_ Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Ηλεκτρολογίας

Transcript

1 _ Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Σχολή Τεχνολογικών Εφαμογών Τμήμα Ηλεκτολογίας

2 Υπετάσεις και Απαιτήσεις Μόνωσηςί \Λ - 'V k - O 6 Μια πειοχή μεγάλης σημαοτίας κατά το σχεδίασμά συστημάτων ισχύος είναι η μελέτη των απαιτήσεων μόνωσης των γαμμών, των καλωδίων και των σταθμών. Με μια πώτη ματιά αυτό μποεί να φανεί ως απλή υπόθεση εφόσον έχει καθοιστεί η τάση λειτουγίας του συστήματος, αλλά η παγματικότητα απέχει από αυτό κατά πολύ. Παάλληλα με τις κανονικές συνθήκες λειτουγίας, υπάχουν και οι μεταβατικές καταστάσεις, κατά τις οποίες ποκαλούνται υπετάσεις στο σύστημα, (ος συνέπεια μεταγωγών, πληγμάτων από κεαυνούς, και άλλων αιτιών. Η τιμή του μέγιστου ττλάτους των υπετάσεων αυτών μποεί να ξεπεάσει κατά πολύ την ονομαστική τάση. Εξαιτίας αυτού, πέπει να χησιμοποιηθούν συσκευές οι οποίες θα ποστατεύουν τα στοιχεία των εγοστασιακών εγκαταστάσεων. Ο όος πολύ υψηλή τάση (Π.Υ.Τ.) χησιμοποιείται γενικά για συστήματα από 230 kv έως και 765 kv, για τάσεις άνω των 765 kv χησιμοποιείται ο όος υπευψηλή τάση (Υ.Υ.Τ.) κάτω των 230 kv, χησιμοποιείται ο όος υψηλή τάση (Υ.Τ.). Εισαγωγή Μέχι τα τελευταία χόνια, οι κεαυνοί καθόιζαν κατά ένα μεγάλο, μέος τις απαιτήσεις μόνωσης, δηλαδή το μέγεθος των μονωτικών στωμάτων, τον αιθμό των μονωτήων ανά χοδή και τις αποστάσεις των πυλώνων του συστήματος. Η δοκιμή της μόνωσης των διαφόων εξατημάτων γινόταν με τάσεις η κυμστομοφήτων οποίων πλησίαζε αυτήν του κεαυνού. Με πς πολύ υψηλότεες τάσεις που χησιμοποιούνται σήμεα, και αυτές που σχεδιάζονται να χησιμοποιηθούν στο μέλλον οι τάσεις κατά τις μεταβατικές καταστάσεις ή οι βυθίσεις κατά τη μεταγωγή δηλαδή κατά το άνοιγμα ή το κλείσιμο διακοτττών, έχουν γίνει το κυίως αντικείμενο μελέτης. Σ αυτό το κείμενο είναι ενδιαφέον να σημειώσουμε ότι ήδη γίνεται χήση τάσεων των 50 kv και 765 kv, ενώ γίνεται επίσης έευνα και συζητήσεις για να καθοιστεί το επόμενο επίπεδο τάσης, που πιθανόν θα είναι μεταξύ των kv εάν δοθούν τα ανάλογα δικαιώματα διέλευσης. Ένας παάγοντας μεγάλης σημασίας είναι και η μόλυνση της επιφάνειας των μονωτήων που ποκαλείται απάτην ατμοσφαιική μόλυνση. Αυτό έχει μεταβάλλει σημαντικά την απόδοση της μόνωσης, κάνοντας δύσκολο τον ακιβή καθοισμό της. Η παουσία σκόνης αλαηού κ.τ.λ., στους δίσκους των μονωτήων ή στις επιφάνειες των επικαλύψεων έχει ως αποτέλεσμα οι επιφάνειες αυτές να γίνονται ελαφά αγώγιμες, οπότε ποκαλούνται εκκενώσεις. Χειάζεται να δοθούν οι οισμοί οισμένων όων που χησιμοποιούνται συχνά στην τεχνολογία υψηλών τάσεων. Αυτοί είναι οι εξής: 1. Επίπεδο μόνωσης βασικής ώσης ή βασικό επίπεδο μόνωσης (ΒΕΜ) - τα επίπεδα αναφοάς εκφάζονται σε μέγιστο πλάτος ωστικής τάσης (impulse peak) με μια κυματομοφή όχι μεγαλύτεη από 1,2 χ 50 με κύματος (βλ. Σχήμα 1). Η μόνωση των συσκευών όπως αυτή ποκύτττει από κατάλληλες δοκιμές πέπει να είναι ίση ή μεγαλύτεη του ΒΕΜ. Οι δύο θεμελιακές δοκιμές είναι αυτές της συχνότητας ισχύος και της αντοχής σε 1,^5 0 κύματος ώσης. Η τάση αντοχής είναι το επίπεδο στο οποίο θα αντέξει η συσκευή για ένα δεδομένο χονικό διάστημα ή αιθμό εφαμογών χωίς να παουσιαστεί εκκένωση δηλαδή αστοχία της μόνωσης που επιφέει κατάευση τάσης και διαοή εύματος (μεικές φοές αναφέεται και ως εκκένωση σπινθήα, όταν η εκκένωση γίνεται στην εξωτεική Σχήμα 1. Βασικές ωστικές κυματομοφές. (0) και (β) χησιμοποιούμαι σιιχνά στους υπολογισμούς, (γ) Μοφή των υπετάσεων από κεαυνούς και μεταγωγές. Οι πώτες έχουν χάνο μέγιστης υπευψωσης μέχι το μέγιστο πλάτος πείπου, 1,2με και χόνο αποκατάστασης μέχι το ήμισυ της μέγιστης πμής 50μέ (δηλαδή κυματομοφή 1,2/50). Οι υπετάσεις από μεταγωγή διακούν πια πολύ, οι χόνοι διάκειας ποικίλλουν ανάλογο με την πείπτωοη. Μια τυπική κυματομοφή είναι 175/3000 με. Η εξίσωση για μια κυματομοφή 1/50 είναι ν= 1,036 (8) Χήση δυο μοναδιαίων συνατήσεων για τον σχημαπσμό ενός κύματος πειοισμένης διάκειας.

3 επιφάνεια). Κανονικά, παγματοποιούνται ακετές δοκιμές και σημειώνεται ο αιθμός των εκκενώσεων. Το ΒΕΜ συνήθως εκφάζεται ως α.μ. της μέγιστης τιμής πλάτους (peak) της ονομαστικής φασικής τάσης λειτουγίας π.χ. για μια μέγισιη τάση λειτουγίας των 362 kv, Ια.μ. = V2 X ^ = 300A:F ώστε ένα ΒΕΜ των 2,7 α.μ. = 810 kv. Πααγωγή υπετάσεων 2. Κίσιμη τάση εκκένωσης (ΚΤΕ) - το μέγιστο πλάτος της τάσης που παουσιάζει πιθανότητα εκκένωσης ή διατητική εκκένωση 50% (μεικές φοές υποδηλώνεται ως V50). 3. Λόγος ώσης (για εκκένωση ή διάτηση της μόνωσης) - το μέγιιπο πλάτος (peak) της ωστικήςτάοης πος το μέγιστο πλάτος τηςτάσης ισχύος συχνότητας που ποκαλεί εκκένωση ή διάτηση. Οι δοκιμές ώσης εκτελούνται κανονικά με μια κυ ματομοφή τάσης η οποία φτάνει το μέγιστο της πλάτος σε χόνο 1,2 με και πέφτει στο μισό της μέγιστης τιμής της σε 50 με» (βλ. Σχήμα 1) αυτή είναι γνωστή ως κυ ματομοφή 1,2/50 με και αντιστοιχεί σε μια υπέταση από κεαυνό. Στις πεισσότεες γεννήτιες ωστικών τάσεων η μοφή και η διάκεια της κυματομοφής μποούν να τοποποιηθούν. Οι κυματομοφές βασικής ώσης φαίνονται στο Σχήμα 1. Οι υπετάσεις από μεταγωγή αποτελούνται από φθίνουσες κυματομοφές ταλάντωσης, η συχνότητα των οποίων καθοίζεται από τη διαμόφωση και τις πααμέτους του συστήματος. Αυτές έχουν συνήθως εύος 2-2,8 α.μ., παόλο που μποεί να υπεβούν και τις 4 α.μ. (οι α.μ. τιμές έχουν βάση το πλάτος της φασικής τάσης λειτουγίας όπως και πιν). Άμεσα Κεαυνικά Πλήγματα σε Γαμμές Μεταφοάς Έ να φοτισμένο σύννεφο ικανό να ποκαλέσει κεαυνό είναι ένα δίπολο, συχνά με τα θεπκά φοτία στην κουφή του και τα ανητικά στη βάση του, και τα οποία συνήθως απέχουν μεταξύ τους ακετά χιλιόμετα. Όταν η ένταση του ηλεκτικού πεδίου υπεβεί την τιμή κατάευσης, ποκαλείται εκκένωση (κεαυνός). Η πώτη εκκένωση, πος τη γη γίνεται βηματικά (αχικό βημστικό πλήγμα). Όταν βίσκεται κοντά στη γη ένα ταχύτεο, φωτεινό ττλήγμα επιστοφής διασχίζει το αχικό κανάλι και ακετά τέτοια αχικά πλήγματα σε συνδυασμό με τα πλήγματα επιστοφής αποτελούν έναν κεαυνό. Ό λόγος των ανηπκών ως πος τα θετικά πλήγματα είναι πείπου 5:1 ανάλογα με την πειοχή. Το εύος του πλήγματος επιστοφής μποεί να φτάσει τα 200 κα, παόλο που η μέση τιμή είναι της τάξης των 20 κα. Ακολουθώντας το αχικό πλήγμα, μετά από ένα πολύ μικό χονικό διάστημα, παγματοποιείται ένα δεύτεο πλήγμα πος τη γη, συνήθως στη ιονισμένη διαδομή που έχει δημιουγηθεί από το αχικό. Πάλι, ακολουθεί ένα πλήγμα επιστοφής. Συνήθως, συμβαίνουν ακετά τέτοια διαδοχικά πλήγματα (γνωστά και ως "αχικά βέλη", ο μέσος όος των οποίων είναι μεταξύ του αιθμού τία και τέσσεα. Η όλη ακολουθία είναι γνακπή ως κεαυνός πολλαπλών πληγμάτων, η αναπαάσταση των πληγμάτων σε διαφοετικά χονικά διασπίματα φαίνεται στο Σχήμα 2. Κανονικά, μόνο η μεγάλη οή εύματος κατά τα πώτα 50 με μας ενδιαφέει όπου ή σχέση εύματος - χόνου έχει δειχθεί ότι είναι της μοφής ί = (e ^ -e ^ όπου ί = πλάτος εύματος. Μόλις το πλήγμα φτάσει σε έναν εναέιο αγωγό, δυο ίσα τινάγματα η n Ρ π 1

