ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ. «Βραχυκυκλώματα σε δίκτυα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας»

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ «Βραχυκυκλώματα σε δίκτυα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας» ΠΑΤΑΚΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ Α.Ε.Μ.: 4448 Εισηγητήs ΝΑΛΜΠΑΝΤΗΣ Λ. ΣΤΕΦΑΝΟΣ Διπλ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός M.Sc. Καβάλα,

2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η πτυχιακή αυτή εργασία πραγματεύεται τα βραχυκυκλώματα σε δίκτυα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Συγκεκριμένα αποτελείται από εννέα βασικά κομμάτια. Στο πρώτο παρουσιάζεται το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα ενώ στο δεύτερο παρουσιάζουμε επίσης το ελληνικό σύστημα μεταφοράς. Συνεχίζουμε με το τρίτο κομμάτι μας στο οποίο πραγματοποιούμε μία τεχνική ανάλυση του συστήματος μεταφοράς. Στο τέταρτο κεφάλαιο μας παρουσιάζουμε όλα τα απαραίτητα θεωρητικά στοιχεία που πρέπει να γνωρίζει κανείς σχετικά με τα ρεύματα βραχυκύκλωσης, ενώ στο πέμπτο αναλύονται οι στάθμες βραχυκύκλωσης σε ζυγούς των 150 και 400 kv. Στο έκτο κεφάλαιο γίνετε η κατάταξη των μεταβατικών φαινομένων ενώ στο έβδομο εμβαθύνουμε με τα κυματικά φαινόμενα. Το όγδοο κεφάλαιο μας έχει θεωρητικά στοιχεία σχετικά με τις ζεύξεις, τις αποζεύξεις και τα βραχυκυκλώματα ενώ το τελευταίο κεφάλαιο μας αποτελεί το κεφάλαιο της μελέτης μας στο οποίο εξετάζουμε την συμπεριφορά των βραχυκυκλωμάτων σε μία γραμμή των 20kV. Σκοπός της πτυχιακής εργασίας είναι να έχουν οι φοιτητές κάποια αναφορά στα βραχυκυκλώματα σε δίκτυα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας κυρίως για τη μελέτη τους. Επίσης αποτελεί ένα παράδειγμα γραφικής απεικόνισης της συμπεριφοράς των βραχυκυκλωμάτων σε γραμμές μεταφοράς.. Για την εκπόνηση της πτυχιακής εργασίας θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον καθηγητή μου Κο Στέφανο Ναλμπάντη για την πολύτιμη βοήθεια και καθοδήγησή του, και τους γονείς μου Κώστα και Ελευθερία, για την υποστήριξη τους σε ότι χρειάστηκα. Σας ευχαριστώ

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ «ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΣΕ ΔΙΚΤΥΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΡΓΕΙΑΣ» Βραχυκύκλωμα ονομάζεται η αγώγιμη σύνδεση δύο ακροδεκτών μιας ηλεκτρικής συσκευής. Τότε λέμε ότι τα άκρα της συσκευής είναι βραχυκυκλωμένα. Χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός βραχυκυκλώματος είναι ότι τα δύο άκρα της συσκευής είναι ισοδυναμικά, δηλαδή το ηλεκτρικό δυναμικό έχει την ίδια τιμή και στα δύο άκρα, ή με άλλα λόγια τα δύο άκρα συμπεριφέρονται σαν να ταυτίζονται. Η συσκευή δε διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα, αφού εμφανίζει οπωσδήποτε ηλεκτρική αντίσταση, ενώ το βραχυκύκλωμα στα άκρα της όχι, γιατί συμπεριφέρονται σαν να ταυτίζονται, άρα σαν μην παρεμβάλλεται τίποτα μεταξύ των δύο άκρων. Τα δίκτυα διανομής χαρακτηρίζονται από μια στάθμη σχεδιασμού σε ότι αφορά την αντοχή τους σε βραχυκύκλωμα, δηλαδή ένα μέγιστο αποδεκτό ρεύμα βραχυκυκλώσεως, που σχετίζεται με την ικανότητα διακοπής των διακοπτικών στοιχείων αλλά και με τη μηχανική και θερμική αντοχή του εξοπλισμού και των κατασκευών των δικτύων. Η πτυχιακή αυτή εργασία ασχολείται με τα βραχυκυκλώματα σε δίκτυα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Ξεκινώντας, περιγράφουμε το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα καθώς και το σύστημα μεταφοράς αυτής το οποίο στην συνέχεια αναλύεται τεχνικά. Κατόπιν πραγματοποιούμε μία πρώτη γνωριμία με τα ρεύματα βραχυκυκλώσεως καθώς και της στάθμες βραχυκυκλώσεως στους ζυγούς του συστήματος σε ζυγούς των 150 και 400 kv. Στην συνέχεια κατατάσσουμε τα μεταβατικά φαινόμενα αλλά και αναλύουμε τα κυματικά φαινόμενα. Τέλος η εργασία μας κλείνει με την θεωρητική παρουσίαση των ζεύξεων, αποζεύξεων και των βραχυκυκλωμάτων. Μεγάλο το ενδιαφέρον στο τελευταίο κεφάλαιο μας όπου αναλύονται οι διακοπές των βραχυκυκλωμάτων και η παρουσίαση αυτών μέσα από την μελέτη περίπτωσης μας. [1]

4 SUMMARY SHORT CIRCUITS IN POWER TRANSMISSION NETWORKS Short circuit is called the conductive connecting two terminals of an electrical device. Then we say that the edges of the device is shorted. Feature of a short circuit is that both ends of the device are the same, the electrical potential is the same value at both ends, or in other words, the two ends behave as ifidentical. The device is not passed over by electricity, since electrical resistance shows anyway, while the short edges of not, why not behave like the same, so as not to insert anything between the two extremes The distribution networks are characterized by a level of design in terms of resistance to short - circuit, a maximum permissible short circuit current, associated with breaking capacity of the switching elements and the mechanical and thermal resistance of equipment and construction of networks. Starting, we describe the power system in Greece and the transmission system in which this is then analyzed technically. Then we make a first acquaintance with the short circuit currents and short circuit levels of the scales of the system buses 150 and 400 kv. Then classify the transients and analyzing the wave phenomena. Finally, our work ends with the presentation of the theoretical links, disconnection and short circuit. Much interest in the last chapter which analyzes the vacations of short circuits and the presentation of these through our case study. [2]

5 Περιεχόμενα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Εγκατεστημένη ισχύς σταθμών παραγωγής του Ε.Δ.Σ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο : ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Εισαγωγή Λειτουργία του Συστήματος Μεταφοράς Τεχνικά Στοιχεία του Συστήματος Μεταφοράς Εγκατεστημένος εξοπλισμός Διεθνείς Διασυνδέσεις Ανάπτυξη Συστήματος Μεταφοράς Συντήρηση Συστήματος Μεταφοράς ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : ΤΕΧΝΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Βαθμίδες υψηλής και υπερύψηλης τάσεως στο ελληνικό σύστημα - αντίστοιχες στάθμες βραχυκυκλώσεως Υποσταθμοί ΥΤ/ΜΤ Όριο του Συστήματος Σύνδεση Υποσταθμών ΥΤ/ΜΤ με το Σύστημα Διαμόρφωση Υποσταθμών ΥΤ/ΜΤ εντός των Ορίων Ευθύνης του Χρήστη Συγκρότηση Ζυγών Υ.Τ. (150 και 66kV) Υ/Σ Κέντρα υπερυψηλής τάσης (ΚΥΤ) Γραμμές μεταφοράς (Γ.Μ.) & καλώδια Υ.Τ Τυποποιημένα Είδη Εναέριων Γ.Μ [3]

6 Θερμικό Όριο Χαρακτηριστικά Καλωδιακών Γ.Μ Αντιστάθμιση άεργου ισχύος ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΡΕΥΜΑΤΑ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΣΗΣ Εισαγωγή Αιτίες Συμπεριφορά του ρεύματος βραχυκύκλωσης στο χρόνο Κατάταξη των τύπων βραχυκυκλωμάτων Υπολογισμός ρευμάτων βραχυκύκλωσης Τριφασικό βραχυκύκλωμα Διφασικό βραχυκύκλωμα χωρίς επαφή στη γη ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο : ΣΤΑΘΜΕΣ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΣΕΩΣ ΣΤΟΥΣ ΖΥΓΟΥΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Στάθμες βραχυκυκλώσεως σε ζυγούς 150KV Στάθμες βραχυκυκλώσεως σε ζυγούς 400KV ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο : ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΤΩΝ ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ Γενικά Κατάταξη των μεταβατικών φαινομένων Πολύ γρήγορα μεταβατικά φαινόμενα (κυματικά φαινόμενα) Γρήγορα μεταβατικά φαινόμενα (βραχυκυκλώματα) Αργά μεταβατικά φαινόμενα (ευστάθεια μεταβατικής κατάστασης) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο : ΚΥΜΑΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ Εισαγωγή Η τυποποίηση του κρουστικού κύματος Δημιουργία οδευόντων κυμάτων από ατμοσφαιρικές ανωμαλίες Πτώση κεραυνού σε γραμμή μεταφοράς [4]

7 7.5. Εκκένωση μεταξύ νεφών πάνω από γραμμή μεταφοράς Απόσβεση οδευόντων κυμάτων Καταπόνηση μετασχηματιστών και μονωτήρων με οδεύοντα κύματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ο : ΖΕΥΞΕΙΣ, ΑΠΟΖΕΥΞΕΙΣ ΚΑΙ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Εισαγωγή Ζεύξεις μονοφασικών φορτίων Αποζεύξεις μονοφασικών φορτίων χωρίς μεταβατικές συχνότητες Αποζεύξεις μονοφασικών φορτίων με μεταβατικές συχνότητες Αποζεύξεις τριφασικών φορτίων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ο : ΔΙΑΚΟΠΕΣ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ Εισαγωγή Μονοφασικό σφάλμα πλησίον ζυγών Μονοφασικό σφάλμα στο απομακρυσμένο άκρο γραμμής Μελέτη περίπτωσης Πίνακες και διαγράμματα Κώδικας προγράμματος ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [5]

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ 1.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το Ελληνικό ενεργειακό σύστημα βρίσκεται την τελευταία δεκαετία σε διαδικασία σημαντικών αλλαγών. Η διείσδυση του φυσικού αερίου, η κατασκευή των διευρωπαϊκών δικτύων, η προώθηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και της εξοικονόμησης ενέργειας και τέλος η απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας αποτελούν τα νέα δεδομένα του. Σημαντικές είναι οι επιπτώσεις των νέων αυτών δεδομένων στην ασφάλεια του ενεργειακού εφοδιασμού της χώρας, στη μείωση της εξάρτησης της από το εισαγόμενο πετρέλαιο, με όλα τα συνεπαγόμενα οφέλη στην εθνική οικονομία, στην εξοικονόμηση ενεργειακών πόρων, στην αύξηση της αποδοτικότητας των διαδικασιών παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειας, στην προστασία του περιβάλλοντος και τέλος στην βελτίωση των παρεχόμενων υπηρεσιών στους καταναλωτές [7] (ΔΕΣΜΗΕ, 2006). Πριν από την ίδρυση της Δημόσιας Επιχείρησης Ηλεκτρισμού (ΔΕΗ) το 1950, συστηματική παραγωγή και κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας γινόταν μόνο στις μεγάλες πόλεις και κυρίως στην περιοχή της πρωτεύουσας. Η ΔΕΗ με τον ιδρυτικό νόμο (1468/1950) πήρε το αποκλειστικό προνόμιο της παραγωγής και μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ η διανομή παρέμεινε στις υφιστάμενες τότε δημοτικές, κοινοτικές ή ιδιωτικές εκμεταλλεύσεις. Το 1956 με το νομοθετικό διάταγμα (3525) πήρε και το αποκλειστικό προνόμιο της διανομής σε όλη τη χώρα. Ο νόμος (2244/94) για τη ρύθμιση των θεμάτων ηλεκτροπαραγωγής από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και συμβατικά καύσιμα, επιτρέπει κάτω από ορισμένες συνθήκες την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από σταθμούς που ανήκουν σε φυσικά ή νομικά πρόσωπα. Η 19η Φεβρουαρίου του 1999 σηματοδότησε την απαρχή του ανοίγματος των αγορών ηλεκτρικής ενέργειας των κρατών μελών και τη δημιουργία μιας ενιαίας αγοράς στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Στη χώρα μας λόγω των ιδιόμορφων χαρακτηριστικών του ηλεκτρικού συστήματος (καθώς και στην Ιρλανδία και το [6]

9 Βέλγιο) δόθηκε παράταση της προθεσμίας απελευθέρωσης της αγοράς, οπότε η εφαρμογή αυτού του σχεδίου ξεκίνησε στις 19 Φεβρουαρίου του Οι λόγοι που ώθησαν στη δημιουργία μιας ενιαίας αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας ήταν οι εξής [7] (ΔΕΣΜΗΕ, 2006): i. Η αύξηση της αποτελεσματικότητας ως προς τη χρησιμοποίηση και την κατανομή των οικονομικών πόρων με την είσοδο του ανταγωνισμού στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας. ii. Η στήριξη της ανταγωνιστικότητας της ευρωπαϊκής βιομηχανίας στο διεθνοποιημένο περιβάλλον μέσα από ανταγωνιστικές τιμές ενέργειας. iii. Η ανταγωνιστικότητα της αγοράς, που συμβάλλει θετικά σε δύο ακόμα άξονες της ενεργειακής πολιτικής, που είναι το περιβάλλον και η ασφάλεια τροφοδοσίας. iv. Η διαπίστωση ότι η διασύνδεση των επιμέρους συστημάτων οδηγεί σε μικρότερα περιθώρια εφεδρείας και φυσικά στη μείωση του κόστους. v. Η βελτίωση των προσφερόμενων υπηρεσιών εκ μέρους των παραγωγών, που δίνει τη δυνατότητα στους καταναλωτές να επιλέγουν τον προμηθευτή τους. vi. Ο ανταγωνισμός, που θα οδηγήσει σε μείωση των τιμών. Σύμφωνα με το νόμο αυτό για την απελευθέρωση της ενέργειας, προβλέπονται τα ακόλουθα: i. Απελευθέρωση (από τη 19η Φεβρουαρίου 2001) του 30% της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας του διασυνδεδεμένου συστήματος, δηλαδή περίπου 450 μεγάλοι καταναλωτές με ετήσια κατανάλωση πάνω από 2 GWh/έτος μπορούν να επιλέξουν τον προμηθευτή τους. Στα νησιά, λόγω των ιδιόμορφων συνθηκών, η απελευθέρωση περιορίζεται μόνο στο άνοιγμα της παραγωγής στον ανταγωνισμό. Δηλαδή εκτός από τη ΔΕΗ μπορεί να παράγει και κάποιος άλλος ανεξάρτητος παραγωγός, όμως την παραγωγή θα την πουλάει αποκλειστικά στη ΔΕΗ και δεν θα μπορεί να διατεθεί σε τρίτους. [7]

10 ii. iii. iv. Δημιουργείται ανεξάρτητη διοικητική αρχή με την επωνυμία Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας (Ρ.Α.Ε.) με κύριες αρμοδιότητες να παρακολουθεί και να ελέγχει τη λειτουργία της αγοράς και να γνωμοδοτεί τη χορήγηση αδειών που προβλέπονται από τις διατάξεις του νόμου. Δημιουργείται ανώνυμη εταιρία με την επωνυμία Διαχειριστής Ελληνικού Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε.) με κύριες αρμοδιότητες τη λειτουργία, την εκμετάλλευση, τη συντήρηση και την ανάπτυξη του συστήματος μεταφοράς καθώς και των διασυνδέσεων. Η κυριότητα και η διαχείριση του Δικτύου Διανομής ανήκει αποκλειστικά στη ΔΕΗ. Η ΔΕΗ Α. Ε. είναι σήμερα η μεγαλύτερη εταιρία παραγωγής και η μοναδική εταιρία διανομής ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα, η οποία παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε 7,1 εκατομμύρια πελάτες Χαμηλής Τάσης και 8,5 χιλιάδες πελάτες Μέσης και Υψηλής Τάσης περίπου. Επίσης κατέχει το 49% του ΔΕΣΜΗΕ Α.Ε. Παράγει το 96% της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στην Ελλάδα, η οποία προέρχεται από λιγνιτικές, πετρελαϊκές και υδροηλεκτρικές μονάδες, μονάδες φυσικού αερίου, καθώς και από αιολικά και ηλιακά πάρκα. Συγχρόνως κατέχει τα δύο μεγάλα λιγνιτωρυχεία της χώρας στην Πτολεμαΐδα και στη Μεγαλόπολη, από όπου παράγεται το 64% περίπου της απαιτούμενης ηλεκτρικής ενέργειας (2η μεγαλύτερη παραγωγός ηλεκτρικής ενέργειας από λιγνίτη στην Ευρωπαϊκή Ένωση). Τα τελευταία χρόνια πολλές εταιρίες έχουν δραστηριοποιηθεί στον τομέα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, κυρίως από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ιδιαίτερα στον τομέα της αιολικής ενέργειας [7] (ΔΕΣΜΗΕ, 2006). Επίσης ήδη λειτουργούν και είναι συνδεδεμένες ή αναμένεται να συνδεθούν στο Σύστημα της Ελλάδας ιδιωτικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από συμβατικές πηγές ενέργειας (Ενεργειακή Θεσσαλονίκης Α.Ε., ΗΡΩΝ Θερμοηλεκτρική Α.Ε.) ενώ επίκειται διαγωνισμός και για άλλες τέτοιες θερμικές μονάδες οι οποίες και θα αντικαταστήσουν ορισμένες πεπαλαιωμένες μονάδες του συστήματος αλλά και θα αυξήσουν την συνολική εγκατεστημένη του ισχύ [7] (ΔΕΣΜΗΕ, 2006). [8]

11 1.2. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Το σύστημα ηλεκτροπαραγωγής αποτελείται από το διασυνδεδεμένο σύστημα παραγωγής της ηπειρωτικής χώρας με τα προς αυτό διασυνδεδεμένα νησιά και τα ανεξάρτητα συστήματα παραγωγής της Κρήτης, της Ρόδου και των υπολοίπων μικρότερων νησιών. Αποτελείται από θερμικούς και υδροηλεκτρικούς σταθμούς καθώς επίσης και από ένα μικρό ποσοστό μονάδων, οι οποίες χρησιμοποιούν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας [7] (ΔΕΣΜΗΕ, 2006). Το διασυνδεδεμένο σύστημα παραγωγής της ηπειρωτικής χώρας περιλαμβάνει κυρίως λιγνιτικούς σταθμούς, που αποτελούν τη βάση του συστήματος. Επιπλέον, υπάρχουν σταθμοί φυσικού αερίου, πετρελαϊκοί και υδροηλεκτρικοί σταθμοί καθώς και μερικά αιολικά πάρκα κυρίως στην περιοχή της Εύβοιας και της Θράκης. Στη Βόρεια Ελλάδα και συγκεκριμένα στη Δυτική Μακεδονία, (Πτολεμαΐδα, Καρδιά, Άγιος Δημήτριος, Αμύνταιο) βρίσκεται το κυριότερο ενεργειακό - λιγνιτικό κέντρο της χώρας. Αποτελείται από 17 λιγνιτικές μονάδες συνολικής εγκατεστημένης ισχύος 4438 MW. Το νότιο ενεργειακό - λιγνιτικό κέντρο βρίσκεται στο κέντρο της Πελοποννήσου κοντά στη πόλη της Μεγαλόπολης και αποτελείται από τέσσερις μονάδες συνολικής εγκατεστημένης ισχύος 850MW. Στην Κεντρική Ελλάδα είναι εγκατεστημένοι τρεις θερμικοί σταθμοί. Ο πρώτος σταθμός είναι πετρελαϊκός και βρίσκεται στο Αλιβέρι της Εύβοιας με τέσσερις μονάδες συνολικής εγκατεστημένης ισχύος 300MW. Ο δεύτερος βρίσκεται στο Λαύριο και αποτελείται από δύο πετρελαϊκές μονάδες ισχύος 450MW καθώς επίσης και από δύο μονάδες συνδυασμένου κύκλου: το "Μικρό Λαύριο" εγκατεστημένης ισχύος 180MW, που έχει τη δυνατότητα καύσης φυσικού αερίου ή πετρελαίου και το "Μεγάλο Λαύριο" εγκατεστημένης ισχύος 560MW. Ο τρίτος σταθμός βρίσκεται στον Άγιο Γεώργιο στο Κερατσίνι και παρέμεινε εκτός λειτουργίας για πολλά χρόνια για περιβαλλοντικούς λόγους. Ξεκίνησε ξανά την εμπορική του λειτουργία με τις μονάδες Νο 8 και Νο 9 εγκατεστημένης ισχύος 160MW και 200MW αντίστοιχα, χρησιμοποιώντας ως καύσιμο το φυσικό αέριο μετά τη μετατροπή τους από πετρελαϊκές. Τέλος [9]

