ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών ΣΤΕΡΓΙΟΥ ΘΕΟΦΙΛΟΥ Αριθμός Μητρώου: 7198 Θέμα «ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΓΡΑΜΜΩΝ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ» Επιβλέπουσα ΕΠΙΚΟΥΡΗ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ ΠΥΡΓΙΩΤΗ Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Πάτρα, Οκτώβριος

2 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η Διπλωματική Εργασία με θέμα «ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΓΡΑΜΜΩΝ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ» Του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών ΣΤΕΡΓΙΟΥ ΘΕΟΦΙΛΟΥ Αριθμός Μητρώου: 7198 Παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάστηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις.../../ Η Επιβλέπουσα : Ο Διευθυντής του Τομέα: Πυργιώτη Ελευθερία Επίκουρος Καθηγήτρια Αλεξανδρίδης Αντώνης Καθηγητής 2

3 Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Θέμα: «ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΓΡΑΜΜΩΝ ΜΕΣΗΣ ΤΑΣΗΣ» Φοιτητής: Επιβλέπουσα: Στεργίου Θεόφιλος του Παναγιώτη Επίκουρη Καθηγήτρια Ελευθερία Πυργιώτη 3

4 Περίληψη Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη των αναπτυσσόμενων υπερτάσεων σε γραμμές μεταφοράς δικτύου μέσης τάσης που αποτελείται από ξύλινους πυλώνες.για τη μελέτη αυτή, κρίνεται σημαντική και η δημιουργία ενός μοντέλου με τα χαρακτηριστικά μονωτήρα μέσης τάσης.το μοντέλο αυτό θα ενσωματωθεί στο μοντέλο της γραμμής μέσης τάσης των 20kV. Στην διπλωματική αυτή δημιουργήθηκαν 2 μοντέλα δικτύου μέσης τάσης.το πρώτο μοντέλο αφορά ξυλινους πυλώνες με ξύλινες τραβέρσες που αναπαριστώνται στο πρόγραμμα EMTP από ένα κλιμακωτό δίκτυο αντιστάσεων.ενώ στο δεύτερο μοντέλο μας, για την αναπαράσταση των ξύλινων πυλώνων με σιδερένια τραβέρσα αυτή την φορά, χρησιμοποιήσαμε Π-Ισοδύναμο. Για το σχεδιασμό του μοντέλου του μονωτήρα χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο Volt- Time Curve,αλλά ήταν απαραίτητο να δημιουργηθεί νέα εξίσωση,επειδή το μήκος του μονωτήρα είναι πολύ μικρό.επίσης,χρησιμοποιήθηκαν δύο τύποι κεραυνού για προσομοιώσεις,για γρήγορο και αργό σήμα,με τιμή ρεύματος 10kA.Για το γρήγορο,οι τιμές χρόνων μετώπου και ουράς είναι 2.75/77.5μs και για το αργό σήμα είναι 10/350μs. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία υπάρχουν 9 κεφάλαια.στα πρώτα 5 κεφάλαια έγινε μια παράθεση πληροφοριών και θεωρητική προσέγγιση όλων των επιμέρους τμημάτων που συνθέτουν τη συνολική διάταξη της μελέτης.στο κεφάλαιο 6 γίνεται λεπτομερής αναφορά στο πρόγραμμα ATP-EMTP,στο οποίο πραγματοποιήθηκε η προσομοίωση.στο κεφάλαιο 7 γίνεται μοντελοποίηση όλων των στοιχείων της διάταξης και η ενσωμάτωσή τους στο ATP-EMTP. Στο κεφάλαιο 8 γίνεται παρουσίαση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης και σημαντικών συμπερασμάτων σχετικά με την διάταξη.τελος στο κεφάλαιο 9 παρουσιάζεται το παράρτημα μας με χρήσιμες πληροφορίες και κανονισμούς από την ΔΕΗ. 4

5 Abstract The purpose of this present thesis is the study of the induced overvoltages on medium voltage transmission lines of a network (20kV) which consists of wooden poles.for this study, is important to create a model with the features of a medium-voltage insulator.this model will be incorporated into the model of a medium-voltage line of 20kV. In this diplomatic were created 2 models of medium voltage.the first is concerned about wooden poles with wooden cross-arms represented in EMTP program from a ladder restistance network.while in the second model for the representation of wooden poles with steel cross-arm we used a P-Equivalent. The Volt-Time Curve model is used to model the insulator, but it was necessary to create a new equation for the specific model, because of the short length of the insulator.also, two types of lightning are used for the simulation,for fast and slow signal with current value in 10kA.For the fast signal,the values of front and tail time are 2,75/77.5μs and for the slow signal 10/350μs. This thesis consists of 9 chapters.in the first 5 chapters there is a quote of information and theoretical approach to individual parts that constitute the overall layout of the study.the chapter 6 is a detailed reference to the ATP-EMTP program, in which the simulation was performed.the chapter 7 is about the modeling of all ellements of the layout and incorporation into the ATP-EMTP.At chapter 8 we present the simulation results and significant inferences about the layout.finally at Chapter 9 we present the Appendix with useful informations and regulations of the Greek Electrical Power Distribution Company. 5

6 Ευχαριστίες Θα ήθελα να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες στην επιβλέπουσα καθηγήτρια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, κ. Ελευθερία Πυργιώτη για την πολύτιμη καθοδήγηση και επίβλεψη. Χωρίς την άμεση και συνεχή βοήθεια της η εκπόνηση της παρούσας διπλωματικής θα ήταν αδύνατη. Η άψογη συνεργασία που είχαμε όλο αυτό το διάστημα και η καθολική συνεισφορά της ήταν πραγματικά ανεκτίμητη.θα τρέφω αμέριστο σεβασμό πάντα προς το πρόσωπο της. Ακόμη, δεν θα μπορούσα να μην ευχαριστήσω τους συμφοιτητές μου που συνέβαλαν σε μεγάλο βαθμό με τις πληροφορίες και τα δεδομένα που μου παρείχαν για την ολοκλήρωση της εργασίας. Επίσης, εκφράζω την ευγνωμοσύνη μου στους φίλους μου για τη βοήθεια και στήριξη τους καθ όλη τη διάρκεια ολοκλήρωσης της εργασίας αυτής αλλά και των φοιτητικών μου χρόνων σε όλη αυτή την διαδρομή. Τέλος, χρωστώ ολόψυχα ένα μεγάλο ευχαριστώ στους γονείς μου, Παναγιώτη&Μαρία, αλλά και στις αδερφές μου Βάσω&Λίνα για την αμέριστη συμπαράσταση τους καθ 'όλη τη διάρκεια των σπουδών μου, τη συνεχή κατανόηση όλων των δυσκολιών που αντιμετώπισα και την συμπαράσταση τους στη φοιτητική μου σταδιοδρομία. 6

7 Περιεχόμενα Κεφάλαιο 1 : Ο κεραυνός σαν φυσικό φαινόμενο 1.1 Ατμοσφαιρική εκκένωση Είδη κεραυνών Φάσεις κεραυνικής εκκένωσης Ρεύμα του κεραυνού και σχετικές παραμέτροι Χαρακτηριστικές παράμετροι ενός κεραυνού Παράγοντες που επηρεάζουν τον κεραυνό-συχνοτητα κεραυνών..16 Κεφάλαιο 2 : Γραμμές μεταφοράς και οι καταπονήσεις τους 2.1Γραμμέςμεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας Γενικά στοχεία Είδη γραμμών μεταφοράς Χαρακτηριστικά γραμμών μεταφοράς Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά γραμμών μεταφοράς Αυτεπαγωγή γραμμής μεταφοράς Εγκάρσια αγωγιμότητα γραμμής μεταφοράς Ωμική αντίσταση γραμμής μεταφοράς Μηχανικά χαρακτηριστικά γραμμών μεταφοράς Καταπονήσεις γραμμών μεταφοράς Εσωτερικές υπερτάσεις Εξωτερικές Ατμοσφαιρικές υπερτάσεις 25 Κεφάλαιο 3 : Πυλώνες 3.1 Εισαγωγή Βασικές έννοιες Μονωτική συμπεριφορά ξύλινου στύλου Παράμετροι μεταβλητής αντίστασης ξύλινου στύλου Προδιαγραφές των στύλων μέσης και χαμηλής τάσης Κλιμακωτό μοντέλο αντιστάσεων-ladder Wooden Pole Network 31 Κεφάλαιο 4 : Αγωγοί και καλώδια ΜΤ-ΧΤ 4.1 Γενικά περί αγωγών Αγωγοί από χαλκό Αγωγοί από αλουμίνιο Αγωγοί από αλουμίνιο και χάλυβα (ΑCSR) 41 7

8 Κεφάλαιο 5 : Μονωτήρες 5.1 Γενικά περί μονωτήρων Βασικοί ορισμοί για μονωτήρες Είδη και βασικές κατηγορίες μονωτήρων Κατηγορίες μονωτήρων ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης τους Κατηγορίες μονωτήρων ανάλογα με τους χώρου χρήσης Είδη μονωτήρων Απώλεια μόνωσης μονωτήρα Υπολογισμός εξίσωσης μονωτήρα...51 Κεφάλαιο 6 : Το πρόγραμμα ATP EMTP 6.1 Εισαγωγή Ιστορικά στοιχεία Τρόπος επίλυσης ηλεκτρικών δικτύων με το ATP EMTP Επίλυση στο πεδίο του χρόνου Επίλυση στο πεδίο της συχνότητας Βιβλιοθήκες Μοντέλων του ATP-EMTP Μελέτες με το ATP-EMTP TACS MODELS Ρουτίνες Υποστήριξης στο Πρόγραμμα ATP-EMTP Προγράμματα Υποστήριξης του ATP-EMTP Το Control centre Το PC PLOT Το PLOT XY Το GTP-PLOT Το Programmer's File Editor (PFE) Το ATP-LCC Το ATP-Draw Γενικά για το περιβάλλον του ATP-Draw Τύποι στοιχείων οι οποίοι υποστηρίζονται από το ATP-Draw Τύποι αρχείων τα οποία υποστηρίζονται από το ATP-Draw Διαδικασία προσομοίωσης με χρήση του ATP-Draw

9 Κεφάλαιο 7: Μοντελοποίηση των στοιχείων της διάταξης και ενσωμάτωση τους στο ATP EMTP 7.1 Εισαγωγή Γεννήτρια εξομοίωσης κεραυνού Γραμμή μεταφοράς ηλ. Ενέργειας μέσης τάσης 20 kv Εμπεδήσεις προσαρμογής Μονωτήρες στήριξης της εναέριας γραμμής Παρουσίαση του Κώδικα του Μοντέλου που χρησιμοποιήθηκε Λεπτομερής Επεξήγηση του Κώδικα βήμα προς βήμα Επεξήγηση της Λειτουργίας του Μοντέλου του Μονωτήρα Μοντέλο διάταξης Μοντέλο διάταξης ξύλινου στύλου με ξύλινη τραβέρσα Μοντέλο διάταξης ξύλινου στυλου με μεταλλική τραβέρσα 90 Κεφάλαιο 8: Παρουσίαση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης&εξαγωγήαποτελεσμάτων. 8.1 Εισαγωγή 95 Σήμα 10/350μs. 8.2 Για το ισοδύναμο ξύλινου πυλώνα με ξύλινη τραβέρσα και για αργό σήμα 10/350μs παρουσιάζονται οι γραφικές..100 Α)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β. Β)ΠΛΗΓΜΑ ΠΑΝΩ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΟΥ ΠΡΩΤΟΥ ΣΤΥΛΟΥ 8.3 Για δίκτυο αντιστάσεων αποτελούμενο από 20 ξύλινους πυλώνες σε μήκος γραμμής 2km με 1 πυλώνα ανά 100m και βραχυκυκλωμένος ανά 4ο στύλο:.108 Α)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΟΥ ΠΡΩΤΟΥ ΣΤΥΛΟΥ Β)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Α. Γ)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΟΝ ΣΤΥΛΟ Για το μοντέλο του ξύλινου με την μεταλλική και για αργό σήμα 10/350μs πήραμε τις παρακάτω γραφικές: 120 A)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β. 8.5 Σύγκριση ΤΩΝ 2 μοντέλων μας για αργό σήμα 124 A)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β. Σήμα 2.75/77.5μs Για ξύλινο στύλο με ξύλινη τραβέρσα και γρήγορο σήμα 2.75/77.5μs εξάγονται οι παρακάτω γραφικές:.129 A)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β. B)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Α. Γ)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ C.. 9

10 8.7 Για το ισοδύναμο ξύλινου στύλου με μεταλλική τραβέρσα:.138 Α)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β. 8.8 Σύγκριση ΤΩΝ 2 μοντέλων μας για γρήγορο σήμα:.142 Α)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β. 8.9 Για δίκτυο αντιστάσεων αποτελούμενο από 20 ξύλινους πυλώνες σε μήκος γραμμής 2km με 1 πυλώνα ανά 100m και βραχυκυκλωμένος ανά 4ο στύλο:συγκριση ΓΙΑ ΓΡΗΓΟΡΟ ΚΑΙ ΑΡΓΟ ΣΗΜΑ ΣΕ ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΟΥ 1 ΟΥ Παρατηρήσεις Συμπεράσματα.148 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 : Παράρτημα