4 εύματος μεταδίδονται πος τις δυο διευθύνσεις του αγωγού από το σημείο του πλήγματος. Το μέγεθος της κάθε υπέτασης που δημιουγείται είναι λοιπόν i x Z. x i. t - - e - > ) όπου Ζο είναι η χαακτηιστική αντίσταση γαμμής. Για ένα εύμα πλάτους 20 κα και για Ζο ίση με 350 Ω οι υπετάσεις θα έχσυν μια μέγιστη τιμή (350/2) X 20 X 10 δηλαδή kv. Σχήμα 2. Ακολουθία των πληγμότων σε ένο πολλαπλό πλήγμα απο κεαυνό Όταν υπάχει πάνω από την εναέια γαμμή αγωγός γείωσης, ένα πλήγμα σε έναν πυλώνα ή στον ίδιο τον αγωγό δημιουγεί ένα μεγάλο εύμα το οποίο έει πος τις δύο διευθύνσεις του αγωγού. Κατά την ποσέγγιση σε γειτονικούς πυλώνες ανακλάται κατά ένα μέος και μεταδίδεται μακύτεα. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται καθόλσ το μήκος της γαμμής καθώς έχεται σε επαφή με πυλώνες. Εάν οι πυλώνες απέχουν μεταξύ τους 300 τη ο χόνος μετάδοσης μεταξύ των πυλώνων, και πίσω έως τον αχικό πυλώνα είναι (2 χ 300)/{3 χ 1 θ '), δηλαδή 2 με, όπου η ταχύτητα μετάδοσης είναι 3 χ 1 θ' m/s. Η κατανσμή τάσης μποεί να εξαχθεί μέσω του τιλεγμστικού διαγάμματος του Bewley. Εάν ένα έμμεσο πλήγμα πλήξει τη γη κοντά σε μια γαμμή, το επαγόμενο εύμα, το οποίο είναι κανονικά θετικής πολικότητας, δημιουγεί μια υπέταση της ίδιας μοφής κύματος η οποία έχει εύος ανάλογο με την απόσταση από τη γη. Σε ένα άμεσο πλήγμα όλο το εύμα του κεαυνού έει στον αγωγό δημιουγώντας ένα "τίναγμα το οποίο απομακύνεται από το σημείο επαφής πος όλες τις διευθύνσεις. Έ να άμεσο πλήγμα σε έναν πυλώνα μποεί να ποκαλέσει μια αντίστοφη εκκένωση εξαιτίας της τάσης που δημιουγείται κατά μήκος της αγωγιμότητας του πυλώνα και της αντίστασης πέλματος με το ταχέως μεταβαλλόμενο εύμα του κεαυνού (συνήθως 10 κα/με), αυτό εμφανίζεται ως υπέταση μεταξύ της κουφής του πυλώνα και των αγωγών (οι οποίοι βίσκονται σε χαμηλότεη τάση). Ανεξάτητα από τη φυσική του κεαυνού, για την ανάλυση των συνεπειών των κεαυνικών πληγμάτων στις γαμμές μεταφοάς, θα θεωήσαμε τον οχετό της κεαυνικής εκκένωσης σαν φοτισμένη γαμμή μεταφοάς, η οποία εκφοτίζεται πάνω σε μια τεματική αντίσταση, με την οποία έχει αιφνιδίως συνδεθεί. Η υπόθεση αυτή έχει ποταθεί από τον Bewley, ο οποίος στην συσία δέχεται ότι ο οχετός του κεαυνού έχει κάποια συγκεκιμένη, (αν και μη πσσδισίσιμη) διάμετο και συνεπώς πειβάλλεται από ένα ηλεκτικό και ένα μαγνη[τικό πεδίο, κατά τον ίδιο τόπο που συμπειφέεται και οποιοσδήποτε άλλος αγωγός. Επομένως, θεωεί ότι ο κεαυνός έχει μια κουστική αντίσταση Ζ^^ (π.χ. 400Ω) και ποτείνει ότι το κεαυνικό εύμα είναι ένα οδεύον κύμα εύματος, συμβολιζόμενο μ ε \J2. Αυτός ο συμβολισμός εξηγείται από την υπόθεση ότι Ι είναι το εύμα το οποίο θα εκκενώσει ο κεαυνός σε μια μηδενική αντίσταση γειώσεως, δεδομένσυ ότι ένα οδεύον κύμα εύματος διπλασιάζεται όταν η τεματική αντίσταση της γαμμής είναι μηδενική. Επιπλέον, το εύμα Ι της εκκενώσεως ενός κεαυνού σε μια αντίσταση γειώσεως είναι αυτό που μποεί να μετηθεί.

5 Τεις χαακτηιστικές πειτττώσεις κεαυνικών ττληγμάτων σε γαμμή μεταφοάς εμφανίζονται: f Σχήμα 3. Σχηματική παάσταση πτώσης κεαυνού σε γαμμή μεταφοάς Άμεσο πλήγμα κατευθείαν επί των αγωγών Σχήμα 4. Μοντέλο κεαυνικου πλήγματος στους αγωγούς γαμμής μεταφοάς α)άμεσο κεαυνικό ττλήγμα, κατευθείαν επί των αγωγών, β) κεαυνικό πλήγμα επί του πυλώνα, γ) κεαυνικό πλήγμα επί των συμάτων γης. Σύμφωνα επομένως με το πειγαφέν μοντέλο, ας υποθέσαμε ότι κεαυνός με κυματική αντίσταση και εύμα 1^^ πλήττει μια γαμμή μεταφοάς με χαακπηισηκή αντίσταση αγωγών ^ και ωμική αντίσταση γειώσεως πύγων Ry (σχήμα 3). Στην πείτττωση αυτή το μοντέλο του κεαυνικού πλήγματος φαίνεται στο Σχήμα 4. Το ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin, για το σημείο A γίνεται, όπως στο Σχήμα 5, όπου. είναι η εισεχόμενη τάση (το πώτο οδεύον κύμα τάσεως), δηλαδή η κουστική τάση του κεαυνού. Αα τα δύο οδεύοντα κύμματα τάσεως V, ως πος γη πος τις δύο κατευθύνσεις τις γαμμής είναι: Z J 2 + Z ^ 2 + Z J Z η Ρ Ρ Ρ 1

6 Για την αποφυγή των άμεσων πληγμάτων στους αγωγούς τοποθετούνται τα σύματα γης, κατάλληλα εγκατεστημένα ώστε να ποστατεύσυν τους αγωγούς και κατάλληλα γειωμένα μέσω αντιστάσεων γειώσεως, μικής γενικά τιμής. Με τα σύματα γης ποστατεύονται οι αγωγοί τόσο έναντι άμεσων πληγμάτων, όσο και έναντι επαγόμενων ατμοσφαιικών υπετάσεων. Σύματα γης Τα σύματα γης είναι αγωγοί, συνήθως χαλύβδινοι αλλά ενίοτε και από αλουμίνιο, ή χαλκό, ή κάμα αλουμινίου τοποθετούμενα υπεάνω των αγωγών της γαμμής. Γενικά, είναι αγώγιμα συνδεδεμένα στους χαλύβδινους πυλώνες και γειώνονται μέσω αυτών. Μεικές φοές όμως, είναι μονωμένα από τους πυλώνες μέσω κάποιας ελάχιστης μόνωσης, ώστε να μποούν να χησιμεύσουν για τη μετάδοση σημάτων επικοινωνιών. Τα κύματα των υπετάσεων, όπως αυτά που ποκαλούνται από κεαυνικά πλήγματα, διασπούν την ελάχιστη αυτή μόνωση, γειώνοντας κατ αυτόν τον τόπο αποτελεσματικά, τα σύματα γης. Ιστοικά, τα σύματα γης εισήχθησαν για να μετιάσουντις επαγόμενες στους αγωγούς υπετάσεις, λόγω γειτονικών κεαυνικών εκκενώσεων. Κατ αυτόν τον τόπο, η παουσία των συ μάτων γης κοντά στους αγωγούς της γαμμής αυξάνει τη χωητική ζεύξη των αγωγών πος γη και οι επαγόμενες τάσεις μειώνονται σημαντικά. Μέχι τα τέλη της δεκαετίας του 1920, έγινε σαφές ότι η κύια αιτία διακοπώντων γαμμών μεταφοάς ήταν τα άμεσα κεαυνικά πλήγματα στους αγωγούς και συνεπώς, παάλληλα με την καλύτεη κατανόηση του μηχανισμού του άμεσου κεαυνικού πλήγματος, επαναποσδιοίστηκε και η σχεδίαση και κατάλληλη τοποθέτηση των συμάτων γης. Παά την τυχαιστητα και την ιδιουθμία που διέπει την πτώση των κεαυνών, είναι γενικά αποδεκτό ότι ο κεαυνός θα επιλέξει για να πλήξει το υψηλότεο γειωμένο σημείο της εγκατάστασης, εντός της οισμένης πειοχής. Βάσει αυτής της αχής, η ποσφεόμενη ποστασία σε μια γαμμή από τα σύματα γης, είναι πώτιστα συνάτηση της γεωμετίας των ηλεκτοδίων. Η νωνία ποστασιάο η οποία ποσφέεται από ένα σύμα γης, είναι η γωνία α μεταξύ της κατακόυφου δια του σύματος γης και της ττλάγιας γαμμής που συνδέει το σύμα με τον ποστατευόμενο αγωγό (Σχήμα 6). Αναφέεται συνήθως στον πιο απομακυσμένο αγωγό της γαμμής και όσο μικότεη είναι η γωνία αυτή, τόσο καλύτεα ποστατεύεται ο αγωγός (οι γαμμές διπλού κυκλώματος 400KV της ΔΕΗ έχουν γωνία ποστασίας 23, η οποία θεωείται πολύ αποτελεσματική.) Κεαυνικά πλήγμα σε πυλώνα γαμμής (ή σε σύμα γης) Σχήμα 7. Μοντέλο Κεαυνικού nxfiyporoq σε πυλώνα γαμμής μεταφοάς