12 λειτουργεί στην Κομοτηνή μια νέα μονάδα συνδυασμένου κύκλου συνολικής ισχύος 495MW. Όλοι οι παραπάνω σταθμοί ανήκουν στη ΔΕΗ Α.Ε. Από τις αρχές του 2006 λειτουργεί πλέον και η πρώτη ιδιωτική μονάδα ηλεκτροπαραγωγής συνδυασμένου κύκλου η οποία ανήκει στη εταιρεία Ενεργειακή Θεσσαλονίκης Α.Ε. και είναι εγκατεστημένης ισχύος 390MW. Το σύνολο της εγκατεστημένης ισχύος των θερμικών σταθμών παραγωγής που είναι συνδεδεμένοι στο διασυνδεδεμένο σύστημα ανέρχεται στα 8175,8MW. Οι μεγάλες υδροηλεκτρικές μονάδες παραγωγής είναι κυρίως εγκατεστημένες στην ενδοχώρα και κοντά σε μεγάλους ποταμούς. Τα τελευταία χρόνια, με την περαιτέρω ανάπτυξη της τεχνολογίας και την απόκτηση μεγαλύτερης τεχνογνωσίας, χτίζονται υδροηλεκτρικοί σταθμοί και κοντά σε μικρότερα ποτάμια με μικρότερη βέβαια εγκατεστημένη ισχύ. Μερικά από τα υδροηλεκτρικά αυτά λειτουργούν και ως αντλιοστάσια κατά τις περιόδους χαμηλής ζήτησης φορτίου έτσι ώστε να εξοικονομούνται ποσότητες νερού που θα χρησιμοποιηθούν κατά τις αιχμές της ζήτησης. Η συνολική εγκατεστημένη ισχύς των υδροηλεκτρικών σταθμών φτάνει τα 3058,5 MW. Το τελευταίο διάστημα αυξάνονται και οι εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) και ήδη έχουν αδειοδοτηθεί πολλές ακόμα που αναμένεται να αυξήσουν το συνολικό ποσοστό παραγωγής ενέργειας από ΑΠΕ, σύμφωνα και με τις δεσμεύσεις της Ελλάδας προς την Ε.Ε και το πρωτόκολλο του Κιότο. Η εγκατεστημένη ισχύς των αιολικών πάρκων (Α/Π) στο διασυνδεδεμένο σύστημα που λειτουργούν ή αναμένεται να λειτουργήσουν το προσεχές διάστημα είναι περίπου 366MW, τα φωτοβολταϊκά πάνελ που λειτουργούν είναι περίπου 520kWp, οι μικροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί έχουν εγκατεστημένη ισχύ 44MW ενώ από τους σταθμούς παραγωγής που χρησιμοποιούν βιομάζα παράγεται ισχύς μέχρι 23,2MW περίπου. Τέλος η εγκατεστημένη ισχύς των μονάδων συμπαραγωγής είναι 231,9MW από τα οποία συμβάσεις αγοραπωλησίας με το σύστημα υπάρχουν μόνο για 32,3MW. [10]

13 Έτσι η συνολική εγκατεστημένη ισχύς για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στο ηπειρωτικό δίκτυο από συμβατικές μονάδες παραγωγής (συνυπολογίζοντας και τους μεγάλους υδροηλεκτρικούς σταθμούς) είναι ,3MW (96,17 %). Η συνολική εγκατεστημένη ισχύς για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στο ηπειρωτικό δίκτυο από ανανεώσιμες μονάδες παραγωγής (αιολικά πάρκα, φωτοβολταϊκά, μικρά υδροηλεκτρικά), εγκαταστάσεις βιοαερίου και συμπαραγωγής, οι οποίες ως επί το πλείστον ανήκουν σε ιδιώτες ή ανεξάρτητες εταιρίες, είναι περίπου 465,75MW (3,83%). Το ποσοστό αυτό βέβαια προβλέπεται ότι θα αυξηθεί κατακόρυφα τα επόμενα χρόνια και ως το Εγκατεστημένη ισχύς σταθμών παραγωγής του Ε.Δ.Σ. Για το νησιωτικό σύστημα, το ανεξάρτητο σύστημα παραγωγής της Κρήτης αποτελείται από τρεις αυτόνομους πετρελαϊκούς σταθμούς παραγωγής στα Λινοπεράματα, στα Χανιά και στον Αθερινόλακκο συνολικής ισχύος 730MW περίπου ενώ υπάρχουν περίπου 68ΜW εγκατεστημένης αιολικής ισχύος. Η Ρόδος εξυπηρετείται κυρίως από τον ανεξάρτητο σταθμό της Σορώνης εγκατεστημένης ισχύος 234ΜW ενώ τα υπόλοιπα νησιά τροφοδοτούνται είτε αυτόνομα είτε συνδεδεμένα με γειτονικά νησιά από μικρής ισχύος πετρελαϊκούς σταθμούς παραγωγής που υποστηρίζονται από αιολικά πάρκα τα οποία έχουν εγκατασταθεί στα πλούσια σε αιολικό δυναμικό νησιά του Αιγαίου κυρίως. Η συνολική εγκατεστημένη ισχύς των πετρελαϊκών σταθμών παραγωγής στα μη διασυνδεδεμένα νησιά είναι 1.560MW περίπου. Στο Παράρτημα παρουσιάζονται αναλυτικότερα όλοι οι σταθμοί παραγωγής του ηπειρωτικού και νησιωτικού δικτύου, καθώς και χάρτης με τις σημερινές εγκατεστημένες μονάδες του συστήματος. [11]

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο : ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ 2.1. Εισαγωγή Η δραστηριότητα της Μεταφοράς είναι μία μονοπωλιακή ρυθμιζόμενη δραστηριότητα της ΔΕΗ, η οποία έχει σαν σκοπό την εξυπηρέτηση των χρηστών του Συστήματος Μεταφοράς. Πελάτες μας είναι οι παραγωγοί, στους οποίους περιλαμβάνονται η ΔΕΗ Παραγωγή με τα 50 θερμικά και υδροηλεκτρικά εργοστάσιά της, οι 3 ανεξάρτητοι παραγωγοί ΕΝΘΕΣ, ENDESA HELLAS και ΗΡΩΝ, καθώς και οι 15 περίπου αιολικοί παραγωγοί που είναι συνδεδεμένοι στο Σύστημα Μεταφοράς, οι προμηθευτές (47 συνολικά εταιρείες που έχουν άδεια Εμπορίας, μεταξύ των οποίων και η ΔΕΗ Εμπορία), η Διανομή και οι πελάτες υψηλής τάσης (37 συνολικά)[15] ( Λειτουργία του Συστήματος Μεταφοράς Η λειτουργία του Διασυνδεδεμένου Συστήματος Μεταφοράς καθώς και των διασυνδέσεων με τα γειτονικά δίκτυα γίνεται από τον ΔΕΣΜΗΕ, όπως προβλέπεται από τον Κώδικα Διαχείρισης του Συστήματος. Η Επιχειρησιακή Μονάδα της Μεταφοράς εκτελεί την καθημερινή φυσική λειτουργία, τη συντήρηση και γενικά τη διατήρηση της τεχνικής και λειτουργικής αρτιότητας του Συστήματος Μεταφοράς, σύμφωνα με τον προγραμματισμό και τις οδηγίες του ΔΕΣΜΗΕ. Ο ΔΕΣΜΗΕ συντάσσει τη ΜΑΣΜ η οποία εγκρίνεται από τον αρμόδιο Υπουργό και στη συνέχεια η ΓΔ/ Μ αναλαμβάνει την υποχρέωση να υλοποιήσει τα έργα που αναφέρονται σε αυτή. Για τις υπηρεσίες αυτές η ΓΔ/ Μ, ως ιδιοκτήτρια του Συστήματος Μεταφοράς, λαμβάνει ένα ετήσιο αντάλλαγμα που καλύπτει τα έξοδα φυσικής λειτουργίας, συντήρησης και ανάπτυξης, πλέον της απόδοσης επί του επενδυμένου κεφαλαίου, όπως ορίζεται στο άρθρο 308 του Κώδικα Διαχείρισης Συστήματος και Συναλλαγών Ηλεκτρικής Ενέργειας. Το αντάλλαγμα αυτό καταβάλλεται στη ΔΕΗ από τον ΔΕΣΜΗΕ, ο οποίος με τη σειρά του το εισπράττει από τους χρήστες. [12]

15 Σε κάθε περίπτωση, οι επεκτάσεις ή βελτιώσεις στο Διασυνδεδεμένο Σύστημα Μεταφοράς περιέρχονται στην ιδιοκτησία της ΔΕΗ σύμφωνα με τα προβλεπόμενα στον Κώδικα Διαχείρισης Συστήματος. Επίσης, η ΓΔ/ Μ υλοποιεί έργα μεταφοράς και για τα αυτόνομα (μη διασυνδεδεμένα) νησιά της χώρας, σύμφωνα με τη ΜΑΣΜ-Ν, την οποία εκπονεί η ΔΔΝ της ΔΕΗ. Για τις υπηρεσίες αυτές η ΓΔ/ Μ λαμβάνει το αντίστοιχο αντάλλαγμα από τη ΓΔ/Δ που είναι η ιδιοκτήτρια του Συστήματος Μεταφοράς των μη διασυνδεδεμένων νησιών Τεχνικά Στοιχεία του Συστήματος Μεταφοράς Τη σπονδυλική στήλη του Διασυνδεδεμένου Συστήματος Μεταφοράς αποτελούν οι τρεις εναέριες γραμμές διπλού κυκλώματος των 400 kv, που μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια, κυρίως από το σπουδαιότερο για την χώρα μας ενεργειακό κέντρο παραγωγής, της Δυτικής Μακεδονίας [15] ( Στην περιοχή αυτή, παράγεται περίπου το 70% της συνολικής ηλεκτροπαραγωγής της χώρας, που στη συνέχεια μεταφέρεται στα μεγάλα κέντρα κατανάλωσης της Κεντρικής και Νότιας Ελλάδας, που καταναλώνεται περίπου το 65% της ηλεκτρικής ενέργειας. Το Διασυνδεδεμένο Σύστημα Μεταφοράς διαθέτει επιπλέον εναέριες και υπόγειες γραμμές των 400 kv και 150 kv, καθώς επίσης και υποβρύχια καλώδια των 66 kv και 150 kv που συνδέουν την Άνδρο και τα Επτάνησα, Κέρκυρα, Λευκάδα, Κεφαλονιά και Ζάκυνθο, ενώ έχει προγραμματιστεί η επέκταση των υποβρύχιων διασυνδέσεων και προς τα μεγαλύτερα νησιά των Κυκλάδων. Στην επόμενη σελίδα εμφανίζεται ο γεωφυσικός χάρτης του Διασυνδεδεμένου Συστήματος Μεταφοράς. [13]

16 Εικόνα Γεωφυσικός χάρτης του Διασυνδεδεμένου Συστήματος Μεταφοράς [14]

17 2.4. Εγκατεστημένος εξοπλισμός Το Διασυνδεδεμένο Σύστημα Μεταφοράς, στις , αποτελείτο συνολικά από χλμ. ΓΜ, όπως φαίνεται αναλυτικά στον ακόλουθο πίνακα. 400kV/DC 400kV/AC 150kV 66kV Σύνολο Εναέριες Υποβρύχιες Υπόγειες Σύνολο Πίνακας 2.1. ΓΜ ΔΙΑΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ (χλμ.) Η χρονολογική εξέλιξη, για την περίοδο , του μήκους όδευσης των εναέριων ΓΜ, για τάση 150 kv και 400 kv, απεικονίζεται στο παρακάτω διάγραμμα (για την τάση των 66 kv το μήκος όδευσης παραμένει σταθερό - 39 χλμ.). Γράφημα Εξέλιξη Μήκους Όδευσης Εναέριων ΓΜ Διασυνδεδεμένου Συστήματος (Χλμ.) [15]

18 Την 31 η Δεκεμβρίου 2008, στο Σύστημα Μεταφοράς συμπεριλαμβάνονταν επίσης 265 Υ/Σ, στους οποίους ήταν εγκατεστημένοι 572 Μετασχηματιστές (Μ/Σ) Ισχύος με συνολική εγκατεστημένη ισχύ MVA [15] ( Η χρονολογική εξέλιξη, της περιόδου , της εγκατάστασης Μ/Σ Ισχύος και Υ/Σ απεικονίζεται στο παρακάτω διάγραμμα. Γράφημα Εξέλιξη Εγκαταστάσεων Μ/Σ Ισχύος - Υ/Σ Διασυνδεδεμένου Συστήματος Μεταφοράς 2.5. Διεθνείς Διασυνδέσεις Το Διασυνδεδεμένο Σύστημα Μεταφοράς συνδέεται με τα συστήματα Μεταφοράς της Αλβανίας, της Βουλγαρίας, της Π.Γ.Δ.Μ., της Ιταλίας και της Τουρκίας. Η διασύνδεση με τη Βουλγαρία αποτελείται από μία Γραμμή των 400 kv, ενώ η διασύνδεση με την Π.Γ.Δ.Μ γίνεται με δύο Γραμμές των 400 kv, μετά την πρόσφατη αναβάθμιση της Γραμμής των 150 kv σε 400 kv. Η διασύνδεση με την Αλβανία αποτελείται από μία Γραμμή των 150 kv και μία των 400 kv. Η συνολική ονομαστική δυναμικότητα αυτών των διασυνδέσεων είναι περίπου ΜW. Η διασύνδεση με την Ιταλία αποτελείται από υποβρύχιο καλώδιο και ΓΜ συνεχούς ρεύματος (HVDC) ισχύος 500 MW. Η διασύνδεση με την Τουρκία [16]

19 ολοκληρώθηκε τον Ιούνιο του 2008 με την κατασκευή ΓΜ 400 kv απλού κυκλώματος με τρίδυμο αγωγό (2000 ΜVΑ). Από τον Οκτώβριο του 2004 το Ελληνικό Σύστημα Μεταφοράς επανασυνδέθηκε και λειτουργεί σύγχρονα και παράλληλα με το Διασυνδεδεμένο Ευρωπαϊκό Σύστημα της UCTE (Union for Coordination of Transmission of Electricity). Οι παραπάνω διασυνδέσεις σε συνδυασμό με την ενίσχυση των διασυνδέσεων των γειτονικών χωρών στα βόρεια σύνορα της Ελλάδας συμβάλλουν σημαντικά στην ασφάλεια λειτουργίας του Συστήματος Μεταφοράς και στην ανάπτυξη των εμπορικών ανταλλαγών ηλεκτρικής ενέργειας με τις χώρες αυτές και την ευρύτερη περιοχή της Ν.Α. Ευρώπης Ανάπτυξη Συστήματος Μεταφοράς Η Διεύθυνση Νέων Έργων Μεταφοράς (ΔΝΕΜ) μελετά και κατασκευάζει τα έργα Μεταφοράς βασιζόμενη σε ένα 5ετές κυλιόμενο πρόγραμμα του ΔΕΣΜΗΕ, όπως ορίζεται σε ετήσια βάση στη ΜΑΣΜ, που εκδίδεται από το ΔΕΣΜΗΕ και επικυρώνεται από τον αρμόδιο Υπουργό, καθώς και στη ΜΑΣΜ-Ν που εκδίδεται από τη ΔΔΝ [15] ( Επίσης εγκρίνει όλες τις μελέτες Υ/Σ ή ΚΥΤ και ΓΜ ανεξάρτητων παραγωγών (αιολικών, θερμικών κλπ) και συνδράμει τη ΔΕΗ Ανανεώσιμες Α.Ε. στο έργο της. Για τα επόμενα έτη η ΔΝΕΜ προγραμματίζει την κατασκευή των παρακάτω σημαντικών έργων τα οποία περιλαμβάνονται στην εγκριθείσα ΜΑΣΜ και ΜΑΣΜ-Ν : Διασύνδεση των Κυκλάδων με το Ηπειρωτικό Σύστημα με υποβρύχια καλωδιακή γραμμή. Διασύνδεση Πολυπόταμου - Νέας Μάκρης με υποβρύχια καλωδιακή γραμμή. Ολοκλήρωση της κατασκευής των ΚΥΤ Λαγκαδά, Νέας Σάντας και Αλιβερίου. Κατασκευή των ΚΥΤ Ρουφ, Πάτρας και Μεγαλόπολης. [17]

20 Κατασκευή ΓΜ 400 kv Αλιβέρι - Σύστημα, ΚΥΤ Λαγκαδά - ΚΥΤ Αμυνταίου, ΚΥΤ Λαγκαδά - ΚΥΤ Φιλίππων, ΚΥΤ Μεγαλόπολης - ΚΥΤ Πάτρας. Κατασκευή εναέριας ΓΜ 150 kv ΚΥΤ Λαγκαδά - Υ/Σ Κιλκίς. Αναβάθμιση του Συστήματος Μεταφοράς της Ρόδου από τα 66 kv στα 150 kv. Κατασκευή μεγάλης κλίμακας έργων στην Κρήτη (8 Υ/Σ και ΓΜ συνολικού μήκους 312 χλμ.) Επίσης προγραμματίζεται η κατασκευή στο άμεσο μέλλον περίπου 10 Υ/Σ, χλμ. εναέριων ΓΜ 150 kv και 100 χλμ. υπογείων καλωδίων. Το κόστος όλων των προαναφερόμενων έργων Μεταφοράς αναμένεται να ανέλθει στα [15] ( Συντήρηση Συστήματος Μεταφοράς Η συντήρηση του Συστήματος Μεταφοράς διενεργείται με ευθύνη της Διεύθυνσης Συστήματος Μεταφοράς (ΔΣΜ), η οποία, με βάση το πρόγραμμα που συμφωνείται με το ΔΕΣΜΗΕ, προβαίνει στην υλοποίηση των εργασιών συντήρησης. Παράλληλα έχει συντάξει και υλοποιεί πρόγραμμα ανανέωσης και αντικατάστασης πεπαλαιωμένου και μη επαρκώς αξιόπιστου εξοπλισμού του Συστήματος, όπως διακόπτες, εξοπλισμό προστασίας κλπ. Κατά τη διάρκεια των ετών 2008 και 2009 οι κύριες συνιστώσες του έργου της συντήρησης και τεχνικής υποστήριξης του Συστήματος Μεταφοράς ήταν οι ακόλουθες: Εκσυγχρονισμός και αναβάθμιση Συστήματος Μεταφοράς Πρόγραμμα αντικατάστασης εξοπλισμού παλαιάς τεχνολογίας. Πρόγραμμα αντικατάστασης εξοπλισμού που περιέχει PCBs βάσει της Ελληνικής και Ευρωπαϊκής νομοθεσίας. Ολοκλήρωση χρηματοδοτούμενων έργων Γ' Κοινοτικού πλαισίου στήριξης και εκκίνηση έργων ΕΣΠΑ. [18]

21 Εργασίες Συντήρησης εξοπλισμού Συστήματος Μεταφοράς Διαρκής συντήρηση, βάσει προγράμματος σε συνεργασία με ΔΕΣΜΗΕ, του εξοπλισμού για την αξιόπιστη λειτουργία του. Άμεση αποκατάσταση βλαβών σε Υ/Σ και ΓΜ. Εργασίες κατασκευής παραλλαγών Γραμμών Μεταφοράς Υλοποίηση παραλλαγών ΓΜ λόγω αιτημάτων των αρμόδιων Υπουργείων για εξυπηρέτηση έργων κοινής ωφέλειας (εθνικές οδοί, σιδηροδρομικές γραμμές κλπ.) [15] ( Παραλαβές και ένταξη στο Σύστημα έργων ιδιωτών (παραγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας), στα πλαίσια της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας Εργασίες πρόληψης πυρκαγιών Επιθεωρήσεις Υ/Σ και ΓΜ. Θερμοσκοπήσεις Υ/Σ και ΓΜ. Επεμβάσεις αποψίλωσης εδαφοτεμαχίων και οικοπέδων Κοπή επικίνδυνων δένδρων που γειτνιάζουν με εγκαταστάσεις Μεταφοράς. [19]

22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : ΤΕΧΝΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ 3.1. Βαθμίδες υψηλής και υπερύψηλης τάσεως στο ελληνικό σύστημα - αντίστοιχες στάθμες βραχυκυκλώσεως Στο Ελληνικό Σύστημα Μεταφοράς υπάρχουν τα εξής επίπεδα υψηλής και υπερυψηλής τάσεως με τις αντίστοιχες στάθμες βραχυκυκλώσεως [16] ( Επίπεδο τάσης 66kV: Η στάθμη βραχυκυκλώσεως είναι 12kA σε τάση 72,5kV. Επίπεδο τάσης 150kV: Ο παλαιός εξοπλισμός αυτής της βαθμίδας τάσης είναι σχεδιασμένος με βάση μία στάθμη βραχυκυκλώσεως ίση με 20kA σε τάση 170kV, εκτός από ορισμένα ΚΥΤ και ισχυρούς σταθμούς παραγωγής όπου προβλεπόταν στάθμη των 25 ka στα 170 kv. Για τον νέο εξοπλισμό αυτής της βαθμίδας που έχει ή πρόκειται να εγκατασταθεί στο Σύστημα, προβλέπεται στάθμη βραχυκυκλώσεως 31 ka, σύμφωνα με τις απαιτήσεις του ΚΔΣ&ΣΗΕ (Άρθρο 247 9). Επίπεδο τάσης 400kV: Η στάθμη βραχυκυκλώσεως είναι 40kA σε τάση 420kV. Σημειώνεται ότι η τάση 400kV ανήκει στην κατηγορία των Υπερυψηλών Τάσεων (Υ.Υ.Τ.), οι τάσεις 150kV και 66kV ανήκουν στην κατηγορία των Υψηλών Τάσεων (Υ.Τ.) και οι τάσεις 22 kv, 20 kv και 15 kv ανήκουν στην κατηγορία των Μέσων Τάσεων (Μ.Τ.). Οι τάσεις της τελευταίας κατηγορίας δεν συναντώνται στο Σύστημα, αλλά μόνον στο Δίκτυο Υποσταθμοί ΥΤ/ΜΤ Όριο του Συστήματος Λαμβάνοντας υπόψη τις προβλέψεις του ΚΔΣ&ΣΗΕ (Άρθρα 302 και 303), ως όριο του Συστήματος έχει καθορισθεί το διακοπτικό στοιχείο που βρίσκεται στους ακροδέκτες Υ.Τ. του Μ/Σ, το οποίο διακοπτικό στοιχείο ανήκει στο Χρήστη. Σε [20]