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο :Ο κεραυνός σαν φυσικό φαινόμενο 1.1)Ατμοσφαιρική εκκένωση Η αστραπή είναι μια τεράστια ηλεκτροστατική εκκένωση η οποία εμφανίζεται ως απλή ή πολλαπλή μεταξύ φορτισμένων ηλεκτρικά περιοχών.οι περιοχές αυτές μπορούν να χωριστούν είτε σε διαφορετικά σημεία ενός και μόνο νέφους (ΙC-intra cloud), είτε σε δύο διαφορετικά νέφη (CC cloud cloud), είτε ακόμα μεταξύ νέφους και γης (CC cloud ground).η περίπτωση όπου παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον είναι η τρίτη (CC-cloud ground) η οποία ονομάζεται και κεραυνός. Σε όλη τη Γη πέφτουν περίπου 100 κεραυνοί το δευτερόλεπτο. Ο κάθε κεραυνός παράγει τεράστια ισχύ, αλλά η πρακτική αξιοποίηση της είναι αδύνατη εξαιτίας της πολύ μικρής διάρκειας του φαινομένου.η ηλεκτρική αγωγιμότητα της ατμόσφαιρας οφείλεται κυρίως στα θετικά και αρνητικά ιόντα που κινούνται μέσα στο ηλεκτρικό της πεδίο. Η αγωγιμότητα του αέρα αυξάνει σε σχέση με το ύψος.η διαφορά δυναμικού που προκαλεί τον κεραυνό οφείλεται στα συνήθως αρνητικά φορτισμένα ιόντα στα σύννεφα και στα θετικά φορτισμένα ιόντα της ξηράς ή της θάλασσας. Ο κεραυνός λοιπόν δημιουργείται κατά τη διάρκεια των καταιγίδων και οφείλεται στη συγκέντρωση σε διαφορετικές περιοχές θετικών και αρνητικών ηλεκτρικών φορτίων.έτσι, δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο και όταν η ένταση του φτάσει σε μεγάλη τιμή, ξεσπά ο κεραυνός με διάτρηση του αέρα και δημιουργία σπινθήρα. Η διαφορά δυναμικού κατά την έκρηξη ενός κεραυνού είναι πολλά εκατομμύρια Volt και η ένταση του ρεύματος δεκάδες χιλιάδες Αμπέρ.Το μήκος ενός κεραυνού φθάνει έως αρκετά χιλιόμετρα και έχει τεθλασμένη ή κυματοειδή μορφή.το πλάτος του σπινθήρα είναι μικρό και φτάνει το πολύ μερικές δεκάδες εκατοστά.η διάρκεια που κρατά ο κεραυνός είναι μικρότερη από ένα δευτερόλεπτο, αλλά η θερμοκρασία που αναπτύσσεται μπορεί να φτάσει έως και βαθμούς Κελσίου. Δημιουργεί έντονο ιονισμό των αερίων του αέρα, τα οποία εκπέμπουν φως κατά τη διάρκεια της εκκένωσης (το φαινόμενο της αστραπής). Η υπερβολική θέρμανση του αέρα και η εκτόνωση του δημιουργεί τον δυνατό κρότο που ονομάζουμε βροντή.τα ισχυρά ρεύματα του κεραυνού προκαλούν καταστροφές. Μπορούν να ανάψουν φωτιά στο δάσος, να δημιουργήσουν σοβαρή βλάβη στις ηλεκτρικές γραμμές και να καταστρέψουν απροστάτευτες εγκαταστάσεις. Σημειώνεται επίσης ότι σύμφωνα με σύγχρονες επιστημονικές απόψεις οι έννοιες του κεραυνού και της αστραπής ταυτίζονται. Την αφορμή για την μελέτη του φαινομένου του κεραυνού αλλά και των υπερτάσεων που αναπτύσσονται εξαιτίας του,αποτέλεσε η αξιόπιστη λειτουργία των συστημάτων διανομής και η προστασία των καταναλωτών μέσης και χαμηλής τάσης. Ο ουσιαστικός σκοπός αυτής της μελέτης-έρευνας είναι να διαμορφωθεί ένα σύστημα διανομής ικανό να ανταποκρίνεται στο απρόβλεπτο κεραυνικό φαινόμενο.στη συνέχεια αυτού του κεφαλαίου παρατίθενται σημαντικές πληροφορίες και απαραίτητα στοιχεία με τα φυσικά χαρακτηριστικά του κεραυνού, τις παραμέτρους του και τις επιπτώσεις ενός κεραυνικού πλήγματος από διαφορετικές σκοπιές. Στα επόμενα δύο σχήματα φαίνεται ποιοτικά η τυπική κατανομή των φορτίων μέσα στο σύννεφο και το ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ σύννεφου και γης. 11

12 Σχήμα 1.1: Κατανομή του φορτίου εντός του νέφους. Ηλεκτρικό πεδίο νέφους-γής.[1] Σχήμα 1.2: Κατανομή φορτίων στο σύννεφο.[1] Η πυκνότητα και η διαπορά των φορτίων και των 2 προσήμων δημιουργούν μία συγκεχυμένη εικόνα μέσα στο νέφος,η οποία διαρκώς μεταβάλλεται,γεγονός που εμποδίζει τη συστηματική ταξινόμηση των ηλεκτρικών καταστάσεων που μπορούν να επικρατούν μέσα σ ένα ηλεκτρισμένο νέφος. 1.2)Ειδη κεραυνών Ο κεραυνός ξεκινά από σημεία υψηλής πεδιακής έντασης. Δύο ετερόσημα φορτία μέσα στο ίδιο σύννεφο ή δύο γειτονικά σύννεφα δημιουργούν στο διάστημα που παρεμβάλλεται μεταξύ τους υψηλές πεδιακές εντάσεις που μπορούν να προκαλέσουν μία εκκένωση εσωτερική του νέφους, ή ανάμεσα σε δύο σύννεφα. Συγκέντρωση φορτίου ενός πρόσημου σε μία θέση του νέφους και το φορτίο αντίθετου πρόσημου, που επάγεται εξαιτίας του, στο έδαφος, δημιουργούν ανάμεσα στο νέφος και το έδαφος μία ζώνη αυξημένων πεδιακών εντάσεων. Διακρίνονται 3 είδη ατμοσφαιρικών εκκενώσεων : 12

13 Εντός του ίδιου σύννεφου (ΙC-intra cloud) Οι υπάρχουσες πληροφορίες για τους κεραυνούς αυτού του τύπου είναι λίγες και επιπλέον συχνά αντιφάσκουν μεταξύ τους. Γενικά στην περίπτωση αυτή η εκκένωση λαμβάνει χώρα ανάμεσα στο ανώτερο θετικό και στο κατώτερο αρνητικό κέντρο του χωρικού φορτίου. Η διάρκεια της εκκένωσης είναι μεγάλη και το ρεύμα της έχει τιμές μερικές εκατοντάδες Α ως 1κΑ. Μεταξύ δυο σύννεφων (CC - cloud cloud) Οι κεραυνοί αυτοί εμφανίζονται σε ύψος μεγαλύτερο του 1km και μικρότερο των 10km. Βασικό χαρακτηριστικό τους είναι ότι έχουν μεγάλο μήκος κεραυνικού τόξου, μέχρι και 40km. Μεταξύ σύννεφου-γης(cg - cloud ground). Οι κεραυνοί της κατηγορίας αυτής παρατηρούνται όταν το ηλεκτρικό πεδίο πάρει την κρίσιμη τιμή πλησίον του νέφους (εκκένωση κατερχόμενη), ή πλησίον της γης (εκκένωση ανερχόμενη). Σαν πολικότητα της εκκένωσης λαμβάνεται εκείνη του φορτίου του κάτω μέρους του σύννεφου που την προκάλεσε. Το 80% των κεραυνών που κατευθύνονται στη γη προέρχονται από σύννεφα αρνητικά φορτισμένα στην κάτω περιοχή τους και γι αυτό είναι κεραυνοί αρνητικής πολικότητας. 1.3)Φάσεις κεραυνικής εκκένωσης Οι φάσεις της κεραυνικής εκκένωσης είναι τρεις : 1) Προεκκένωση 2)Εκκένωση αντίθετης φοράς 3)Κύρια εκκένωση Σχήμα 1.3:Φάσεις κεραυνικής εκκένωσης[1] Οι υψηλότερες εντάσεις μέσα στη ζώνη αυτή μπορεί να αναπτύσσονται είτε κοντά στο νέφος είτε σε περίπτωση που το έδαφος παρουσιάζει μία σημαντική προεξοχή στην πλευρά του εδάφους. Στην πρώτη περίπτωση, η ενδεχόμενη εκκένωση που θα επακολουθήσει θα αρχίσει από το νέφος, (με ένα κατερχόμενο οχετό προεκκένωσης) ενώ στη δεύτερη από το έδαφος (με έναν ανερχόμενο οχετό προεκκένωσης). Έτσι διακρίνονται τέσσερις περιπτώσεις έναρξης του οχετού προεκκένωσης του κεραυνού Σχ.1.4 (1α - 4α). Περίπτωση 1α: "Κατερχόμενος αρνητικός οχετός" προεκκένωσης που αρχίζει από ένα αρνητικό σύννεφο. 13

14 Περίπτωση 2α: "ανερχόμενος θετικός οχετός" προεκκένωσης που αρχίζει από μία προεξοχή του εδάφους κάτω από ένα αρνητικό σύννεφο. Περίπτωση 3α: "κατερχόμενος θετικός οχετός" προεκκένωσης που αρχίζει από ένα θετικό σύννεφο. Περίπτωση 4α: "ανερχόμενος αρνητικός οχετός" προεκκένωσης που αρχίζει από μία προεξοχή του εδάφους κάτω από ένα θετικό σύννεφο Αν ο οχετός προεκκένωσης που αναπτύσσεται με έναν από τους τέσσερις πιο πάνω τρόπους γεφυρώσει ολόκληρο το διάκενο σύννεφο-γη, επακολουθεί ο οχετός επιστροφής και έτσι ολοκληρώνεται ένας από τους τέσσερις τύπους κεραυνού που εικονίζεται στο κατώτερο μέρος του Σχ.1.4 στους οποίους δίνονται οι πιο κάτω ορισμοί. Περίπτωση 1β:"κατερχόμενη αρνητική εκκένωση" πηγάζει από ένα αρνητικό σύννεφο με ένα κατερχόμενο οχετό προεκκένωσης και αποτελεί τον πιο συνηθισμένο τύπο κεραυνού που παρατηρείται στα 90% περίπου των περιπτώσεων. Περίπτωση 2β:"ανερχόμενος θετικός οχετός/αρνητική εκκένωση" πηγάζει από μία προεξοχή του εδάφους κάτω από ένα αρνητικό σύννεφο. Περίπτωση 3β:"κατερχόμενη θετική εκκένωση" πηγάζει από ένα θετικό σύννεφο (πολύ σπάνια περίπτωση). Περίπτωση 4β:"ανερχόμενος αρνητικός οχετός/θετική εκκένωση" πηγάζει από μία προεξοχή του εδάφους κάτω από ένα θετικό σύννεφο Σχήµα 1.4: Είδη κεραυνών : α ανάπτυξη οχετού προεκκένωσης β συµπλήρωση του αντίστοιχου είδους κεραυνού µε οχετό επιστροφής. l : οχετός προεκκένωσης, r : οχετός επιστροφής, v : κατεύθυνση µετάδοσης 1.4) Ρεύμα του κεραυνού και σχετικές παράμετροι [4] 14

15 1.4.1)Χαρακτηριστικές παράμετροι ενός κεραυνού αποτελούν: H πολικότητα, η οποία καθορίζεται από το πρόσημο του φορτίου κεραυνού και εξαρτάται από την γεωγραφική θέση. Στην πλειοψηφία των περιπτώσεων 90% το φορτίο του κεραυνού είναι αρνητικό. Η κατεύθυνση, η οποία καθορίζεται από το μέσο εκκίνησης του κεραυνού από το σύννεφο προς την γη η από τη γη προς το σύννεφο. H πολικότητα οχετού προεκκενωσης, ταυτίζεται με την πολικότητα του φορτιου της θέσης από την οποία ξεκινά, πχ. από ένα θετικό σύννεφο ξεκινά ένας θετικός οχετός προεκκενωσης ενώ από μια προεξοχή του εδάφους κάτω από ένα θετικό σύννεφο ξεκινά ένας αρνητικός οχετός προεκκενωσης Το ρεύμα,το όποιο εμφανίζεται υπό την μορφή μιας η περισσοτέρων κρούσεων με απότομο μέτωπο που η κάθε μια τους μετά το μέγιστο εύρος μειώνεται με σχετικά αργό ρυθμό.τυπικη κυματομορφη του ρευματος ενός κεραυνού αποτελεί αυτή με διάρκεια μετώπου τάξης 5μs και διάρκεια ημίσεως εύρους της τάξης των 100μs. H πολικότητα, η οποία καθορίζεται από το πρόσημο του φορτίου κεραυνού και εξαρτάται από την γεωγραφική θέση. Στην πλειοψηφία των περιπτώσεων 90% το φορτίο του κεραυνού είναι αρνητικό. Χαρακτηριστικά μεγέθη του ρεύματος κεραυνού αποτελούν: Το μέγιστο εύρος (I),το εύρος του ρεύματος ενός κεραυνού μπορεί να ποικίλει από μερικές εκατοντάδες Α μέχρι εκατοντάδες ka.το μέγιστο εύρος του ρεύματος του κεραυνου σε συνδυασμο με την αντισταση που θα αναγκαστει να διαρρευσει καθοριζουν τη μεγιστη αναπτυσσομενη εξαιτιας του ταση. Επομενως σε ένα ηλεκτρικό συστημα το μεγιστος ευρος του ρευματος καθοριζει την πιθανοτητα διασπασης της μονωσης Η μεση κλιση του ρευματος κεραυνου di max :Η συγκεκριμένη κλίση dt προσδιορίζει τις τάσεις λογικών κυκλωματων η κυκλωματων στοιχειων συστητατων πλοηγησης αεροσκαφων και γενικοτερα όλα τα ειδη επαγωγικων πτωσεων τασης idt, το ολοκληρωμα του ρευματος του κεραυνου Το ολικο φορτιο(qtotal)= στο χρονο,για ολη την διαρκεια του.αποτελεί το μετρο της ενεργειας του κερανου προς μεταλλικες επιφανειες οπωςς και αυτό της διαχυσης του μεταβατικου ηλεκτικου πειδου μεσω μεταλλικων κλωβων.φαινομενα όπως η τοπικη τηξη και διατρησημεταλλων προκαλειται συνηθως από το μεταφερομενο φορτιο του κεραυνου. 2 Το ολοκληρωμα του τετραγωνου του ρευματος i dt αποτελει ποσο αναλογο με την ενεργεια της κεραυνικης εκκενωσης και δυναται να προκαλεσει θερμικα φαινομενα(όπως εναυση ευφλεκτων υγρων η αεριων) 15