7 Σχήμα 8. Ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin για κεαυνικό πλήγμα σε πυλώγα γαμμής Σχήμα 9. Τάσεις εξ επιστοφής (V) και μονώσεως της γαμμής (V J Στην πείπτωση κεαυνικού πλήγματος επάνω στον πυλώνα της γαμμής μεταφοάς, ο οποίος είναι γειωμένος μέσω αντίστασης Rt. εάν Rt= 0, δηλαδή το σημείο A βαχυκυκλώνεται πος γη, το εύμα στην είναι διπλάσιο του εύματος του κεαυνού, δηλαδή Ι =21^ (για το λόγο αυτόναπότηναχήελήφ θηΐ5τ = Ιο/2).Εάν ^ ^ ο. το εύμα στη βάση του πυλώνα θα είναι μικότεο από 21^ Το ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin είναι τώα όπως στο Σχήμα 8, και η τάση V, (τάση εξ επιστοφής μεταξύ γης και συμάτων γης) θα είναι πλέον, R r + Z J 2 ^ l//?r + l / Z jr + 2 / Z Η ^ Z.Z + Z.R j + 2 Z ^R t (στην πείτττωση αυτή, είναι η κυμαηκή αντίσταση του σύματος γη ς ). Η τάση αυτή V (εξ. a) είναι η κουστική τάση που ανατττύσσεται κατά τη διέλευση του κεαυνικού εύματος 1 από τον πυλώνα και εφαμόζεται μεταξύ μεταλλικού πυλώνα και γης. Σχετικά με τη σύνθετη αντίσταση του ίδιου του μεταλλικού πυλώνα, σημειώνεται, ότι ως επί το πλείστον, τα κεαυνικά εύματα εμφανίζουν ένα χόνο μετώπου μεγαλύτεο από 1,0 μεβο (χονικό διάστημα από το μηδέν του κύματος μέχι την κουφή του), συνεπώς το ύψος των πεισσότεων πυλώνων είναι σχετικά μικό, για να αναταυχθεί σχετικά αξιόλογη πτώση τάσης κατά μήκος τους. Για λόγους όμως πληότηιτας, θα πέπει να ποστεθεί στην έκφαση της τάσης V (εξ. a) καί ο όος LdilLdt δηλ.: V = K ^ ^ + L ^ Η τάση ΕΡ της γαμμής, (μέγιστη στιγμιαία τιμή) μεταξύ αγωγών φάσεων και γειωμένου μεταλλικού φοέα (ή γης, υπό κανονική λειτουγία) ποστίθεται στην V, για να ποκόψει η την τελική τάση V,, μεταξύ αγωγών και γης (Σχήμα 9) και βέβαια, βάσει της a V ^ = R,,± e, i fl w w P P P P P 1

8 Αυτά είναι οιζόντια σύματα τοποθετημένα στο έδαφος σε βάθος και συνδεδεμένα στη βάση του πυλώνα κάτω από το έδαφος. Συνήθως είναι τμήματα αγωγών συνδεδεμένα ακτινικά στη βάση του πυλώνα. Αχικά επικατούσε η άποψη ότι η αποδοτικότητα τους οφειλόταν σε χωητική ζεύξη με τη γαμμή. Αλλά η επίδαση αυτή είναι ελάχιστη και η κύια συμβολή τους είναι η αντίσταση τους, η οποία έχει αχική τιμή της τάξεως της κυματικής αντίστασης 150/200 Ω, η οποία όμως μετά την παέλευση του μεταβατικού φαινομένου μετατέπεται ταχύτατα (σε μεικά psec) με μια τελική ωμική αντίσταση διαβάσεως. Σύματα εδάφους (counterpoises) Θεωώντας ένα τέτοιο σύμα εδάφσυς μήκους D (σχήμα 10) και εφαμόζοντας σε αυτό τις εξισώσεις της γαμμής, έχουμε: is) = Vo (s) cosh TD + ZJo is) sinh TD Γ la την ανοιχτή γαμμή (όπως δηλαδή είναι το σύμα εδάφους) είναι, Ιο (s)=0 και συνεπώς οι εξισώσεις γίνονται: fow = ^"o(i)coshr ),,sinhr > / ο ω = ί " ζ > ω - Ζ, Θεωώντας μια μοναδιαία βημστική τάση, να εμφανίζεται στην αχή του σύματος, θα είναι, βάσει της (b): 1 U ) - " * ζ, c o s h rz )i Εφαμόζοντας το θεώημα της αχικής τιμής στην (ο) ποκύπτει:.. ΤΛ. ^ ^ - g 1-0 Ι Vo(0 lim w ) = lim Zro = ^ - T T ~~Z r=>o Z^oo + 0 Z Z

9 Υπετάσεις από μεταγωγή ή - διακοπή βαχυκυκλωμάτων και μεταγωγικές λειτουγίες Συνεπώς, η αχική τιμή της αντίστασης του σύματος είναι; Ζ^, δηλ. ίση με την κουστική αντίσταση του σύματος. Εφαμόζοντας τώα το θεώημα της τελικής τιμής, είναι: 1ϊΐ7ΐ/ο(/)= tanhfd =.^^[tanhvagd] - = 1/ C D Δηλαδή, η τελική τιμή της αντίστασης του σύματος είναι: 7(οο) = _ ^ GD (G σε mho/km, D σε km) Όπως φαίνεται από την (d), η τελική τιμή της αντίστασης του σύματος εδάφους ισούται με την αντίσταση διαοής του, η αντίσταση διαβάσεως πος γη. Η τιμή αυτή της αντίστασης είναι ωμική και συνεπώς μποεί να γαφεί, Λ = GD Όπως αναμενόταν, η αχική μεγάλη αντίσταση του σύματος μεταπίπτει μετά την πάοδο του μεταβατικού φαινομένου στην επιθυμητή μικής τιμής τελική R. Ό χόνος μεταβάσεως από την αχική κουστική αντίσταση Ζ,., στην τελική, Ζ(αο) = Λ είναι της τάξεως r = 6 0 (εάντο μήκος D εκφάζεται σε μήκη 1000 fi και ο χόνος / σε μεβε). Κατά το κιτήιο Bewley, το μήκος του σύματος δεν πέπει να υπεβαίνει το 1,6 τόπου ο χόνος μετώπου του αναμενόμενου κουστικού κύματος. Η ακτινική τοποθέτηση πεισσότεων του ενός συμάτων (εν πααλλήλω) πειοίζει το μήκος διαδομής των κυμάτων και συνεπώς μειώνει την συνολική R. Όταν το τόξο μεταξύ των επαφών του διακόπτη διακόπτεται, τότε όλη η τάση του συστήματος (τάση ανάκτησης) εμφανίζεται ξαφνικά στο διάκενο κατά μήκος του κυκλώματος R-L-G που αποτελεί το σύστημα. Η απλούστεη μοφή του ισοδύναμου μονοςκτσικού κυκλώματος φαίνεται στο Σχήμα 11 (α) και (β). Η ποκύπτουσατάση που εμφανίζεται κατά μήκος του κυκλώματος φαίνεται στο Σχήμα 11 (γ ). Αποτελείται από μια συνιστώσα υψηλής συχνότητας υπεθετημένη στην κανονική τάση του συστήματος, η συνισταμένη είναι γνωστή με το όνομα τάση επαναληππκού πλήγματος και συνιστά μια υπέταση από μεταγωγή. Το ισοδύναμο κύκλωμα του Σχήματος 11 μποεί να αναλυθεί με τη βοήθεια του μετασχηματισμού Laplace. Όταν ο διακότττης ανοίγει, η μείωση του εύματος μποεί να αναπαασταθεί με την έγχυση ενός ίσου και αντίθετου εύματος στο σύστημα τη χονική στιγμή μηδέν. Παόλο που το εύμα έχει «f! ιι έ ύ V η V «1

10 συνημιτονοειδή μοφή μποεί να παασταθεί ποσεγγισπκά με μια συνάτηση αναίχησης r ^ = όπως φαίνεται στο Σχήμα 12, Έστω ότι το εύμα σφάλματος είναι ΐ = 42><Ιχ8Ϊηω1 Τοτόξο σβήνει όταντο εύμα γίνει μηδέν, οπότε = Ο ϊΐω εο8ω ί) dt ^ ' Το εύμα βαχυκύκλωσης = = ν/ω ί (τιμή r.m.s). Οπότε η εξίσωση της συνάτησης του εγχυόμενου εύματος είναι: ' 40 Ο μετασχηματισμός του κυκλώματος μετά το άνοιγμα του διακόπτη φαίνεται στο Σχήμα 12. Ο μετασχηματισμός της συνάτησης, λ/2 χ Κ LS Η τάση μεταξύ των επαφών του διακόπτη, δηλαδή στο C στο Σχήμα 11 (β) είναι Σχήμα 11. Επαναληπτική τάση πσυ δημιουγείται κατά τη διακοπή από σφάλμα, (α) Διάγαμμα του συστήματος, (β) Ισοδύναμο κύκλωμα. L= επαγωγή διαοής μεταοχηματιστή, 0=χωηπκάτητα πος τη γη του μετασχημσποτή και των αγωγών (γ) Κυμστομοφές εύματος και τάσης Ls Ls + y ^ ^ s(s +ω ^) όπου». =)/(, s +rooj (5 +ωo)j αιού A=1,B = -1,D = 0 για τις αχικές συνθήκες. Σχήμα 12, Εφαμογή του μετασχημστιαμού Laplace στο κύκλωμα του Σχήματος 11. Επικλινής συνάτηση Από έναν πίνακα μετασχηματισμών, ί^(0 = Λ/2Κ[ΐ-εο5(ω 0] (f) Στην πααπάνω εξίσωση υποτίθεται ότι ολόκληη η τάση του συστήματος V αναπτύσσεται στον ανοιχτό διακόπτη, για την ακίβεια η τάση στον C είναι f e ) όπου XC και XL είναι οι χωητική και η επαγωγική αντίδαση για γωνιακή συχνόττιτα συστήματος Ω, έτσι η εξίσωση (f) γίνεται 4 ϊν,(ΐ-εο5ω ο/) Σχήμα 13, Ισοδύναμο κύκλωμα άπού εμφανίζεται η επικλινής συνάτηση