23 ιδιάζουσες περιπτώσεις, παλαιών ιδίως Χρηστών, υπάρχουν εξαιρέσεις από τον ως άνω κανόνα Σύνδεση Υποσταθμών ΥΤ/ΜΤ με το Σύστημα Οι νέες συνδέσεις των Χρηστών με το Σύστημα προβλέπονται πάντοτε με την παρεμβολή κυψέλης ή κυψελών Υ.Τ., με ή χωρίς αυτόματο διακόπτη, που θα εγκαθίστανται από τον καταναλωτή με βάση τις υποδείξεις της ειδικής μελέτης που εκπονεί κάθε φορά ο ΔΕΣΜΗΕ σύμφωνα με τις διατάξεις του ΚΔΣ&ΣΗΕ (Κεφάλαια 58 και 59). Στο δε εξοπλισμό ζεύξης Υ.Τ. των νέων αυτών Υ/Σ θα πρέπει να προβλέπεται η δυνατότητα τηλεχειρισμού. Σε όλους τους Υ/Σ όπου προβλέπεται η σύνδεση των γραμμών τροφοδότησης Υ.Τ. με αποζεύκτες πρέπει να προβλέπεται χώρος για μελλοντική εγκατάσταση αυτομάτων διακοπτών 150kV Διαμόρφωση Υποσταθμών ΥΤ/ΜΤ εντός των Ορίων Ευθύνης του Χρήστη Η διαμόρφωση των ζυγών Μ.Τ. των Υ/Σ 150kV/M.T. είναι αποκλειστικά της αρμοδιότητας του Χρήστη. Ως εκ τούτου οι διατάξεις των ζυγών Μ.Τ. δεν φαίνονται στα σχέδια της παρούσας μελέτης. Στα μονογραμμικά διαγράμματα σημειώνονται προσεγγιστικά οι ανάγκες σε κυψέλες αναχωρήσεως γραμμών Μ.Τ. στους Υποσταθμούς υποβιβασμού. Οι Μ/Σ ισχύος των Υ/Σ ανήκουν επίσης στην αρμοδιότητα του χρήστη. Συνεπώς, η εκλογή του αριθμού και της ισχύος των εγκατεστημένων μετασχηματιστών στους Υποσταθμούς του Συστήματος είναι ευθύνη και αρμοδιότητα του Χρήστη (ΔΕΗ ή Ιδιώτης). Στα μονογραμμικά διαγράμματα σημειώνεται απλώς η ισχύς των Μ/Σ και η ομάδα ζεύξεως. Όπου δεν αναγράφεται η ομάδα ζεύξεως των Μ/Σ, αυτή είναι, για μεν τους Μ/Σ ανυψώσεως Υα1 για δε τους Μ/Σ υποβιβασμού Dy Συγκρότηση Ζυγών Υ.Τ. (150 και 66kV) Υ/Σ Διακρίνουμε τα ακόλουθα είδη συγκροτήσεως ζυγών Υ.Τ. στους Υ/Σ [21]

24 Απλοί ζυγοί λειτουργίας με διακόπτες. Απλοί ζυγοί λειτουργίας με διακόπτες και ζυγούς μεταγωγής (TRANSFER). Διπλοί ζυγοί λειτουργίας με διακόπτες. Διπλοί ζυγοί λειτουργίας με διακόπτες και ζυγούς μεταγωγής (TRANSFER) Τριπλοί ζυγοί λειτουργίας με διακόπτες. Στους Υποσταθμούς όπου οι ζυγοί αποτελούν ή προορίζονται να αποτελέσουν μελλοντικά σημαντικούς κόμβους λειτουργίας του Συστήματος, επιβάλλεται από την αρχή η κατασκευή ή η πρόβλεψη δυνατότητας κατασκευής διπλών ή τριπλών ζυγών λειτουργίας, που σε συνδυασμό με μία ή δύο κυψέλες (με διακόπτες ζεύξεως ζυγών) επιτρέπουν [16] ( ευελιξία συνδυασμών διασυνδέσεως λειτουργίας. αυξημένες δυνατότητες εκτελέσεως συντηρήσεως και επισκευών. [22]

25 Σχήμα Είδη συγκροτήσεως ζυγών Υ.Τ. στους Υ/Σ δυνατότητα κατανομής της συνδέσεως των γραμμών, των μετασχηματιστών και των μονάδων παραγωγής στους πολλαπλούς ζυγούς λειτουργίας, ώστε σε περιπτώσεις σφαλμάτων ζυγών τα στοιχεία των δικτύων που τίθενται εκτός τάσεως να περιορίζονται σημαντικά. μείωση της στάθμης βραχυκυκλώσεως κάτω από ορισμένες συνθήκες όπου αυτό είναι απαραίτητο. δυνατότητα αντικαταστάσεως κάτω από ορισμένες συνθήκες του διακόπτη οποιασδήποτε κυψέλης με ένα διακόπτη ζεύξεως ζυγών, μετά από διακοπή [23]

26 ή ακόμη χωρίς διακοπή, εφόσον προβλεφθεί από την αρχή κατάλληλη δυνατότητα. Στους Υποσταθμούς, όπου οι ζυγοί δεν αποτελούν ή δεν προορίζονται να αποτελέσουν μελλοντικά σημαντικούς κόμβους λειτουργίας του Συστήματος, αρκεί η κατασκευή απλών ζυγών λειτουργίας με δυνατότητα προσθήκης ζυγών μεταγωγής (TRANSFER) [16] ( Στους παλαιούς Υ/Σ όπου έχουν χρησιμοποιηθεί έμβολα τεχνητού σφάλματος για την προστασία των Μ/Σ 150kV/M.T., γίνεται σταδιακά προσπάθεια αντικατάστασής τους με διακόπτες ισχύος. Σε ειδικές περιπτώσεις Υ/Σ που συνδέονται απευθείας με Γ.Μ. μεγαλύτερης σημασίας, προβλέπεται από την αρχή η εγκατάσταση κυψέλης ζεύξεως με αυτόματο διακόπτη, το ίδιο δε προβλέπεται και στις ζεύξεις ακτινικών Γ.Μ. που τροφοδοτούν ένα ή δύο ακραίους Υ/Σ και συνδέονται προσωρινά στους ζυγούς των Υ/Σ χωρίς διακόπτες Κέντρα υπερυψηλής τάσης (ΚΥΤ) Σε κάθε ΚΥΤ προβλέπεται γενικά εγκατάσταση τριπλών ζυγών λειτουργίας 400kV και 150kV. Ανάλογα με τις ανάγκες κατασκευάζονται αρχικά διπλοί ή τριπλοί ζυγοί λειτουργίας 400kV και 150kV. Τόσο οι ζυγοί των 400kV όσο και των 150kV μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους με αντίστοιχους διακόπτες. Στα αντίστοιχα φύλλα μονογραμμικών διαγραμμάτων σημειώνονται τόσο οι μακροχρόνιες προβλέψεις ΑΜ/Σ 400/150/30 kv και αναχωρήσεις γραμμών 400kV από το κάθε ΚΥΤ, όσο και οι βραχυπρόθεσμες προβλέψεις κατά την εξεταζόμενη πενταετή περίοδο. Σε αυτά περιλαμβάνονται και εύλογα ποσοστά εφεδρείας κυψελών γραμμών και ΑΜ/Σ. Οι υπάρχοντες ΑΜ/Σ ισχύος 250 MVA ή 280 MVA (οι νεότεροι) και τάσεως 400/150/30 kv, είναι εφοδιασμένοι και με τριτεύον τύλιγμα τάσεως 30 kv ισχύος 60 MVA, πάνω στο οποίο συνδέονται οι απαιτούμενες αυτεπαγωγές για την αντιστάθμιση της παραγωγής της άεργης ισχύος των γραμμών 400kV. [24]

27 Οι αυτεπαγωγές αυτές έχουν ονομαστική ισχύ 50 MVAR και τάση 30 kv, συνδέονται δε προς τα τριτεύοντα των ΑΜ/Σ με διακόπτες 30 kv Γραμμές μεταφοράς (Γ.Μ.) & καλώδια Υ.Τ Τυποποιημένα Είδη Εναέριων Γ.Μ. Τα τυποποιημένα είδη εναέριων Γ.Μ. που χρησιμοποιούνται σήμερα στο Σύστημα είναι τα εξής: ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΑΣΗΣ (kv) ΚΥΚΛΩΜΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ Γ.Μ. ΑΡΙΘΜΟΣ & ΔΙΑΤΟΜΗ ΑΓΩΓΩΝ ΑΝΑ ΦΑΣΗ (ΤΥΠΟΣ ACSR) (MCM) (mm2) 66 ΑΠΛΟ Ε/66 1 x 336,4 1 x ΑΠΛΟ Ε/150 1 x 336,4 1 x ΑΠΛΟ Β/150 1 x 636,0 1 x ΔΙΠΛΟ 2Β/150 1 x 636,0 1 x ΑΠΛΟ Β'Β'/400 2 x 954,0 2 x ΔΙΠΛΟ 2Β'Β'/400 2 x 954,0 2 x ΑΠΛΟ Β'Β'Β'/400 3 x 954,0 3 x 483 Πίνακας Τυποποιημένα Είδη Εναέριων Γ.Μ. Ο χαρακτηρισμός μίας γραμμής αφορά τον τύπο της γραμμής (ελαφρού ή βαρέος ή υπερβαρέος τύπου, Ε, Β και Β' αντίστοιχα), τον αριθμό των κυκλωμάτων (το 2 υποδηλώνει γραμμή διπλού κυκλώματος) ενώ το Β'Β' στον χαρακτηρισμό των γραμμών 400kV αναφέρεται στη χρησιμοποίηση 2 αγωγών, στερεωμένων σε μικρή απόσταση μεταξύ τους ανά φάση (και κύκλωμα) [16] ( Όλοι οι αγωγοί είναι τύπου ACSR, οι διατομές των αγωγών μεταφοράς εκφράζονται σε mil circular mils (MCM) σύμφωνα με την αμερικανική τυποποίηση και αναφέρονται στην επιφάνεια του ΑΙ της σύνθετης διατομής ACSR (1 MCM = 0,5067 mm 2 ). [25]

28 Εντός του χρονικού ορίζοντα της παρούσας ΜΑΣΜ, προβλέπεται η αναβάθμιση αριθμού Γ.Μ. Ε/150, η οποία συνίσταται στην αντικατάσταση του αγωγού ACSR διατομής 170 mm2 με οπλισμένο σύνθετο αγωγό αλουμινίου της ίδιας διατομής (χαρακτηρισμός γραμμής Ζ/150). Αυτός ο αγωγός «νέου τύπου» έχει, συγκριτικά με τον πρώτο, μικρότερο βάρος και αυξημένο θερμικό όριο (βλ. επόμενη παράγραφο) για τις ίδιες διαστάσεις. Η αναβάθμιση, επομένως, των Γ.Μ. Ε/150 σε Ζ/150 μπορεί να γίνει με χρήση των υφισταμένων πύργων (άρα αποφεύγονται οι εξαιρετικά χρονοβόρες διαδικασίες αδειοδοτήσεων, απαλλοτριώσεων κλπ.) και τα βέλη κάμψης θα είναι ελαφρά μειωμένα. Η εφαρμογή αγωγών «νέου τύπου» δεν υποκαθιστά την ανάγκη για αναβάθμιση Γ.Μ. απλού κυκλώματος σε διπλό, διότι ο αγωγός αυτός, πέρα από την αντοχή σε μεγαλύτερη θερμική καταπόνηση, παρουσιάζει παρεμφερή ηλεκτρικά χαρακτηριστικά (σύνθετη αντίσταση) με αυτόν που υποκαθιστά Θερμικό Όριο Η μέγιστη ικανότητα μεταφοράς ισχύος Γ.Μ. σε συνθήκες συνεχούς κανονικής λειτουργίας ώστε η θερμική καταπόνηση των αγωγών από το φαινόμενο Joule να μη δημιουργεί κίνδυνο μείωσης της μηχανικής τους αντοχής, καλείται θερμικό όριο της Γ.Μ. Ο πίνακας που ακολουθεί δίνει την τάξη μεγέθους του θερμικού ορίου υπό ονομαστική τάση σε MVA για τις γραμμές Υ.Τ. και Υ.Υ.Τ. που υπάρχουν στο Σύστημα. [26]

29 ΟΝΟΜ. ΤΑΣΗ (kv) ΚΥΚΛΩΜΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ Γ.Μ. ΑΡΙΘ.&ΔΙΑΤ. ΑΓΩΓΩΝ/ΦΑΣΗ (ΤΥΠΟΣ ACSR) (MCM) ΘΕΡΜ. ΟΡΙΟ ΥΠΟ ΟΝΟΜ. ΣΥΝΘΗΚΕΣ (MVA) ΘΕΡΜ. ΟΡΙΟ ΥΠΟ ΔΥΣΜΕΝΕΙΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ (MVA)* 66 ΑΠΛΟ Ε/66 1 x 336,4 60, ΑΠΛΟ Ε/150 1 x 336, ΑΠΛΟ Β/150 1 x 636, ΔΙΠΛΟ 2Β/150 1 x 636,0 2 x x ΑΠΛΟ Β'Β'/400 2 x 954, ΔΙΠΛΟ 2Β'Β'/400 2 x 954,0 2 x x ΑΠΛΟ Β'Β'Β'/400 3 x 954, *Μείωση του ονομαστικού ορίου κατά 20% περίπου σε περίπτωση θερμοκρασίας περιβάλλοντος 40 C και πλήρους άπνοιας Πίνακας Θερμικό Όριο Εναέριων Γ.Μ. Το θερμικό όριο της Γ.Μ. Ζ/150 με οπλισμένο σύνθετο αγωγό αλουμινίου διατομής 170 mm 2 (βλ. προηγούμενη παράγραφο) εκτιμάται σε 240 MVA περίπου υπό ονομαστικές συνθήκες και σε 223 MVA περίπου υπό δυσμενείς συνθήκες. Στην αγορά υπάρχουν διαθέσιμοι αγωγοί «νέου τύπου» με θερμικό όριο μεγαλύτερο του πιο πάνω. Η χρησιμοποίησή τους όμως δεν αυξάνει δραστικά την ικανότητα μεταφοράς στο Σύστημα λόγω [16] ( των περιορισμών που επιβάλλονται από τον υφιστάμενο εξοπλισμό 150 kv των Υ/Σ (αποζεύκτες, διακόπτες, ζυγοί κλπ.), της αύξησης των θερμικών απωλειών, αλλά και της αμελητέας συνεισφοράς στις παρατηρούμενες πτώσεις τάσης, δεδομένου ότι η επαγωγική αντίδραση δεν μειώνεται εφόσον χρησιμοποιούνται οι ίδιοι πυλώνες Χαρακτηριστικά Καλωδιακών Γ.Μ. Στο Σύστημα υπάρχουν οι παρακάτω τύποι υποβρυχίων καλωδίων Υ.Τ., η διαχείριση των οποίων ανήκει στην αρμοδιότητα του ΔΕΣΜΗΕ: Τριπολικά καλώδια 66kV, διατομής 300 mm 2 χαλκού, ισχύος 60 MVA [27]

30 Τριπολικά καλώδια 150kV, διατομής 240 mm 2 χαλκού, ισχύος 125 MVA Τριπολικά καλώδια 150kV, διατομής 310 mm 2 χαλκού, ισχύος 135 MVA Τριπολικά καλώδια 150kV, διατομής 630 mm 2 χαλκού, ισχύος 175 MVA Τριπολικά καλώδια 150kV, διατομής 400 mm 2 χαλκού, ισχύος 200 MV Μονοπολικά καλώδια 66kV, διατομής 150 mm 2 χαλκού, τριφασικής ισχύος 35 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 250 mm 2 χαλκού, τριφασικής ισχύος 175 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 300 mm 2 χαλκού, τριφασικής ισχύος 125 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 300 mm 2 χαλκού, τριφασικής ισχύος 145 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 300 mm 2 χαλκού, τριφασικής ισχύος 175 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 400 mm 2 χαλκού, τριφασικής ισχύος 175 MVA Στο Σύστημα υπάρχουν επίσης οι παρακάτω τύποι υπογείων καλωδίων 150kV για τη μεταφορά ισχύος κατά κύριο λόγο μέσα στις κατοικημένες περιοχές της Πρωτεύουσας και της Θεσσαλονίκης [3] (ΤΑΣΣΟΣ Κ., 2011): Τριπολικά καλώδια 150kV, διατομής 310 mm 2 χαλκού, ισχύος 125 MVA Τριπολικά καλώδια 150kV, διατομής 400 mm 2 χαλκού, ισχύος 200 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 250 mm 2 χαλκού, τριφασικής ισχύος 125 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 400 mm 2 χαλκού, τριφασικής ισχύος 125 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 650 mm 2 χαλκού, τριφασικής ισχύος 200 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 500 mm 2 χαλκού, τριφασικής ισχύος 200 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 600 mm 2 αλουμινίου, τριφασικής ισχύος 200 MVA [28]

31 Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 700 mm 2 αλουμινίου, τριφασικής ισχύος 200 MVA Μονοπολικά καλώδια 150kV, διατομής 800 mm 2 αλουμινίου, τριφασικής ισχύος 200 MVA Η αρμοδιότητα για τη διαχείριση των περισσοτέρων υπογείων καλωδίων στην περιοχή Αττικής ανήκει στο Διαχειριστή Δικτύου. Οι καλωδιακές Γ.Μ. της περιοχής Θεσσαλονίκης είναι, προς το παρόν, της αρμοδιότητας του ΔΕΣΜΗΕ Αντιστάθμιση άεργου ισχύος Οι ανάγκες εγκατάστασης πυκνωτών Μ.Τ. και 150kV, καθώς και πηνίων 150, 66 και 30 kv, προκύπτουν από τις σχετικές μελέτες ροής ισχύος και τάσεων του Συστήματος, τόσο για ομαλές όσο και για έκτακτες συνθήκες λειτουργίας. Επίσης, σύμφωνα με το Άρθρο του ΚΔΣ&ΣΗΕ, προβλέπεται ότι για κάθε φόρτιση μεγαλύτερη του 50% της μέγιστης ικανότητας τροφοδότησης, ο συντελεστής ισχύος (συνφ) κάθε Χρήστη πρέπει να κυμαίνεται εντός των ορίων από 0,95 επαγωγικό έως 1. Οι πυκνωτές Μ.Τ. πρέπει να είναι κατάλληλοι για χρήση τόσο σε τάση 15kV όσο και σε τάση 20kV, εκτός αυτών που προορίζονται από την αρχή για τάση 20 kv. Κάθε συγκρότημα πυκνωτών πρέπει να διαθέτει το δικό του αυτόματο διακόπτη και να έχει δυνατότητα βηματικής εισόδου και εξόδου στο Σύστημα. Τα συγκροτήματα πυκνωτών Μ.Τ. που εγκαθίστανται σήμερα στο Σύστημα είναι ονομαστικής ισχύος 12 Mvar (στα 20 kv) και υποδιαιρούνται σε ομάδες των 4 Mvar οι οποίες έχουν τη δυνατότητα ανεξάρτητης ζεύξης και απόζευξης στους ζυγούς Μ.Τ. [3] (ΤΑΣΣΟΣ Κ., 2011). Τέλος, ενώ γενικά οι ανάγκες σε αντιστάθμιση άεργης ισχύος καλύπτονται με τη συστηματική εγκατάσταση πυκνωτών Μ.Τ., κατά τη διετία έχουν εγκατασταθεί πυκνωτές 150kV σε διάφορα ΚΥΤ του Συστήματος. [29]

32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΡΕΥΜΑΤΑ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΣΗΣ 4.1. Εισαγωγή Σύμφωνα με τους κανονισμούς της IEC , το βραχυκύκλωμα είναι η τυχαία ή η ηθελημένη αγώγιμη επαφή διαμέσου σχετικά μικρής ωμικής αντίστασης ή σύνθετης αντίστασης μεταξύ δύο ή περισσοτέρων σημείων ενός κυκλώματος, τα οποία σε ομαλή λειτουργία είναι σε διαφορετικά δυναμικά Αιτίες Το αποτέλεσμα του βραχυκυκλώματος σε ένα ηλεκτρικό δίκτυο ονομάζεται ρεύμα βραχυκύκλωσης. Ένα βραχυκύκλωμα μπορεί να έχει διάφορες αιτίες αλλά και ποικίλα αποτελέσματα, όπως φαίνεται παρακάτω [3] (ΤΑΣΣΟΣ Κ., 2011): Αιτίες Υπερθερμάνσεις λόγω παρουσίας υπερ-ρευμάτων για μεγάλο χρονικό διάστημα. Εκφορτίσεις από διασπάσεις λόγω υπερτάσεων. Δημιουργία τόξων λόγω της ταυτόχρονης παρουσίας υγρασίας με μη καθαρό αέρα, ειδικά στους μονωτήρες. Επιδράσεις Διακοπή της παροχής της ισχύος. Καταστροφή εξαρτημάτων του συστήματος. Εμφάνιση ανεπιθύμητων μηχανικών και θερμικών τάσεων στον ηλεκτρικό εξοπλισμό. Σε αυτό το σημείο είναι αναγκαίο να γίνει διαχωρισμός μεταξύ του ρεύματος βραχυκύκλωσης στο σημείο που γίνεται το σφάλμα και των μεταφερόμενων ρευμάτων βραχυκύκλωσης στους κλάδους του δικτύου. Αρχικό συμμετρικό ρεύμα βραχυκύκλωσης: Είναι η ενεργός τιμή του συμμετρικού ρεύματος βραχυκύκλωσης τη στιγμή που το βραχυκύκλωμα λαμβάνει χώρα, και [30]

