένη τότε δέχεται λιγότερα άμεσα πλήγματα κεραυνών. Όμως το όφελος που λαμβάνουμε από αυτήν τη λειτουργιά των διαφόρων δομών προστασίας αντισταθμίζεται από το γεγονός ότι περισσότερα ψηλά κτίρια ή δέντρα θα οδηγήσουν σε περισσότερα κοντινά πλήγματα στη γραμμή διανομής, που

70 70 μπορεί να δημιουργήσουν επαγόμενα βραχυκυκλώματα. Για να καταλήξουμε στον τελικό αριθμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων, δηλαδή στον αριθμό βραχυκυκλωμάτων, θεωρούμε μια προσαύξηση της τάξης του 80% στον αριθμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων σε ανοιχτό έδαφος. Αυτό γίνεται γιατί μεγαλύτερος συντελεστής προστασίας συνεπάγεται περισσότερα πλήγματα κοντά στην γραμμή, άρα περισσότερα επαγόμενα βραχυκυκλώματα. Σύμφωνα με την οδηγία της ΙΕΕΕ ο συνολικός αριθμός των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων βρίσκεται κάπου ανάμεσα στον αριθμό των άμεσων πληγμάτων σε ανοιχτό έδαφος και στον αριθμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων σε ανοιχτό έδαφος. Έτσι καταλήγουμε στο Νi = 1.8* 8.43 = κεραυνοί/100km/έτος Προηγουμένως αναφέρθηκε ότι η γραμμή προστατεύεται από γειτονικά δεντρά και μέσα στα χωριά από κτίρια. Η προστασία αυτή ναι μεν μειώνει τα άμεσα πλήγματα κεραυνών στη γραμμή αλλά οδηγεί σε περισσότερα βραχυκυκλώματα από επαγωγή σε αυτήν διότι αυξάνονται τα κοντινά πλήγματα. Θεωρώντας οτι δεν υπάρχουν σφάλματα που να οφείλονται στην κακή λειτουργιά των προστατευτικών διατάξεων, δηλαδή Νp =0, υπολογίζουμε τον συνολικό αριθμό βραχυκυκλωμάτων (overall outage rate) Ν1 που εμφανίζεται στην γραμμή R-23. N1 = Ns + Ni + Np = = κεραυνοί/100km/έτος Κάνοντας ανάγωγη στο ολικό μήκος της γραμμής (60 km) προκύπτει ο συνολικός αριθμός βραχυκυκλωμάτων Νολ που είναι Νολ = * 0.60 = κεραυνοί/km/έτος

71 Σύγκριση θεωρητικών και πραγματικών σφαλμάτων Σε αυτήν την παράγραφο θα παραθέσουμε συγκεντρωτικά τα πραγματικά σφάλματα που έχουν καταγράφει στα ημερήσια δελτία σημαντικών μη προγραμματισμένων διακοπών της ΔΕΗ για τα έτη Αυτά τα στοιχεία τα ομαδοποιήσαμε ώστε να μας χρησιμεύουν στους υπολογισμούς κι έπειτα τα χωρίσαμε ανά έτος κι ανά αίτιο σε κάθε γραμμή. Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να αναφέρουμε ότι ένα μεγάλο πλήθος σφαλμάτων από τα δεδομένα της ΔΕΗ έχουν καταχωρηθεί ως κακοκαιριά, άρα δεν είμαστε σε θέση να ξέρουμε πότε ένα τέτοιο σφάλμα οφείλεται σε πλήγμα κεραυνού με σιγουριά. Ο μόνος σίγουρος και ασφαλής τρόπος για να σιγουρευτούμε θα ήταν αν υπήρχε καταστροφή των μονώσεων ή του εξοπλισμού από το κεραυνικό πλήγμα. Όμως με τη βοήθεια της ιστοσελίδας μπορέσαμε και πήραμε πληροφορίες για την κατάσταση του καιρού τις ημερομηνίες εκείνες που παρουσιάστηκαν πλήγματα στη γραμμή λόγω κακοκαιρίας. Υπήρχαν τρεις διαφορετικές περιπτώσεις κακοκαιρίας, μέρες που υπήρχε βροχόπτωση, μέρες που είχαμε χιονόπτωση κι άλλες μέρες που δεν υπήρχε τίποτα από τα δυο, άρα υποθέτουμε ότι η κακοκαιριά προσδιοριζόταν από δυνατούς άνεμους. Σε περίπτωση βροχόπτωσης, συγκλίνουμε προσεγγιστικά στο γεγονός ότι η γραμμή δέχτηκε κεραυνικό πλήγμα.

72 72 Τα συνολικά λοιπόν σφάλματα για την κάθε γραμμή από ατμοσφαιρικές υπερτάσεις παρουσιάζονται στους παρακάτω πίνακες. R 28 Αίτιο Σύνολο Κεραυνός Κακοκαιριά(Βροχόπτωση Κακοκαιριά(Χιόνι, άνεμος) Κακοτεχνία Κακός χειρισμός Ζώα- Πτηνά Άλλα αίτια ) R - 26 Αίτιο Σύνολο Κεραυνός Κακοκαιριά(Βροχόπτωση Κακοκαιριά(Χιόνι, άνεμος) Κακοτεχνία Κακός χειρισμός Ζώα- Πτηνά Άλλα αίτια )

73 73 R - 23 Αίτιο Σύνολο Κεραυνός Κακοκαιριά(Βροχόπτωση Κακοκαιριά(Χιόνι, άνεμος) Κακοτεχνία Κακός χειρισμός Ζώα- Πτηνά Άλλα αίτια )

74 74 Συνολικά σφάλματα κι από τις 3 γραμμές για το διάστημα R-28 R-26 R-23 Σύνολο Κεραυνός Κακοκαιριά(Βροχόπτωση) Κακοκαιριά(Χιόνι, άνεμος) Κακοτεχνία Κακός χειρισμός Ζώα- Πτηνά Άλλα αίτια Αίτιο Αιτια σφαλματων Κεραυνός Κακοκαιριά(Βροχόπτωση) Κακοκαιριά(Χιόνι, άνεμος) Κακοτεχνία Κακός χειρισμός Ζώα- Πτηνά Άλλα αίτια

75 75 Σφάλματα ανά έτος από κεραυνό και κακοκαιριά R-28 Έτος Κεραυνός Κακοκαιριά Σύνολο Άρα ο μέσος όρος των πραγματικών σφαλμάτων για την γραμμή R -28 είναι σφάλματα. R-26 Έτος Κεραυνός Κακοκαιριά Σύνολο Άρα ο μέσος όρος των πραγματικών σφαλμάτων για την γραμμή R-26 είναι 25.5 σφάλματα.

76 76 R-23 Ετος Κεραυνος Κακοκαιρια Συνολο Άρα ο μέσος όρος των πραγματικών σφαλμάτων για την γραμμή R-23 είναι σφάλματα.

77 77 Σύγκριση και ανάλυση αποτελεσμάτων Τώρα που έχουμε τα πραγματικά και τα θεωρητικά αποτελέσματα θα προβούμε στην ανάλυση τους. Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει την σύγκριση των αποτελεσμάτων. Γραμμή Θεωρητικά Πραγματικά Διαφορά Ποσοστιαία Διαφορά R-28 17,81 13,33 4,48 25,15% R-26 29,94 25,5 4,44 14,82% R-23 21,5 17,16 4,34 20,18% R-23 R-26 R-28 Θεωρητικά Πραγματικά