11 Α Γ Τ Ί ' Σχήμα 14. (α) Σύστημα σε μεταβατική κστήστασή επαναληπτικής τΰσης διπλής συχνότητας συχνότητας, παόλο που το αχικό πλάτος είναι μικό, ο υθμός αύξησης είναι μεγάλος. Η διαφοά των δυο αυτών εκφάσεων (ττην παγματικότητα είναι μική. Όταν η αντίσταση σειάς (RQ) είναι σημαντική, η εξίσα>ση (β) γίνεται, ja L ) και η συνάτηση «(»&) Kaiv(s)=i Z{s) Απά την ανάλυση αυτής της πείπτωσης ποκύπτει η έκφαση υ(1)=ωΐί(1-6^σοεωο1) (g) άπου ω είναι η γωνιακή συχνότητα του συστήματος, ωο η φυσική γωνιακή συχνότητα του κυκλώματος, και το εύμα βαχυκύκλωσης πιν από το άνοιγμα του διακόπτη. a=r/2l, - Από την εξίσωση (g) Η τάση επαναληττηκού πλήγματος (υ) μποεί να φτάσει έως και τα 2V, όπου V είναι το μέγιστο πλάτος της τάσης επαναφοάς. Μια παόμοια έκφαση ποκύτπει όταν η γαμμή φοτίζεται απότομα από την τάση του συστήματος. Εάν μια αντίσταση Rs συνδεθεί στις επαιές του διακόπτη, η υπέταση το κίσιμο σημείο απόσβεσης θα είναι όταν, «W w V w Ρ Ρ Ρ Ρ και αυτό παέχει μια σημαντική μέθοδο μείωσης της σοβαότητας της μεταβατικής κατάστασης. Ο αχικός υθμός αύξησης της υπέτασης είναι πολύ σημαντικός καθώς αυτός καθοίζει το πότε το διάκενο των επαφών, οι οποίες είναι πολύ επιβαημένες με κατάλοιπα από το τόξο, θα καταεύσει πάλι αφού παγματοποιηθεί το αχικό άνοιγμα των επαφών. Στο σύστημα που φαίνεται στο Σχήμα 14 (α), δημιουγείται μια μεταβατική κατάσταση διπλής συχνότητας (Σχήμα 14 (β)), με τις δύο συχνότητες να καθοίζονται από το κύκλωμα σε κάθεπλευάτου διακόπτη δηλαδή

12 Η διακοπή χωητικών κυκλωμάτων φαίνεται στο Σχήμα 15. Τη χονική στιγμή της διακοπής του τόξου, η χωητικότητα πααμένει φοτισμένη με τιμή urn αλλά μετά από μισό κύκλο δημιουγείται μια ταλαντούμενη μεταβατική κατάσταση (όπως αναφέθηκε ποηγουμένως), που μποεί να αυξήσει επιπλέον την τάση διάκενου, όπακ; φαίνεται στο Σχήμα 15. Αποκοπή εύματος (current chopping) Η αποκοπή (chopping) του εύματος γίνεται με διακόπτες ιπής αέα ή υπ οστή ι^ς πνευματικούς διακόπτες κυκλώματος που λειτουγούν στην ίδια πίεση αείου και ταχύτητας για όλες τις τιμές του διακοπτόμενου εύματος. Έ τσι, κατά τη διακοπή ευμάτων μικής τιμής ο διακόπτης τείνει να ανοίξει πιν τον φυσικό μηδενισμό του εύματος, και η υπάχουσα ηλεκτομαγνητική ενέγεια μετατέπεται γήγοα σε ηλεκτοστατική ενέγεια, δηλαδή 1, 1, Η κυμστομοφή της τάσης φαίνεται στο σχήμα 16. Σχήμα 15, Κυμστομοφή τόσης κο το άνοιγμα ενός χωιτηκού κυκλώματος. Μια επέκταση της εξίσωσης (h) έτσι ώστε να συμπειληφθεί η αντίσταση και ο χόνος θα δώσει; r. [ ϊ χονική στιγμή της αποκοπής. Υ ψ η λ έ ς μ ε τα β α τ ικ έ ς τ ά σ ε ις μ π ο ο ύ ν να δημιουγηθούν κατά το άνοιγμα διακότττη σε ένα ισχυά επαγωγικό κύκλωμα όπως ένας μετασχηματιστής χωίς φοτίο. σφάλματος, ν= τάση συστήματος, Ι,=πλότος εύματος κατά την αποκοπή, ν.= επαναληπτική τάση. Υπετάσεις μποούν να δημιουγηθούν από οισμένους τύπους ασύμμετων σφαλμάτων, κυίως σε συστήματα με μη - γε ιω μ έ νο υ ς ο υ δ έτε ο υ ς α γω γο ύ ς. Ο ι τά σ εις που δημιουγούνται έχοντας τη συχνότητα λεπουγίας. Θεωήστε το κύκλωμα του Σχήματος 17 με ένα τιφασικό σφάλμα πος τη γη όπως φαίνεται. Εάν το κύκλωμα δεν είναι γειωμένο η τάση στο πώτο διάκενο που πόκειται να ανοιχτεί είναι 1,5V φάσης. Με το σύστημα γειωμένο η τάση διακένου πειοίζεται στη φυσική τάση. Σχήμα 17, Τιφασικό σύσπιμα με ουδετέωση (γείωση του ουδετέου)

13 Συντονισμός Είναι γνωστό ότι σε κυκλώματα συντονισμού δήμιουγούνται μεγάλες υπετάσεις, οι οποίες εξατώνται από την εκάστοτε αντίσταση. Η τάση σε μια χωητικότητα κατά το συντονισμό μποεί να είναι υψηλή. Παόλο που δεν είναι συνηθισμένο να παουσιαστεί συντονισμός σε δίκτυα τοφοδοσίας υπό κανονικές συχνότηιτες τοφοδοσίας, είναι δυνατό αυτό να συμβεί στις αμονικές συχνότητες. Ο συντονισμός συνήθως σχετίζεται με τη χωητικότητα ως πος τη γη εξατημάτων εγοστασιακών εγκαταστάσεων και συχνά δημιουγείται από μια αφότιστη φάση εξαιτίας ενός ανοιχτού αγωγού ή από τη λειτουγία μιας ασφάλειας. Σε κυκλώματα που πειέχουν τυλίγματα με πυήνες σιδήου, π.χ. μετασχηματιστές, είναι δυνατόν να δημιουγηθεί μια κατάσταση που οφείλεται στη μοφή της καμπύλης μαγνήτισης και ονομάζεται σιδηοσυντονισμός. Μποεί έτσι να δημιουγηθούν υπετάσεις και επίσης απότομες μεταβολές από τη μια κατάσταση στην άλλη. Οι κυιότεες μεταγωγικές λειτουγίες δίνονται συνοπτικά ( παακάτω πίνακα. «ϋ Σύνοψη των πιο σημανηκών λεπουγειών μεταγωγής μεχαγωγική λειτουγία 1. Βαχυκνίκλιοοη ακοδεκτιδν 2. Σφάλμα γαμμής μικού μήκους 3. Δύο συστήματα εκτός φάσης η τάση εξατάται από τις συνθήκες γείωσης των συστημάτων 4. Μικά επαγωγικά εύματα, αποκοπή εύματος (αφότιστος μετασχηματιοτι)ς) 3. Διακοπή χωητικιόν ευμάτων - συστοιχίες πυκνοατών, γαμμές και καλώδια χωίς φοτίο f f T Σύστημα O μετοοχηιιατισιιίς t f T i Τάση στα άκα των επαφών li η Ρ Ρ Εσωτεικές Υπετάσεις Οι εσωτεικές υπετάσεις που αναπτύσσονται σ ένα ηλεκτικό δίκτυο καθοίζονται από τα ηλεκτικά χαακτηιστικά, τη δομή και τον τόπο της εκμετάλλευσης του. Οι εσωτεικές υπετάσεις επιβάλλονται και στον εξοπλισμό εισόδου των υποσταθμών (Υ/Σ) (μετασχηματιστές μέτησης, ασφαλειοαπο^ύκτες, διακόπτες), επειδή δε τυχόν εσωτεικό σφάλμα ή έπουσα εκκένωση στον εξοπλισμό αυτό δημιουγεί πολύ σοβαότεα ποβλήματα απ ό,τι σφάλμα στη γαμμή μεταφοάς (Γ.Μ.), είναι ποφανές ότι η μόνωση μιας Γ.Μ. δεν πέπει να είναι ανώτεη από τη μόνωση του εξοπλισμού του Υ/Σ. Αντιθέτως, μέσω της μείωσης της μόνωσης μιας Γ.Μ. είναι δυνατόν να αυξηθεί εν τινι μετώ η ποστασία του εξοπμσμού του Υ/Σ. Κάτι τέτοιο μποεί λ.χ. να γίνει με τη χησιμοποίηση διακένων ποιπασίας, θέσεων δηλαδή ελαττωμένης μόνωσης, για τη μείωση του πλιπους των υπετάσεων που φθάνουν στον Υ/Σ. Σχετικά θα πέπει να αναφέουμε ότι το να λεπουγεί μια γαμμή των 400 kv π.χ. υπό

14 τάση 150 kv μποεί να αποτελέσει παάγοντα κινδύνου για τον εξοπλισμό των Υ/Σ της γαμμής. Η μόνωση της Γ. Μ. είναι πολύ υψηλή σε σχέση με τη μόνωση των Υ/Σ, άα εσωτεικές υπετάσεις φθάνουν ανεμπόδιστα, ούτως ειπείν, στην είσοδο των υποσταθμών. Επειδή η μελέτη των υπετάσεων γίνεται με αναφοά στο μέγιστο αυτών (εύος, τιμή κουφής) και μάλιστα μέσω μεγεθών, ανοιγμένων (.υ.) (στην υπό ομαλές συνθήκες επιβεβλημένη τάση βιομηχανικής συχνότητας), αναφέουμε αχικά τα χαακτηιστικά μεγέθη της τάσης "ομαλής" λειτουγίας του δικτύου, που ενδιαφέουν ενποκειμένω; Η ενδεικνυομένη τιμή της πολικής τάσεως λειτουγίας ενός τιφασικού δικτύου, με την οποία ονομάζουμε το δίκτυο (π. χ. δίκτυο των 150, των 400 kv) χαακτηίζεται σαν ονομαστική τάση υ του δικτύου. Μεγίστη τάση λειτουγίας υ του εξοπλισμού είναι η μέγιστη ενδεικνυομένη τιμή της πολικής τάσεως για την οποία ποδιαγάφεται ο εξοττλισμός ενός δικτύου σε ότι αφοά τη μόνωση του, είναι με άλλα λόγια εκείνη η τάση την οποία μποεί να ανεχθεί ο εξοπλισμός διακώς χωίς ποβ^ίματα. Αντίστοιχα φασικά μεγέθη είναι τα U js και ανάλογα δε με το αν αναφεόμαστε σε υπετάσεις μεταξύ φάσεων ή μεταξύ φάσεως και γης και ποκειμένου να υπολογίσουμε τα αντίστοιχα ανοιγμένα μεγέθη υπετάσεωνανάγουμετις υπετάσεις στο μέγεθος ( {/,V2 ) ή ( u -J lls ) αντίστοιχα (ο παάγων ^2 τίθεται, ποκειμένου να ληφθεί υπ όψη το μέγιστο των μεγεθών βιομηχανικής συχνότητας). Έ τσ ι αν ονομάσουμε υ το μέγιστο μιας υπέτασης μεταξύ φάσεων και υ, το μέγιστο μιας υπέταοης μεταξύ κάποιας Φάσεως και γης έχουμε τους παακάτω παάγοντες υπέτασης εκφασμένους ανά μονάδα (.υ.): Κ = C/ κ.= Οι παοδικές υπετάσεις Βιομηχανικής συχνότητας ποέχονται από την εκδι^ωση του φαινομένου Ferranti στο άκο αφότιστης γαμμής μεταφοάς, από τη μετατόπιση του ουδετέου κόμβου δικτύου κατά την εκδήλωση μονοφασικού σφάλ!ματος πος γη και από την απόιψη φοτίου. Παοδικές υπετάσεις βιομηχανικής συχνότητας Όσον αφοά την εκδηλούμενη υπέταση στο άκο αφότιστης Γ.Μ. (φαινόμενο Ferranti) και αν U, η τάση αναχωήσεως (στην αχή της γαμμής) και Uj η τάση σφίξεως (στο ανοικτό άκο της γαμμής) είναι γνωστή η ποσεγγιστική σχέση (αναφεόμενη σε Γ.Μ. μήκους έως 500 km) Μχ- 1 όπου L και C η ολική αυτεπαγωγή και χωητικότητα της γαμμής αντίστοιχα. Η σχέση (i) ποέχεται από τη γενική σχέση που συνδέει την τάση αναχωήσεως U, με την τάση σφίξεως U, στο ανοικτό άκο της γαμμής:

15 U, c o sp i β = ro o V z ^ είναι o συντελεστής διαδόσεως, L και C είναι η ανά μονάδα μήκους αυτεπαγωγή και χωητικότητα της γαμμής, ω η κυκ^κή συχγόττ^α του δικτύου και το μήκος της γαμμής. Για μήκος γαμμής κάτω τι V 500 km είναι δυνατόν να γίνει η ποσέγγιση. Οθ3β/ = 1 - ί Ρ ^ = 1 - ^ ^ 2 2 Σχήμα 18: Ισοδύναμο κύκλωμα δααύου κατά τη διάκεια μονοφασικού σφάλματος πος γη Η τιμή του λόγου (Uj/U,) μένει πείπου σταθεή για όλες τις γαμμές μεταφοάς υψηλής και υπέ υψηλής τάσεως του αυτού μήκους και έτσι για 300 km είναι 1,05, ενώ για 500 km είναι πείπου 1,16. Δεδομένου oti μήκος Γ. Μ. ίσο πος 500 km φαίνεται ότι είναι ακαία πείτπωση αφ ενός και αφ ετέου η τάση αναχωήσεως U, είναι πάντοτε μικότεη της μέγιστης τάσεως U,, είναι εύλογο να δεχθούμε ότι η λόγω του φαινομένου Ferranti ανύψωση τάσης είναι το πολύ της τάσεως του 10%, επομένως ισχύει: Στοιχειώδης μελέτη ενός μονοφασικού σφάλματος πος γη, οπότε οι δύο υγιείς φάσεις εμφανίζουν ανύψωση τάσης ως πος γη, οδηγεί στο συμπέασμα ότι οι παάγοντες υπετάσεως έχουν τις τιμές; < \p u. Κ^<\,25Μ. Συγκεκιμένα, αν θεωήσουμε ότι το δίκτυο στη θέση του μονοφασικού σφάλματος πειγάφεται από τις αντιδάσεις jx,. (σε ευθεία συνιστώσα) καήχο (σεομοπολική συνιστώσα), τότε εύ κόλα ποκύτττει (Σχήμα 17) ότι: Χ 2 ^,+ Α Γ ο ) Ρ Ρ Συνδυασμός των δύο τελευταίων σχέσεων οδηγεί στον υπολογισμό του λόγου της τάσεως μιας υγιούς φάσεως κατά το σφάλμα πος την τάση που επικατούσε στην ίδια φάση πο του σφάλματος, ο οποίος (λόγος) ονομάζεται παάγων γειώσεως" του δικτύου στο συγκεκιμένο σημείο: ί/, _ (2 α ^ + 1 )Χ,+ (α ^ -1 )Λ - a '= - l / 2 - y V 3 / 2 3

16 19 ΙΜ ο λόγος λτω ν μέτων ] U J / ] Ε ισούτοί πος λ = ^ = ^. λ/αγ^+α' + Ι Ε, 2 + Κ Για αγείωτα συστήματα, όπου δηλαδή = 00,/: = (», λ = 73 Πα την οιακή πείπτωση επακώς γειωμένου δικτύου, (στο επακώς γειωμένο δίκτυο ισχύει: Κ = Χ ο / Χ, < 3,Κ = 3,λ = 1,25 Τέλος, κατά την απότομη απόιψη ενός φοτίου μηδενίζεται η πτώση τάσεως πάνω σπ γαμμή, στους μετασχηματιστές και στην εσωτεική αντίσταση των γεννητιών (οι οποίες και επιταχύνονται, γεγονός που μέχι της επενέγειες των υθμιστών στοφών δίνει σοβαές υπετάσεις) και η τάση στο δίκτυο τείνει πος τη σημαντικά μεγαλύτεη εσωτεική ηλεκτεγετική δύναμη των γεννητιών. Οι εμφανιζόμενες υπετάσεις είναι το πολύ της τάξεως του 40%, ισχύει επομένως: = Κ ^ Αν δεχθεί κανείς την, οπωσδήποτε εντελώς απίθανη, πείπτωση της συνύπαξης και ταυτοχονισμού των τιών ειδών παοδικών υπετάσεων βιομηχανικής συχνότητας και όπ για κάθε είδους τέτοια υπέταση υπάχουν οι κατάλληλες συνθήκες ώστε οι παάγοντες υπέτασης να λαμβάνουν τις μέγιστες τιμές τους, ποκύπτουν, τότε, οι παακάτω "ολικοί" παάγοντες υπέτασης: ΑΓ = X X < \,5ΑΜ. X X < 1,925;?λ. Επειδή, όμως, οι ποϋποθέσεις που τέθηκαν πααπάνω είναι εξωπαγματικές, σαν οιακές πμές για τους συντελεστές Κ και Κ, και για συνήθη δίκτυα λαμβάνονται οι κατά τι μικότεες έναντι των τιμών 1,54 και 1,925τιμές 1,45 και 1,80 ανη'στοιχα. Καθ οποιαδήποτε αλλαγή καταστάσεως σε ένα ηλεκτικό δίκτυο (ζεύξη, απόζευξη) εμφανίζονται οι (γενικώς ανεπιθύμητες, αλλά αναπόφευκτες) υπετάσεις χειισμών, οι οποίες διαδίδονται στο θεωούμενο ηλεκτικό δίκτυο, υπό μοφή οδευόντων κυμάτων με τη κυμστομοφή. Οι συνηθέστεες πειπτώσεις ανάπτυξης και διάδοσης τέτοιων υπετάσεων σ ένα δίκτυο είναι οι παακάτω: Υπετάσεις χειισμών - Διακοπή χωητικού εύματος (Γ. Μ. ή αφότιστο καλώδιο, πυκνωτές,. - Ενεγοποίηση και επανάζευξη μιας γαμμής μεταφοάς με ανοικτό άκο.

17 - Διακοπή μικών επαγωγικών ευμάτων. - Διακοπή ευμάτων Βαχυκυκλώματος. Οι υπετάσεις χειισμών θεωητικά μεν μποεί να λάβουν υψηλότατες τιμές (έως και 7,5.υ.), συνήθως όμως το εύος των δεν υπεβαίνει τα 4.υ. και η χονική τους διάκεια είναι της τάξεως εκατοντάδων με έως και λίγων χιλιάδων με. Παλαιότεα και ποκειμένου να ελεγχθεί η α\ποχή ηλεκτολογικού εξοπλισμού σε υπετάσεις χειισμών, αυτός υποβάλλονταν σε εγαστηιακή καταπόνηση με συμούς αποσβεννυμένων ταλαντώσεων αγότεα ήθε η καταπόνηση με διπλοεκθετικές κουστικές τάσεις μεγάλης διάκειας (αχικά με την κυμστομοφή 200/2000 με και τώα με την250/2500με). Είναι χαακτηιστικό ότι ο επιτεπόμενος συντελεστής υπετάσεων χειισμών φθίνει με την αύξηση της τάσης U. Έ τσ ι για δίκτυα τάσεων 170, 420 και 765 kv (τιμές της U J οι επιτεπόμενοι συντελεστές έχουν την τιμή 3,4, 2,7 και 2,0 αντίστοιχα. Ας αναφεθεί, ακόμη, ότι, για δίκτυα ονομαστικών τάσεων κάτω των 220 kv, η στάθμη μόνωσης, καθοιζόμενη βασικά από τις ατμοσφαιικές υπετάσεις, είναι μεγάλη σε σχέση με την ονομαστική τάση του δικτύου. Ζεύξη, απόζευξη και επανάζευ^ γαμμής μεταφοάς Οι εμφανιζόμενες κατά τους χειισμούς, που αναφέονται στην επικεφαλίδα, υπετάσεις είναι ιδιαίτεα δυσμενείς για δίκτυα ονομαστικής τάσεως πάνω από 220 kv, δεδομένης της υψηλής τιμής την οποία, όπως θα φανεί στη συνέχεια, μποούν να λάβουν και της, σχετικά, χαμηλής τιμής του επιτεπομένου συντελεστού υπετάσεων στα ίδια δίκτυα. Κατά την ενεγοποίηση μιας, αφότιστης αχικά, γαμμής μετά φοάς δημιουγείται πάνω στη γαμμή ένα οδεύον κώμα τάσεως, η κλίση μετώπου του οποίου είναι τόσο πιο απότομη όσο ισχυότεο είναι το δίκτυο τοφοδοσίας της γαμμής. Το ως άνω οδεύον κύμα τάσεως κατά τη διάδοση του δια της ηλεκτικής γαμμής υπόκεπαι στα γνωστά, από το μάθημα των Υψηλών Τάσεων, φαινόμενα μετασχηματισμού και απόσβεσης (μείωση της κλίσεως μετώπου και της μεγίστης τιμής), αναλόγως των χαακτηισηκών της γαμμής. Κατά τα γνωστά, το οδεύον κύμα ανακλάται στο άκο της γαμμής, σε πείτττωση δε γαμμής με ανοικτό άκο υφίσταται ολική ανάκλαση διπλασιαζόμενο, οπότε η ποκύτττουσα υπέταση ισούται πος 2. υ.. Κατά την ενεγοποίηση μιας γαμμής μεταφοάς με ανοικτό άκο δημιουγείται ένα οδεύον κύμα τάσεως που υφίσταται ολική ανάκλαση στο ανοικτό άκο της γαμμής διπλασιαζόμενο (υπέταση 2.υ.). Δυσμενέστεες συνθήκες (υπέταση έως 3.υ.) δημιουγούνται όταν η γαμμή πιν από τη ζεύξη της φέει δεσμευμένο φοτίο, τούτο συμβαίνει στις πειιττώσεις αποζεύξεως και εν συνεχεία ταχείας επαναζεύξεως της γαμμής; Η διακοπή γίνεται όταν το εύμα είναι στο μηδέν, άα όταν η τάση έχει τη μέγιστη τιμή της (Ι.υ.) και η γαμμή πααμένει φοτισμένη σ αυτήν την τάση μέχι την επανάζευξή της. Τούτο βεβαίως δεν είναι απολύτως αληθές, υπάχει κάποια μική εκφότιση της γαμμής (μική διαοή φοτίου), η σταθεά χόνου όμως της εκφότισης είναι σημαντικά μεγαλύτεη του χονικού διαστήματος μέσα στο οποίο γίνεται η ταχεία επανάζευξή και, έτσι μποούμε να δεχθούμε ότι μέχι την επανάζευξή η γαμμή πααμένει σταθεά φοτισμένη Η υπέταση των 3.υ. θα εμφανιστεί όταν η επανάζευξή γίνει σε μέγιστο της τάσης αντίθετης πολικόττττας από την πολικότητα του μεγίστου που συνεπετ^ με π ι διακοπή: π.χ. διακοπή όταν η τάση είναι 1.υ., επανάζευξή οτανητασηειναι-1.υ.,λόγω της ολικής ανάκλασης το Ι.υ. διπλασιάζεται η H