16 Σχήμα 1.5: Γενικευμένη κυματομορφή κεραυνικού ρεύματος. [1] Μια ενδιαφέρουσα παράμετρος,εκτός από τη μέγιστη τιμή του ρεύματος, είναι και η διάρκεια ροής μιας ορισμένης έντασης ρεύματος. Όσο μεγαλύτερη είναι αυτή η διάρκεια τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια που συσσωρεύεται μέσα στην αντίσταση που διαρρέει, και κατά συνέπεια, τόσο μεγαλύτερη η ελκυόμενη θερμότητα, αφού 2 είναι ανάλογη του i dt.για το λόγο αυτό κεραυνοί με μεγάλη διάρκεια ρεύματος, έστω και αν η μέγιστη τιμή του ρεύματος δεν είναι πολύ ψηλή ονομάζονται θερμοί σε αντίθεση με άλλους που μπορεί να αναπτύσσουν μεγάλα ρεύματα μικρής διάρκειας. Οι θερμοί κεραυνοί είναι πιο επικίνδυνοι μόνο όταν προκύπτει θέμα πυρκαγιάς ή έκρηξης ενώ για ηλεκτρικά συστήματα πιο επικίνδυνοι είναι οι κεραυνοί με μεγάλες εντάσεις και μικρή διάρκεια )Παράγοντες που επηρεάζουν τον κεραυνό-συχνοτητα κεραυνών Σε περιοχές με εύκρατο κλίμα τα χαρακτηριστικά του κεραυνού απηρεάζονται από την ορεογραφική κατάσταση της περιοχής.στις ορεινές περιοχές η ένταση του ρεύματος του κερανού,καθώς και το σχετικό φορτίο,είναι μικρά.αυτό συμβαίνει γιατί η μικρή αποσταση νέφους-γης προκαλει εκκενώσεις στην γη πριν ολοκληρωθεί η διαδικασια φόρτισης του νέφους.συνεπώς και το μικρό μήκος του αγωγού του κεραυνού έχει σαν αποτέλεσμα την συσσώρευση ενός μικρού μονο φορτίου κατά μήκος αυτού. Στις πεδινές περιοχές ο αριθμός των εκκενωσεων είναι μικροτερος από ότι στις ορεινες αλλα καθοτι η αποσταση νεφους-γης είναι μεγαλυτερη σημειωνονται κεραυνοι με υψηλες εντασεις ρευματος.αυτο οφειλεται στην παρουσια πολύ φορτισμενων νεφων και οχετων εκκενωσεων μεγαλου μηκους. Η εποχη παίζει φυσικά μεγαλο ρολο στην δημιουργια κεραυνικων εκκενωσεων.το καλοκαιρι, λογω της σηματνικης αποστασης μεταξυ των συννεφων και γης, πολλες εκκενωσεις συμβαινουν μεταξυ των νεφων η εσωτερικα ενός νεφους.αυτο εχει σαν συνεπεια μια αποτομη μεταβολη του ηλεκτικου πεδιου στην επιφανεια του εδαφους.αν υπαρχει καποια αιχμηρη κατασκευη, το πεδιο κοντα στο εδαφος μπορει να γινει τοσο εντονο ώστε να δημιουργηθει μια ανερχομενη εκκενωση.κατα την καλοκαιρινη περιοδο οι ανερχομενς εκκενωσεις είναι ποολυ περισσοτερες από τις κατερχομενες.τον υπολοιπο χρονο, τα νεφη κινουνται χαμηλοτερα,γεγονος που διευκολυνει την εκκενωση προς τη γη πριν ακομα η διαδικασια φορτισης του συννεφου 16

17 ολοκληρωθει.συνεπως οι εκκενωσεις μεταξυ των νεφων είναι σπανιοτερες από αυτές μεταξυ νεφους και γης. Στο σημειο αυτό είναι σκοπιμο να δοθουν οι ορισμοι για την κεραυνικη σταθμη και τις ισοδυναμικες καμπυλες.κεραυνικη σταθμη συγκεκριμενου τοπου είναι το πληθος των ημερων καταιγιδας που αντιστιχουν στο συγκεκριμενο τοπο μεσα σένα χρονο.μερα καταιγιδας χαρακτηριζεται εκεινη κατά την οποια ακουγεται μια τουλαχιστον βροντη.παρότι ο συγκεκριμενος ορισμός δεν φαινεται διαιτερα επιστημονικος παρεχει την δυνατοτητα εκτιμησης του κινδυνου κρεαυνοπληξιας στον συγκεκριμενο τοπο.ετσι το πληθος των ανα ετος στατιστικα αναμενομενων πληγαμτων προς τη γη ανα Km^2 πειφανειας δαινεται από το 1/5 της κεραυνικης σταθμης.συνδεοντας τοπους της ιδιας κεραυνικης σταθμης προκυπτουν οι ισοκεραυνικες καμπυλες.. Σχήμα 1.6: Μέσος αριθμός κεραυνικών πληγμάτων ανα τετραγωνικό χιλιόμετρο και ανα έτος. [3] 17

18 Σχήμα 1.7: Ισοκεραυνικός χάρτης του Ελλαδικού χώρου [2] ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ: [1] Ι.Α. Σταθόπουλου, Προστασία Τεχνικών Εγκαταστάσεων Έναντι Υπερτάσεων, Αθήνα 1989, Εκδόσεις ΣΥΜΕΩΝ. [2] Ε. Πυργιώτη, Προστασία Κατασκευών από Κεραυνούς, Πάτρα 2010, Εκδόσεις Πανεπιστημίου Πατρών. [3] [4] Ε. Πυργιώτη, Υψηλές Τάσεις & Υπερτάσεις στα Δίκτυα Ηλεκτρικής Ενέργειας, Πάτρα 2008, Εκδόσεις Πανεπιστημίου Πατρών. 18

19 Κεφάλαιο 2 : Γραμμές μεταφοράς και οι καταπονήσεις τους 2.1) Γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας 2.1.1) Γενικά στοιχεία Οι γραμμές μεταφοράς παίζουν σημαντικότατο ρόλο στην αποτελεσματικότητα των σύγχρονων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, αποτελώντας ένα από τα σημαντικότερα μέρη που τα αποτελούν. Μάλιστα αυτή τους η σημασία αναδεικνύεται και συνάμα αυξάνεται από το γεγονός της ολοένα και μεγαλύτερης ποσότητας της μεταφερόμενης ενέργειας την οποία επιβάλλει τόσο ο σύγχρονος τρόπος ζωής όσο και η γιγάντωση της τεχνολογίας, η οποία έχει επιφέρει μεγάλη αύξηση στη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας. Τα συστήματα μεταφοράς και διανομής της ηλεκτρικής ενέργειας αποτελεί το μέσο παραλαβής της ενέργειας από το σταθμό παραγωγής της και απόδοσής της μέχρι και τον τελευταίο καταναλωτή. Το μέσο εκείνο του συστήματος το οποίο περιλαμβάνει τη μεταφορά της ενέργειας ως τους υποσταθμούς και το τελικό δίκτυο διανομής είναι οι γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας του συστήματος. Οποιοδήποτε σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας είτε πρόκειται για σύστημα μεταφοράς - δηλαδή οι γραμμές μεταφοράς είναι φορτισμένες υπό ονομαστική τάση 150 με 400 kv- είτε για σύστημα διανομής-δηλαδή γραμμές φορτισμένες με λιγότερη ονομαστική τάση της τάξης των 20 kv- πρέπει να ικανοποιεί ορισμένες γενικές απαιτήσεις, οι οποίες παρατίθενται παρακάτω και είναι οι εξής: Το σύστημα μεταφοράς θα πρέπει να παρέχει σταθερή, ή τουλάχιστον σχεδόν σταθερή, τάση και οι τάσεις των φάσεων είναι απαραίτητο να βρίσκονται σε ισορροπία. Το κύμα της τάσης πρέπει να έχει ημιτονοειδή μορφή και η συχνότητα να είναι σταθερή. Η αποδοτικότητα θα πρέπει να πλησιάζει την τιμή εκείνη, η οποία συνεπάγεται το ελάχιστο ετήσιο κόστος μεταφοράς αλλά και συντήρησης του συστήματος. Η επίδραση του συστήματος μεταφοράς στις εγκαταστάσεις άλλων επιχειρήσεων, όπως είναι αυτές των τηλεφωνικών ή ακόμα και ραδιοφωνικών, που προκαλείται από ηλεκτρικές ή μαγνητικές παρεμβολές, θα πρέπει να περιορίζεται εντός παραδεκτών από το νόμο ορίων. Με τον όρο γραμμές μεταφοράς, αναφερόμαστε κύρια στις εναέριες γραμμές, διότι αυτές είναι που συμμετέχουν στα δίκτυα μεταφοράς και διασύνδεσης ηλεκτρικής ενέργειας. Βέβαια όπως προαναφέρθηκε υπάρχει και χρησιμοποίηση υπόγειων γραμμών μεταφοράς υψηλής αλλά και υπερυψηλής τάσης, όμως αυτή η χρήση είναι πολύ περιορισμένη και απαντάται κυρίως στη μεταφορά ή υπομεταφορά μέσα στα αστικά κέντρα αλλά και στις διασυνδέσεις των νησιωτικών περιοχών με την ηπειρωτική χώρα στην Ελλάδα και στον υπόλοιπο κόσμο. 19

20 2.2)ΕΙΔΗ ΓΡΑΜΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Οι γραμμές μεταφοράς μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με τέσσερις κύριους τρόπους. Καταρχάς από το επίπεδο της τάσης με το οποίο είναι φορτισμένες, από το μήκος τους, από τον αριθμό των κυκλωμάτων τους, και τέλος από την ικανότητά τους στην μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας. Στην δεύτερη κατηγοριοποίηση οι γραμμές διαχωρίζονται με βάση το μήκος τους και ανάλογα με αυτό έχουν και διαφορετικά αντίστοιχα ισοδύναμα κυκλώματα. Αναλυτικά: i. Γραμμές μεταφοράς μικρού μήκους με συνολικό ονομαστικό μήκος γραμμής να μην ξεπερνά τα 80 km. ii. iii. Γραμμές μεταφοράς μέσου μήκους. Ως τέτοιες θεωρούνται αυτές οι γραμμές οι οποίες το ονομαστικό τους μήκος είναι πάνω από 80 αλλά και ταυτόχρονα δεν ξεπερνά τα 250 km. Γραμμές μεταφοράς μεγάλου μήκους στις οποίες συγκαταλέγονται όλες αυτές οι γραμμές των οποίων το ονομαστικό μήκος είναι πάνω από 250 km. Στον επόμενο διαχωρισμό οι γραμμές διακρίνονται με βάση τον αριθμό των κυκλωμάτων τους ως εξής: Γραμμές μεταφοράς απλού κυκλώματος στις οποίες έχουμε ένα ισοδύναμο τριφασικό κύκλωμα. Γραμμές μεταφοράς διπλού κυκλώματος στις οποίες έχουμε δύο ισοδύναμα τριφασικά κυκλώματα. Στην τελευταία κατηγοριοποίηση κατά την οποία οι γραμμές διαχωρίζονται με βάση την ικανότητα που έχουν ως προς την μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας έχουμε τις εξής περιπτώσεις: Γραμμές μεταφοράς Ελαφρού τύπου. Γραμμές μεταφοράς Βαρέως τύπου. Γραμμές μεταφοράς Υπερβαρέως τύπου με δίδυμο και τρίδυμο αγωγό ανά φάση. 2.3) Χαρακτηριστικά γραμμών μεταφοράς 2.3.1) Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά γραμμών μεταφοράς Μια γραμμή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας έχει, όπως έχει αναφερθεί και πιο πριν, τέσσερις παραμέτρους, οι οποίες επηρεάζουν την εκπλήρωση της αποστολής της ως μέρος ενός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Οι παράμετροι αυτές κατά φθίνουσα σειρά σπουδαιότητας είναι οι ακόλουθοι: Αυτεπαγωγή της γραμμής, εκφραζόμενη σε Henry ανά μέτρο μήκους (H/m). Εγκάρσια χωρητικότητα, εκφραζόμενη σε Farad ανά μέτρο μήκους (F/m). Ωμική αντίσταση της γραμμής, εκφραζόμενη σε ohm ανά μέτρο μήκους (Ω/m). Εγκάρσια αγωγιμότητα της γραμμής, εκφραζόμενη σε ohm ανά μέτρο μήκους (Ω/m). 20