33 εφόσον η σύνθετη αντίσταση βραχυκύκλωσης έχει πάρει την τιμή της, μετρώντας ως αρχή του χρόνου τη στιγμή που συμβαίνει το βραχυκύκλωμα. Αρχική συμμετρική φαινόμενη ισχύς βραχυκύκλωσης: Η ισχύς βραχυκύκλωσης αποτελεί μία φανταστική παράμετρο. Κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού των δικτύων, η ισχύς βραχυκύκλωσης είναι ένας βολικός χαρακτηριστικός αριθμός. Μέγιστη τιμή του ρεύματος βραχυκύκλωσης: Η μεγαλύτερη δυνατή στιγμιαία τιμή του βραχυκυκλώματος που λαμβάνει χώρα. Ρεύμα βραχυκύκλωσης σταθερής κατάστασης: Είναι η ενεργός τιμή του αρχικού συμμετρικού ρεύματος βραχυκύκλωσης που απομένει μετά από την εξασθένιση όλων των μεταβατικών φαινομένων. DC απεριοδική συνιστώσα: Μέση τιμή της άνω και κάτω περιβάλλουσας του ρεύματος βραχυκύκλωσης, η οποία τείνει αργά προς το μηδέν. Συμμετρικό ρεύμα διάσπασης: Ενεργός τιμή του ρεύματος βραχυκύκλωσης που ρέει διαμέσου των επαφών του διακόπτη τη χρονική στιγμή του πρώτου ανοίγματος των επαφών. Ισοδύναμη πηγή τάσης: Η τάση στη θέση του σφάλματος, η οποία μεταφέρεται στο ορθό σύστημα συντεταγμένων ως η μόνη υπάρχουσα τάση και χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό των ρευμάτων βραχυκύκλωσης. Συντελεστής τάσης: Λόγος μεταξύ της ισοδύναμης πηγής τάσης και της τάσης δικτύου διαιρούμενη με 3. Ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα: Μοντέλο για την περιγραφή του δικτύου από ένα ισοδύναμο κύκλωμα. Βραχυκύκλωμα μακριά από τη γεννήτρια: Η τιμή της συμμετρικής AC περιοδικής συνιστώσας παραμένει ουσιαστικά σταθερή. Βραχυκύκλωμα κοντά στη γεννήτρια: Η τιμή της συμμετρικής AC περιοδικής συνιστώσας δε μένει σταθερή. Η σύγχρονη μηχανή πρώτα παραδίδει ένα αρχικό συμμετρικό ρεύμα βραχυκύκλωσης, το οποίο είναι υπερδιπλάσιο από το ρεύμα λειτουργίας της σύγχρονης μηχανής. [31]

34 Σύνθετη αντίσταση βραχυκύκλωσης ορθού συστήματος: Η σύνθετη αντίσταση του συστήματος θετικής ακολουθίας όπως φαίνεται από τη θέση του σφάλματος. Σύνθετη αντίσταση βραχυκύκλωσης αντιστρόφου συστήματος: Η σύνθετη αντίσταση του συστήματος αρνητικής ακολουθίας όπως φαίνεται από τη θέση του σφάλματος. Σύνθετη αντίσταση βραχυκύκλωσης ομοπολικού συστήματος: Η σύνθετη αντίσταση του συστήματος μηδενικής ακολουθίας όπως φαίνεται από τη θέση του σφάλματος. Είναι τριπλάσια από την τιμή της σύνθετης αντίστασης μεταξύ του ουδέτερου σημείου και της γης. Σύνθετη αντίσταση βραχυκύκλωσης: Η σύνθετη αντίσταση που χρειάζεται για τον υπολογισμό των ρευμάτων βραχυκύκλωσης στη θέση του βραχυκυκλώματος Συμπεριφορά του ρεύματος βραχυκύκλωσης στο χρόνο Το σχήμα παρακάτω μας δείχνει τη συμπεριφορά στο χρόνο του ρεύματος βραχυκύκλωσης για τις περιπτώσεις σφαλμάτων κοντά και μακριά από τη γεννήτρια [3] (ΤΑΣΣΟΣ Κ., 2011). Σχήμα Συμπεριφορά στο χρόνο του ρεύματος βραχυκύκλωσης, α) βραχυκύκλωμα μακριά από τη γεννήτρια, β) βραχυκύκλωμα κοντά στη γεννήτρια [32]

35 Η DC απεριοδική συνιστώσα εξαρτάται από το σημείο στο χρόνο στο οποίο συμβαίνει το σφάλμα. Για το βραχυκύκλωμα μακριά από τη γεννήτρια, η υπομεταβατική και μεταβατική συμπεριφορά της σύγχρονης μηχανής έχει σημασία. Ακολουθώντας την εξασθένιση όλων των μεταβατικών φαινομένων επέρχεται η σταθερή κατάσταση [3] (ΤΑΣΣΟΣ Κ., 2011) Κατάταξη των τύπων βραχυκυκλωμάτων Για ένα τριφασικό βραχυκύκλωμα, οι τρεις τάσεις στη θέση του σφάλματος είναι μηδέν. Είναι, τότε, αρκετό να κάνουμε τους υπολογισμούς μόνο στο ορθό σύστημα. Ορισμένες φορές το διφασικό ρεύμα βραχυκύκλωσης είναι μικρότερο από το τριφασικό, αλλά μεγαλύτερο (από το αντίστοιχο διφασικό σφάλμα μακριά από τη γεννήτρια) όταν το σφάλμα είναι κοντά στη γεννήτρια. Το μονοφασικό ρεύμα βραχυκύκλωσης συναντάται πιο συχνά σε δίκτυα χαμηλής τάσης με άμεση γείωση. Για τον υπολογισμό των ρευμάτων βραχυκύκλωσης, είναι αναγκαίο να διαφοροποιήσουμε τις καταστάσεις κοντά και μακριά από τη γεννήτρια. Βραχυκύκλωμα μακριά από τη γεννήτρια: Όταν το διπλάσιο του ρεύματος λειτουργίας δεν υπερβαίνεται σε οποιαδήποτε μηχανή, τότε μιλάμε για σφάλμα μακριά από τη γεννήτρια. ή επίσης όταν Βραχυκύκλωμα κοντά στη γεννήτρια: Όταν η τιμή του αρχικού συμμετρικού ρεύματος βραχυκύκλωσης I k υπερβαίνει το διπλάσιο του ρεύματος λειτουργίας τουλάχιστον σε μία σύγχρονη ή ασύγχρονη μηχανή τη στιγμή που το σφάλμα συμβαίνει, τότε μιλάμε για σφάλμα κοντά στη γεννήτρια. ή επίσης όταν [33]

36 Το σχήμα παρακάτω μας δείχνει σχηματικά τα πιο σημαντικά είδη βραχυκυκλωμάτων σε τριφασικά δίκτυα. Σχήμα Τύποι σφαλμάτων: α) τριφασικό σφάλμα, β) διφασικό σφάλμα χωρίς επαφή με τη γη, γ) μονοφασικό σφάλμα μεταξύ των αγωγών L2-N, δ) μονοφασικό σφάλμα μεταξύ των αγωγών L1-PE, ε) διφασικό σφάλμα με επαφή με τη γη, στ) διπλή επαφή με τη γη, ζ) μονοφασικό σφάλμα ως προς τη γη 4.5. Υπολογισμός ρευμάτων βραχυκύκλωσης Στους κανονισμούς της IEC οι διαφορετικοί τύποι βραχυκυκλωμάτων είναι εμφανώς διαχωρισμένοι. Το κεφάλαιο αυτό ασχολείται με τα ρεύματα βραχυκύκλωσης και παραθέτει τις εξισώσεις που χρειάζονται για τον καθορισμό αυτών των ρευμάτων. Για τον υπολογισμό χρησιμοποιείται ο συμβολισμός RST αντί των L1-L2-L3, για λόγους απλότητας [3] (ΤΑΣΣΟΣ Κ., 2011). [34]

37 Τριφασικό βραχυκύκλωμα Σχήμα Ισοδύναμο κύκλωμα για ένα τριφασικό ρεύμα βραχυκύκλωσης με ισοδύναμη πηγή τάσης στη θέση του σφάλματος Για τη διαστασιολόγηση των ηλεκτρικών συστημάτων είναι απαραίτητο να θεωρήσουμε τριφασικά βραχυκυκλώματα για να μπορούμε να εγγυηθούμε την μηχανική και θερμική σταθερότητα των συστημάτων και για να επιλέξουμε κατάλληλα μέσα προστασίας σε υπερρεύματα. Οι απαιτήσεις για τον υπολογισμό του μεγαλύτερου τριφασικού ρεύματος βραχυκύκλωσης είναι [3] (ΤΑΣΣΟΣ Κ., 2011): Η θερμοκρασία του αγωγού είναι 20 C Το λεπτομερές σχέδιο του κυκλώματος είναι κυρίως υπεύθυνο για το ρεύμα αυτό Το δίκτυο μεταφέρει στο κύκλωμα με τη μεγαλύτερη δυνατή ισχύ βραχυκύκλωσης Ο συντελεστής τάσης επιλέγεται σύμφωνα με τους κανονισμούς της IEC Το τριφασικό βραχυκύκλωμα είναι ένα συμμετρικό σφάλμα. Οι παρακάτω συνθήκες σφάλματος επιβάλλονται στο ισοδύναμο κύκλωμα όπως δείχνεται στο σχήμα 3: [35]

38 Έπειτα ακολουθεί ότι: Για τριφασικά βραχυκυκλώματα: όπου για Ζ1 έχουμε: ή με τις σύνθετες αντιστάσεις του ανεξάρτητου μηχανισμού λειτουργίας: Η σημασία των συμβόλων είναι: Q T L Δίκτυο μεταφοράς Μετασχηματιστής Γραμμή μεταφοράς. [36]

39 4.6. Διφασικό βραχυκύκλωμα χωρίς επαφή στη γη Σχήμα Ισοδύναμο κύκλωμα για ένα διφασικό ρεύμα βραχυκύκλωσης χωρίς επαφή στη γη Σύμφωνα με το σχήμα 4, ένα διπολικό σφάλμα χωρίς επαφή με τη γη θα συμβεί μεταξύ των δύο αγωγών. Για τις εξισώσεις που δίνουν τα ρεύματα έχουμε: Η ομοπολική συνιστώσα του ρεύματος είναι μηδέν, διότι καθόλου ρεύμα δε διέρχεται μέσω της γης, π.χ. Ιο = 0, Uo = 0. Για ένα διπολικό ρεύμα βραχυκύκλωσης τα αποτελέσματα είναι: Το σύστημα τάσεων για ένα διφασικό βραχυκύκλωμα επιδρά με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε η τάση στον τρίτο αγωγό να παραμένει αμετάβλητη και ίση με UR. Το διφασικό ρεύμα βραχυκύκλωσης χωρίς επαφή με γη μπορεί να είναι μεγαλύτερο από το ίδιο τριφασικό σε μεγάλης ισχύος ασύγχρονες μηχανές. [37]

40 4.3 Μονοφασικό βραχυκύκλωμα ως προς νη Σχήμα Ισοδύναμο κύκλωμα για ένα μονοφασικό ρεύμα βραχυκύκλωσης ως προς γη Το μονοφασικό ρεύμα βραχυκύκλωσης συναντάται συχνά σε ηλεκτρικά δίκτυα. Οι υπολογισμοί του είναι απαραίτητοι για να εξασφαλίσουμε [3] (ΤΑΣΣΟΣ Κ., 2011): Το μέγιστο μήκος των αγωγών (IEC Μέρος 52) Τις προστασίες ενάντια σε έμμεσες επαφές (IEC Μέρος 41) Τις προστασίες ενάντια σε θερμικές πιέσεις (IEC Μέρος 43) Για τον υπολογισμό του μικρότερου ρεύματος βραχυκύκλωσης χρειάζονται τα εξής: Ο συντελεστής τάσης που χρησιμοποιείται τον παίρνουμε με βάση τους κανονισμούς IEC Οι κινητήρες μπορούν να αμεληθούν Σε δίκτυα χαμηλής τάσης η θερμοκρασία των αγωγών είναι το πολύ 80 Το δίκτυο που θα πραγματοποιηθεί να διαρρέεται από το μικρότερο δυνατόν μονοφασικό ρεύμα βραχυκύκλωσης Ik1min. Για το σύστημα που φαίνεται στο σχήμα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις τιμές: [38]

41 Εφόσον τα ρεύματα στο ορθό, στο αντίστροφο και στο ομοπολικό σύστημα είναι πανομοιότυπα, αυτό σημαίνει ότι τα τρία συστήματα πρέπει να είναι συνδεδεμένα σε σειρά. Για το ρεύμα τότε ισχύει [3] (ΤΑΣΣΟΣ Κ., 2011): Χρησιμοποιώντας τη σχέση: έπεται για το μονοφασικό ρεύμα βραχυκύκλωσης υπό τον όρο Z1 = Ζ2 ότι: Για την σύνθετη αντίσταση βρόχου του βραχυκυκλώματος είναι: Εξισώνοντας τα δεξιά μέλη των εξισώσεων: Σύμφωνα με τους κανονισμούς της IEC [39]

42 Για ασύμμετρα βραχυκυκλώματα, το μεγαλύτερο ρεύμα βραχυκύκλωσης μπορεί να καθοριστεί με τη βοήθεια του σχήματος και εξαρτάται από τη σχεδίαση του δικτύου. Το διπλό ως προς γη σφάλμα δεν περιλαμβάνεται σε αυτό το σχήμα, διότι οδηγεί σε μικρότερα βραχυκυκλώματα από ότι το διφασικό βραχυκύκλωμα. Οι διακυμάνσεις των διαφορετικών τύπων βραχυκυκλωμάτων σύμφωνα προς την ανάλυση με τον ουδέτερο κόμβο είναι πανομοιότυπες σε αυτό το διάγραμμα. Οι φάσεις των σύνθετων αντιστάσεων Ζ1, Ζ2 και Ζ0 σε αυτό το σχήμα δεν πρέπει να διαφέρουν πάνω από 15 ο. Τα σύμβολα στο σχήμα σημαίνουν: k2 k3 k2e k1 δ Ρεύμα διφασικού βραχυκυκλώματος Ρεύμα τριφασικού βραχυκυκλώματος Ρεύμα διφασικού βραχυκυκλώματος χωρίς επαφή με τη γη Ρεύμα μονοφασικού βραχυκυκλώματος Συντελεστής σφάλματος ως προς γη α = Ρεύμα βραχυκύκλωσης για ασύμμετρο βραχυκύκλωμα Ρεύμα βραχυκύκλωσης για τριφασικό βραχυκύκλωμα 54 [40]

43 Σχήμα Μέγιστα ρεύματα βραχυκύκλωσης για ασύμμετρα βραχυκυκλώματα [41]

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο : ΣΤΑΘΜΕΣ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΣΕΩΣ ΣΤΟΥΣ ΖΥΓΟΥΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 5.1. Στάθμες βραχυκυκλώσεως σε ζυγούς 150KV Η μεταβολή του μέγιστου ρεύματος βραχυκυκλώσεως στους ζυγούς 150kV των Υ/Σ και ΚΥΤ του Συστήματος, η οποία παρουσιάζεται κατά τη διάρκεια της περιόδου που καλύπτεται από την παρούσα ΜΑΣΜ, δίνεται στον ακόλουθο πίνακα. Ο υπολογισμός της στάθμης βραχυκύκλωσης που παρατίθεται στον πίνακα, βασίζεται στις ακόλουθες παραδοχές [11] (Θ. ΜΠΟΥΤΣΙΚΑ Ν. ΔΡΟΣΟΣ Σ. ΠΑΠΑΘΑΝΑΣΙΟΥ, 2010): Προκειμένου να γίνει αντιληπτός ο βαθμός μεταβολής του μέγιστου ρεύματος βραχυκύκλωσης στους ζυγούς 150 kv με αντικειμενικό τρόπο (θεωρώντας καθορισμένη μόνον την τοπολογία του Συστήματος και χωρίς να λαμβάνονται υπόψη τα πιθανά σενάρια παραγωγής ή οι εκτιμήσεις εξέλιξης του φορτίου), ακολουθήθηκαν κάποιες βασικές αρχές που ελήφθησαν από το Πρότυπο IEC Συγκεκριμένα, θεωρήθηκε ότι: Όλες οι γεννήτριες είναι εντός λειτουργίας και αποδίδουν τη μέγιστη ισχύ τους. Το ίδιο ισχύει και για τις διεθνείς διασυνδέσεις. Οι τάσεις προ του σφάλματος σε όλους τους ζυγούς του Συστήματος είναι ίσες με 1,1 p.u. (δηλ. 165 kv και 400 kv για τους ζυγούς 150 kv και 400 kv αντίστοιχα). Τα φορτία, οι συσκευές αντιστάθμισης και οι εγκάρσιες αγωγιμότητες αγνοούνται. Τα ρεύματα βραχυκύκλωσης που προκύπτουν με αυτόν τον τρόπο θα είναι οριακά μεγαλύτερα από εκείνα που προκύπτουν σε οποιοδήποτε συνδυασμό σεναρίου παραγωγής - εκτίμησης φορτίου, οπότε τα αποτελέσματα είναι στην ασφαλή πλευρά. Αναφορικά με τη συμβολή από τα Α/Π στο συνολικό μέγιστο ρεύμα βραχυκύκλωσης, θεωρήθηκαν τα εξής [11] (Θ. ΜΠΟΥΤΣΙΚΑ Ν. ΔΡΟΣΟΣ Σ. ΠΑΠΑΘΑΝΑΣΙΟΥ, 2010): [42]

45 o Για το 2008 ελήφθη υπόψη η συμβολή από το σύνολο των εγκατεστημένων μέχρι το τέλος του 2007 Α/Π. o Για το 2012, εφόσον υπάρχει μεγάλη αβεβαιότητα στην ένταξη νέων Α/Π, θεωρήθηκαν τα δύο ακραία σενάρια: Λαμβάνονται υπόψη μόνον τα Α/Π που έχουν ληφθεί και για το 2008 ή λαμβάνονται υπόψη όλα τα Α/Π που έχουν λάβει προσφορά σύνδεσης μέχρι το τέλος του Πίνακας Μεταβολή της στάθμης βραχυκυκλώσεως στους ζυγούς 150kV κατά τη διάρκεια της περιόδου ΣΤΑΘΜΗ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΣΕΩΣ (A) ΖΥΓΟΣ (ΜΕ ΣΥΜΒΟΛΗ Α/Π ΜΕ ΠΡΟΣΦΟΡΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ) ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ SOVEL 3193,0 3237,3 3240,4 ΑΓ. ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ 3639,0 3686,6 3702,6 ΑΓ. ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΑΗΣ 15589, , ,5 ΑΓ. ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ (ΘΕΣ/ΝΙΚΗ III) 15164, , ,0 ΑΓ. ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΑΗΣ 11506, , ,5 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί ΑΓ. ΘΕΟΔΩΡΟΙ 11744, , ,6 ΑΓΕΤ ΒΟΛΟΥ 9279, , ,4 ΑΓΕΤ ΜΗΛΑΚΙ 16754, , ,5 ΑΓΙΑ 6366,3 5980,1 5991,0 ΑΓΡΑΣ ΥΗΣ 11939, , ,9 ΑΙΓΙΝΙΟ 0,0 7582,4 7610,2 ΑΙΓΙΟ 5382,0 7184,7 7715,8 ΑΙΔΗΨΟΣ 5861,5 6276,2 6420,1 ΑΙΤΩΛΙΚΟ 4433,8 5906,5 5984,5 ΑΚΤΙΟ 8896,3 9115,9 9579,8 ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΑ 9550,3 9170,8 9193,2 ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΗ 6336,3 6968,4 6971,8 ΑΛΙΒΕΡΙ ΑΗΣ 20249, , ,1 * ΑΛΜΥΡΟΣ 6601,9 7107,3 7220,9 [43]

46 ΑΛΟΥΜΙΝΙΟ 16178, , ,5 ΑΜΑΛΙΑΔΑ 7025,1 8515,3 8695,1 ΑΜΦΙΚΛΕΙΑ 6715,3 5941,6 6289,2 ΑΜΦΙΛΟΧΙΑ 7169,3 7341,8 7399,3 ΑΜΦΙΠΟΛΗ 6626,6 7142,4 7194,4 ΑΜΦΙΣΣΑ 8054,1 5872,2 6013,9 ΑΝΔΡΟΣ 2015,0 5748,8 6117,4 ΑΝΤΛΙΟΣΤΑΣΙΟ ΠΟΛΥΦΥΤΟΥ 8860,2 8863,9 8876,8 ΑΞΙΟΥΠΟΛΗ 3268,7 4015,0 4385,5 ΑΡΓΟΣ I 9444, , ,3 ΑΡΓΟΣ II 14190, , ,0 ΑΡΓΟΣΤΟΛΙ 3688,3 3763,6 3975,8 ΑΡΓΥΡΟΣ 11782, , ,9 ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΣ 16044, , ,6 ΑΣΤΡΟΣ 8166,8 9137, ,2 ΑΣΩΜΑΤΑ ΥΗΣ 14202, , ,2 ΑΤΑΛΑΝΤΗ 9445,9 9407,6 9582,2 ΑΧΛΑΔΙ 8344,8 8479,6 8889,3 ΑΧΛΑΔΟΚΑΜΠΟΣ 9115, , ,0 ΒΑΒΔΟΣ 4803,8 6403,5 6457,1 ΒΑΡΗ 10171, , ,4 ΒΕΛΟ 9015,9 9929, ,4 ΒΕΡΟΙΑ 18924, , ,5 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΦΩΣΦΟΡΙΚΩΝ ΛΙΠΑΣΜΑΤΩΝ (ΦΩΣΦΟΡΙΚΑ) 10871, , ,9 ΒΙΠΕ ΒΟΛΟΥ 10944, , ,2 ΒΙΠΕ ΠΑΤΡΑΣ 5648,8 7288,9 7443,2 ΒΙΠΕ ΠΡΕΒΕΖΑΣ 8670,6 8921,7 9180,7 ΒΟΛΟΣ I 11354, , ,8 ΒΟΛΟΣ II 10676, , ,8 ΒΟΥΝΑΙΝΑ 4241,8 5604,2 5669,1 ΓΕΦΥΡΑ 10340,3 9583,4 9593,0 ΓΚΙΩΝΑ ΥΗΣ 6821,8 6447,0 6584,0 ΓΡΕΒΕΝΑ 5363,7 5350,5 5578,0 ΔΙΔΥΜΑ 5107,3 5536,2 5695,5 [44]