18 και γίνεται 2p.u. και έτσι η υπέταση συνολικά είναι-2-1 =-3.υ.. Στην πάξη και κατά την ενεγοποίηση μιας γαμμής μεταφοάς ή κατά την επανάζευξη της εμφανίζονται υπετάσεις μεγαλύτεες των ανωτέω αναφεθέντων τιμών 2.υ. και 3.υ. αντίστοιχα (έως και 2,7 και 4.υ. αντίστοιχα). Αυτά οφείλεται στο άτι οι συντελεστές 2 και 3 ποκύπτουν απά θεώηση μονοφασικών γαμμών μεταφοάς: Στις παγματικές τιφασικές γαμμές μεταφοάς τα φαινόμενα είναι συνθετότεα λόγω χωητικών και επαγωγικών ζεύξεων μεταξύ των φάσεων. Έχουμε α νά π τυ^ εξ επαγωγής συνοδευόντων κυμάτων με διάφοους υθμούς διάδοσης πάνω στη γαμμή, η υπέθεση των οποίων δίνει σε κάθε χονική σπγμή την τάση στην κάθε φάση. Λόγω του ότι οι τεις πόλοι, του διακόπτη δεν κλείνουν ταυτόχονα σε αχικά αφότιστη γαμμή μποεί να παατηηθούν υπετάσεις έως 2,7.υ. : Με το κλείσιμο του πώτου πόλου του διακόπτη ανατττύσσεται ένα οδεύον κύμα τάσεως στην αντίστοιχη φάση, συνεπεία του οποίου και των μεταξύ των φάσεων επαγωγικών και χωητικών ζεύξεων, δημιουγούνται στις άλλες φάσεις συνοδεύοντα κύματα, τα οποία ακολουθούν το κύιο κύμα κατά τη διάδοσή του στην ηλεκτική γαμμή. Έτσι, οι άλλες δύο φάσεις έχουν τάση, όταν κλείνουν οι αντίστοιχοι, πος αυτές υπόλοιποι δύο πόλοι του διακόπτη. Υπό ειδικές συνθήκες είναι δυνατόν κατά το κλείσιμο,, εν συνεχεία, των δύο άλλων πόλων του διάκοπτη να εμφανισθού ν κύματα με πλάτος πάνω από 1.υ., που όταν φθάνουν στο ανοικτό άκο της γαμμής, διπλασιάζονται και, ί5ίνουν υπετάσεις πλάτους έως και 2,7.υ.. Τέλος, κατά την ταχεία επανάζευξη γαμμής εμφανίζονται υπετάσεις έως 4.υ., λόγω του όπ κατά το άνοιγμα ενός διακόπτη οι τεις πόλοι, του δεν διακόπτουν το αντίστοιχο εύμα τους ταυτόχονα: Λόγω της δημιουγούμενης ασυμμετίας στο σύστημα εμφανίζονται σης δύο φάσεις που δεν έχουν ακόμη διακοπεί, υπετάσεις, οπότε είναι ενδεχόμενο, όταν στη συνέχεια διακοπούν και αυτές οι δύο φάσεις να βεθούν φοτισμένες σε τάση ανώτεη του Ι.υ.. Έ τσ ι, με την ταχεία επανάζευξη, είναι δυνατόν οι εμφανιζόμενες υπετάσεις στις φάσεις αυτές να φθάσου ν τα 4. υ.. Γενικά, η μελέτη του όλου φαινομένου στην πείπτωση τιφασικών γαμμών είναι ακετά πολύπλοκη, λαμβανομένω ν υπόψη του μετασχηματισμού και απόσβεσης των οδευόντων κυμάτων, των φαινομένων ανακλάσεως και διαθλάσεως οδευόντων κυμάτων στις θέσεις αλλαγής κυματικώνχαακτηιστικώντης γαμμής και τη συμπειφοά των γεννητιών και μετασχηματιστών κατά το μεταβατικό Φαινόμενο. Η επανάζευξη γαμμής, όταν υπάχει πααμένον φοτίο, μποεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη επικίνδυνων υπετάσεων στη γαμμή. Για την αποφυγή του φαινομένου αυτού, χησιμοποιούνται στις γαμμές ΥΥΤ διακόπτες με αντιστάσεις διακοπής και ζεύξεως, οι οποίες πειοίζουν τις αναπτυσσόμενες υπετάσεις τόσο κατά τη διακοπή όσο και κατά τη ζεύξη τηςγαμμής. Η σχηματική διάταξη φαίνεται στο Σχήμα 19 α, όπου ο διακόπτης εμφανίζεται να έχει παάλληλα πος τις κύιες επαφές του (Δ^ του μια ωμική αντίσταση R., συνδεόμενη στο κύκλωμα μέσω άλλων βοηθητικών επαφών (AJ. Ενεγοποίηση & Επανάζευξη Γαμμής με Αντιστάσεις Ζεύξεως στο Διακόπτη Η λειτουγία του διακόιττη, στην πείπτωση αυτή, γίνεται σε δύο βήματα. Πώτα κλείνουν οι βοηθητικές επαφέςδ,, εισάγοντας στο κύκλωμα της γαμμής την αντίσταση του διακόπτη R και στη συνέχεια, μετά από

19 μικό χονικό διάστημα, κλείνουν και οι κύιες επαφές, βαχυκυκλώνοντας την R. Με το κλείσιμο του βοηθητικού διακόπτη και την εισαγωγή της αντίστασης R, εν σειά πος τη γαμμή, η εισεχόμενη τάση καταμείϋ^αι στο σημείο A (Σχήμα 21 β) και η εμφανιζόμενη στη γαμμή οδεύουσα τάση. Συνεπώς, η αναπτυσσόμενη υπέταση στη γαμμή αισθητά όπως φαίνεται στη πααπάνω σχέση, κατά το λόγο: πειοίζεται ζ = ^ Z^ + Z^ + R 5(ήμα 19. Ενεγοποίηση (και επανάζευξη) γαμμής με αντιοιάαεις ζεύξεως Εάνπ.χ.Ζ = 400Ω,Ζ, = 100Ωκαι/?=400Ω,τότεποκύπτει,ζ=5/9, δηλ.η υπέταση στη γαμμή σχεδόν υποδιπλασιάζεται με την χησιμοποίηση διακόιττη, με αντιστάσεις ζεύξεως τιμής 400Ω. Η ανακλώμενη στο ανοικτό άκο της γαμμής τάση, εάν δεν υπάχει παγιδευμένο φοτίο, γίνεται συνεπώς. 2Ζ 2Ζ Zg+R ' Z,+R + Zg και είναι και αυτή μειωμένη, λόγω της L, κατάτον ίδιο λόγο ζ. Εάν η γαμμή διατηεί από την ποηγούμενη φότιση της, ένα παγιδευμένο φοτίο, έστω V^= -1,0, τότε η τάση κατά μήκος του ανοικτού διακότττη θα είναι 2,0(Σχήμα 20). Η οδεύουσα τάση, η οποία θα εμφανιστεί στη γαμμή, στην πείπτωση αυτή, θα είναι, R + Zg καιητάση στο ανοικτό άκο της γαμμής, μετάτην ανάκλαση του κύματος: Σχήμα 20. Επανόζευξη γαμμής με ανηστάσεις ζεύξεως και παόμεναν φοτίο στη γαμμή, (α) πο T0U κλεισίματος των βοηθητικών επαφών Δ, (Ρ) ανάπτυξη τάσεως στη γαμμή μετά το κλείσιμο των βοηλγηκών επαφών Μετά τη ζεύξη των βοηθητικών επαφών του διακότττη, ακολουθεί η ζεύξη των κύιων επαφών Δ,. Στο διάστημα όμως που μεσολάβησε, υποθέτουμε ότι το μεταβατικό φαινόμενο έχει παέλθει, δηλ. η ηλέκτιση της γαμμής έχει ολοκληωθεί και έχει αποκατασταθεί η μόνιμη κατάσταση λειτουγίας, κατά την οποία η γαμμή παουσιάζει τη σύνθετη αντίσταση της, Ζ^. Στην πείτπωση αυτή, αμέσως πιν από το κλείσιμο των κύιων επαφών, η τάση κατά μήκος της αντίστασης R, θα είναι. που α π ο τ ^ ί και το νέο κύμα τάσεως, το οποίο θα εμφανισθεί στη γαμμή, με το κλείσιμο των κύιων επαφών. Η ίδια η γαμμή, θα έχει εν τω μεταξύ