21 Οι παράμετροι αυτές συμβολίζονται με σύμβολα L, C, R και G αντίστοιχα και στις περισσότερες περιπτώσεις στην πράξη εκφράζονται ανά μονάδα μήκους(μέτρο ή συνηθέστερα χιλιόμετρο,αφού οι αποστάσεις στις οποίες εκτείνονται οι γραμμές μεταφοράς είναι αρκετά μεγάλες) και ανά φάση της γραμμής μεταφοράς. Κατά τη λειτουργία της γραμμής μεταφοράς, αυτές οι παράμετροι εκδηλώνονται ως ηλεκτρικές αντιστάσεις και αντιδράσεις,ενώ ταυτόχρονα ονομάζονται και σταθερές της γραμμής μεταφοράς χαρακτηρίζοντας την ) Αυτεπαγωγή γραμμής μεταφοράς Η αυτεπαγωγή ενός αγωγού του ηλεκτρισμού εκφράζεται από την παρακάτω σχέση: d L, μετράται σε Henry και ορίζεται σαν το λόγο της μεταβολής της πεπλεγμένης ροής του μαγνητικού πεδίου του ρεύματος του αγωγού προς τη μεταβολή του ρεύματος. Εάν το μαγνητικό κύκλωμα έχει σταθερή μαγνητική διαπερατότητα θα έχουμε: L di, σε Henry. Έτσι ώστε να υπολογίσουμε την αυτεπαγωγή μιας κάποιας γραμμήςμεταφοράς χρησιμοποιούμε την παρακάτω διαδικασία: Αρχικά, εφαρμόζουμε το νόμο του διαρρεύματος, από τον οποίο παίρνουμε ότι η πεπλεγμένη ροή στο εσωτερικό κυλινδρικού αγωγού ακτίνας r ο οποίος διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα, έντασης I είναι:, σε Wb-t/m Επεξηγηματικά, μονάδα μέτρησης της παραπάνω πεπλεγμένης ροής είναι το weberturn ανά μονάδα μήκους του αγωγού. Αξιοποιώντας τον παραπάνω τύπο για την αυτεπαγωγή, βρίσκουμε ότι η αντίστοιχη αυτεπαγωγή του αγωγού θα είναι:, σε H/m Στην περίπτωση του χάλκινου ή αλουμινένιου αγωγού, έχουμε Lεσ=0.05 mh/km. Εφαρμόζοντας τώρα τον ίδιο νόμο-του διαρρεύματος - στο εξωτερικό του αγωγού προκύπτει ότι η εξωτερική πεπλεγμένη ροή του εν λόγω αγωγού, η οποία οφείλεται στο μαγνητικό πεδίο από την επιφάνεια του αγωγού μέχρι και μια απόσταση D για σχετική μαγνητική διαπερατότητα μr=1 δίνεται από τη σχέση: Άρα η αντίστοιχη αυτεπαγωγή θα είναι: σε Wb-t/m., σε mh/km. Έτσι η συνολική αυτεπαγωγή ενός αγωγού μέχρι και μια απόσταση D από το κέντρο του θα δίνεται τότε από την παρακάτω μαθηματική σχέση:, σε mh/km, 21

22 όπου είναι η ακτίνα ενός υποθετικού αγωγού, ο οποίος θεωρείται χωρίς εσωτερική ροή. Στην περίπτωση στην οποία έχουμε μονοφασική γραμμή μεταφοράς δυο αγωγών η αυτεπαγωγή της γραμμής αυτής θα δίνεται από την παρακάτω έκφραση: σε mh/km ) Εγκάρσια Αγωγιμότητα Γραμμής Μεταφοράς Η ωμική αντίσταση καθώς και η επαγωγική αντίδραση είναι τα στοιχεία, τα οποία συνιστούν τη σύνθετη αντίσταση σειράς μιας γραμμής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Η χωρητικότητα μαζί με την αγωγιμότητα συνιστούν την εγκάρσια ή αλλιώς την παράλληλη σύνθετη αγωγιμότητα της γραμμής μεταφοράς. Τα εν σειρά στοιχεία της γραμμής, από τα οποία η αυτεπαγωγή είναι το σημαντικότερο, θέτουν ένα όριο στην ένταση του ρεύματος το οποίο μπορεί να διαρρεύσει τη γραμμή και συνεπώς καθορίζουν φυσικά τη δυνατότητα της σε μεταφορά ηλεκτρικής ισχύος. Τα εν παραλλήλω στοιχεία, εκ των οποίων η χωρητικότητα αποτελεί το σημαντικότερο εν προκειμένω, αντιπροσωπεύουν μια οδό διαρροής για τα ρεύματα της γραμμής μεταφοράς. Πιο αναλυτικά, για ονομαστικές τάσεις μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας της τάξης των kv και μήκη γραμμών μεγαλύτερα από 300 km περίπου, οι τυχούσες επιπτώσεις των παράλληλων αυτών στοιχείων αποτελούν πρόβλημα βασικής σημασίας το οποίο καλούνται να μελετήσουν οι μηχανικοί. Η χωρητικότητα εκφράζεται από την πιο κάτω σχέση:, σε Farad και αποτελεί το λόγο της μεταβολής του φορτίου,dq, προς τη μεταβολή της τάσης, dv, η οποία επιβάλλεται σε έναν ηλεκτρικό αγωγό. Αν η διηλεκτρική σταθερά του μέσου έχει σταθερή τιμή, τότε η παραπάνω σχέση μετατρέπεται σε:, σε Farad Κατά αντιστοιχία με την αυτεπαγωγή μιας μονοφασικής γραμμής δυο αγωγών για την περίπτωση του υπολογισμού της χωρητικότητας θα βρούμε ότι:,μf/km προς ουδέτερο ) Ωμική Αντίσταση Γραμμής Μεταφοράς Η ωμική αντίσταση ενός αγωγού του ηλεκτρισμού σε μια συνεχή ροή του ρεύματος εξαρτάται από την ειδική αντίσταση ρ του υλικού του αγωγού καθώς επίσης και από το μέγεθος, το σχήμα και από την θερμοκρασία του αγωγού αυτού. Για έναν αγωγό μιας γραμμής μεταφοράς με ομοιογενή διατομή το ρεύμα ρέει κατά μήκος του και η αντίσταση του R επομένως θα δίνεται από την σχέση: 22

23 σε Ω, όπου ρ είναι η ειδική αντίσταση του αγωγού στην συγκεκριμένη θερμοκρασία στην οποία διεξάγεται η μέτρηση, I το μήκος του αγωγού και επίσης q είναι το εμβαδόν της διατομής του αγωγού ή απλούστερα η διατομή του υπό μελέτη αγωγού. Η ειδική αντίσταση χαλκού αγωγιμότητας 100% υπό θερμοκρασία 20 C είναι σύμφωνα με τους διεθνείς κανονισμούς ίση με 0, μω-m. Σε εναέριες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας,οι οποίοι ενδιαφέρουν περισσότερο την παρούσα εργασία, χρησιμοποιούνται αγωγοί από αλουμίνιο με ελάχιστη αγωγιμότητα της τάξης του 61%, αλλά το χρησιμοποιούμενο αλουμίνιο έχει μέση αγωγιμότητα περί το 62%, δηλαδή ειδική αντίσταση ρ περίπου στα 2,808 μω-m σε θερμοκρασία 20 ο C. Όσον αφορά τα υπόγεια καλώδια, εκεί χρησιμοποιούνται αγωγοί χαλκού, οι οποίοι έχουν αγωγιμότητα σχεδόν 100%. Οι αγωγοί χαλκού οι οποίοι χρησιμοποιούνται στις εναέριες γραμμές μεταφοράς όμως, έχουν κατά 2,5% περίπου μικρότερη αγωγιμότητα κι επομένως η ειδική τους αντίσταση ρ είναι περίπου 0, μω-m στους 20 ο C. Η ωμική αντίσταση R μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία, και το γεγονός αυτό έχει σαν αποτέλεσμα ότι για θερμοκρασίες διαφορετικές από 20 ο C είναι απαραίτητο να γίνεται η σχετική διόρθωση. Πιο αναλυτικά στην περιοχή από 10 ο C έως και τους 100 ο C, η μεταβολή της αντίστασης R του ηλεκτρικού αγωγού, όταν το μήκος του I είναι ελεύθερο έτσι ώστε να είναι σε θέση να μεταβληθεί, βρίσκεται ότι είναι γραμμική συνάρτηση της θερμοκρασίας,η οποία συνάρτηση και εκφράζεται σύμφωνα με την παρακάτω μαθηματική έκφραση:, σε Ω όπου είναι: Rθ2, η αντίσταση του υπό μελέτη αγωγού σε θερμοκρασία θ2. Rθ1, η αντίσταση του υπό μελέτη αγωγού σε θερμοκρασία θ1. αθ1,ο θερμοκρασιακός συντελεστής της αντίστασης, υπό θερμοκρασία θ ) Μηχανικά Χαρακτηριστικά των Γραμμών Μεταφοράς Η μηχανική σχεδίαση των εναερίων γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας υπόκειται σε ορισμένους κανόνες, οι οποίοι εξασφαλίζουν κυρίως ότι αγωγοί θα παραμείνουν απρόσιτοι για το κοινό, προσβλέποντας έτσι στην ασφάλειά των πολιτών. Οι βασικότερες απαιτήσεις της μηχανικής σχεδίασης των γραμμών αφορούν: 1. Τις ελάχιστες αποστάσεις των αγωγών από το έδαφος και από τα γειτονικά κτίσματα 2. Τη μηχανική αντοχή των αγωγών, των μονωτήρων και των φορέων. Οι μηχανικές δυνάμεις, οι οποίες καταπονούν τις γραμμές μεταφοράς, είναι οι εξής : 23

24 Το βάρος των αγωγών, Η δύναμη του ανέμου και Πιθανότατα το βάρος του πάγου, ο οποίος σχηματίζεται από το χιόνι, κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Με βάσει αυτές τις δυνάμεις υπολογίζεται τόσο η καταπόνηση και συνεπώς η μηχανική αντοχή αγωγών μεταφοράς αλλά και των στηριγμάτων, όσο και οι αποστάσεις τους από το έδαφος, έτσι ώστε να διασφαλίζεται η ασφάλεια τόσο των πολιτών όσο και των εργαζομένων οι οποίοι εργάζονται στη συντήρηση και την επίβλεψη του συγκεκριμένου κομματιού της μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας. 2.4) Καταπονήσεις γραμμών μεταφοράς Οι τάσεις που αναπτύσσονται ανάμεσα στα διάφορα τμήματα ενός συστήματος ισχύος διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: Τις τάσεις «Ομαλής Λειτουργίας», που αναπτύσσονται υπό ομαλές συνθήκες λειτουργίας και τις «Υπερτάσεις», που αναπτύσσονται σε εξαιρετικές μόνο περιπτώσεις ή ανωμαλίες και οι οποίες είναι υψηλότερες από τις τάσεις ομαλής λειτουργίας, εξού και η ονομασία τους Υπερτάσεις. Κατά κανόνα, οι υπερτάσεις παρόλη τη σύντομη διάρκεια τους ασκούν στις μονώσεις του συστήματος τις πιο σοβαρές καταπονήσεις. Η σοβαρότητα της καταπόνησης καθορίζεται από τη μορφή, το εύρος και τη διάρκεια της τάσης που εμφανίζεται. Γενικά οι καταπονήσεις που δέχεται η μόνωση μιας γραμμής μεταφοράς κατατάσσονται σε: Εξωτερικές: οι ατμοσφαιρικές καταπονήσεις που έχουν σαν πηγή τις ατμοσφαιρικές εκκενώσεις και πιο συγκεκριμένα τους κεραυνούς. Εσωτερικές: που δημιουργούνται από εσωτερικές διαταραχές της ομαλής λειτουργίας του συστήματος ) Εσωτερικές υπερτάσεις Οι εσωτερικές υπερτάσεις καθορίζονται από τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά,τη δομή και τον τρόπο εκμετάλλευσης του ηλεκτρικού δικτύου. Ανάλογα με το μηχανισμό γένεσης, τη διάρκεια και το μέγεθος τους υποδιαιρούνται σε: Δυναμικές Μεταβατικές Υπερτάσεις Χειρισμών Δυναμικές Υπερτάσεις Οι δυναμικές υπερτάσεις έχουν σχετικά μικρό εύρος αλλά μεγάλη διάρκεια, από ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μέχρι αρκετά λεπτά. Η μορφή μερικών από αυτές μπορεί να είναι η ίδια με τη μορφή της τάσεως λειτουργίας αλλά συνήθως έχουν τη μορφή μιας αποσβεννόμενης ταλάντωσης με ιδιαίτερη συχνότητα. Για δίκτυα Υ.Τ. και Υ.Υ.Τ. δεν αντιπροσωπεύουν επικίνδυνες καταπονήσεις για τις μονώσεις, παίζουν όμως σημαντικό ρόλο, γιατί βάσει αυτών γίνεται η επιλογή των συσκευών προστασίας και 24