47 ΔΙΔΥΜΟΤΕΙΧΟ 3416,3 4665,2 4666,6 ΔΟΛΙΑΝΑ 3279,0 3311,0 3317,1 ΔΟΜΟΚΟΣ 9323,2 9060,7 9147,1 ΔΟΞΑ (ΘΕΣ/ΝΙΚΗ I) 17762, , ,9 ΔΡΑΜΑ 13146, , ,8 ΕΑΒ 15041, , ,6 ΕΔΕΣΣΑΙΟΣ ΥΗΣ 9578,7 9549,9 9566,6 ΕΛΑΣΣΟΝΑ 3810,8 6744,4 6791,6 ΕΛΒΑΛ 15405, , ,6 ΕΛΕΥΣΙΝΑ 13615, , ,2 ΕΛΕΩΝΑΣ 10856, , ,4 ΕΛΛ. ΕΤ. ΕΞΟΡ. ΜΕΤΑΛΛ. (πρ. ΜΑΒΕ) 5057,5 5112,2 5132,8 ΕΛΛ. ΝΑΥΠΗΓΕΙΑ 17762, , ,0 ΕΛΛ. ΧΑΛΥΒΟΥΡΓΙΑ 16265, , ,3 ΕΛΠΕ/Β.Ε. ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΥ (πρ. ΕΛΔΑ) 16624, , ,9 ΕΛΠΕ/Β.Ε. ΘΕΣ/ΝΙΚΗΣ (πρ. ΕΚΟ) 14178, , ,6 ΕΟΡΔΑΙΑ (ΠΤΟΛΕΜΑΪΔΑ II) 13572, , ,4 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί ΕΡΕΤΡΙΑ 9831, , ,1 ΕΥΟΣΜΟΣ (ΘΕΣ/ΝΙΚΗ II) 17360, , ,0 ΖΑΚΥΝΘΟΣ 5760,2 6486,9 6613,7 ΖΑΡΚΑΔΙΑ 8926,4 9306,0 9326,3 ΗΓΟΥΜΕΝΙΤΣΑ 5302,8 5404,1 5437,8 ΗΛΙΟΛΟΥΣΤΗ 6266,6 7568,5 7834,3 ΗΡΩΝ ΘΗΣ 9322, , ,9 ΘΗΒΑ 8763,7 9123,3 9499,4 ΘΗΣΑΥΡΟΣ ΥΗΣ 16210, , ,9 ΙΑΣΜΟΣ 14141, , ,0 ΙΛΑΡΙΩΝΑΣ ΥΗΣ 5379,8 7066,2 7111,4 ΙΩΑΝΝΙΝΑ I 6070,0 6182,8 6204,9 ΙΩΑΝΝΙΝΑ II 5740,1 5830,5 5847,6 ΚΑΒΑΛΑ 14971, , ,1 ΚΑΒΑΛΑ OIL (πρ. ΕΠΒΑ) 9903, , ,0 ΚΑΛΑΜΑΤΑ I 4994,7 7599,2 7844,6 [45]

48 ΚΑΛΑΜΑΤΑ II 0,0 7411,5 7628,8 ΚΑΛΑΜΟΣ 11674, , ,4 ΚΑΛΑΜΠΑΚΑ 6537,2 6414,9 6638,7 ΚΑΛΛΙΣΤΗΡΙ 13567, , ,9 ΚΑΜΜΕΝΑ ΒΟΥΡΛΑ 7266,4 7252,6 7343,9 ΚΑΝΑΛΑΚΙ 5868,8 6017,6 6053,8 ΚΑΡΔΙΤΣΑ 9999,1 8645,1 8778,9 ΚΑΡΠΕΝΗΣΙ 7771,3 6731,2 7739,9 ΚΑΡΥΣΤΟΣ 4662,2 6368,0 6733,2 ΚΑΣΣΑΝΔΡΑ 3457,9 3589,0 3606,9 ΚΑΣΤΟΡΙΑ 5543,0 5642,3 5826,4 ΚΑΣΤΡΑΚΙ ΥΗΣ (ΛΑΜΠΡΑΚΗΣ) 14526, , ,2 ΚΑΤΕΡΙΝΗ I 5460,4 8288,8 8319,6 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί ΚΑΤΕΡΙΝΗ II 0,0 9654,0 9694,2 ΚΕΡΑΜΩΤΗ 7228,3 7475,8 7488,8 ΚΕΡΒΕΡΟΣ 5475,6 8493,3 8498,4 ΚΕΡΚΥΡΑ II 3599,7 3646,5 3662,3 ΚΕΧΡΟΣ 5232,9 6835,9 6838,3 ΚΙΛΚΙΣ 6387,9 9939, ,0 ΚΟΖΑΝΗ 7546,3 8824,8 8914,1 ΚΟΜΟΤΗΝΗ 10631, , ,9 ΚΟΜΟΤΗΝΗ ΘΗΣ 15539, , ,2 ΚΟΡΙΝΘΟΣ 20255, , ,9 ΚΟΡΥΔΑΛΛΟΣ 15005, , ,0 ΚΡΑΝΙΔΙ 4670,6 4909,3 5063,2 ΚΡΕΜΑΣΤΑ ΥΗΣ (Ν. ΜΠΑΚΟΓΙΑΝΝΗΣ) 17299, , ,7 ΚΥΠΑΡΙΣΣΙΑ 3939,1 4492,7 4608,8 ΚΥΤ ΑΓ. ΣΤΕΦΑΝΟΥ 16296, , ,8 ΚΥΤ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ 14584, , ,4 ΚΥΤ ΑΡΑΧΘΟΥ 20078, , ,3 ΚΥΤ ΑΡΓΥΡΟΥΠΟΛΗΣ 12005, , ,9 ΚΥΤ ΑΧΑΡΝΩΝ 14068, , ,7 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί ΚΥΤ ΑΧΕΛΩΟΥ 16625, , ,5 [46]

49 ΚΥΤ ΔΙΣΤΟΜΟΥ 21534, , ,9 ΚΥΤ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 25493, , ,8 ΚΥΤ ΚΑΡΔΙΑΣ 20156, , ,3 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί ΚΥΤ ΚΟΡΙΝΘΟΥ 0, , ,9 ΚΥΤ ΚΟΥΜΟΥΝΔΟΥΡΟΥ 19463, , ,5 ΚΥΤ ΛΑΓΚΑΔΑ 0, , ,0 ΚΥΤ ΛΑΜΙΑΣ 0, , ,6 ΚΥΤ ΛΑΡΙΣΑΣ 19787, , ,8 ΚΥΤ ΛΑΡΥΜΝΑΣ 24531, , ,8 ΚΥΤ Ν. ΣΑΝΤΑΣ 0, , ,7 ΚΥΤ ΠΑΛΛΗΝΗΣ 18634, , ,5 ΚΥΤ ΠΑΤΡΑΣ 0, , ,2 ΚΥΤ ΤΡΙΚΑΛΩΝ 16929, , ,2 ΚΥΤ ΦΙΛΙΠΠΩΝ 21283, , ,2 ΚΩΠΑΪΔΑ 9362,5 9635,0 9898,9 ΛΑΔΩΝΑΣ ΥΗΣ 6622,3 7346,6 7437,8 ΛΑΜΙΑ 20891, , ,7 ΛΑΠΠΑΣ 5171,4 6057,5 6156,9 ΛΑΡΙΣΑ I 17698, , ,3 ΛΑΡΙΣΑ II 15979, , ,5 ΛΑΡΙΣΑ III 13494, , ,5 ΛΑΡΙΣΑ IV 15258, , ,2 ΛΑΡΚΟ 11033,8 8869,9 9042,8 ΛΑΥΚΟΣ 3694,2 6158,5 6191,3 ΛΑΥΡΙΟ ΑΗΣ 20013, , ,5 ΛΕΟΝΤΑΡΙ 7204,0 6171,6 6287,8 ΛΕΥΚΑΔΑ 5133,2 5197,6 5610,7 ΛΕΧΑΙΝΑ 6678,2 7845,4 8007,9 ΛΗΤΗ 12471, , ,8 ΛΙΒΑΔΕΙΑ 7400,7 6904,8 7523,1 ΛΙΒΑΔΙ 2700,8 5069,5 5785,2 ΛΟΥΡΟΣ ΥΗΣ 9948, , ,3 Μ. ΜΠΟΤΣΑΡΗΣ (ΘΕΣ/ΝΙΚΗ VIII) 16341, , ,2 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί ΜΑΓΙΚΟ 6728,8 6950,9 6960,9 [47]

50 ΜΑΚΡΟΧΩΡΙ ΥΗΣ 13161, , ,9 ΜΑΚΡΥΧΩΡΙ 9810,9 9982, ,1 ΜΑΝΤΟΥΔΙ 5845,9 7668,3 7769,3 ΜΑΡΚΟΠΟΥΛΟ 13123, , ,6 ΜΕΓΑΛΟΠΟΛΗ I ΑΗΣ 22495, , ,1 ΜΕΓΑΛΟΠΟΛΗ II ΑΗΣ 18432, , ,1 ΜΕΓΑΛΟΠΟΛΗ III (ΧΩΡΕΜΙ) 17313, , ,4 ΜΕΓΑΡΑ 9582, , ,3 ΜΕΘΑΝΑ 4708,4 4760,8 4962,2 ΜΕΛ 8324,6 8004,8 8012,0 ΜΕΛΙΤΗ ΑΗΣ 4543,4 4543,2 4547,3 ΜΕΣΟΓΓΗ 3699,1 3748,7 3765,7 ΜΕΣΟΧΩΡΑ 0, , ,7 ΜΕΤΣΟΒΙΤΙΚΟ ΥΗΣ 5710,0 6114,5 6121,8 ΜΟΛΑΟΙ 4539,3 4701,6 5540,0 ΜΟΤΟΡ ΟΪΛ 11744, , ,6 ΜΟΥΔΑΝΙΑ 5867,9 6255,7 6310,3 ΜΟΥΡΤΟΣ 5874,9 6002,9 6048,4 ΜΥΡΤΙΑ 8989, , ,1 Ν. ΕΛΒΕΤΙΑ (ΘΕΣ/ΝΙΚΗ IV) 14315,7 9718,7 9884,5 Ν. ΕΠΙΔΑΥΡΟΣ 0,0 5469,1 5935,9 Ν. ΜΑΚΡΗ 8416,1 8980,5 9026,2 Ν. ΠΕΛΛΑ 8571,7 8444,9 8455,2 Ν. ΠΛΑΣΤΗΡΑΣ ΥΗΣ 12619, , ,9 Ν. ΧΑΛΚΗΔΟΝΑ 12373, , ,7 ΝΑΟΥΣΑ 10711, , ,6 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί ΝΑΥΠΑΚΤΟΣ 5359,9 5236,9 5553,8 ΝΕΑΠΟΛΗ 0,0 3411,7 3832,4 ΝΕΥΡΟΚΟΠΙ 4574,5 4670,3 4676,9 ΝΙΚΗΤΗ 4537,7 4861,2 4891,2 ΞΑΝΘΗ 7231,7 7518,1 7527,8 ΞΥΛΟΚΑΣΤΡΟ 6982,2 6798,3 7018,8 ΟΙΝΟΦΥΤΑ 14618, , ,1 ΟΛΥΜΠΙΑΚΟ ΧΩΡΙΟ 13301, , ,3 [48]

51 ΟΡΕΣΤΙΑΔΑ 3462,8 4569,3 4570,5 ΟΡΥΧΕΙΑ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ 10481, , ,6 ΟΡΥΧΕΙΑ ΝΟΤΙΟΥ ΠΕΔΙΟΥ 15436, , ,6 ΟΡΥΧΕΙΑ ΚΑΡΔΙΑΣ 17207, , ,0 ΟΣΕ ΑΓΧΙΑΛΟΥ 8413,0 7989,0 7995,9 ΟΣΕ ΠΟΛΥΚΑΣΤΡΟΥ 3034,6 3666,6 3973,2 Π. ΜΕΛΑΣ (ΘΕΣ/ΝΙΚΗ XI) 15488, , ,0 ΠΑΝΑΧΑΪΚΟ 6867, , ,6 ΠΑΡΑΝΕΣΤΙ 7450,2 7709,9 7725,2 ΠΑΤΡΑ I 8179, , ,1 ΠΑΤΡΑ II 8334, , ,8 ΠΑΤΡΑ III 7228, , ,5 ΠΑΤΡΙΑΡΧΗΣ 4518,9 5601,5 5603,0 ΠΕΘΕΛΙΝΟΣ 0,0 6645,0 6695,2 ΠΕΥΚΟΦΥΤΟ 0,0 6525,0 6562,9 ΠΗΓΕΣ ΑΩΟΥ ΥΗΣ 7685,6 8125,3 8138,5 ΠΛΑΤΑΜΩΝΑΣ 6274,1 6863,3 6877,5 ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗ ΥΗΣ 12680, , ,9 ΠΟΛΙΧΝΗ (ΘΕΣ/ΝΙΚΗ IX) 20867, , ,8 ΠΟΛΥΠΟΤΑΜΟΣ 7780,5 8909,8 9153,7 ΠΟΛΥΦΥΤΟ ΥΗΣ 13334, , ,6 ΠΟΥΡΝΑΡΙ I ΥΗΣ 14256, , ,2 ΠΟΥΡΝΑΡΙ II ΥΗΣ 14566, , ,4 ΠΡΟΒΑΤΩΝΑΣ 3844,6 4219,1 4220,2 ΠΤΟΛΕΜΑΪΔΑ I ΑΗΣ 18554, , ,1 ΠΥΛΟΣ 3915,2 4798,7 5067,1 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί 3 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί ΠΥΡΓΟΣ I 9926, , ,2 ΠΥΡΓΟΣ II 8068, , ,2 ΡΟΥΦ 16731, , ,6 ΣΑΛΑΜΙΝΑ 9452,1 9462,0 9537,4 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί ΣΑΠΚΑ 5427,4 7469,3 7472,4 ΣΕΡΒΙΑ 5087,2 5127,7 5145,0 ΣΕΡΡΕΣ 7026,4 7415,7 7569,3 ΣΙΔΑΡΙ 0,0 2907,6 2917,6 [49]

52 ΣΙΔΕΝΟΡ 7776,6 7084,2 7089,4 ΣΙΔΗΡΟΚΑΣΤΡΟ 4171,8 4298,4 4347,1 ΣΙΝΔΟΣ I (ΒΙΠΕ ΘΕΣ/ΝΙΚΗΣ I) 10944, , ,5 ΣΙΝΔΟΣ II (ΒΙΠΕ ΘΕΣ/ΝΙΚΗΣ II) 0,0 9834,0 9850,8 ΣΚΑΛΑ 0,0 4157,6 4596,9 ΣΚΙΑΘΟΣ 0,0 5766,4 5804,6 ΣΚΥΔΡΑ 8854,5 8807,0 8820,6 ΣΟΦΑΔΕΣ 7494,5 6626,8 6719,5 ΣΠΑΡΤΗ I 4004,2 4173,6 4459,7 ΣΠΑΡΤΗ II 4312,2 4523,3 4757,5 ΣΠΑΤΑ 12452, , ,8 ΣΠΕΡΧΕΙΑΔΑ 8044,4 6899,0 7210,2 ΣΤΑΓΕΙΡΑ 6284,6 7646,8 7713,8 ΣΤΕΦΑΝΟΒΙΚΙ 10021, , ,7 ΣΤΡΑΤΟΣ ΥΗΣ 13429, , ,1 ΣΤΥΛΙΔΑ 10947, , ,8 ΣΥΚΙΑ ΥΗΣ 0, , ,9 ΣΦΗΚΙΑ ΥΗΣ 22084, , ,0 ΣΧΗΜΑΤΑΡΙ 20599, , ,6 ΣΧΟΛΑΡΙ (ΘΕΣ/ΝΙΚΗ VI) 4043,8 6881,6 6946,3 ΤΙΤΑΝ ΒΟΙΩΤΙΑΣ 10615, , ,8 ΤΙΤΑΝ ΘΕΣ/ΝΙΚΗΣ 18878, , ,1 ΤΙΤΑΝ ΠΑΤΡΑΣ 6104, , ,3 ΤΡΙΚΑΛΑ I 13459, , ,8 ΤΡΙΚΑΛΑ II 13301, , ,8 ΤΡΙΠΟΛΗ 7100,6 7951,9 8120,9 ΤΡΙΧΩΝΙΔΑ 5222,3 6827,8 6914,0 ΤΣΙΜΕΝΤΑ ΧΑΛΚΙΔΑΣ 13653, , ,3 ΥΛΙΚΗ 11407, , ,1 ΦΑΡΣΑΛΑ 10337, , ,1 ΦΛΩΡΙΝΑ 5272,4 5345,6 5828,2 ΦΟΙΝΙΚΑΣ (ΘΕΣ/ΝΙΚΗ X) 14499,1 9793,4 9961,4 ΧΑΛΚΙΔΑ I 13839, , ,1 ΧΑΛΚΙΔΑ II 14499, , ,3 ΧΑΛΥΒΟΥΡΓΙΑ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ 8899, , ,8 [50]

53 ΧΑΛΥΒΟΥΡΓΙΚΗ 14831, , ,2 ΨΑΧΝΑ 13012, , , Στάθμες βραχυκυκλώσεως σε ζυγούς 400KV Η μεταβολή του μέγιστου ρεύματος βραχυκυκλώσεως στους ζυγούς 400 kv των ΚΥΤ του Συστήματος, η οποία παρουσιάζεται κατά τη διάρκεια της περιόδου που καλύπτεται από την παρούσα ΜΑΣΜ, δίνεται στον πίνακα που ακολουθεί. Για τον υπολογισμό του ρεύματος βραχυκύκλωσης θεωρήθηκαν οι ίδιες παραδοχές που έχουν αναφερθεί και για τους ζυγούς 150 kv. Πίνακας Mεταβολή της στάθμης βραχυκυκλώσεως στους ζυγούς 400kV κατά τη διάρκεια της περιόδου ΖΥΓΟΣ ΣΤΑΘΜΗ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΣΕΩΣ (A) ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ (με συμβολή Α/Π με προσφορά σύνδεσης) ΚΥΤ ΑΓ. ΔΗΜΗΤΡΙΟΥ 36591, ,8 ΚΥΤ ΑΓ. ΣΤΕΦΑΝΟΥ 23603, , ,1 2 αποσυνδεδεμένοι ζυγοί ΚΥΤ ΑΛΙΒΕΡΙΟΥ , ,4 ΚΥΤ ΑΜΥΝΤΑΙΟΥ 25714, , ,3 ΚΥΤ ΑΡΑΧΘΟΥ , ,2 ΚΥΤ ΑΧΑΡΝΩΝ 23678, , ,3 ΚΥΤ ΑΧΕΛΩΟΥ 14090, , ,9 ΚΥΤ ΔΙΣΤΟΜΟΥ 23349, , ,2 ΚΥΤ ΕΝΘΕΣ 27196, , ,6 ΚΥΤ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 29544, , ,8 ΚΥΤ ΚΑΡΔΙΑΣ 38181, ,4 ΚΥΤ ΚΟΡΙΝΘΟΥ , ,6 ΚΥΤ ΚΟΥΜΟΥΝΔΟΥΡΟΥ , ΚΥΤ ΛΑΓΚΑΔΑ , ΚΥΤ ΛΑΜΙΑΣ , ,1 ΚΥΤ ΛΑΡΙΣΑΣ 23895, , ,7 [51]

54 ΚΥΤ ΛΑΡΥΜΝΑΣ 25122, ,5 ΚΥΤ ΛΑΥΡΙΟΥ 17887, , ,3 ΚΥΤ ΜΕΓΑΛΟΠΟΛΗΣ , ,5 ΚΥΤ ΜΕΛΙΤΗΣ - ΑΧΛΑΔΑΣ 18730, , ,1 ΚΥΤ Ν. ΣΑΝΤΑΣ ,3 7359,4 ΚΥΤ ΠΑΛΛΗΝΗΣ 22379, , ,7 ΚΥΤ ΠΑΤΡΑΣ , ,3 ΚΥΤ ΡΟΥΦ , ,7 ΚΥΤ ΤΡΙΚΑΛΩΝ 19356, , ,5 ΚΥΤ ΦΙΛΙΠΠΩΝ 7716, , [52]

55 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο : ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΤΩΝ ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ 6.1. Γενικά Ηλεκτρικά μεταβατικά φαινόμενα έχουμε όταν αλλάζουν ξαφνικά τα ηλεκτρικά κυκλώματα, όπως όταν ένας διακόπτης ανοίγει ή κλείνει ή όταν συμβαίνει ένα βραχυκύκλωμα στο σύστημα. Τις αλλαγές αυτές ακολουθούν αλλαγές ρευμάτων και τάσεων, οι οποίες συνήθως διαρκούν χρόνους μικρότερους της περιόδου του δικτύου (πολλές φορές μερικά μόνο μ3). Το ποσοστό επομένως του χρόνου κατά τον οποίο τα περισσότερα κυκλώματα βρίσκονται σε μεταβατικές συνθήκες λειτουργίας είναι αμελητέο, αν συγκριθεί με το χρόνο λειτουργίας στη στάσιμη κατάσταση [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Όμως αυτές οι μεταβατικές περίοδοι έχουν ιδιαίτερη σημασία στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ), γιατί τότε οι συνιστώσες του συστήματος υπόκεινται στις μεγαλύτερες καταπονήσεις από υπερρεύματα και υπερτάσεις. Σε αρκετές περιπτώσεις είναι δυνατό να οδηγηθούμε σε βλάβες, οι χειρότερες των οποίων έχουν σαν συνέπεια την αποσύνδεση γεννητριών ή σταθμών παραγωγής από το δίκτυο ή και τη συνολική κατάρρευση του διασυνδεδεμένου δικτύου. Για το λόγο αυτό, η εκτίμηση των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια της μεταβατικής περιόδου είναι απαραίτητη για την κατανόηση της συμπεριφοράς του ΣΗΕ, έτσι ώστε να προσδιορίσουμε ικανοποιητικά τις συσκευές ελέγχου, τη μόνωση και την προστασία του δικτύου [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998) Κατάταξη των μεταβατικών φαινομένων Ανάλογα με την ταχύτητα τους, τα μεταβατικά φαινόμενα που συμβαίνουν σε ένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας κατατάσσονται στις εξής τρείς κατηγορίες: Πολύ γρήγορα μεταβατικά φαινόμενα (κυματικά φαινόμενα) Είναι το είδος των μεταβατικών φαινομένων που προκαλείται από ατμοσφαιρικές εκκενώσεις πάνω στα εκτεθειμένα μέρη των γραμμών μεταφοράς, καθώς επίσης και από τις απότομες αλλά φυσιολογικές αλλαγές που δημιουργούνται από [53]