20 διατηήσει ένα στιγμιαίο φοτίο: Συνεπώς, στο ανοικτό άκο της γαμμής, μετά την ανάκλαση του νέου κύματος, η τάση θα είναι: + 2F, = ί ^ V = ^ * U + Z i R + Z J ^ R + Z, Εάν ληφθεί υπόψη και η ανύψωση της τάσης στο πέας της γαμμής κατά τη μάνιμη κατάσταση λειτουγίας, λόγω της χωητικότητας της (φαινόμενο Ferranti), τότε γίνεται: il_ + 2 F - 2/?coshY/ + Z^ cosh γ/ * (λ + )cosh γ/ όπου το μήκος και γ =^(R + γαμμής. + jac ) η σταθεά μετάδοσης της Η διακοπή καλωδίου είναι μια δυσμενής πείτττωση διακοπής, λάγω της μεγάλης χωητικάτητας των καλωδίων, ανά μονάδα μήκους. Η δυσμενέστεη πείτττωση απά άποψη υπετάσεων είναι εκείνη κατά την οποία η διακοτττάμενη καλωδιακή γαμμή είναι συνδεδεμένη μάνη της στους ζυγούς. Η ύπαξη και άλλων καλωδίων, η οποιασδήποτε άλλης χωητικάτητας, συνδεδεμένης στους ίδιους ζυγούς, μειώνει το εύος των υπετάσεων διακοπής, σε αντίθεση με το μεταβατικό εύμα ζεύξεως καλωδίου, ή πυκνωτών γενικά, όπου όσο πεισσότεα τα συνδεδεμένα εν πααλλήλω καλώδια, τόσο μεγαλύτεο είναι αυτό. Διακοπή χωητικού εύματος καλωδίου Αν το καλώδιο είναι συνδεδεμένο μόνο του στους ζυγούς, με συνολική χωητικότητα C και L είναι η αυτεπαγωγή του συστήματος, τότε αν γίνει επαναφή του διακότπη κατά το πώτο μέγιστο τάσεως μετά τη διακοπή (τάση μεταξύ επαφών 2V και τάση καλωδίου πος γη ) η υπέταση επί του καλωδίου θα είναι: V, (0 = - ν + 2F (1 - συνω τ) όπου (ύ^=\ι ^[LC η φυσική συχνότητα του κυκλώματος. Η μέγιστη τιμή της υπέτασης (για ω/ = π) θα είναι: Σχήμα 21 Διακοπή καλωδίου χωίς άλλα καλώδια συνδεδεμένα στο ζυγά V c = 3V Μια ημιπείοδο αγότεα, ο διακότπης καταπονείται με 4V, οπότε αν υποοτεί και δεύτεη επαναφή, η υπέταση επί του καλωδίου θα φθάσειτην τιμή 5V, κ.ο.κ. Κατά την πώτη επαναφή το κουστικό εύμα του καλωδίου είναι, iλt) = ik-yc<,)^ί^άμ(i>o^

21 όπου, η πααμένουσα τάοη στο καλώδιο, τη στιγμή της επαναφής. Για ω/=π/2, θα είναι V o=-v, και συνεπώς i, ^ = 2v 4 c 7l Αν, κατά τη διακοπή του καλωδίου υπάχουν και άλλα καλώδια συνδεδεμιένα εν πααλλήλω στον ίδιο ζυγό, συνολικής χωητικότητας C, (Σχήμα 22), σε πείπτωση επαναφής, η υπέταση επί του καλωδίου θα είναι μικότεη από την ποηγούμενη φοά και θα είναι ίση με: (αν C, =0, τότε δηλ. ποκύτπ-ει η ποηγούμενη πείπτωση). Αν μετά μια ημιπείοδο επέλθει νέα επαναφή, τότε η υπέταση θα είναι: Σχήμα 22. Διακοπή καλωδίου όταν υπάχουν και άλλα καλώδια στο ζυγά (S> Κατά την πώτη επαναφή θα δημιουγηθεί ένα στιγμιαίο εύμα, θ εω η τικά ά π ει η ς τιμής (λόγω εκφότισ η ς τη ς Ο,, επί του C), πολύ υψηλής συχνότητας (λόγω αμελητέας αυτεπαγωγής μεταξύ C, και C). Το μεταβατικό εύμα, στη συνέχεια, του καλωδίου, θα ποέχεται από τη φότιση της C από την πηγή και θα είναι στην παγματικότητα μικότεο από την ποηγαύμενη πείπτωση. ( 1) ιοοδύναμο χίιχλωμα Διακοπή γαμμής με επαγωγικό φοτίο ή μετασχηματιστή Έ να σημαντικό πόβλημα στα δίκτυα μεταφοάς υψηλών τάσεων είναι ο έλεγχος των ταλαντώσεων τάσεως που αναπτύσσονται όταν διακόπτεται γαμμή μεταφοάς με επαγωγικό ^ ν ί ο συνδεδεμένο στο απομακυσμένο άκο της, ιδιαίτεα άταν η γαμμή είναι μιεγάλη και τοφοδοτούμενη από υδαη^κτικούς σταθμούς. Στις πειπτώσεις αυτές οι υπετάσεις είναι χαμηλής συχνότητας (π.χ. 50 πειόδων, ή και αμονικών αυτής), πάγμα που τις καθιστά ιδιαίτεα επικίνδυνες για τη μόνωση του εξοπλισμού, λόγω και της μεγάλης διάκειας τους. Είναι οι λεγάμενες δυναμικές υπετάσεις.

22 Όσο μεγαλύτεο είναι το επαγωγικό φοτίο και συνεπώς εντονότεο και το φαινόμενο Ferranti στη γαμμή, τόσο σοβαότεες και οι ακολουθούσες την απόζευξη υπετάσεις. Επίσης, η μεγάλη τάση στην αναχώηση επιδεινώνει το πόβλημα, π.χ. μια τάση μεγέθους 1,20 αμ* στην αναχώηση μποεί να επιφέει κατά τη διακοπή της γαμμής υπετάσεις μέχι 3,0 αμ κατά μήκος των επαφών του διακότττη της πώτης φάσης που διακότττει, πάγμα που καθιστά εξαιετικά δυσχεή τη διακοττή. Ένα πολύ ενδιαφέον μεταβατικά φαινόμενο παουσιάζεται κατά την απόζευξη γαμμής μεταφοάς με συνδεδεμένο στο απομακυσμένο άκο της μετασχηματιστή σε κενή λειτουγία. Τάτε συμβαίνουν τα εξής; h - Σχήμα 23. Απόζευξη γαμμής μεταφοάς με μετασχηματιστή σε κενή λειτουγία, συνδεδεμένο στ άκο της Στη γαμμή, μετά την απόζευξη της, πααμένει παγιδευμένο στη χωητικότητα της ένα φοτίο. Η γαμμή έχει οδό διαοής του πααμένοντος φοτίου της, μέσω κυίως, της μαγνητίζουσας αντίδασης του μετασχηματιστή. Εντούτοις, όσο ο πυήνας του μετασχηματιστή είναι μη κεκοεσμένος παουσιάζει πολύ μεγάλη επαγωγική αντίδαση και η διαοή είναι πολύ βαδεία, αλλά όταν κοεσθεί από τις μέγιστες τιμές της πααμένουσας τάσης, η οποία αναπτύσσει αυξημένη μαγντ[τική οή στο μετασχηματιστή, ο πυήνας κοεννύεται και παουσιάζει απότομη μείωση της αντίστασης του. Αυτή ακολουθείται από απότομη αύξηση του εύματος της γαμμής και ταχεία εκφόπση μέσω τσυ μετασχηματιστή. Όταν αλλάξει η πολικότητα της τάσης ο πυήνας βγαίνει από τον κοεσμό, το εύμα μειώνεται δαστικά, η τάση ισοοπεί και αυξάνει λάγω επαναφάτισης της χωητικότητας. Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται από μόνη της, μέχι την απόσβεση των κυμάτων ή την εκφάτιση της γαμμής. Η τάση ταλαντώνεται με κύματα σχεδόν τεταγωνικής μοφής, επειδή δε σε κάθε κύκλο μειώνεται, ο κοεσμός του πυήνα διακεί όλο και πεισσότεο κάθε φοά, ώστε η ταλάντωση έχει όλο και μακύτεες πειόδους. Το μέγεθος των αναπτυσσόμενων υπετάσεων άα και η διατήηση του φαινομένου εξατάται από το βαθμό του σιδηοσυντονισμού που αναπτύσσεται μεταξύ γαμμής και μετασχηματιστή. Στη μη γαμμικότητα της αυτεπαγωγής μαγντμίσεως του μετασχηματιστή, η οποία οφείλεται στη μαγνητική χαακτηιστική του πυήνα, οφείλεται στην πείπτωση αυτή ο όος σιδηοσυντονισυόο. Ο σιδηοσυντονισμός είναι ένα από τα πιο πολύπλοκα φαινόμενα στον τομέα τω ν η λε κτ ο μ α γνη τικ ώ ν μετα βατικώ ν φ αινομένω ν και χησιμοποιείται στην ευύτεη έννοια για όλα τα φαινόμενα, στα οποία μια χωητικότητα τίθεται εν σειά, ή παάλληλα με κοεννύμενα πηνία. Η συχνότητα των φυσικών ταλαντώσεων δεν είναι σταθεή, όπως στα γαμμικά κυκλώματα, αλλά ποικίλλει με το βαθμό κοεσμού. Η ποσομοίωση στο πεδίο του χόνου φαίνεται να είναι η μόνη αξιόπιστη ποσέγγιση για την ανάλυση και τη διαπίστωση της σοβαότητας του σε κάθε πείτττωση. Το πόγαμμα των ηλεκτομαγνητικών Μεταβατικών Φαινομένων (ΕΜΤΡ) είναι ένα από τα καλύτεα υπολογιστικά εγαλεία για την πείγττωση αυτή. Λεπτομεέστεα, το φαινόμενο του σιδηοσυντονισμού έχει ως εξής; Ο σιδηοσυντονισμός αχίζει σαν μια σιδηομαγνητική ταλάντωση, η οποία εκδηλώνεται μόλις ένας μετασχηματιστής οδηγείται σε κοεσμό, όπως γίνεται με την απελευθέωση ενός παγιδευμένου φοτίου σε αγωγό, ο οποίος είναι συνδεδεμένος με τον μετασχηματιστή. Το παγιδευμένο