25 έτσι καθορίζουν έμμεσα την μόνωση των πιο δαπανηρών τμημάτων του συστήματος (π.χ. μετασχηματιστές, διακόπτες ). Οι κυριότερες αιτίες δυναμικών υπερτάσεων είναι : Απόρριψη φορτίου Αποσύνδεση επαγωγικού ή σύνδεση χωρητικού φορτίου. Φαινόμενο Ferranti Βραχυκύκλωμα μίας φάσης προς γη. Μεταβατικές Υπερτάσεις Χειρισμών Οι μεταβατικές υπερτάσεις χειρισμών αποτελούν μια κατηγορία καταπονήσεων που απόκτησε σημασία μετά την εισαγωγή των δικτύων Υ.Υ.Τ.. και για τα δίκτυα αυτά, οι υπερτάσεις χειρισμών αποτελούν τη σοβαρότερη μορφή καταπονήσεων. Ο λόγος είναι οτι οι υπερτάσεις χειρισμών, όπως και οι δυναμικές, είναι ανάλογες προς την ονομαστική τάση λειτουργίας και κατά συνέπεια το εύρος τους αυξάνει με την αύξηση της τάσης κανονικής λειτουργίας. Από τις μεταβατικές υπερτάσεις χειρισμών, εκείνες που συνήθως παίρνουν τις μεγαλύτερες τιμές και είναι και οι πιο επικίνδυνες για τα δίκτυα, είναι αυτές που γεννώνται κατά το κλείσιμο ενός διακόπτη. Σε κάθε αλλαγή καταστάσεως, όπως είναι το κλείσιμο και το άνοιγμα ενός διακόπτη, εμφανίζονται οι υπερτάσεις χειρισμών οι οποίες διαδίδονται στο θεωρούμενο ηλεκτρικό δίκτυο υπό μορφή οδευόντων κυμάτων με σύνθετη κυματομορφή. Οι συνηθέστερες περιπτώσεις ανάπτυξης και διάδοσης τέτοιων υπερτάσεων είναι οι παρακάτω : Διακοπή χωρητικού ρεύματος Ενεργοποίηση και επανάζευξη μιας γραμμής μεταφοράς με ανοιχτό άκρο. Διακοπή μικρών επαγωγικών ρευμάτων Διακοπή ρευμάτων βραχυκυκλώματος ) Εξωτερικές Ατμοσφαιρικές υπερτάσεις Οι ατμοσφαιρικές υπερτάσεις προκαλούνται στα δίκτυα από τα ηλεκτρικά φαινόμενα που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια καταιγίδων. Οι υπερτάσεις που μπορούν να αναπτυχθούν από ατμοσφαιρικά αίτια είναι σχεδόν ανεξάρτητες από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού συστήματος κι έτσι για δίκτυα ονομαστική τάσης μέχρι 300kV οι ατμοσφαιρικές υπερτάσεις είναι πιο κρίσιμες από τις μεταβατικές υπερτάσεις χειρισμών. Γι αυτό και η σχεδίαση της μόνωσης για συστήματα χαμηλότερα των 300kV γίνεται βάση των ατμοσφαιρικών υπερτάσεων. Παρόλο που οποιαδήποτε μετακίνηση ηλεκτρικού φορτίου στην ατμόσφαιρα μπορεί να επάγει στο δίκτυο μία τάση, οι μόνες επικίνδυνες για δίκτυα Υ.Τ. & M.T. ατμοσφαιρικές υπερτάσεις προκαλούνται από τους κεραυνούς. 25

26 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 2ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ [1] Γ. Β. Γιαννακόπουλου, Ν. Α. Βοβού, Εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας, Πάτρα 2006, Εκδόσεις Πανεπιστημίου Πατρών. [2] Παπαδιάς, Βασίλειος., Γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Αθήνα: Συμμετρία. [3] Ε. Πυργιώτη, Υψηλές Τάσεις & Υπερτάσεις στα Δίκτυα Ηλεκτρικής Ενέργειας, Πάτρα 2008, Εκδόσεις Πανεπιστημίου Πατρών. 26

27 Κεφάλαιο 3: Πυλώνες 3.1) Εισαγωγή Οι αγωγοί μιας εναέριας γραμμής διανομής πρέπει στη διαδρομή τους, να στηριχθούν, να τεντωθούν και να οδηγηθούν στην κατάλληλη πορεία. Αυτό επιτυγχάνεται με στύλους διαφόρων μορφών, οι οποίοι διακρίνονται σε ξύλινους ή οπλισμένου σκυροδέματος, σε ελαφρύς, μέσους και βαρείς. Τα υλικά και η εγκατάσταση κάθε στύλου είναι τυποποιημένα.. Επίσης στα (σχήματα 3.1 και 3.2) παρουσιάζονται οι τυποποιημένες διαστάσεις των δοκών αγκυρώσεως και των πασσάλων ενισχύσεως των στύλων. 3.2) Βασικές έννοιες [6] Οι ξύλινοι στύλοι αποτελούν το 90% των στύλων του εναέριου δικτύου διανομής.ο αριθμός του εκτιμάται σε 4.5 εκατομμύρια. Για την κατασκευή τους χρησιμοποιούνται κορμοί κωνοφόρων δέντρων, όπως φαίνεται και στο (σχήμα 3.3). Για να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας στύλος στο εναέριο δίκτυο διανομής θα πρέπει να ελεγχθεί εξονυχιστικά. Εάν έχει κάποιο ή κάποια από τα τυποποιημένα απαγορευμένα ελαττώματα (σχήμα 3.4 )τότε η χρήση του αποκλείεται. Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση που έχει κάποιο ή κάποια από τα περιορισμένα ελαττώματα σε βαθμό μεγαλύτερο του επιτρεπτού(σχήμα 3.5 παραρτήματος). Από την ΔΕΗ δίνονται συγκεκριμένες οδηγίες όσο αναφορά τον τρόπο υλοτόμησης, αποφλοίωσης, καθαρισμού και αποξήρανσης των εν δυνάμει στύλων (3.6 και 3.7). Ένας στύλος για να μπορεί να χρησιμοποιηθεί θα πρέπει η περιεκτικότητα του σε υγρασία πριν τον εμποτισμό να μην ξεπερνά το 25%. Η ΔΕΗ έχει ορίσει το όριο αυτό αλλά και τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η σωστή εκτίμηση της περιεκτικότητας υγρασίας (3.8). 3.3) Μονωτική συμπεριφορά ξύλινου στύλου Σύμφωνα με εμπειρικές διαπιστώσεις η καταστροφή των ξύλινων στύλων ή των βραχιόνων από κεραυνό είναι σπάνιο φαινόμενο. Παρόλα αυτά σε περιοχές υψηλής κεραυνικής δραστηριότητας και υπό συγκεκριμένες συνθήκες κάτι τέτοιο θα μπορούσε να αποτελεί ενδεχόμενο. Η πιθανότητα καταστροφής εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, κυρίως όμως από το περιεχόμενο υγρασίας και από την γήρανση του ξύλου. Το στεγανοποιημένο ξύλο έχει επίπεδα κρίσιμης τάσης υπερπήδησης τα οποία προσεγγίζουν αυτά ενός ισοδύναμου αριθμού ιντσών επιφάνειας πορσελάνινου μονωτήρα. Λόγω της πορώδους και υγροσκοπικής φύσης του όμως, το ξύλο πρακτικά ποτέ δεν διατηρείται σε πλήρως στεγνή κατάσταση. Το περιεχόμενο υγρασίας των εκτεθειμένων μερών του μεταβάλλεται σε σημαντικό βαθμό. Επίσης η υγρασία πολύ σπάνια είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη, αλλά μπορεί να εμφανίζεται σε μεγάλο βαθμό σε συγκεκριμένες περιοχές. Αυτό συμβαίνει λόγω των μαλακών περιοχών του ξύλου αλλά και εξαιτίας των επιφανειακών παρεμβάσεων που γίνονται. Λόγω των επιφανειακών αυτών παρεμβάσεων, ακόμα και η χρήση συντηρητικών όπως το κρεόζωτο δεν μπορεί να εμποδίσει την εισχώρηση της υγρασίας στο ξύλο παρά μόνο να την επιβραδύνει. Καθώς τα μόρια ξύλου γεμίζουν σε ποικίλους βαθμούς με νερό, η ηλεκτρική αντίσταση του ξύλου μεταβάλλεται σε μεγάλο εύρος τιμών. Το πλήρως βρεγμένο ξύλο δεν παρουσιάζει καμία μονωτική συμπεριφορά σε περίπτωση κεραυνικού πλήγματος. Όταν υπόκειται σε κρουστικές τάσεις μπορεί να συμπεριφέρεται περισσότερο ως αντίσταση 27

28 παρά ως μονωτικό. Το πλήρως στεγνό ξύλο από την άλλη συμπεριφέρεται σχεδόν με τον ίδιο τρόπο με ένα διάκενο αέρα. Σε πρακτικές συνθήκες όπου το ποσοστό υγρασίας δεν εντάσσεται σε καμία από τις δύο παραπάνω κατηγορίες η συμπεριφορά των ξύλινων δομών θα βρίσκεται κάπου ανάμεσα στις παραπάνω ακραίες συμπεριφορές[4]. Η ΔΕΗ έχει ορίσει ως μέγιστη περιεκτικότητα του ξύλινου στύλου σε υγρασία το 25%, όπως φαίνεται στο (σχήμα 3.8). Εάν το ξύλο ξεπερνά το παραπάνω ποσοστό τότε δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στύλος. Μια κρουστική τάση βλέπει τα ξύλινα μέρη ως αντιστάσεις, οπότε όταν αυτή η αντίσταση έχει μεγάλη τιμή, το ξύλο έχει μονωτικές ιδιότητες και μπορεί να παρατηρηθεί επιφανειακή εκκένωση. Όσο όμως το ποσοστό υγρασίας αυξάνεται τόσο μειώνεται και η τιμή της αντίστασης και έτσι η εκκένωση ακολουθεί διαδρομή πότε επιφανειακά του ξύλου και πότε στο εσωτερικό του. Επίσης σε αυτές τις περιπτώσεις η υπερπήδηση συμβαίνει για χαμηλότερες τιμές τάσης. Στις ακραίες περιπτώσεις όπου η αντίσταση αποκτά πολύ χαμηλές τιμές δεν αποκλείεται το ενδεχόμενο η εκκένωση να ακολουθήσει διαδρομή εξ ολοκλήρου εσωτερικά του ξύλου, κάτι που θα προκαλέσει μερική ή και ολική καταστροφή αυτού. Στις περιοχές όπου τα ιστορικά δεδομένα καταδεικνύουν ότι η πιθανότητα καταστροφής του ξύλου λόγω κεραυνικού πλήγματος δεν είναι μηδενική, το ξύλο μπορεί να προστατευτεί με την χρήση επιφανειακών ηλεκτροδίων τοποθετημένων κοντά στο σημείο σύνδεσης του μονωτήρα. Με αυτόν τον τρόπο ναι μεν απαιτείται η χρήση ταινιών, σφιγκτήρων και άλλων μεταλλικών επεκτάσεων τοποθετημένων κοντά στον μονωτήρα στην κατεύθυνση της υπερπήδησης αλλά επιτυγχάνεται η δρομολόγηση του κεραυνού μέσω του εξωτερικού της επιφάνειας και όχι του εσωτερικού του ξύλου. Επιπλέον, η λήψη μέτρων προστασίας του ξύλου από κεραυνικά πλήγματα συνεισφέρει και στην μείωση του αριθμού εμφανίσεων φωτιάς στον στύλο. Σχημα 3.26: Ξύλινος Στύλος με ξύλινη τραβέρσα[1] 28

29 3.4)Παράμετροι μεταβλητής αντίστασης ξύλινου στύλου Παρακάτω παρουσιάζονται οι παράμετροι που μπορούν να επηρεάσουν την αντίσταση του ξύλινου στύλου. Οι παράμετροι αυτές, είναι[3]: Συντηρητικό στύλου Στον ξύλινο στύλο χρησιμοποιούνται συντηρητικά για να εξασφαλιστούν οι ιδιότητές του. Μέσω του εμποτισμού του ξύλου με συντηρητικά προστατεύεται ο στύλος από μύκητες (σάπισμα) και από προσβολές ξυλοφάγων εντόμων και άλλων μικροοργανισμών. Επίσης, με το κατάλληλο συντηρητικό ο στύλος καθίσταται βραδύκαυστος ενώ πολλαπλασιάζεται και η διάρκεια ζωής του. Ένας τυπικός στύλος της ΔΕΗ χωρίς εμποτισμό διαρκεί περίπου 5 χρόνια, ενώ εάν είναι εμποτισμένος η διάρκεια ζωής του μπορεί να φτάσει τα χρόνια. Λόγω της μεγάλης διάρκειας ζωής του στύλου μειώνονται οι προμήθειες και περιορίζονται οι υλοτομήσεις των δασών σε επίπεδα που δεν διαταράσσουν την ισορροπία του δασικού οικοσυστήματος της χώρας. Υπολογίζεται ότι λόγω του εμποτισμού εξοικονομούνται δασικά δέντρα ετησίως, με αυξητική τάση εξοικονόμησης. Η ΔΕΗ καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο πρέπει να γίνει ο εμποτισμός των εν δυνάμει στύλων όπως φαίνεται από το σχήμα (3.9). Για τις περιπτώσεις αυτές, επιβάλλονται αυστηρές προϋποθέσεις, συμπεριλαμβανομένων μέτρων προστασίας των εργαζόμενων από την έκθεση κατά την κατεργασία της ξυλείας και τον χειρισμό του κατεργασμένου ξύλου. Τα τρία κυριότερα συντηρητικά που χρησιμοποιούνται στους ξύλινους στύλος είναι το κρεόζωτο(3.10), το αρσενικό και το wolmanit CX. Αποδεδειγμένα, τα τρία αυτά συντηρητικά έχουν διαφορετική επίδραση στην αγωγιμότητα των στύλων. Εμείς χρησιμοποιήσαμε Chromated αρσενικό του χαλκού (CCA) το όποιο είναι ένα συντηρητικό ξύλου που έχει χρησιμοποιηθεί για την κατεργασία του ξύλου από τα μέσα της δεκαετίας του Είναι ένα μείγμα από χρώμιο, χαλκό και αρσενικό (όπως χαλκός (II) αρσενικό) και είναι αναγνωρίσιμο για την πρασινωπή απόχρωση προσδίδει στο ξύλο. Η CCA είναι γνωστή με πολλά ονόματα και το εμπόριο είναι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο συντηρητικό ξυλείας στον κόσμο. Είναι κατασκευασμένο σε εθνικά και διεθνή πρότυπα, ανάλογα με τη χώρα της σκοπούμενης χρήσης, συμπεριλαμβανομένων AWPA P23-10 για τις ΗΠΑ και SANS 673 για τη Νότια Αφρική, και κάθε κατασκευαστής πρέπει να συμμορφώνονται με τα πρότυπα αυτά.η ΔΕΗ δεν συγκεκριμενοποιεί μόνο το είδος του συντηρητικού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί αλλά και την ελάχιστη επιτρεπόμενη συγκράτηση του συντηρητικού (3.11) καθώς και το ελάχιστο βάθος διείσδυσης του (3.12). Μέθοδος στεγανοποίησης του στύλου Παραδοσιακά υπάρχει μόλις ένας τρόπος στεγανοποίησης του ξύλου. Αυτός είναι η έκθεση του ξύλου σε εξωτερικό χώρο για περίπου ένα χρόνο μέχρι το περιεχόμενο υγρασίας να αποκτήσει αποδεκτά χαμηλή τιμή. Στις μέρες μας πολλές φορές χρησιμοποιείται και η θέρμανση του στύλου προκειμένου να επιταχυνθεί η παραπάνω διαδικασία. Συγκεκριμένα, με αυτόν τον τρόπο ένας ξύλινος στύλος μπορεί να στεγανοποιηθεί σε τρείς μέρες. Η μέθοδος στεγανοποίησης που θα επιλεγεί θα επηρεάσει τις ρωγμές ή χαραμάδες που δημιουργούνται στο ξύλο. Οι ρωγμές αυτές με την σειρά τους θα επηρεάσουν τον τρόπο που διεισδύει το συντηρητικό στο ξύλο αλλά και στο βαθμό στον οποίο θα απορροφηθεί η υγρασία. Οι επιτρεπτοί τρόποι στεγανοποίησης στην Ελλάδα παρουσιάζονται στο (σχήμα 3.7) του 29