56 χειρισμούς στους διακόπτες του δικτύου. Τα μεταβατικά φαινόμενα της κατηγορίας αυτής συνήθως σχετίζονται με την όδευση κυμάτων στις γραμμές του συστήματος μεταφοράς (εναέριες και καλώδια). Από φυσική άποψη, μία διαταραχή αυτής της μορφής δημιουργεί ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα, το οποίο ταξιδεύει κατά μήκος μίας εναέριας γραμμής με ταχύτητα σχεδόν ίση με την ταχύτητα του φωτός και το οποίο δημιουργεί ανακλώμενα κύματα στους τερματισμούς των γραμμών. Στην περίπτωση π.χ. γραμμής μεταφοράς μήκους 150 km, μία κυματική διαταραχή που ταξιδεύει με ταχύτητα km/s θα επιστρέψει στην αρχή της γραμμής σε χρόνο ίσο περίπου με 1 ms. Επομένως τα φαινόμενα που σχετίζονται με αυτά τα κύματα ολοκληρώνονται κατά τη διάρκεια των πρώτων 5 ms από την έναρξη τους. Λόγω των απωλειών των γραμμών μεταφοράς, τα κύματα αποσβήνονται γρήγορα [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Οι μετασχηματιστές (ΜΣ) του δικτύου παρουσιάζουν πολύ υψηλές επαγωγικές τιμές για τις συχνότητες που περιέχονται στα κυματικά φαινόμενα. Για το λόγο αυτό, οι παρασιτικές χωρητικότητες των τυλιγμάτων του ΜΣ προσδιορίζουν την κατανομή της τάσης. Οι υψηλές τάσεις που δημιουργούνται σε σημεία ανάκλασης των κυμάτων είναι δυνατό να καταστρέψουν τη μόνωση τόσο του ΜΣ όσο και των διαφόρων συσκευών της Υ/Τ. Ειδικές συσκευές προστασίας, οι οποίες ονομάζονται απαγωγείς τάσεων ή αλεξικέραυνα (lightning arresters), συνδέονται μεταξύ φάσεων και γης κοντά στο ΜΣ και δρουν σαν γρήγορες βαλβίδες ασφαλείας, οδηγώντας στη γη το ρεύμα του κεραυνού υπό ελεγχόμενη τάση. Έτσι μπορεί να μειωθεί ο κίνδυνος διάσπασης των συσκευών. Η καταστροφή της μόνωσης ισοδυναμεί με βραχυκύκλωμα, το οποίο αποτελεί μία ξαφνική και μη φυσιολογική αλλαγή της τοπολογίας του κυκλώματος. Το βραχυκύκλωμα αυτό θα οδηγήσει στην έναρξη ενός νέου βραδύτερου μεταβατικού φαινομένου, το οποίο ανήκει στην επόμενη κατηγορία. Ο βασικός λόγος για τον οποίο είναι απαραίτητη η κατανόηση των πολύ γρήγορων κυματικών φαινομένων της πρώτης κατηγορίας είναι ο προσδιορισμός της [54]

57 μόνωσης των συνιστωσών του δικτύου, και κυρίως ο προσδιορισμός της μορφής των κυματικών τάσεων με τις οποίες γίνονται οι δοκιμές των διαφόρων συσκευών των ΣΗΕ [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998) Γρήγορα μεταβατικά φαινόμενα (βραχυκυκλώματα) Αυτό το είδος των μεταβατικών φαινομένων προκαλείται από τα βραχυκυκλώματα, δηλ. από απότομες αλλαγές της τοπολογίας του δικτύου. Η πλειοψηφία των βραχυκυκλωμάτων συμβαίνει στα εκτεθειμένα σημεία των γραμμών μεταφοράς, λόγω διασπάσεων της μόνωσης η οποία προκαλείται από ένα κυματικό φαινόμενο της πρώτης κατηγορίας. Τα βραχυκυκλώματα είναι μεταβατικά φαινόμενα και προσδιορίζονται κυρίως από τις χρονικές σταθερές των τυλιγμάτων των συγχρόνων γεννητριών (ΣΓ). Η υπομεταβατική χρονική σταθερά Td του κυκλώματος απόσβεσης είναι της τάξης των ms, ενώ η μεταβατική χρονική σταθερά Td είναι της τάξης του 1 s για στροβιλογεννήτριες και 1,4-1,8 s για γεννήτριες εκτύπων πόλων. Επομένως, τα μεταβατικά φαινόμενα αυτής της κατηγορίας μπορεί να θεωρηθούν βραδύτερα από τα αντίστοιχα της πρώτης κατηγορίας. Συνήθως οι 10 πρώτοι κύκλοι των ρευμάτων βραχυκύκλωσης έχουν μεγαλύτερη σημασία στην πράξη, επομένως η χρονική διάρκεια που ενδιαφέρει είναι ms μετά το σφάλμα. Ένα βραχυκύκλωμα συνήθως συνοδεύεται από μία απότομη μεταβολή των τάσεων στους ζυγούς του ΣΗΕ. Η απότομη μείωση των τάσεων των ζυγών των γεννητριών οδηγεί σε μία εξίσου απότομη μείωση της ηλεκτρικής ισχύος των γεννητριών. Συνέπεια της μείωσης αυτής είναι η ελάττωση ή ακόμα και η απώλεια της ικανότητας μεταφοράς ενέργειας τμημάτων του συστήματος [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Εφ' όσον δε η μηχανική ισχύς εισόδου των ΣΓ παραμένει σταθερή (τουλάχιστον κατά το διάστημα που μεσολαβεί μέχρι να ενεργοποιηθούν οι ρυθμιστές της μηχανικής ισχύος του στροβίλου), οι γεννήτριες υπόκεινται σε μία επιταχύνουσα ροπή. Η ροπή αυτή αν παραμείνει θα οδηγήσει το δρομέα σε μηχανικές ταλαντώσεις, ένα μεταβατικό φαινόμενο που ανήκει στην τρίτη κατηγορία. [55]

58 Τα ρεύματα των βραχυκυκλωμάτων είναι δυνατό να φθάσουν σε τιμές μεγαλύτερες των ονομαστικών τιμών των ΣΓ και των ΜΣ. Αυτά τα υψηλά ρεύματα, τα οποία ονομάζονται υπερρεύματα, αν επιμείνουν θα προκαλέσουν θερμικές καταπονήσεις στις συνιστώσες του συστήματος και σε σπάνιες περιπτώσεις θα οδηγήσουν σε δυνάμεις που μπορεί να αποκολλήσουν τα τυλίγματα των μηχανών. Είναι επομένως σημαντική η ταχύτατη απομόνωση του βραχυκυκλωμένου τμήματος του δικτύου, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθούν οι κίνδυνοι υπερθέρμανσης των συσκευών καθώς και η δημιουργία μη ελέγξιμων μηχανικών ταλαντώσεων των γεννητριών. Η απόκτηση δεδομένων με μεγάλη ακρίβεια και ταχύτητα για τα ρεύματα βραχυκυκλωμάτων και τις υπερτάσεις που δημιουργούνται από αυτά είναι επιθυμητή, γιατί [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998) Η ικανότητα διακοπής των διακοπτών ισχύος του συστήματος προσδιορίζεται από τη χειρότερη περίπτωση βραχυκυκλώματος, και Το σύστημα ηλεκτρονόμων προστασίας, το οποίο πρόκειται να ανιχνεύσει το σφάλμα και να ενεργοποιήσει χειρισμούς, βασίζει τη λειτουργία του στο μέγεθος και στη διεύθυνση των ρευμάτων βραχυκύκλωσης Αργά μεταβατικά φαινόμενα (ευστάθεια μεταβατικής κατάστασης) Αν ένα βραχυκύκλωμα συμβεί σε ένα ζωτικό σημείο του συστήματος μεταφοράς και το τμήμα του δικτύου που περιέχει το σφάλμα απομονωθεί με επιτυχία, θα οδηγηθούμε σε μηχανικές ταλαντώσεις των δρομέων των συγχρόνων μηχανών. Τα ηλεκτρομηχανικά αυτά μεταβατικά φαινόμενα είναι δυνατό σε ορισμένες περιπτώσεις να οδηγήσουν στη απόζευξη μίας ή περισσοτέρων γεννητριών του συστήματος, λόγω απώλειας του συγχρονισμού. Ανάλογα με τον αριθμό των ΣΓ που τίθενται εκτός λειτουργίας, το διασυνδεδεμένο σύστημα παρουσιάζει μία μερική ή στη χειρότερη περίπτωση μία ολική κατάρρευση (black-out). Επειδή χρειάζονται αρκετές ώρες για την επαναλειτουργία ενός πλήρως αποσυγ-χρονισμένου συστήματος, είναι πολύ σημαντική η δυνατότητα προσομοίωσης παρόμοιων συμβάντων σε Η/Υ και η ανάπτυξη σχεδίων που αφο- [56]

59 ρούν χειρισμούς στο δίκτυο και απορρίψεις φορτίων, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθούν οι επιδράσεις των σφαλμάτων. Οι ταλαντώσεις αυτές των δρομέων των ΣΓ, λόγω της μεγάλης ροπής αδράνειας των δρομέων, είναι σχετικά αργές. Η συχνότητα των ταλαντώσεων είναι συνάρτηση του μεγέθους του δικτύου που εμπλέκεται σ' αυτές. Αν π.χ. η ταλάντωση αφορά μικρά δίκτυα (τάξη μεγέθους MW), οι δρομείς θα συμπληρώνουν τρείς με τέσσερις κύκλους ταλάντωσης ανά δευτερόλεπτο. Αν όμως η ταλάντωση αφορά μεγάλα δίκτυα (τάξη μεγέθους GW), θα συμπληρώνουν τρείς με τέσσερις κύκλους ταλάντωσης ανά λεπτό. Τέτοιες συχνότητες εμφανίζονται και κατά την ταλάντωση όλων των γεννητριών μιας χώρας (οι οποίες θεωρούνται ότι ταλαντώνονται σαν μία μηχανή) σε σχέση με τις γεννήτριες μιας άλλης χώρας με την οποία υπάρχει διασύνδεση. Επομένως, η μελέτη της μεταβατικής ευστάθειας των ΣΗΕ αφορά χρονική περίοδο από κλάσματα του δευτερολέπτου έως μερικά λεπτά. Στην τελευταία περίπτωση, οι θερμικές διεργασίες στο λέβητα καθώς και η διέγερση της γεννήτριας θα μεταβληθούν και τότε είναι αναγκαίο να ληφθούν υπ' όψη στην προσομοίωση και αυτά τα τμήματα του συστήματος [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). [57]

60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο : ΚΥΜΑΤΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ 7.1. Εισαγωγή Η θεώρηση των διαφόρων ηλεκτρικών κυκλωμάτων ενός ΣΗΕ με συγκεντρωμένες παραμέτρους συνεπάγεται ότι, οι μεταβολές της τάσης και του ρεύματος που οφείλονται σε μία διαταραχή που συμβαίνει σε ένα τμήμα του κυκλώματος, γίνονται αισθητές ταυτόχρονα (αλλά σε διαφορετική ένταση) σε όλα τα άλλα τμήματα [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Σε γραμμές μεταφοράς (ΓΜ) όμως των ΣΗΕ μεγάλου μήκος η ταχύτητα διάδοσης ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος δε μπορεί να υπερβεί την ταχύτητα του φωτός c= 300 m/μs, ο χρόνος που χρειάζεται μία διαταραχή για να οδεύσει κατά μήκος μίας ΓΜ είναι μεγάλος, και η αναπαράσταση της γραμμής με συγκεντρωμένες παραμέτρους απαιτεί τη χρήση πολλών κυκλωμάτων. Για το λόγο αυτό είναι χρήσιμη η κυματική θεώρηση της ΓΜ. Σε μία ΓΜ μήκους l, μπορούμε να ορίσουμε ένα χαρακτηριστικό χρόνο όδευσης (transit time) όπου ν είναι η ταχύτητα όδευσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων κατά μήκος της γραμμής. Αν τώρα επιβληθούν σ' ένα σημείο της γραμμής τάσεις που μεταβάλλονται σημαντικά (π.χ. κατά 100%), τόσο με τον χρόνο όσο και με τη θέση, τότε μπορούμε να πούμε ότι πρόκειται για κυματικά φαινόμενα [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Κυματικά φαινόμενα δεν υπάρχουν στη στάσιμη κατάσταση λειτουργίας, δηλαδή για συχνότητα 50 Ηz, σε ΓΜ μήκους μικρότερου των 300 km. Ειδικά στη περίπτωση της κοντής γραμμής (μικρότερης των 100 km), η τάση μεταξύ του άκρου αποστολής και του άκρου παραλαβής διαφέρει το πολύ κατά 15%. Το χαρακτηριστικό λοιπόν των κυματικών φαινομένων είναι ότι, αν επιβάλλουμε απότομα μία τάση σ' ένα σημείο της ΓΜ, τότε παρατηρητές που βρίσκονται σε [58]

61 άλλα σημεία της γραμμής θα αργήσουν να αντιληφθούν την τάση κατά το χρόνο όδευσης των κυμάτων. Σε τέτοιες περιπτώσεις δεν μπορούμε ν' αναλύσουμε τη γραμμή θεωρώντας το Τ ή Π ισοδύναμο κύκλωμα της. Αυτό μπορεί να φανεί από την ομοιογενή ΓΜ δύο αγωγών του Σχ.7.α, η οποία, κλείνοντας το διακόπτη Δ, συνδέεται με μία πηγή σταθερής τάσης u και μηδενικής εσωτερικής αντίστασης. Η ΓΜ διαιρείται στο Σχ.7.β σε ένα μεγάλο αριθμό τμημάτων, σε κάθε ένα από τα οποία αντιστοιχίζεται μία συγκεντρωμένη αυτεπαγωγή L, - και χωρητικότητα C, -. Όταν ο διακόπτης Δ κλείνει, ένα ρεύμα (με μηδενική αρχικά τιμή) αρχίζει να ρέει μέσω της πρώτης αυτεπαγωγής Ζ., και να φορτίζει την πρώτη χωρητικότητα C1. Τη στιγμή όμως που ο πυκνωτής αυτός αποκτά κάποιο (έστω απειροελάχιστο) φορτίο, αναπτύσσεται τάση κατά μήκος του επόμενου τμήματος της γραμμής και ένα ρεύμα αρχίζει αμέσως να ρέει μέσω της δεύτερης αυτεπαγωγής L2 και να φορτίζει τη δεύτερη χωρητικότητα C2 [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται στο τρίτο, τέταρτο κ.ο.κ. τμήμα της γραμμής. Επομένως, με μία αναπαράσταση της γραμμής με συγκεντρωμένες παραμέτρους, ακόμη και η μικρότερη διαταραχή γίνεται αισθητή ταυτόχρονα με το κλείσιμο του διακόπτη, ακόμα και στο η-οστό τμήμα της γραμμής. Στην πραγματικότητα, η διαταραχή που δημιουργείται με το κλείσιμο του διακόπτη Δ στην ομοιογενή ΓΜ του Σχ.7α, οδεύει κατά μήκος της γραμμής με μία πεπερασμένη ταχύτητα Σχήμα 7.1. α) Ομοιογενής γραμμή μεταφοράς δύο αγωγών. β) Αναπαράσταση της γραμμής με συγκεντρωμένες παραμέτρους. [59]

62 και γίνεται αισθητή σε απομακρυσμένα σημεία της γραμμής μόνο μετά από πεπερασμένο χρονικό διάστημα. Το διάστημα αυτό προσδιορίζεται από την ταχύτητα διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού κύματος στο μέσο που περιβάλλει τη συγκεκριμένη γραμμή. Πρέπει λοιπόν να ληφθούν υπ' όψη οι κυματικές εξισώσεις της γραμμής, όπως επίσης πρέπει να γίνει κατανοητό ότι τόσο το ρεύμα όσο και η τάση δεν είναι πια συνεχείς πάνω στη γραμμή. Τάσεις που επιβάλλονται απότομα είναι πιθανό να παρουσιαστούν πολλές φορές κατά τη διάρκεια μίας μέρας, όπως κατά το ανοιγοκλείσιμο διακοπτών ή, κάπως σπανιότερα, στις περιπτώσεις βραχυκυκλωμάτων ή πτώσης κεραυνών επί των γραμμών [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Τα κυματικά φαινόμενα ενδιαφέρουν στην πράξη, γιατί οι υπερτάσεις (και οι παράγωγοι τους) που δημιουργούνται από τις ανακλάσεις και ενισχύσεις των οδευόντων κυμάτων στους τερματισμούς των ΓΜ, προσδιορίζουν τη μόνωση των συσκευών, την προστασία τους, τη μορφή του τυλίγματος στους μετασχηματιστές ισχύος και διάφορα άλλα στοιχεία. Δυστυχώς η ανάλυση των τριφασικών γραμμών, έτσι όπως παρουσιάζονται στις εφαρμογές, είναι δύσκολη, γιατί έχουμε τέσσερεις αγωγούς και οι αντιστάσεις των κυκλωμάτων δεν είναι σταθερές λόγω του φαινομένου κορώνα, του επιδερμικού φαινομένου και των αντιδράσεων που εισάγονται από την επίδραση του εδάφους.» Στο κεφάλαιο αυτό θα ασχοληθούμε κυρίως μόνο με ομοιογενείς γραμμές δυο αγωγών χωρίς απώλειες, με κύριο στόχο την κατανόηση των φαινομένων και των μεθόδων ανάλυσης τους [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Συνήθως η εφαρμογή της θεωρίας των γραμμών χωρίς απώλειες οδηγεί σε αποτελέσματα απαισιόδοξα, δηλαδή βρισκόμαστε στην ασφαλή πλευρά. Σε ορισμένες μόνο περιπτώσεις θα λάβουμε υπ' όψη τις απώλειες Η τυποποίηση του κρουστικού κύματος Αν μετρήσουμε την τάση που επάγεται κατά την πτώση ενός κεραυνού σε ένα σημείο μίας ΓΜ, θα διαπιστώσουμε ότι τις περισσότερες φορές έχει τη μορφή του διπλού εκθετικού κύματος που δίνεται από την [60]

63 και φαίνεται στο Σχ.9α. Η μορφή αυτή ονομάζεται κρουστικό κύμα (impulse wave) και χαρακτηρίζεται από γρήγορους χρόνους ανόδου (1-5 με) και χρόνους ελάττωσης που κυμαίνονται από μs. Ο χρόνος ανόδου του κύματος λέγεται χρόνος μετώπου (front time), ενώ ο χρόνος ελάττωσης του λέγεται χρόνος ουράς (tail time) [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Σχήμα α) Διπλό εκθετικό κύμα β) Τυποποιημένο κρουστικό κύμα: ϋ είναι η μέγιστη τιμή, Tf ο χρόνος του μετώπου και Tt ο χρόνος ημίσειας τιμής. [61]

64 Σχήμα Σχηματική παράσταση πτώσης κεραυνού σε ΓΜ. α) Ο κεραυνός πέφτει στο σημείο Α του αγωγού μίας φάσης. Το κύμα f1 οδεύει προς τον πυλώνα και δημιουργεί υπερπήδηση του μονωτήρα ανάρτησης στο σημείο Β. Μετά την υπερπήδηση, το κύμα συνεχίζει να οδεύει στον αγωγό, με άλλη όμως μορφή f 1 Μέρος του ρεύματος f 1 οδεύει μέσω του πυλώνα προς τη γη. β) Ο κεραυνός πέφτει στον αγωγό γης (προστασίας) και δημιουργεί υπερπήδηση του μονωτήρα ανάρτησης στο σημείο Β. Μετά την υπερπήδηση, δύο κύματα f1 και f2 οδεύουν εκατέρωθεν του αγωγού φάσης, ενώ το μεγαλύτερο μέρος του ρεύματος f3 οδεύει μέσω του πυλώνα προς τη γη. Τέτοιου είδους κύματα μπορούν να αναπαραχθούν σε εργαστήριο και κατά συνέπεια να προσομοιώσουν το χρόνο ανόδου που παρουσιάζει το κύμα του κεραυνού. Μεταβάλλοντας τη σταθερά β, είναι δυνατό να τροποποιήσουμε τη [62]