23 φοτίο Οφείλεται στο γεγονός ότι, το εύμα της γαμμής διακόπτεται όταν γίνεται μηδέν, μετά το άνοιγμα των επαφών του διακόπτη. Τη στιγμή όμως εκείνη, η τάση στη γαμμή έχει τη μέγιστη τιμή της, λόγω του καθαά χωητικού χαακτήα του εύματος μιας γαμμής σε κενή λειτουγία. Το παγιδευμένο φοτίο βίσκει οδό εκφοτίσεως πος γη, μέσω του τυλίγματος του μετασχηματιστή. Το εκφοτιζόμενο εύμα αυξάνει με το χόνο και θα ποκαλέσει ενδεχομένως κοεσμό του πυήνα, εάν η γαμμή είναι ακετά μεγάλη, ώστε να έχει κατήσει ακετά φοτίο. Ο πυήνας των μετασχηματιστών σχεδιάζεται έτσι ώστε να λειτουγεί κοντά στο γάνυ της μαγντ^τικής χαακτηιστικής, αλλά χωίς να μπαίνει στον κοεσμό. Επειδή όμως η τάση του παγιδευμένου φοτίου είναι ανυψωμένη, λόγω της χωητικής φότισης της γαμμής, πιν από πιν απόζευξη, ο πυήναςτου μετασχηματιστή κατά την εκφότιση του φοτίου γήγοα φθάνει στον κοεσμό. Όταν γίνει αυτό, η επαγωγική αντίδαση του μετασχηματιστή αλλάζει, από τη μεγάλη τιμή μαγνητίσεως στην τιμή της σκέδασης, που είναι πολλές τάξεις μεγέθους μικότεη. Η χαμη^ί επαγωγική αντίδαση του κοεσμένου μετασχηματιστή, παέχει μια εύκολη οδό εκφότισης του φοτίου της γαμμής πος γη. Εάν δεν υπάχουν απώλειες, το παγιδευμένο φοτίο και επομένως και η τάση πος γη της γαμμής θα ταλαντωθούν, όπως φαίνεται στο Σχήμα 24. Σχήμα 24 Κυματομοφή ταλάντωστις της τάαης, χωίς απώλειες Σχήμα 25 Κυματομοφή ταλάντωσης της τόσης, με απώλειες Κατά την εκφάτιση του ιοτίου πος γη, η ηλεκτική ενέγεια του, η οποία αχικά ήταν αποθηκευμένη στη χωηπκότητα της γαμμής, αποθηκεύεται τώα στην αυτεπαγωγή του μετασχηματιστή και αυτό γίνεται εναλλακτικά σε κάθε κουφή της τάσης στη γαμμή και σε κάθε κουφή του εύματος στο μετασχηματιστή. Στην κουφή κάθε ημικύματος τάσης, ο πυήνας μπαίνει στον κοεσμό, το εύμα αυξάνει βαθμιαία μέχι την τιμή κουφής, οπότε μειώνεται μέχι μηδενισμού η τάση, ο πυήνας εξέχεται από τον κοεσμό, η τάση αχίζει να αυξάνει με αντίθετη πολικότητα, κ,ο.κ. Στην πάξη, λόγω στων απωλειών στη γαμμή, αλλά κυίως στον μετασχηματιστή, η μέγιστη τιμή της τάσης θα μειώνεται με την πάοδο του χόνου, ενώ θα αυξάνει ανηστοιχα η πείοδος (Σχήμα 25), διότι με τη βαθμιαία μείωση της τάσης επιβαδύνεται η εκφότιση της γαμμής. Το μέγιστο εύμα εκφότισης δια του τυλίγματος μειώνεται επίσης, μέχις οτου γίνεται πολύ μικό για να κοέσει τον πυήνα του μετασχηματιστή και καποια στιγμή η σιδηομαγνηιτική ταλάντωση σταματάει. Εάν η αχική συχνότητα είναι ίση, ή μεγαλύτεη από τη συχνότητα του συστήματος, τότε υπάχει πιθανότητα η συχνότητα των ταλαντώσεων να δεσμευθει στην ονομαστική συχνότητα, αν είναι τέτοια η συσχέτιση αυτεπαγωγών και χωητικοτήτων του συστήματος. Τότε η σιδηοουαννητική 1 3

24 ταλάντωση μετατέπεταί σε σιδηοοσυντονισυό. Εάν, από την άλλη πλευά, η αχική σιδηομαγνητική συχνότητα είναι μικότεη από τη συχνότητα του συστήματος, τότε είναι πιθανό οι σίδηο μαγνητικές ταλαντώσεις να δεσμευθούν σε μια υποαμονική συχνότητα πειττής τάξεως του συστήματος, π.χ. 50/3 Ηζ, ή 50/5 Η ζ. Ο σιδηοσυντονισμός μποεί να οδηγήσει μεικές φοές σε ανεξέλεγκτες τιμές τάσεων και ευμάτων, με δυσμενείς συνέπειες για το μετασχηματιστή, όπως υπεθέμανση πυήνα και τυλιγμάτων, οι οποίες μποούν να γίνουν και καταοτεππκές. Ενα μέτο για την έξοδο του μετασχηματιστή από τον σιδηοσυντονισμό είναι η άμεση απομάκυνση από τις συνθήκες σιδηοσυντονισμού, με σύνδεση π.χ. φοτίου στο μετασχηματιστή. Είναι γνωστό ότι ποοισμός των διακοιττών ισχύος είναι η επίτευξη της διακοπής ενός μεγάλου εύματος βαχυκυκλώματος κατά τη διέλευση του εύματος από το μηδέν όταν όμως ο διακόπτης πόκεπαι να διακόψει ένα μικό επαγωγικό εύμα (π.χ. το εύμα που αποοφά ένας αφότιστος μετασχηματιστής, μ άλλα λόγια το εύμα μαγνήτισης του) είναι δυνατό να επιτύχει διακοπήτουπιναπότο μηδενισμό του (chopping του εύματος). Διακοπή μικών επαγωγικών ευμάτων Με το άνοιγμα του διακόπτη η ιηλεκτομαγνητική ενέγεια, είναι αποθηκευμένη στο μετασχηματιστή, μετατέπεται σε ενέγεια ηλεκτοστατικού πεδίου αποθηκευμένη στην παάσιτη χωητικότητα του τυλίγματος. Η τιμή της παάσιτης αυτής χωη[τικότη[τας είναι μική γι αυτό το λόγο και φοτίζεται σε πολύ ψηλή τάση, γεγονός που συνεπάγεται διαδοχικές επαναφές του διακότττη, μέχι της επακούς απομάκυνσης τωνεπαφώντου απ αλλήλων (Σχήμα 26) και οισπκής διακοπής. Τώα, πια, ακολουθούν ταλαντώσεις μεταξύ της παάσιτης χωητικότητας, που αναφέθηκε, και της επαγωγής του μετασχηματιστή, συχνότητας μεικών ΚΗζ και εύους που ποικίλλει από υ. (για μετασχηματιστές σε δίκτυα τάσεως κάτω των 110 kv) και έως 2,5.υ. το πολύ για μετασχηματιστές δικτύων τάσεως άνω των 220 kv). Ιίειασχ/σι ct ; 1 U u ιβοική εείουοη: C ^ «Ένταση smdoicktc XLKic Ιυν«ήκες fui(o) ' J Ut U 'e" ^ coa«, " " " " 2 ε5

25 i Διακοπή εύματος βαχυκυκλώσεως Τα μεταβατικά φαινόμενα που ακολουθούν το άνοιγμα ενός διακόπτη αναλύονται σε μία συνιστώσα υπέταση βιομηχανικής συχνότητας (οφειλόμενη στο ότι οι τεις φάσεις δεν διακόπτονται ταυτόχονα, αλλά όταν το εύμα της καθεμιάς φάσης πενάει από το μηδέν) και σε μια μεταβατική συνιστώσα οφειλομένη στη μεταβατική συμπειφοά του δικτύου. Στα επακώς γειωμένα δίκτυα οι δύο πααπάνω συνιστώσες υπέτασης έχουν τιμές 1,3.υ. και 1,5.υ., επομένως η συνολική υπέταοη που μποεί να εμφανισθεί έχει την τιμή 1,3x1,5=1,95. Δεδομένου ότι, για μεγίστη τάση δικτύου U έως και 765kV, ο επιτεπόμενος συντελεστής υπετάσεως είναι > = 2, έπεται ότι οι τοιαύτης ποελεύσεως υπετάσεις μποεί να θεωηθούν ως μη παάγοντας κινδύνου. Μείωση των υπετάσεων χειισμών Οι εφαμοζόμενες πακτικές για τη μείωση των υπετάσεων χειισμών ή και οι διστυπωθείσες σχετικές ποτάσεις μποούν να ομαδοποιηθούν όπως φαίνεται παακάτω; - Μείωση (μεική ή ολική) του δεσμευμένου πάνω στη γαμμή φοτίου. Μποεί να υλοποιηθεί με την τοποθέτηση επαγωγικών μετασχηματιστών τάσεως στα δύο άκα της γαμμής, με την παεμβολή αντιστάσεων (μέσα από τις οποίες εκφοτίζεται η χωητικότητα της γαμμής) κατά το άνοιγμα των διακοπτών ή με τη γείωση της γαμμής μέσω αντιστάσεως κατά τη διάκεια του νεκού χόνου του διακόπτη (Σχήμα 27 α,β,γ). Με τη μέθοδο αυτή οι υπετάσεις μετά από τιφασικές επαναζεύξεις εξισώνονται με τις υπετάσεις που εκδηλώνονται μετά από απλές ζεύξεις της γαμμής, αφού και στις δύο πειπτώσεις η γαμμή θεωείται σαν αχικά αφότιστη. - Ταχεία μείωση των οδευόντων κυμάτων πάνω στη γαμμή επιτυγχάνεται με την πόσκαιη παεμβολή κατά τη ζεύξη ή επανάζευξη της γαμμής αντιστάσεων κατάλληλης πμής (Σχήμα 27 δ,ε). - Ζεύξη σε ποκαθοισμένες χονικές στιγμές, είτε με συγχονισμό των πόλων του διακόπτη είτε με την μέσω ηλεκτονικών κυκλωμάτων επανάζευξη τη χονική στιγμή της ελαχιστοποίησης της τάσης στα άκα του διακόπτη. Η μέθοδος αυτή βίσκεται υπό μελέτη πος εφαμογή σε δίκτυα τάσεως ανωτέας των 765 kv. - Κατάγηση ενδεχομένως, της τιφασικής επανάζευξης η οποία και δημιουγεί τις μεγαλύτεες υπετάσεις. - Ζεύξη της γαμμής με χαμηλότεη τάση λειτουγίας. - Χήση κατάλληλων αλεξικέαυνων.. Υπετάσεις μεταξύ φάσεων Οι υπετάσεις, οι οποίες εξετάσθηκαν σπς αμέσως ποηγούμενες πααγάφους, είναι υπετάσεις μεταξύ φάσεων και γης. Αυτές αναπτυσσόμενες σε κάθε φάση αφ ενός δεν είναι σύγχονες, αφ' ετέου έχουν διάφοες μοφές και πολικότητες και γι αυτό το λόγο δημιουγούν υπετάσεις μεταξύ φάσεων. Από αναλύσεις σε Η.Υ. και μετήσεις σε παγματικές Γ.Μ. έχει ποκύψει ότι οι μεταξύ φάσεως και γης, υπετάσεις δυο απο τις τεις φάσεις μιας Γ.Μ. έχουν ανπθετη πολικότητα όταν φθάνουν στο μέγιστο τους, έχουμε με άλλα λόγια υπετάσεις μεταξύ φάσεων πιο μεγάλες από τις υπετάσεις μεταξύ φάσεως και γης. Η σχέση των υπετάσεων αυτών μεταξύ ταυς είναι τηςτάξεως του 1,5. d