30 σύμφωνα με την οδηγία της ΔΕΗ. Ένας ακόμη παράγοντας ο οποίος πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι η ηλικία αλλά και η πυκνότητα του ξύλου τη στιγμή που αυτό κόβεται. Θερμοκρασία περιβάλλοντος χώρου Έχει παρατηρηθεί ότι η θερμοκρασία επηρεάζει την αντίσταση του ξύλινου στύλου. Στις περιοχές που αποτελούν την πηγή των δέντρων από τα οποία κατασκευάζονται οι ξύλινοι στύλοι εγκαθίστανται σταθμοί μέτρησης της θερμοκρασίας, της ατμοσφαιρικής κατακρήμνισης καθώς και της ηλιακής ακτινοβολίας. Μορφή ατμοσφαιρικής κατακρήμνισης και η διάρκεια της Κατά την διάρκεια του χειμώνα η ατμοσφαιρική κατακρήμνιση έχει τη μορφή χιονιού, το οποίο μπορεί να καθίσει στο βραχίονα των στύλων. Κατά την διάρκεια της άνοιξης, του καλοκαιριού και του φθινοπώρου έχει την μορφή βροχής. Μια μεταβλητή που έχει παρατηρηθεί ότι επηρεάζει διαφορετικά την αντίσταση του στύλου είναι εάν η βροχή είναι συνεχής για έναν αριθμό ημερών ή εάν βρέχει καταρρακτωδώς για μικρό χρονικό διάστημα. Εξοπλισμός τοποθετημένος στον στύλο. Οι ξύλινοι στύλοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την στήριξη οπτικών καλωδίων τα οποία ενώνονται στο στύλο μέσω μεταλλικών βιδών. Επίσης κάποιες φορές χρησιμοποιούνται για την στήριξη του στύλου επίτονοι χωρίς την χρήση μονωτήρα. Αυτές και άλλες παρόμοιες συνθήκες καθιστούν πιθανό για έναν εργαζόμενο στον στύλο να έρθει σε επαφή με σημεία διαφορετικών δυναμικών. 3.5) Προδιαγραφές των στύλων Μέσης και Χαμηλής Τάσης Εάν κόψουμε ένα στύλο κάθετα προς τον άξονα του, (σχήμα 3.25) στην τομή αυτή διακρίνουμε ένα κεντρικό κυκλικό τμήμα, που ονομάζεται εγκάρδιο (heartwood) και ένα περιφερειακό τμήμα ανοικτότερου χρώματος που ονομάζεται σομφό ξύλο (sap-wood). Το σομφό είναι το ξύλο μέσα στο όποιο οδεύουν οι χυμοί του δένδρου και είναι το τμήμα που μπορεί να εμποτιστεί. Κατά τον εμποτισμό η εσωτερική κοιλότητα των σωληνωτών κυττάρων του ξύλου πληρούται η επαλείφεται με συντηρητικά (κρεόζωτο, πενταχλωροφαινόλη,αρσενικο).στο εγκάρδιο η κυτταρική κοιλότητα περιέχει εκχυλίσματα σε στερεά κατάσταση με συνέπεια το εγκάρδιο να μην μπορεί να εμποτιστεί Οι στύλοι που βρίσκονται στα δίκτυα διανομής Μ.Τ. ΚΑΙ Χ.Τ. της ΔΕΔΔΗΕ προέρχονται κατά 90% από δασική Πεύκη (PINUS SILVESTRIS). Τα κορμόδενδρα που επιλέγονται για στύλο ελέγχονται για τον ρυθμό ανάπτυξης τους και για την αντοχή τους σε κάμψη όπως προβλέπεται από τον αμερικανικό κανονισμό ASTM D- 1036/1973. Επίσης ελέγχεται το πάχος του σομφού ξύλου, που πρέπει να είναι τόσο όσο είναι απαραίτητο για αν επιτευχτεί το απαιτούμενο βάθος διείσδυσης του συντηρητικού. Απαγορευμένα ελαττώματα και αίτια απόρριψης κατά τον έλεγχο είναι η σήψη, οι κοιλότητες, τα ρήγματα, οι οπές, οι σχισμές και οι ρωγμές. 30

31 Σχήμα 3.25:Εγκάρσια τομή ξύλου[5] 3.6) Κλιμακωτό μοντέλο αντιστάσεων- Ladder Wooden Pole Network Το κλιμακωτό μοντέλο αντιστάσεων αναπτύχτηκε από τους Filter&Mintz,το οποίο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να πραγματοποιηθούν αξιολογήσεις ολόκληρου του στύλου για πιο εκτενέστερη μελέτη του ξύλινου πασσάλου.το μοντέλο αυτό περιέχει τις 3 αντιστάσεις που αναφεραμε στην παραπάνω ενότητα οπου είναι η Rheartwood,Rsapwood και η Rradius.Οι αντιστάσεις αυτές καθοριζονται από το είδος του στύλου,τον τύπο του συντηρητικού που χρησιμοποιήθηκε καθώς και το ποσοστό υγρασίας MC% του στυλου. 31

32 Σχημα 3.16:Αντιστάσεις κατά μηκος του ξυλινου στύλου [1] Αυτές οι 3 αντιστάσεις διασυνδέονται στο μοντέλο που περιγράφουμε όπως παρατηρηται στο παραπανω σχημα.επίσης το μοντελο μας περιέχει πιθανά σήμεια σύνδεσης και για άλλες αντιστάσεις που εκπροσωπούν τον βραχίονα(τραβερσα),τις αντηρίδες,τον κοχλία συνδέσεως του πυλωνα με την τραβέρσα η ακομα και μια αντισταση βροχής Rrain η οποια θα μπορουσε να προστεθει κατά μήκος του στύλου μεταξύ των κόμβων. Αρχικά η σχέση μεταξύ ειδικής αντίστασης ρ, δείκτη υγρασίας και τύπου συντηρητικού φαίνεται στις παρακατω εξισώσεις: Σχημα 3.17 : Τύποι ειδικων αντιστάσεων [1] 32

33 Οι εξισώσεις που χρησιμοποιήσαμε για να υπολογίσουμε τις αντιστάσεις του στύλου και της τραβέρσας αποτελούν συνάρτηση της υγρασίας και παρουσιάζονται ακριβώς παρακάτω.συγκεκριμένα,αυτές οι 3 αντιστάσεις που συνδέονται στο δίκτυο μας μπορούν να προσδιοριστούν από την εξίσωση (3.2) η οποία εξαρτάται από την ειδική αντισταση,το μήκος του στύλου και την διατομή του αγωγου:[1] Για το δίκτυο μας διαλέξαμε ένα στύλο 12m βαρύ τύπου με τα στοιχειά της ΔΕΗ του Σχηματος(3.14) Κεφάλαιο 9,τον χωρίσαμε σε 9 κομμάτια όπως περιγράφεται παρακάτω. Ο δείκτης υγρασίας είναι ξεχωριστός ανά μήκος, αλλά και μεταξύ εγκάρδιου και σομφού μέρους του πυλώνα. Σχήμα 3.18:Διαβάθμιση δείκτη υγρασίας με εγκάρδιου και σομφού μέρους του ξύλινου στύλου[1] Η περιεκτικότητα σε υγρασία έχει σημαντικό ρόλο στο μοντέλο μας. Συμφωνα με τον παραπάνω πίνακα παρατηρούμε ότι η υγρασία αυξάνεται από 9% στην κεντρική θέση σε 19,5% σε απόσταση 0,75-1,5m από το έδαφος και τελικά 30% ακριβώς πάνω από το έδαφος. 33

34 Σχήμα 3.19:Δείκτης υγρασίας σε εγκάρδιο&σομφό μέρος για 12μετρο πυλώνα με βήμα 0,75μέτρα.[1] Step(m) Rpole(cm) r h (cm) Pdepth(cm) MC s % MC h % 0:0,75 15,025 11, ,75:1,5 14, , ,5:2,00 14,525 11, :4 13,9 10, :6 12,9 10, :8 11, :10 10, :10,5 9, ,5:12 9, Σχημα 3.20:Πίνακας:Rpole, rheartwood, Pdepth, MCs%, MCh% του πυλωνα μας. Από το παρακάτω τυπολόγιο,υπολογίσαμε τις ζήτουμενες για τον δικό μας πύλωνα αντιστάσεις. 34

35 Section Rs(Ω) Rh(Ω) Rr(Ω) , ,03 Bottom , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,00 Top Σχήμα 3.21:Πίνακας σομφής,εγκάρδιας,ακτινικής αντίστασης Γενικά παρατηρούμε ότι ότι το εγκάρδιο τμήμα του ξύλινου πυλώνα έχει τα χαμηλότερα επίπεδα αντίστασης και αυτό οφείλεται στα υψηλό ποσοστό υγρασίας το οποίο εμπεριέχει αυτό το τμήμα. Από τα σχήματα (3.22),(3.24) παυουν να υφίστανται οι αντιστάσεις Rr.ca καθώς δεν υπάρχει ακτινική ροή ρεύματος στην τραβέρσα[2].στο κομμάτι της προσομειωσής θα φανεί η τελική μορφή του μοντέλου μας. 35

36 Σχήμα 3.22:Κλιμακωτο δικτυο αντιστάσεων τραβέρσας-στύλου[1] 36

37 Σχήμα 3.23: Ξύλινη&μεταλλική τραβέρσα [1] 37

38 Σχημα 3.24:Κλιμακωτό δίκτυο αντιστάσεων σε μια διάσταση[2] 38

39 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 3ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ [1] Study of New Mid-Pole Bonding Mitigation System to Wooden Pole Ladder Network Model to address Pole-Top Fire Issue.Mohd Fadli RahmatB.Eng. (Electrical Engineering), University Technology of Malaysia, Malaysia M.Eng. (Electrical Power), University Technology of Malaysia, Malaysia School of Electrical and Computer EngineeringCollege of Science, Engineering and Health RMIT University October 2010 [2]Διηλεκτρικά και θερμικά φαινόμενα σε γραμμές μεταφοράς και διανομής.διδακτορική διατριβή Κωνσταντίνος Χαλεβίδης [3] Mats Wahlberg, Sarah Ronnberg, Current in power line wood poles, lulea university of technology, Sweden [4] AIEE committee report, Impulse flashovers of combinations of line insulators, Air gaps, and wood structural members, April 1956 [5] r/4_sapwood.jpg [6]Διερεύνηση διηλεκτρικής συμπεριφοράς εναέριας γραμμής διανομής ηλεκτρικής ενέργειας 20kV σε περίπτωση άμεσου κεραυνικού πλήγματος.ελευθερίου Ηλίας 39