65 διάρκεια του μετώπου, ενώ μεταβάλλοντας τη σταθερά α τροποποιούμε τη διάρκεια της ουράς του κύματος. Στην πράξη, εξ' αιτίας κυρίως παρασιτικών χωρητικοτήτων, τα κρουστικά αυτά κύματα έχουν τη μορφή του Σχ.9β και έχουν τυποποιηθεί σύμφωνα με τους διεθνείς κανονισμούς. Η τυποποίηση κρίθηκε απαραίτητη, επειδή τόσο το ύψος όσο και η μορφή της κρουστικής τάσης επηρεάζει την αντοχή των μονωτικών υλικών και συσκευών του συστήματος [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998) Δημιουργία οδευόντων κυμάτων από ατμοσφαιρικές ανωμαλίες Οι εκκενώσεις των νεφών δημιουργούν υπερτάσεις και βραχυκυκλώματα κυρίως σε εναέριες γραμμές του συστήματος μεταφοράς (ΓΜ υψηλής τάσης). Για δίκτυα ονομαστικής τάσης 750 kv και πάνω, οι υπερτάσεις λόγω κεραυνών είναι συχνά χαμηλότερες των υπερτάσεων που δημιουργούνται από χειρισμούς του συστήματος (π.χ. άνοιγμα - κλείσιμο διακοπτών). Συνεπώς, τα δίκτυα στα οποία είναι περισσότερο επικίνδυνες οι υπερτάσεις λόγω κεραυνών είναι οι γραμμές μεταφοράς με τάσεις μικρότερες των 750 kv. Ο μηχανισμός δημιουργίας των φορτισμένων νεφών δεν έχει ακόμα ερευνηθεί εκτενώς. Για την εξέταση των φαινομένων που θα μας απασχολήσουν θα θεωρήσουμε ότι υπάρχουν φορτισμένα νέφη κοντά στη γραμμή, τα οποία εκκενώνονται ή στη γραμμή ή σε άλλο νέφος ή στη γη (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Αν υπάρχει αγωγός γης (προστασίας) στη γραμμή, το νέφος εκκενώνεται συνήθως πάνω στον αγωγό αυτόν. Μέρος του ρεύματος εκκένωσης ρέει μέσω του πλησιέστερου πυλώνα προς τη γη, ενώ το υπόλοιπο οδεύει προς τις δυό διευθύνσεις στον προστατευτικό αγωγό. Ανάλογα με την τάση που δημιουργείται στον αγωγό γης, είναι δυνατό να συμβεί βραχυκύκλωμα μεταξύ του αγωγού προστασίας και μίας ή περισσότερων φάσεων. Αν έχουμε βραχυκυκλωμένο νέφος μέσω αγωγού γης και πυλώνα, αυτό δε σημαίνει ότι δημιουργείται πάντοτε κύμα τάσης. [63]

66 Λόγω της πεπερασμένης αγωγιμότητας του πυλώνα, το βραχυκύκλωμα δεν είναι τέλειο. Η δημιουργία κύματος τάσης εξαρτάται από την ταχύτητα ανόδου του ρεύματος di\dt, το ρεύμα i, την αυτεπαγωγή και την αντίσταση της γείωση του πυλώνα [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Παρόμοια φαινόμενα παρουσιάζονται στην περίπτωση που ενώ οδεύει κύμα σε μία φάση, συμβαίνει βραχυκύκλωμα προς τη γη λόγω διάσπασης του μονωτήρα. Επειδή για να αναπτυχθεί το βραχυκύκλωμα απαιτούνται χρόνοι της τάξης των με, το κύμα δεν εξαφανίζεται. Μετά το βραχυκύκλωμα, ένα μέρος του κύματος προχωρεί ανενόχλητο με κομμένη την ουρά του, ενώ ένα μέρος του κύματος ανακλάται. Τα κομμένα αυτά κύματα είναι ιδιαίτερα επικίνδυνα για τους ΜΣ. Σχήμα Δημιουργία κομμένου κύματος τάσης. Το προσπίπτον κύμα Α, προκαλεί διάσπα ση της μόνωσης στο σημείο Α της γραμμής. Το βραχυκύκλωμα καθυστερεί να αναπτυχθεί, και δημιουργούνται τα κύματα f 1 και f 2. Στη συνέχεια θα εξετάσουμε δύο χαρακτηριστικές περιπτώσεις δημιουργίας οδευόντων κυμάτων από ατμοσφαιρικές ανωμαλίες, και συγκεκριμένα την πτώση κεραυνού σε ΓΜ απείρου μήκους και τη δημιουργία κυμάτων από επιφανειακά φορτία που δημιουργούνται στη ΓΜ από την εκκένωση μεταξύ νεφών Πτώση κεραυνού σε γραμμή μεταφοράς Θεωρούμε μία ομοιογενή ΓΜ άπειρου μήκους και ένα φορτισμένο σύννεφο πάνω από τη γραμμή, όπως φαίνεται στο Σχήμα. Το σύννεφο εκφορτίζεται στο σημείο x= 0 της γραμμής, οπότε δημιουργείται κύμα τάσης μεταξύ της γραμμής και του εδάφους. Το κύκλωμα εκφόρτισης κλείνει μέσω της γραμμής και των [64]

67 χωρητικοτήτων σύννεφου-γης. Υποθέτουμε ότι στο σημείο αυτό το ρεύμα σαν συνάρτηση του χρόνου i(t) δίνεται από μία γνωστή συνάρτηση: όπου Ζ0 είναι η κυματική αντίσταση της γραμμής. Θα εξετάσουμε αν η οριακή συνθήκη για το ρεύμα της γραμμής ικανοποιείται από μία λύση της μορφής Σχήμα Το ηλεκτρικό κύκλωμα και τα οδεύοντα κύματα που δημιουργούνται κατά την πτώση κεραυνού σε εναέρια γραμμή. Το κύκλωμα είναι: νέφος - χωρητικότητα του ως προς γη - γείωση - κυματική αντίσταση γραμμής - ηλεκτρικό τόξο. Για να ικανοποιηθεί η παραπάνω συνάρτηση πρέπει σύμφωνα με το νόμο του Kirchhoff να έχουμε για το σημείο x = 0 Επειδή όμως η άπειρη γραμμή εκατέρωθεν του σημείου χ= 0 είναι συμμετρική, θα έχουμε: [65]

68 και κατά συνέπεια: Δηλαδή κατά την πτώση κεραυνού με ρεύμα i σε ΓΜ, δημιουργούνται δύο οδεύοντα κύματα τάσης iζ0 / 2. Τα κύματα κινούνται από το σημείο πτώσης προς τις δύο κατευθύνσεις πάνω στη γραμμή. Από πτώσεις κεραυνών κινδυνεύουν ιδιαίτερα εναέρια δίκτυα τάσης μικρότερης των 750 Kv [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998) Εκκένωση μεταξύ νεφών πάνω από γραμμή μεταφοράς Όταν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο Ε πάνω στην επιφάνεια των αγωγών, τότε έχουμε και φορτία σ' αυτήν με επιφανειακή πυκνότητα D= εε, όπου ε η διηλεκτρική σταθερά του μέσου (στη συγκεκριμένη περίπτωση του αέρα). Σχήμα Δημιουργία οδευόντων κυμάτων από εκκένωση μεταξύ νεφών. Τα οδεύοντα κύματα δημιουργούνται εξ επαγωγής, λόγω της χωρητικής και μαγνητικής ζεύξης της γραμμής με το κύκλωμα των φορτισμένων νεφών. [66]

69 7.6. Απόσβεση οδευόντων κυμάτων Οι γραμμές που χρησιμοποιούνται στα ΣΗΕ έχουν ωμικές αντιστάσεις οι οποίες εξαρτώνται από τη συχνότητα. Ο βασικότερος λόγος αυτής της εξάρτησης είναι το επιδερμικό φαινόμενο (skin effect), δηλαδή η ανομοιομορφία της ρευματικής κατανομής στη διατομή των αγωγών. Η πυκνότητα του ρεύματος είναι γνωστό ότι είναι σταθερή στη διατομή ενός αγωγού που φέρει συνεχές ρεύμα, αλλά έχει την τάση να αυξάνεται προς το εξωτερικό μέρος του αγωγού όταν το ρεύμα είναι εναλλασσόμενο. Σε πολύ μεγάλες συχνότητες, το ρεύμα συγκεντρώνεται στην εξωτερική επιφάνεια του αγωγού, ενώ σχεδόν μηδενίζεται στο εσωτερικό του. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση της ενεργού αντίστασης του αγωγού και τη μείωση της αυτεπαγωγής του. Συνεπώς αναμένουμε τη μείωση της τάσης ενός οδεύοντος κύματος και μάλιστα τόσο περισσότερο όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του. Το αποτέλεσμα της συνάρτησης της απόσβεσης από τη συχνότητα είναι η άμβλυνση του μετώπου του κύματος, όπως φαίνεται στο Σχήμα. Η απόσβεση είναι ισχυρότερη κατά φορές, στην περίπτωση που ο ένας αγωγός είναι το έδαφος. Ο υπολογισμός της απόσβεσης είναι αρκετά δύσκολος, λόγω της μη γραμμικότητας των διαφορικών εξισώσεων που περιγράφουν το πρόβλημα. Μία συνηθισμένη προσέγγιση είναι η εκθετική απόσβεση του μέγιστου της τάσης σαν συνάρτηση του μήκους x όπου η σταθερά λ εξαρτάται από τη συχνότητα ή τη μορφή του κύματος [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). [67]

70 Σχήμα Απόσβεση οδευόντων κυμάτων: α) Απόσβεση ορθογωνικού παλμού, και β) Απόσβεση τριγωνικού παλμού. Φαίνεται η άμβλυνση του μετώπου λόγω του επιδερμικού φαινομένου και η μείωση του ύψους του παλμού λόγω του φαινομένου Κορώνα. Για κύματα ορθογώνια με διάρκεια 3,3 με, η σταθερά λ δίνεται από τον ακόλουθο πίνακα: Κύμα που οδεύει μεταξύ Δύο αγωγών χάλκινων Φάσης και αγωγού γης Φάσης και εδάφους λ 325 km 24 km 12 km λ/ν 1080 με 80 με 40 με Στις εναέριες ΓΜ τη μεγαλύτερη απόσβεση κυμάτων με υψηλή τάση την αναμένουμε από το φαινόμενο Κορώνα. Όπως είναι γνωστό, κάθε αγωγός από μία ορισμένη τάση (την οριακή τάση αίγλης e0) και πάνω, περιβάλλεται από αγώγιμο στρώμα που προέρχεται από μερικές εκκενώσεις του αέρα λόγω της υψηλής πεδιακής έντασης [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Το ρεύμα Κορώνα που ρέει μεταξύ των αγωγών εξαρτάται από το πόσο υπερβαίνουμε την τάση e0 και μηδενίζεται αν δεν υπερβούμε αυτή την τάση. Συνήθως η οριακή τάση αίγλης είναι 30% μεγαλύτερη από την τάση λειτουργίας. Έτσι η απόσβεση Κορώνα μπορεί να μειώσει το μέγιστο της τάσης ενός οδεύοντος κύματος στο 1,3 της τάσης λειτουργίας. Μία χαρακτηριστική τιμή για τη σταθερά απόσβεσης ενός κύματος λόγω του φαινομένου Κορώνα είναι 10 km. Σε κάθε περίπτωση, οδεύοντα κύματα οσοδήποτε υψηλής τάσης αποσβήνονται σε ύψη ακίνδυνα λόγω του φαινομένου Κορώνα μετά από όδευση km. [68]

71 7.7. Καταπόνηση μετασχηματιστών και μονωτήρων με οδεύοντα κύματα Όπως είδαμε κατά τη μελέτη της συμπεριφοράς του τερματισμού της γραμμής, η χειρότερη συνθήκη είναι ο τερματισμός γραμμής σε υποσταθμό, μέσω ΜΣ. Κατά τη χρονική στιγμή της πρόσπτωσης του κύματος στο ΜΣ, ισχύει η συνθήκη άπειρης αντίδρασης με αποτέλεσμα το διπλασιασμό της τάσης. [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998) Σχήμα Καταπόνηση ΜΣ από οδεύον κύμα. α) Γραμμή με οδεύον κύμα, η οποία τερματίζει σε ΜΣ ισχύος, και β) Τυποποιημένο κύμα τάσης ΰ = 1 MV και μορφής 1x50. [69]

72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ο : ΖΕΥΞΕΙΣ, ΑΠΟΖΕΥΞΕΙΣ ΚΑΙ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑΤΑ 8.1. Εισαγωγή Σε ένα ΣΗΕ συμβαίνουν συχνά χειρισμοί ή αλλαγές σε χρόνους πολύ μικρότερους της περιόδου (20 ms). Οι αλλαγές αυτές αφορούν σε σφάλματα και αποζεύξεις σφαλμάτων, καθώς και σε ζεύξεις και αποζεύξεις φορτίων. Τα σφάλματα είναι πιθανό, όπως είδαμε, να προέρχονται από ατμοσφαιρικές εκκενώσεις που καταλήγουν στη διάσπαση της μόνωσης σε κάποιο σημείο του δικτύου, αλλά είναι δυνατό να προέρχονται και από εσφαλμένους χειρισμούς ή από ατυχήματα. Τα σφάλματα οδηγούν σε βραχυκυκλώματα, τα οποία αποτελούν ξαφνικές και μη φυσιολογικές αλλαγές της τοπολογίας του δικτύου. Λόγω του πολύ μικρού χρόνου στον οποίο συμβαίνει αυτή η αλλαγή, οι πυκνωτές ή οι παρασιτικές χωρητικότητες μπορεί να διεγερθούν σε ταλαντώσεις με τις αυτεπαγωγές του δικτύου. Οι δημιουργούμενες ταλαντώσεις έχουν συχνότητα συνήθως μεγαλύτερη από αυτήν του δικτύου, με αποτέλεσμα οι τάσεις ή/και τα ρεύματα να φτάνουν σε προβληματικά ύψη [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Υπέρταση (overvoltage) ονομάζουμε μία μη φυσιολογική τάση που εμφανίζεται μεταξύ δύο σημείων του συστήματος, και η οποία είναι μεγαλύτερη από την υψηλότερη τιμή τάσης που αναμένουμε μεταξύ των ίδιων σημείων σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας. Οι μεταβατικές υπερτάσεις που παρουσιάζονται στα ΣΗΕ.προέρχονται από ατμοσφαιρικές εκκενώσεις ή από φυσιολογικούς χειρισμούς, είναι δε πιθανό να προκαλέσουν διάσπαση της μόνωσης του συστήματος. Οι μεταβατικές υπερτάσεις που οφείλονται σε χειρισμούς λέγονται εσωτερικές υπερτάσεις, ενώ εξωτερικές ή ατμοσφαιρικές υπερτάσεις λέγονται αυτές που δημιουργούνται από εκκενώσεις νεφών. Ο υπολογισμός των υπερτάσεων είναι σημαντικός, γιατί προσδιορίζουν [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998): α) το είδος, τις διαστάσεις και το κόστος των συσκευών μόνωσης που πρέπει να χρησιμοποιήσουμε, και β) τα μέσα προστασίας. [70]

73 Υπερρεύμα (overcurrent) είναι ένα ρεύμα μεγαλύτερο του ονομαστικού ρεύματος μίας συσκευής ή ενός σημείου του συστήματος. Το υπέρρευμα μπορεί να είναι μία υπερφόρτιση (overload) ή ένα ρεύμα βραχυκυκλώματος (short-circuit current). Η υπερφόρτιση είναι ένα υπέρρευμα με τιμή 1-10 φορές μεγαλύτερη από το ρεύμα απόζευξης της ασφάλειας που προστατεύει το σημείο του συστήματος, ενώ ρεύμα βραχυκυκλώματος είναι το υπέρρευμα με τιμή μεγαλύτερη από το δεκαπλάσιο του ρεύματος απόζευξης της ασφάλειας [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Υπερρεύματα παρουσιάζονται στις περιπτώσεις σφαλμάτων, βραχυκυκλωμάτων καθώς επίσης και κατά τις ζεύξεις αυτεπαγωγών, ΜΣ, ασύγχρονων και συγχρόνων μηχανών. Τα υπερρεύματα περιέχουν συνήθως και αρμονικές και προκαλούν σε ασθενή δίκτυα (δίκτυα με μικρή ισχύ βραχυκυκλώσεως) ενοχλήσεις, λόγω μεγάλης πτώσης τάσης. Τα ενδεχόμενα υπερρεύματα προσδιορίζουν [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998): α) το μέγεθος και το είδος των προστατευτικών συσκευών (δηλαδή των ασφαλειών, των αυτομάτων υπερεντάσεως και των διακοπτών ισχύος), και β) τη δυναμική αντοχή των εγκαταστάσεων. Σ' αυτό το κεφάλαιο θα εξετάσουμε ορισμένα βασικά φαινόμενα που παρουσιάζονται κατά τη ζεύξη και απόζευξη διαφόρων φορτίων. Οι χειρισμοί, δηλαδή οι ζεύξεις και οι αποζεύξεις σε δίκτυα ισχύος εναλλασσομένου ρεύματος, γίνονται μέσω διακοπτών με μηχανικές επαφές. Χειρισμοί με θυρίστορες ή τριόδους υδραργύρου γίνονται μόνο σε δίκτυα συνεχούς ρεύματος. Οι διακόπτες με τους οποίους γίνονται οι χειρισμοί στα ΣΗΕ διακρίνονται στις εξής κατηγορίες: α) Αποζευκτης (isolating switch) είναι ένας διακόπτης ο οποίος ανοίγει και κλείνει ένα κύκλωμα σε μηδενικό φορτίο, δηλαδή οταν το ρεύμα είναι μικρότερο των 40Α. Ο αποζεύκτης ανοίγει εφ' όσον το κύκλωμα έχει ήδη απομονωθεί, και κλείνει πριν το κύκλωμα επανασυνδεθεί με το ενεργό μέρος του συστήματος. Χρησιμεύει για την προστασία του απομονωμένου μέρους του κυκλώματος. Η μόνωση των αποζευκτών είναι συνήθως ατμοσφαιρικός αέρας ή SF6. [71]

74 β) Διακόπτης φορτίου (load switch) είναι ένας διακόπτης ο οποίος ανοίγει και κλείνει ένα κύκλωμα σε ονομαστικά ρεύματα φορτίου, δηλαδή όταν το ρεύμα είναι Α. Ο διακόπτης φορτίου, αν δεν έχει ορατές επαφές ώστε να μπορεί να ελεγχθεί η θέση του, πρέπει να συνοδεύεται από αποζεύκτη τοποθετημένο στην πλευρά του δικτύου. Στην περίπτωση αυτή, ο αποζεύκτης και ο διακόπτης φορτίου είναι αλληλομανδαλωμένοι. Οι διακόπτες φορτίου κατασκευάζονται στη ΜΤ με μέσο σβέσης του τόξου κενό, μονωτικά τοιχώματα, λάδι ή SF6 ενώ στην ΥΤ το μέσο σβέσης είναι SF6 ή παλαιότερα πεπιεσμένος αέρας. γ) Διακόπτης ισχύος (circuit breaker) ή αυτόματος διακόπτης είναι ένας διακόπτης ο οποίος ανοίγει και κλείνει ένα κύκλωμα σε οποιεσδήποτε συνθήκες λειτουργίας, δηλαδή τόσο σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας όσο και σε βραχυκυκλώματα. Για το λόγο αυτό, ο διακόπτης ισχύος (ΔΙ) χρησιμοποιείται ως μέσο προστασίας για τα βραχυκυκλώματα, δηλαδή όταν το ρεύμα έχει τιμές ka. Ο ΔΙ, επειδή δεν έχει ορατές επαφές και επειδή θεωρείται ότι η μόνωση του θαλάμου σβέσης του τόξου (όπως θα δούμε στη συνέχεια) δεν είναι ικανοποιητική, συνοδεύεται από αλληλομανδαλωμένους αποζεύκτες, τοποθετημένους και από τις δύο πλευρές του δικτύου. Οι διακόπτες ισχύος κατασκευάζονται στη ΜΤ με μέσο σβέσης του τόξου λάδι, κενό, ή SF6 ενώ στην ΥΤ το μέσο σβέσης είναι SF6 ή παλαιότερα πεπιεσμένος αέρας. Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε συνοπτικά τα ειδικά προβλήματα που εμφανίζονται στους χειρισμούς των διακοπτών εναλλασσομένου ρεύματος υψηλής τάσης. Οταν γίνεται η ζεύξη, δηλαδή όταν ένα κύκλωμα κλείνει, τότε αρχίζουν τα δύο ηλεκτρόδια του διακόπτη να πλησιάζουν για να έλθουν σε επαφή. Όμως πριν συμβεί η επαφή, η υψηλή τάση προκαλεί διάσπαση του διακένου των ηλεκτροδίων και τη δημιουργία ενός τόξου. Το τόξο παραμένει ενεργό μέχρι τη στιγμή που επέρχεται η μηχανική επαφή των ηλεκτροδίων [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). [72]

75 Για το λόγο αυτό προκαλείται διάβρωση στους πόλους του διακόπτη, η οποία είναι ανάλογη της τιμής του ρεύματος και της διάρκειας του τόξου. Για να ελαττωθεί η διάβρωση πρέπει αφ' ενός να γίνει η ζεύξη το ταχύτερο δυνατό, και αφ' ετέρου τόσο το ρεύμα όσο και η παράγωγος του στην αρχή της ζεύξης να έχουν μικρές τιμές. Κατά την απόζευξη, δηλαδή όταν οι μηχανικές επαφές του διακόπτη απομακρύνονται για να ανοίξει ένα κύκλωμα, το ρεύμα δεν είναι δυνατό να διακοπεί ακαριαία και συνεχίζει την πορεία του μέσω ενός τόξου που δημιουργείται μεταξύ των κινουμένων επαφών. Το ρεύμα θερμαίνει το τόξο, το οποίο από την άλλη πλευρά αποδίδει θερμική ενέργεια στο περιβάλλον. Υπάρχει μία θερμοκρασία ισορροπίας για κάθε ρεύμα [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998). Επειδή όμως η θερμοκρασία αυτή είναι αρκετά υψηλή, το τόξο καθίσταται αγώγιμο ακόμα και για ρεύματα της τάξης των 40 Α. Ετσι μόνο υπό περίπου μηδενικό ρεύμα είναι δυνατή η σβέση του τόξου, άρα και η διακοπή του κυκλώματος. Αφού όμως διακοπεί το κύκλωμα και ενώ οι μηχανικές επαφές του διακόπτη βρίσκονται σε απόσταση, πρέπει το διάκενο να αντέξει στις τάσεις που εφαρμόζονται εκεί από τις πηγές του δικτύου. Αυτές λέγονται επανερχόμενες τάσεις. Αν εφαρμοσθούν ακαριαία υψηλές τάσεις, δηλαδή αν οι μέγιστες τιμές της τάσης υ και της παράγωγου της είναι μεγάλες, τότε το ακόμα θερμό διάκενο μεταξύ των επαφών του διακόπτη μπορεί ν' αυξήσει την αγωγιμότητα του Gα, εφ' όσον του προσφέρουμε ακαριαία μεγάλη ηλεκτρική ισχύ u 2 Ga. Η αγωγιμότητα τώρα Ga του αερίου του διακένου εξαρτάται με τη σειρά της από το ρεύμα του τόξου και την παράγωγο του, είναι δηλαδή μεγάλη όταν τα ρεύματα και οι παραγωγοί τους έχουν μεγάλες τιμές. Επομένως, παρά το άνοιγμα του κυκλώματος με την απομάκρυνση των πόλων του διακόπτη, είναι δυνατό να έχουμε επανάφλεξη του διακόπτη μέσω της δημιουργίας νέου τόξου. Οι διακόπτες συνήθως δεν αντέχουν σε πολλές επαναφλέξεις και εκρήγνυνται. Έτσι λοιπόν το ρεύμα, η τάση και οι παραγωγοί τους μπορεί να δημιουργήσουν προβλήματα κατά την απόζευξη. [73]