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 :Αγωγοί και καλώδια ΜΤ ΧΤ 4.1)Γενικα περι αγωγών Οι αγωγοί πρέπει να αντέχουν στη μηχανική και στη θερμική καταπόνηση και στην περίπτωση της μέσης τάσης να μην προκαλούν απώλειες Κορώνα (δηλαδή ηλεκτρική διάσπαση του αέρα περί τον αγωγό). Σαν αγωγοί χρησιμοποιούνται πολύκλωνα συρματόσχοινα, για λόγους ευκαμψίας. Οι αγωγοί που χρησιμοποιούνται είναι χωρίς μόνωση και κατασκευάζονται από χαλκό (Cu), αλουμίνιο (Al) ή αλουμίνιοχάλυβα (ACSR). Σε ειδικές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται αγωγοί από άλλα υλικά και κράματα (π.χ. από γαλβανισμένο χάλυβα, φωσφορούχο ορείχαλκο κλπ.) [4]. Στη χαμηλή τάση εκσυγχρονίζονται πλέον τα δίκτυα μέσω συνεστραμμένων καλωδίων. Τα κύρια υλικά είναι τα παρακάτω: Χαλκός εφελκυσμένος εν ψυχρώ. Αλουμίνιο, το οποίο είναι ή καθαρό αλουμίνιο 99,9% και λέγεται αλουμίνιο ηλεκτροτεχνίας E-Al, ή το κράμα αλουμινίου Aldrey με περίπου εκατοστιαία σύνθεση: 0,3-0,5 Mg, 0,4-0,7 Si, 0,3 Fe και το υπόλοιπο αλουμίνιο. Σύνθετοι αγωγοί αλουμινίου-χάλυβα Al/St. Έχουν και την ονομασία Aluminum Coated Steel Reinforced Conductors ή ACSR αγωγοί. Οι αγωγοί κατασκευάζονται μονόκλωνοι ή πολύκλωνοι. Στα εναέρια δίκτυα δεν χρησιμοποιούνται μονόκλωνοι αγωγοί, γιατί έχουν πολύ μικρότερη μηχανική αντοχή από τους πολύκλωνους. Επίσης οι μονόκλωνοι είναι δύσκαμπτοι και η διατομή τους είναι μέχρι 16 mm 2. Οι αγωγοί χαλκού και αλουμινίου αποτελούνται από κλώνους της ίδιας διατομής ανά διατομή αγωγού και παίρνουν τη μορφή των συρματόσχοινων. Οι αριθμοί των κλώνων είναι κυρίως 7,19,37,61 κλπ. 4.2) Αγωγοί από Χαλκό Ο χαλκός έχει μεγάλη ηλεκτρική αγωγιμότητα και καλή μηχανική αντοχή. Η αγωγιμότητα του μειώνεται όταν έχει ξένες προσμίξεις. Επίσης μειώνεται λίγο η αγωγιμότητά του όταν κατεργαστεί εν ψυχρώ. Αυτό όμως του δίνει μεγαλύτερη μηχανική αντοχή. Ένα άλλο πλεονέκτημά του είναι ότι δεν διαβρώνεται εύκολα και για αυτό ενδείκνυται η χρησιμοποίησή του σε δίκτυα που είναι κοντά στη θάλασσα. Σήμερα, επειδή το αλουμίνιο έχει μικρότερο κόστος αντικαθιστά το χαλκό κυρίως στους αγωγούς των εναέριων δικτύων [5]. 4.3) Αγωγοί από Αλουμίνιο Το αλουμίνιο είναι τρεις φορές ελαφρύτερο από τον χαλκό και έχει και μικρότερο κόστος, όπως αναφέρθηκε και πιο πάνω. Μειονεκτεί όμως στο γεγονός ότι έχει το 60% περίπου της αγωγιμότητας του χαλκού, καθώς και μόνο το 50% της μηχανικής αντοχής του. Έτσι ένας αγωγός αλουμινίου με ισοδύναμη διατομή με αγωγό από χαλκό έχει το ½ του βάρους του και διάμετρο μεγαλύτερη κατά 1,6 φορές (60% μεγαλύτερη). Τα παραπάνω μας δείχνουν ότι ο αγωγός από αλουμίνιο δέχεται μεγαλύτερες επιφορτίσεις από τον άνεμο και τον πάγο λόγω της μεγαλύτερης επιφάνειάς του. Το αλουμίνιο με κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες οξειδώνεται (σκουριάζει) επιφανειακά. Το στρώμα της οξείδωσης είναι πολύ λεπτό και προστατεύει τον αγωγό από την παραπέρα οξείδωση. Κοντά στη θάλασσα όμως (σε απόσταση μέχρι 1Km 40

41 περίπου) διαβρώνεται από το αλάτι που περιέχεται στον αέρα, σε βάθος μέχρι 3mm. Οι αγωγοί αλουμινίου χρησιμοποιούνται κύρια στις γραμμές χαμηλής τάσης και μακριά από τη θάλασσα. Στις γραμμές υψηλής και υπερυψηλής τάσης δεν χρησιμοποιούνται γιατί έχουν μικρή μηχανική αντοχή (οι πυλώνες απέχουν πολύ μεταξύ τους και οι αναπτυσσόμενες δυνάμεις στους αγωγούς είναι πολύ μεγάλες). 4.4) Αγωγοί από Αλουμίνιο - Χάλυβα (ACSR) Το μειονέκτημα των αγωγών αλουμινίου αντιμετωπίζεται με επιτυχία με τους αγωγούς ACSR. Αυτοί έχουν ψυχή από κλώνους με γαλβανισμένο χάλυβα, όπως φαίνεται και στο (σχήμα 4.1). Ο χάλυβας αναλαμβάνει τη μηχανική αντοχή και το αλουμίνιο την ηλεκτροδότηση. Το ρεύμα οδεύει κυρίως μέσα από το αλουμίνιο, δηλαδή το ρεύμα μέσα από το χάλυβα είναι αμελητέο. Οι αγωγοί ACSR έχουν περίπου 50% μεγαλύτερη αντοχή από τους αγωγούς χαλκού και είναι 20% ελαφρύτεροι για ισοδύναμη διατομή με το χαλκό. Χρησιμοποιούνται στις γραμμές υψηλής τάσης και μέσης τάσης γιατί μπορεί να γίνει μεγαλύτερο άνοιγμα μεταξύ των θέσεων στήριξης (πυλώνων ή στηλών). Οι αγωγοί ACSR χαρακτηρίζονται κατά DIN ως εξής: Al/St = διατομή του Al/ διατομή του St. (π.χ. Al/St 185/32 σημαίνει αγωγός με 185 mm 2 Al και 32 mm 2 St). Σε σύνθετους αγωγούς η σχέση διατομών Al/St είναι συνήθως ίση με 6, ενώ σε μεγάλες διατομές μπορεί να φτάσει και το 20. Οι πολύκλωνοι ACSR αγωγοί αποτελούνται από 1 έως 3 στρώματα χαλύβδινων συρμάτων και 1 έως 3 στρώματα συρμάτων αλουμινίου. Τα σύρματα είναι συνεστραμμένα και μάλιστα η διεύθυνση συστροφής είναι αντίθετη σε δυο γειτονικά στρώματα, πράγμα που εξασφαλίζει μια καλή συνοχή του συρματόσχοινου. Σχήμα 4.1 : Μορφή αγωγών Αλουμινίου-Χάλυβα (ACSR) Συνήθως, στον χαρακτηρισμό των αγωγών ACSR ή αλουμινίου, δίνεται και η ισοδύναμη διατομή χαλκού. Αυτή είναι η διατομή που θα είχε ένας αγωγός ίσης αντίστασης, αν κατασκευαζόταν από χαλκό. Οι ωμικές αντιστάσεις των πολύκλωνων αγωγών προκύπτουν από την ονομαστική διατομή τους. Η αγωγιμότητα που πρέπει να 41

42 ληφθεί στους υπολογισμούς είναι διαφορετική απ ότι η αγωγιμότητα του καθαρού υλικού. Η μηχανική επεξεργασία και η συστροφή των αγωγών αυξάνουν την αντίσταση του αγωγού. Σχημα 4.2: Χαρακτηριστικά γυμνών αγωγών εναέριων γραμμών [1] Οι γυμνοί αγωγοί στα εναέρια δίκτυα χαμηλής τάσης είναι από κλώνους αλουμινίου (ή χαλκού). Στη μέση τάση χρησιμοποιούνται στα εναέρια δίκτυα γυμνοί αγωγοί ACSR, δηλαδή αγωγοί που αποτελούνται από κλώνους αλουμινίου με χαλύβδινη ψυχή (κλώνους χάλυβα στο δίκτυο ΜΤ η ένταση του εναλλασσόμενου ρεύματος βραχυκύκλωσης δεν ξεπερνά για τα 20 kv τα 7,2 ka, για τα 15 kv τα 9,6 ka 42

43 και για τα παλαιά δίκτυα 6,6 kv και 22kV τα 14,0 ka και τα 13,0 ka, αντίστοιχα και τέλος στο δίκτυο ΥΤ, για τα 150 kv τα 31,0 ka. Σχημα 4.3: Αντίσταση γραμμών μέσης τάσης, τύπου ACSR και Cu R: η ωμική αντίσταση της γραμμής ανά μήκος του αγωγού ωl: η επαγωγική αντίσταση της γραμμής ανά μήκος του αγωγού [2] Για τον υπολογισμό της σύνθετης αντίστασης των γραμμών ACSR μέσης τάσης ισχύει ο πίνακας στο (σχήμα 4.3) Στο μοντέλο μας χρησιμοποιήσαμε ΑCSR 3x35 που αποτελείται από 6κλωνους Αl, 1 κλωνο St με πραγματική διατομή 65(59/9),ωμική αντίσταση ανα χιλιόμετρο 0,576 και επαγωγική αντίσταση 0,397. Με διαμετρο 10,32mm Σχημα 4.4:Φυλλο δεδομένων ΑCSR καλωδίων [3] 43

44 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 4ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ [1] ΔΕΗ, Tυποποιημένες κατασκευές διανομής, τόμος 2, 3η έκδοση, Ιανουάριος 1984 [2] Μελέτη ηλεκτρικών δικτύων διανομής Κ. Λαμπρόπουλου [3] 44

45 Κεφάλαιο 5:Μονωτήρες 5.1)ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ [1] Τα δίκτυα Μεταφοράς και Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας απαρτίζονται κυρίως από υπαίθριες εγκαταστάσεις υψηλής και μέσης τάσης, όπως οι υποσταθμοί και οι γραμμές μεταφοράς. Στις εγκαταστάσεις αυτές, βασική συνιστώσα μόνωσης είναι ο ατμοσφαιρικός αέρας, ο οποίος προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα, με κυριότερο το μηδενικό κόστος χρήσης. Έτσι, είναι εφικτή και οικονομικά αποδεκτή η κατασκευή εγκαταστάσεων με τάση λειτουργίας που φθάνει σήμερα μέχρι και τα 1000kV. Εκτός όμως από τον ατμοσφαιρικό αέρα απαιτείται και η χρήση μονωτήρων, δηλαδή διατάξεων που χρησιμοποιούνται για την απομόνωση των ηλεκτροφόρων στοιχείων μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης από τα μη ηλεκτροφόρα.χρησιμοποιούνται επίσης στα δίκτυα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, έτσι ώστε να στηρίζουν, να διαχωρίζουν ή να εμπεριέχουν αγωγούς τάσης.οι διατάξεις αυτές αποτελούν τη δεύτερη συνιστώσα του μονωτικού συστήματος, η οποία πρέπει σε κάθε περίπτωση να λειτουργεί αξιόπιστα, δεδομένου ότι αρκεί η αστοχία ενός μόλις μονωτήρα για να τεθεί εκτός λειτουργίας ένα τμήμα ενός δικτύου ή και ένα δίκτυο συνολικά.η ηλεκτρική συμπεριφορά ενός μονωτήρα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το χρησιμοποιούμενο διηλεκτρικό(πορσελάνη, γυαλί, κτλ). Για εγκαταστάσεις πάνω από 20kV το υλικό των μονωτήρων είναι είτε κεραμικό (πορσελάνη), είτε γυαλί, είτε συνθετικό (δηλαδή ίνες fiber glass σε συνδυασμό με εποξειδικές ρητίνες). Σε κάθε περίπτωση όμως πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ των ιδιοτήτων του όγκου και της επιφάνειας. Χαρακτηριστικά της μόνωσης που εξασφαλίζει ο μονωτήρας μιας γραμμής μεταφοράς είναι ότι αυτή είναι εξωτερική και αυτοεπανερχόμενη. Δηλαδή, υπόκειται σε εξωγενείς επιδράσεις (π.χ. ρύπανση) και μετά από μία διάσπαση (αν δεν έχουν υπάρξει καταστροφικές συνέπειες) η μόνωση επανακτά τις αρχικές ιδιότητές της. Συνέπεια αυτού, είναι ότι ένα σφάλμα που εμφανίζεται πάνω στη γραμμή μετά από μία υπέρταση, δεν έχει κάποια σοβαρή συνέπεια στη μόνωση της γραμμής, η οποία αποκαθίσταται μετά τη σβέση του τόξου. Oι πρώτες εφαρμογές των μονωτήρων δεν είχαν σχέση με τη μεταβίβαση ηλεκτρικής ισχύος. Αρχικά χρησιμοποιούνταν στα δίκτυα τηλεγράφων (1835), ενώ η πρώτη γραμμή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας τέθηκε σε λειτουργία το Αυτή, ήταν συνεχούς τάσης (1343V) και συνέδεε το Miesbach με το Μόναχο. Στη συνέχεια η ανάπτυξη ήταν ταχύτατη. Τα τελευταία πενήντα χρόνια η μεταφορά γίνεται με γραμμές υψηλών τάσεων μήκους πολλών χιλιομέτρων, όπως συμβαίνει στις Η.Π.Α και στην πρώην Σοβιετική Ένωση, καθώς και σε πυκνά διασυνδεδεμένα δίκτυα στην Ευρώπη. Οι ηλεκτρικές και μηχανικές τάσεις στις οποίες έπρεπε να ανθίστανται οι τηλεγραφικοί μονωτήρες ήταν προφανώς αμελητέες σε σύγκριση με εκείνες που προκύπτουν από το φορτίο μιας εναέριας γραμμής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Οι νέες απαιτήσεις αποκάλυψαν σοβαρές ελλείψεις όχι μόνο στα υλικά, αλλά και στα σχέδια των μονωτήρων, τα οποία αρχικά ήταν απλά αντίγραφα των τύπων τηλεγράφων. Ειδικότερα, η διάτρηση από την ηλεκτρική τάση των κεραμικών μονωτήρων που είχαν πόρους ή ελαττώματα, οι ρωγμές που προκαλούνταν από τη θερμική διαστολή ή οι διαβρωτικές συνέπειες στο μέταλλο ή το τσιμέντο και οι υπερπηδήσεις με τόξα, που δημιουργούνται από τους επιφανειακούς ρύπους σε συνδυασμό με την υγρασία, επέβαλλαν την εξέλιξη των σχεδιαστικών και κατασκευαστικών κανόνων. Μερικοί από τους μονωτήρες των αρχών του 19 ου αιώνα αναγνωρίζονται σαν εξελιγμένες 45