76 8.2. Ζεύξεις μονοφασικών φορτίων Οι ζεύξεις των επαγωγικών και χωρητικών φορτίων σε ένα ΣΗΕ αποτελούν χειρισμούς οι οποίοι γίνονται συχνά και σε ημερήσια βάση. Τα ρεύματα των αυτεπαγωγών και οι τάσεις που αναπτύσσονται στις διάφορες χωρητικότητες του δικτύου φτάνουν συχνά σε μεγάλα ύψη και καταπονούν τις συσκευές του συστήματος. Πρέπει λοιπόν σε κάθε περίπτωση να γνωρίζουμε τις επιπτώσεις, έτσι ώστε να προσδιορίσουμε με ακρίβεια το είδος προστασίας του δικτύου. Για λόγους απλότητας, θα εξετάσουμε μονοφασικά συστήματα. Τα τριφασικά συστήματα στην πράξη συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο σε κάθε φάση, αν η πηγή και το φορτίο είναι ισοζυγισμένα. Σε αντίθετη περίπτωση, θα πρέπει να γίνει ανάλυση του τριφασικού κυκλώματος μέσω κάποιου μετασχηματισμού (π.χ. με τη μέθοδο των συμμετρικών συνιστωσών) σε ένα σύστημα ισοδύναμων μονοφασικών κυκλωμάτων, και να επιλυθεί το πρόβλημα σε κάθε ένα από αυτά Αποζεύξεις μονοφασικών φορτίων χωρίς μεταβατικές συχνότητες Τα μέγιστα της τάσης και της παραγώγου της, τα οποία εμφανίζονται στην πράξη στους πόλους του διακόπτη κατά την απόζευξη ενός φορτίου από το δίκτυο, έχουν ιδιαίτερη σημασία. Η επιλογή του ΔΙ, έτσι ώστε να αντέξει τις επανερχόμενες μετά την απόζευξη τάσεις, καθώς επίσης και οι προδιαγραφές για το είδος και τις διαστάσεις της μόνωσης του συστήματος, προσδιορίζονται κυρίως από αυτά τα μέγιστα. Θεωρητικά, η τάση του πυκνωτή θα αυξάνει συνεχώς, αν οι διασπάσεις συμβαίνουν στα μέγιστα της τάσης του διακόπτη. Στην πράξη, η μόνωση του πυκνωτή ή του δικτύου δεν θα αντέξει την υψηλή αυτή τάση. Στην περίπτωση που ο πυκνωτής καταστραφεί πρώτος, το αποτέλεσμα είναι συνήθως η έκρηξη του κιβωτίου του και η βραχυκυκλωση του δικτύου. Η έκρηξη οφείλεται στη συσσωρευμένη στον πυκνωτή ηλεκτρική ενέργεια, ίση με 0,5 CU 2, η οποία ελευθερώνεται ακαριαία. [74]

77 Επειδή η υπέρταση η οποία δημιουργείται είναι μεγάλη, η απόζευξη χωρητικού φορτίου χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή. Σε κάθε περίπτωση, όταν πρόκειται να τοποθετηθεί διακόπτης σε σημείο του δικτύου για τον έλεγχο φορτίου, ο διακόπτης πρέπει να προδιαγραφεί κατάλληλα αν το φορτίο είναι χωρητικό Αποζεύξεις μονοφασικών φορτίων με μεταβατικές συχνότητες Οι αποζεύξεις των τριών μεμονωμένων φορτίων που εξετάσαμε στα προηγούμενα κεφάλαια οδηγούν σε συμπεράσματα τα οποία είναι χρήσιμα για την κατανόηση των φαινομένων, αλλά η εφαρμογή στην πράξη είναι περιορισμένη. Αυτό συμβαίνει επειδή συνήθως υπάρχουν πρόσθετες επιδράσεις επαγωγικών και χωρητικών φορτίων, οι οποίες οδηγούν σε ταλαντώσεις με μεταβατικές συχνότητες διαφορετικές από τη συχνότητα του δικτύου. Ανάλογα με την τοπολογία του κυκλώματος, με τη θέση του σφάλματος και με τη θέση του διακόπτη, οι μεταβατικές ταλαντώσεις είναι μία, δύο ή και περισσότερες. Οι ιδιοσυχνότητες των ταλαντώσεων αυτών είναι αρκετά μεγάλες και βρίσκονται στην περιοχή των khz. Θα εξετάσουμε τις πιο χαρακτηριστικές περιπτώσεις αποζεύξεων με μεταβατικές συχνότητες, βασιζόμενοι πάλι στην παραδοχή ότι ο διακόπτης που προστατεύει το κύκλωμα είναι ιδανικός [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998) Αποζεύξεις τριφασικών φορτίων Τα προβλήματα που μας απασχόλησαν μέχρι τώρα αφορούσαν, για λόγους κυρίως κατανόησης των φαινομένων, χειρισμούς σε μονοφασικά δίκτυα. Γενικά δεν υπάρχει περιορισμός στις μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν, έτσι ώστε αυτές να επεκταθούν σε τριφασικά συστήματα. Οι βασικές μέθοδοι αντιμετώπισης των μεταβατικών φαινομένων σε τριφασικά συστήματα είναι: α) Η επέκταση της μονοφασικής προσέγγισης. Η μέθοδος αυτή βασίζεται στο ότι το τριφασικό κύκλωμα είναι στην πραγματικότητα ένα κύκλωμα, και στο ότι μία διαταραχή που συμβαίνει σε ένα σημείο του κυκλώματος επηρεάζει σε κάποιο βαθμό όλα τα σημεία του κυκλώματος. Οι [75]

78 ιδιοσυχνότητες ταλάντωσης που προκύπτουν είναι πολύ μεγαλύτερες από τη συχνότητα του δικτύου και κατά συνέπεια, τα μεταβατικά μεγέθη (ρεύματα και τάσεις) σε κάθε φάση του συστήματος δεν υπόκεινται σε κάποια σταθερή σχέση μεταξύ τους, όσον αφορά τα ορίσματα των μέτρων τους. β) Η μέθοδος των συμμετρικών συνιστωσών. Η μέθοδος αυτή, η οποία έχει χρησιμοποιηθεί κατά κόρο στην επίλυση μη-συμμετρικών σφαλμάτων σε στάσιμη κατάσταση λειτουργίας, έχει την ιδιότητα να απαλείφει την ασυμμετρία του κυκλώματος και να οδηγεί στη λύση του προβλήματος μέσω ισοδύναμων μονοφασικών κυκλωμάτων. Η εφαρμογή της μεθόδου σε μεταβατικά φαινόμενα είναι παρόμοια. Η σύνδεση του ουδέτερου του τριφασικού συστήματος είναι ένας σημαντικός παράγοντας, ο οποίος πρέπει πάντοτε να λαμβάνεται υπ' όψη στην ανάλυση του κυκλώματος. Τα τριφασικά συστήματα γενικά ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες [1] (ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΑΜΠΡΙΔΗΣ Δ., 1998): 1) με γειωμένο ουδέτερο, 2) με μη γειωμένο ουδέτερο, και 3) με ουδέτερο γειωμένο μέσω σύνθετης αντίστασης. Σε ένα τριφασικό σύστημα με γειωμένο ουδέτερο, οι τρεις φάσεις είναι στην πραγματικότητα ανεξάρτητες και συμπεριφέρονται σαν τρία ανεξάρτητα μονοφασικά κυκλώματα, αν η σύνθετη αντίσταση της γης είναι αμελητέα. Σε ένα τριφασικό σύστημα με γειωμένο ουδέτερο μέσω σύνθετης αντίστασης ή με μη γειωμένο ουδέτερο, αν ο 3-φ διακόπτης αποζεύξει ένα συμμετρικό φορτίο ή ένα τριφασικό βραχυκύκλωμα, καταπονείται περισσότερο από την αντίστοιχη περίπτωση με γειωμένο ουδέτερο. Ιδιαίτερα, η μεγαλύτερη καταπόνηση (δηλαδή υπέρταση) δημιουργείται στους πόλους του διακόπτη που αντιστοιχίζονται στη φάση που διακόπτει πρώτη. [76]

79 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ο : ΔΙΑΚΟΠΕΣ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ 9.1. Εισαγωγή Η διακοπή βραχυκυκλωμάτων είναι μια συνήθης αλλά πολύ σημαντική διαδικασία στο δίκτυο και το σοβαρότερο καθήκον των διακοπτών ισχύος και των ασφαλειών. Η διακοπή των βραχυκυκλωμάτων περιλαμβάνει τη μεταβατική και τη μόνιμη κατάσταση. Κατά τη μεταβατική κατάσταση, η οποία αρχίζει με το άνοιγμα των επαφών του διακόπτη, αναπτύσσονται υπερτάσεις με απότομα μέτωπα, στις οποίες συμβάλλουν αμφότερες οι πλευρές, πηγής και δικτύου, κυρίως όμως η δεύτερη [2] (ΠΑΠΑΔΙΑΣ Β., 1997). Οι υπερτάσεις αυτές, οι οποίες αποτελούν κύρια κατηγορία των λειτουργικών υπερτάσεων του συστήματος, οφείλονται στην ενεργειακή διαταραχή του κυκλώματος και καταπονούν τόσο τη μόνωση προς γη και μεταξύ φάσεων του δικτύου, όσο και το ανοικτό διάκενο των επαφών του διακόπτη. Στην τελευταία περίπτωση αποτελούν το κύριο αίτιο των επαναφών του διακένου, δηλ, της προσωρινής αποτυχίας της διακοπής. Ιδιαίτερα δυσμενείς υπερτάσεις, κυρίως για το διακόπτη, δημιουργούνται όταν το σφάλμα συμβεί αμέσως μετά από ένα μετασχηματιστή, ή πηνίο σειράς, ή στη γραμμή αλλά σε μικρή απόσταση από το διακόπτη (βλ. χιλιομετρικό σφάλμα). Η μόνιμη κατάσταση των βραχυκυκλωμάτων, αρχίζει μετά την παρέλευση του μεταβατικού φαινομένου, αλλά πριν από την εκκαθάριση του σφάλματος, δηλ., πριν ολοκληρωθεί η διαδικασία της διακοπής [2] (ΠΑΠΑΔΙΑΣ Β., 1997). Οι τάσεις και υπερτάσεις του δικτύου που αναπτύσσονται κατά τη φάση αυτή, έχουν τη συχνότητα του συστήματος, και εξαρτώνται, όπως βέβαια και οι μεταβατικές, από τα χαρακτηριστικά του δικτύου. Στο εδάφιο αυτό θα αναφερθούμε σε ορισμένες χαρακτηριστικές περιπτώσεις βραχυκυκλωμάτων Μονοφασικό σφάλμα πλησίον ζυγών Είναι ίσως η κοινότερη περίπτωση βραχυκυκλώματος, Η μονογραμμική διάταξη του κυκλώματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. [77]

80 Σχήμα Διακοπή μονοφασικού σφάλματος πλησίον ζυγών Το ισοδύναμο κύκλωμα του σφάλματος στην περίπτωση αυτή, αγνοώντας τις ωμικές αντιστάσεις, είναι, Σχήμα Ισοδύναμο κύκλωμα μονοφασικού σφάλματος πλησίον ζυγών όπου, Ls η αυτεπαγωγή του κυκλώματος προς τα ανάντι των ζυγών, (κυρίως η αυτεπαγωγή σκεδάσεως του μετασχηματιστή), C η συνολική χωρητικότητα των συνδεδεμένων στο ζυγό γραμμών και καλωδίων, εκτός από τη βλαβείσα γραμμή, καθώς και κάθε άλλης χωρητικότητας των ζυγών [2] (ΠΑΠΑΔΙΑΣ Β., 1997). Η ανάλυση του κυκλώματος παραλείπεται, διότι περιλαμβάνεται λεπτομερώς στο βιβλίο του συγγραφέα και δίδεται απευθείας η έκφραση της υπέρτασης. Λόγω του καθαρά εδώ επαγωγικού χαρακτήρα του κυκλώματος, κατά τη διακοπή του ρεύματος, η οποία γίνεται σε ένα πέρασμά του από το μηδέν, η [78]

81 τάση του δικτύου, e, έχει τη στιγμή εκείνη τη μέγιστη τιμή της. Η μεταβατική τάση Vc που αναπτύσσεται κατά μήκος της χωρητικότητας αυτής, που είναι, και επανακάμπτουσα τάση για το διακόπτη, είναι (ΠΑΠΑΔΙΑΣ Β., 1997): Εξίσωση 9.1 όπου, Em η μέγιστη τιμή της τάσης λειτουργίας του συστήματος, και η φυσική συχνότητα του κυκλώματος. Η μεγίστη τιμή της υπέρτασης αυτής προς γη θα είναι: Εξίσωση 9.2. δηλαδή, διπλάσια από τη μέγιστη τιμή της τάσης λειτουργίας του δικτύου π.χ., για τάση λειτουργίας 20KV, Vcmax = = 34KV Ο ρυθμός ανόδου της τάσης αποκατάστασης του διακόπτη προκύπτει από την παραγώγιση ως προς το χρόνο της Vc (t), της εξ. (1) Εξίσωση 9.3. Η μέγιστη τιμή της παραγώγου, η οποία είναι και μέγιστη τιμή της κλίσης ανόδου της κυματομορφής, της τάσης Vc (t) προκύπτει για οπότε, ημωοtπ = 1 και Εξίσωση 9.4. [79]

82 Ο ρυθμός ανόδου της τάσης αποκατάστασης, RRRV (Rate of Rise of Recovery Voltage), στα άκρα του ανοικτού πόλου του διακόπτη, είναι κρίσιμο χαρακτηριστικό της διακοπής, διότι είναι η ανερχόμενη τάση του δικτύου την οποία αντιμετωπίζει η ταυτόχρονη διαδρομή της αποκατάστασης της διηλεκτρικής αντοχής του διακένου των επαφών, μετά τη σβέση του τόξου. Εάν κατά την περίοδο αυτή, υπερισχύσει η δεύτερη, η διακοπή είναι επιτυχής. Εάν η άνοδος της τάσης αποκατάστασης υπερβεί κάποια στιγμή την αποκαθιστάμενη διηλεκτρική αντοχή, θα γίνει επαναφή του διακένου των επαφών και αποκατάσταση της ροής του ρεύματος βραχυκυκλώσεως. Η μέγιστη τιμή του RRRV προβλέπεται στους Διεθνείς Κανονισμούς IEC των διακοπτών, για τις διάφορες περιπτώσεις. Όπως φαίνεται από την εξίσωση 1, για ένα συγκεκριμένο δίκτυο (e, Em), εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά L και C (ωο = 1 / LC αλλά και από την ωμική αντίσταση R του κυκλώματος, η οποία εδώ μεν έχει αγνοηθεί, συμβάλλει όμως στη μείωση της τιμής της κλίσεως της τάσης, η οποία μείωση αυξάνει με την πάροδο του χρόνου. Φαίνεται λοιπόν από τα ανωτέρω, ότι η κλίση της τάσης αποκατάστασης, μειώνεται με την τετραγωνική ρίζα των L και C του κυκλώματος. Η χωρητικότητα όμως, C, του κυκλώματος, είναι εκείνη η οποία μπορεί να αυξηθεί σχετικά εύκολα σε ένα δίκτυο, με την ενίσχυση της μόνωσης, ή την προσθήκη πυκνωτών, και για τούτο θεωρείται και πιο εφικτή λύση [2] (ΠΑΠΑΔΙΑΣ Β., 1997). Δραστικός τρόπος μειώσεως της RRRV σε δίκτυα ΥΥΤ είναι η χρησιμοποίηση αντιστάσεων διακοπής στους διακόπτες ισχύος. Έχει αγνοηθεί ως τώρα η ωμική αντίσταση του ουδέτερου κόμβου του μετασχηματιστή, η οποία προκαλεί απόσβεση της ταλαντώσεως Vc (t). Η απόσβεση αυτή εκφράζεται από τον όρο, Ζo / R, όπου Ζo = L s /C, η χαρακτηριστική αντίσταση του ομοπολικού κυκλώματος. Για πλήρη απόσβεση θα έπρεπε Ζo / R ½ [80]

83 9.3. Μονοφασικό σφάλμα στο απομακρυσμένο άκρο γραμμής Η θέση του βραχυκυκλώματος, επάνω στη γραμμή, παίζει ρόλο στη διαμόρφωση του κυκλώματος και συνεπώς, των χαρακτηριστικών του σφάλματος. Έτσι, στην προηγούμενη περίπτωση, όπου το σφάλμα είναι κοντά στους ζυγούς, τα χαρακτηριστικά της γραμμής δεν έχουν καμία επίδραση. Όσο όμως το βραχυκύκλωμα απομακρύνεται από τους ζυγούς, τόσο αυξάνει και η επίδραση της αυτεπαγωγής και της χωρητικότητας της γραμμής στη διαμόρφωση των συνθηκών της διακοπής [2] (ΠΑΠΑΔΙΑΣ Β., 1997). Σχήμα Διακοπή μονοφασικού σφάλματος σε απομακρυσμένη θέση από τους ζυγούς Το ισοδύναμο κύκλωμα του σφάλματος φαίνεται στο 9.4. Στο κύκλωμα υπεισέρχονται πλέον η αυτεπαγωγή L, και η χωρητικότητα της γραμμής C0, η οποία παριστάνεται με το ονομαστικό της κύκλωμα Π. Οι LL και C0 της γραμμής είναι ανάλογες του μήκους της από το διακόπτη, μέχρι τη θέση του σφάλματος και εισάγουν μια δεύτερη συχνότητα ταλάντωσης στο κύκλωμα. Σχήμα Ισοδύναμο κύκλωμα απομεμακρυσμένου μονοφασικού βραχυκυκλώματος Στην περίπτωση αυτή έχομε διπλή ταλάντωση, μια στην πλευρά του συστήματος, αριστερά του διακόπτη, με συχνότητα, [81]

84 Εξίσωση 9.5. και μια στην πλευρά του δικτύου, δεξιά του διακόπτη, με συχνότητα: Εξίσωση 9.6. Η τάση V, μεταξύ των άκρων της ανοικτής επαφής, του διακόπτη δίνεται από την έκφραση, Εξίσωση 9.7. Είναι όμως συνήθως, Ll >> Ls, οπότε, ωl >> ωο. Η συνιστώσα της τάσεως πλευράς δικτύου είναι πολύ σημαντικότερη από την συνιστώσα πλευράς συστήματος και συνεπώς η πρώτη καθορίζει το μέγεθος της συνολικής υπέρτασης V. Μέγιστη τιμή της τάσης, Vmax, έχομε για, και είναι: Εξίσωση 9.8. Ο ρυθμός ανόδου της τάσης αποκατάστασης προκύπτει από την παραγώγιση της εξίσωσης και είναι: [82]

85 Εξίσωση 2.9. Η μέγιστη τιμή της RRRV θα προκόψει για, και θα είναι: Εξίσωση 9.3 Εξίσωση 9.4 Τα αναπτυσσόμενα κύματα υπερτάσεων θα οδεύσουν προς τα άκρα της γραμμής, θα ανακλαστούν, θα επιστρέψουν, κ.ο.κ., αποσβεννυμένα από τις απώλειες του δικτύου. Θα υπερτεθούν στις παραμένουσες τάσεις 50 Hz των υγιών φάσεων και σε πολλές περιπτώσεις, ανάλογα με το χρόνο εμφάνισης και τη θέση του σφάλματος, θα ενισχυθούν από τις υπάρχουσες τάσεις του δικτύου και θα αποτελέσουν πιθανόν σημαντικές υπερτάσεις [2] (ΠΑΠΑΔΙΑΣ Β., 1997) Μελέτη περίπτωσης Έστω γραμμή 20KV, μήκους l = 30km, με L = mh/km Co = 0.530μF / km, συνδεδεμένη σε ζυγό με αυτεπαγωγή συστήματος, Ls = 0,5mH και συνολικό μήκος συνδεδεμένων γραμμών 20KV, ls = 10km Θα είναι, LL = 30 0, = 0,010H, Co = 30 0,530 = 15,9 μf, C = 10 0,530 = 5,3 μf. [83]

86 Φυσική συχνότητα συστήματος Φυσική συχνότητα γραμμής: Από την εξισ. (7) έχομε: Vmax, για ωlt = π και ωοt = ω ο ω π = 5,47π Vmax, = 1552,4 [ 0, ,0005 (1 + 0,0068)] = 1552,4 0,0205 = 31,87KV Η μέγιστη τάση μεταξύ των άκρων του ανοικτού πόλου, θα είναι λοιπόν, Vmax = 31.87KV (1,95αμ) μέγιστος ρυθμός ανόδου της τάσεως από την εξίσωση (9.9), RRRVmax = 1552,4 [ , ,0005 0,73] KV/sec = 1552,4 x 42,55 KV/sec = 0,066 KV/μsec [84]