46 κατασκευές των μονωτήρων τηλεγραφικών γραμμών. Ωστόσο, το μεγάλο μέγεθος και βάρος των αρχικών μονωτήρων στήριξης, αποτέλεσε ανασταλτικό παράγοντα στην κατασκευή, το χειρισμό και την εγκατάστασή τους. Οι αμερικανικοί μονωτήρες στήριξης αποτελούνταν από λεπτά περιβλήματα πορσελάνης και συνηθισμένο γυαλί, το οποίο είχε υποστεί ειδική κατεργασία σε υψηλές θερμοκρασίες. Μερικά τμήματα πορσελάνης συνδέονταν μεταξύ τους με γυαλί, το οποίο ήταν συνήθως στερεωμένο σε τσιμέντο. Η ευρωπαϊκή τεχνολογία πορσελάνης όμως προηγούνταν της αμερικανικής, καθώς επέτρεπε την κατασκευή μεγάλων μονωτήρων ανάρτησης, οι οποίοι αποτελούνταν από ένα ή δύο τμήματα πορσελάνης αποφεύγοντας τις πολλαπλές εσωτερικές μεταλλικές ενθέσεις. Σε όλους αυτούς τους μονωτήρες το κεραμικό υλικό ή το γυαλί συμπιέζονταν μηχανικά. Ο βασικός μονωτήρας ωοειδούς σχήματος (ο οποίος χρησιμοποιείται έως και σήμερα ως ισχυρός διαχωριστής εναέριων γραμμών), οδήγησε το 1907 στην κατασκευή ενός δισκοειδούς μονωτήρα, του «Helwett». Ο μονωτήρας αυτός χαρακτηρίζεται από ένα μεγάλο μήκος ερπυσμού ανάμεσα στα ηλεκτρόδια, ασφαλή συμπεριφορά σε περίπτωση θραύσης από μηχανική κρούση κατά τη λειτουργία και απουσία συνδετικού τσιμέντου εσωτερικά. Υπήρχε βεβαία μεγάλη δυσκολία στην κατασκευή. Άξιο αναφοράς είναι το γεγονός ότι ενώ μονωτήρες του τύπου αυτού είναι πρακτικά αδύνατο να στηρίξουν μεγάλα φορτία, ο μονωτήρας αυτός χρησιμοποιήθηκε πολύ και για μεγάλο χρονικό διάστημα, ενώ βρίσκεται σε λειτουργία ακόμη και σήμερα, σε περιοχές όπου η διάβρωση έχει υπερνικήσει πιο σύγχρονες σχεδιάσεις μονωτήρων ανάρτησης. Η πρόσφατη ιστορία ανάπτυξης των μονωτήρων δεν χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερα τεχνολογικά επιτεύγματα, αλλά από διαρκείς αυξήσεις στο μέγεθος, προκειμένου να αντιμετωπιστούν επιτυχώς οι απαιτήσεις μεταφοράς συνεχούς ρεύματος και υπερυψηλών τάσεων. Η εμπειρία της χρήσης και συνεπώς η ανάπτυξη των προϊόντων από γυαλί ή πορσελάνη για τους μονωτήρες γραμμών υψηλής τάσης, συγκεντρώνεται εδώ και πάνω από εκατό χρόνια. Οι μονωτήρες τύπου «cap & pin» από γυαλί ή πορσελάνη, μαζί με τους μονωτήρες πορσελάνης μεγάλου μήκους, κυριαρχούσαν στην αγορά μέχρι την εμφάνιση των εναλλακτικών μονωτήρων από πολυμερή τη δεκαετία του Τα προβλήματα αξιοπιστίας αποδείχθηκαν και συνεχίζουν να αποδεικνύονται δύσκολα να επιλυθούν στην πράξη. Για τον λόγο αυτό, γίνονται προσπάθειες να αντιμετωπιστούν με επιτυχία οι απαιτήσεις μεταφοράς της υψηλής ή υπερυψηλής εναλλασσόμενης τάσης, καθώς και της συνεχούς. Οι ιδιότητες των κατασκευαστικών υλικών, η ικανότητά τους να λειτουργούν κάτω από δυσμενείς συνθήκες και φυσικά το κόστος, είναι οι παράμετροι που καθορίζουν τον τρόπο κατασκευής των μονωτήρων. Ένα από τα κρίσιμα σημεία για τους υπαίθριους μονωτήρες είναι η διεπιφάνεια (οι επιφάνειες δηλαδή μεταξύ διαφορετικών υλικών που έρχονται σε επαφή) μεταξύ του στερεού μονωτικού σώματος και του περιβάλλοντος αέρα. Τόσο το σώμα του στερεού, όσο και ο αέρας έχουν ορισμένες διηλεκτρικές ιδιότητες, που δεν επηρεάζονται από τη διεπιφάνεια. Οι λόγοι για τους οποίους η διεπιφάνεια προκαλεί προβλήματα προέρχονται από το γεγονός ότι η επιφάνεια του μονωτήρα μπορεί να ρυπανθεί. 46

47 5.2)ΒΑΣΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΓΙΑ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ Αναφέρονται οι βασικοί ορισμοί για τους μονωτήρες:[2] Μήκος ερπυσμού (L): Είναι η συντομότερη διαδρομή επί της επιφανείας του μονωτήρα ανάμεσα σε δύο μεταλλικά άκρα του (μήκος της εξωτερικής ημιπεριμέτρου του μονωτικού υλικού σε επίπεδο τομής διερχόμενο από τον άξονα συμμετρίας του μονωτήρα. Ειδικό μήκος ερπυσμού (Ls): Είναι το ολικό μήκος ερπυσμού ενός μονωτήρα διαιρεμένο με το γινόμενο της rms τιμής της τάσης επί 3. Συνήθως εκφράζεται σε mm/kv. Tracking: Είναι μια μη-αναστρέψιμη επιδείνωση του μονωτικού υλικού, λόγω του σχηματισμού αγώγιμων δρόμων που ξεκινούν και αναπτύσσονται στην επιφάνεια του υλικού αυτού. Αυτοί οι δρόμοι είναι αγώγιμοι ακόμα και σε ξηρές συνθήκες. Αυτή η διεργασία μπορεί να συμβεί στην επιφάνεια του μονωτικού υλικού που έρχεται σε επαφή με τον αέρα, αλλά και σε διεπιφάνειες μεταξύ δύο διαφορετικών μονωτικών υλικών. Διάβρωση (Erosion): H διάβρωση είναι μια ανέκκλητη και μη-αγώγιμη επιδείνωση της επιφάνειας του μονωτήρα που συμβαίνει μέσω της απώλειας μέρους του υλικού. Η απώλεια αυτή μπορεί να είναι ομοιόμορφη ή τοπική. Θραύση (Cracking): Είναι οποιοδήποτε είδος θραύσης στην επιφάνεια με βάθος μεγαλύτερο από 0.1 mm. 5.3)Είδη και βασικές κατηγορίες μονωτήρων Η βασική διάκριση των μονωτήρων αφορά στο υλικό κατασκευής τους. Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες. Οι κεραμικοί, αυτοί δηλαδή που έχουν κέλυφος κατασκευασμένο από πορσελάνη ή γυαλί και οι συνθετικοί, που το κέλυφός τους κατασκευάζεται από υλικά, όπως το silicone rubber. Η πρώτη κατηγορία χρησιμοποιείται ήδη από τα πρώτα βήματα ανάπτυξης των δικτύων υψηλής τάσης και μέχρι και τη δεκαετία του 1990 αποτελούσε τη συνήθη επιλογή. Η δεύτερη κατηγορία διατέθηκε στην αγορά στα τέλη της δεκαετίας του 1960, κυρίως με σκοπό τη μείωση του βάρους των μονωτήρων, έγινε όμως αποδεκτή από τις εταιρίες ηλεκτρισμού τα τελευταία δέκα με δεκαπέντε χρόνια, μετά από σημαντική ερευνητική δουλειά σε παγκόσμιο επίπεδο σε σχέση με τη διαχρονική απόδοσή τους και κυρίως λόγω της καλύτερης συμπεριφοράς των μονωτήρων αυτών σε συνθήκες ρύπανσης ) Κατηγορίες μονωτήρων ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσής τους Ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσής τους, οι μονωτήρες διακρίνονται στις παρακάτω κατηγόριες: Μονωτήρες ανάρτησης: Χρησιμοποιούνται κυρίως για την ανάρτηση των γραμμών μεταφοράς υψηλής τάσης και αποτελούνται από μία ή δύο σειρές δισκοειδών μονωτήρων, διατεταγμένων σε μορφή αλύσου. Το πλήθος των δισκοειδών μονωτήρων σε μια διάταξη αλύσου, εξαρτάται προφανώς από την τάση λειτουργίας της γραμμής και από τη διηλεκτρική αντοχή έκαστου δισκοειδούς μονωτήρα. Μονωτήρες στήριξης: Χρησιμοποιούνται για τη στήριξη των αγωγών υψηλής τάσης και διακρίνονται σε μονωτήρες μεταφοράς και μονωτήρες σταθμών. 47

48 Μονωτήρες γραμμής: Χρησιμοποιούνται στις γραμμές διανομής ηλεκτρικής ενέργειας μέχρι 70kV. Μονωτήρες διέλευσης: Χρησιμοποιούνται στις θέσεις εξόδου των αγωγών από τους μετασχηματιστές ) Κατηγορίες μονωτήρων ανάλογα με τους χώρους χρήσης Ανάλογα με τους χώρους χρήσης και κατ επέκταση, με τον ειδικό τρόπο σχεδίασής τους, έχουμε τους εξής τύπους μονωτήρων: Τύπου ομίχλης: Χρησιμοποιούνται σε περιοχές όπου επικρατούν συνθήκες έντονης ρύπανσης (συνήθως, κοντά σε βιομηχανικές ή παραθαλάσσιες περιοχές). Οι μονωτήρες αυτοί έχουν μεγάλο μήκος ερπυσμού και τέτοια διαμόρφωση της εξωτερικής επιφάνειας, ώστε να παρέχεται η καλύτερη δυνατή προστασία έναντι επικάθισης ακαθαρσιών. Κανονικού τύπου: Χρησιμοποιούνται σε σύνηθες περιβάλλον και έχουν μικρότερο μήκος ερπυσμού. Εσωτερικού τύπου: Χρησιμοποιούνται σε εσωτερικούς χώρους, κυρίως σε κλειστούς υποσταθμούς )ΕΙΔΗ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ Τα είδη μονωτήρων που χρησιμοποιούνται είναι: μονωτήρες πορσελάνης τύπου pin μονωτήρες τύπου capandpin μονωτήρες στήριξης( posttype) μονωτήρες πορσελάνης μεγάλου μήκους( longrod) μονωτήρες διέλευσης( bushings) σύνθετοι πολυμερείς μονωτήρες 5.4) ΑΠΩΛΕΙΑ ΜΟΝΩΣΗΣ ΜΟΝΩΤΗΡΑ Η απώλεια της μόνωσης στους μονωτήρες μπορεί να επέλθει με τρεις διαφορετικούς τρόπους:[2] Ο πρώτος είναι η κανονική ηλεκτρική διάσπαση του μονωτήρα (διάτρηση) και η εκκένωση ρεύματος δια μέσου της μάζας του, φαινόμενο που, ξεσπάει όταν η διαφορά δυναμικού ξεπεράσει την τάση διάσπασης του υλικού. Η διάτρηση του μονωτήρα είναι ένα εξαιρετικά σπάνιο φαινόμενο, η ειδική αγωγιμότητα όγκου του μονωτικού υλικού είναι πολύ μικρότερη της ειδικής επιφανειακής αγωγιμότητάς του. Έτσι, οι ενδεχόμενες ηλεκτρικές εκκενώσεις πραγματοποιούνται ως επί το πλείστων στην επιφάνεια του μονωτήρα ή μέσω διάσπασης μορίων του αέρα γύρω από αυτήν, παρά διαμέσου του υλικού του. Διάτρηση, βέβαια, μπορεί να επιτευχθεί και μέσα σε περιβάλλον ατμοσφαιρικού 48

49 αέρα, εφόσον, όμως, η επιβαλλόμενη τάση είναι κρουστική, μεγάλης τιμής και μεγάλης κλίσεως μετώπου (π.χ. κεραυνοπληξία). Ο δεύτερος τρόπος με τον οποίο είναι δυνατό να επέλθει απώλεια της μόνωσης σε μια διάταξη μονωτήρα είναι η ανάπτυξη ενός ισχυρού ρεύματος ερπυσμού πάνω στην επιφάνεια του υλικού. Το ρεύμα ερπυσμού μπορεί να εκτείνεται σε όλο το μήκος της επιφάνειας του μονωτικού ή, συνήθως, σε διάφορα μέρη της που συνδέονται με μικρά ηλεκτρικά τόξα. Μάλιστα, τα δημιουργούμενα κατά την υπερπήδηση ηλεκτρικά τόξα έρχονται σε επαφή με το στερεό μονωτικό καθορίζοντας, ταυτόχρονα, (κατά ένα ποσοστό τουλάχιστο 50%) την οδό διέλευσης νέου ηλεκτρικού τόξου που, ενδεχόμενα, θα λάβει χώρα στο μέλλον. Για αυτό το λόγο, συνήθως, εφαρμόζονται στους μονωτήρες προστατευτικοί δακτύλιοι ή κερατίδια με τα οποία υποδεικνύεται στο ηλεκτρικό τόξο η οδός διέλευσής του, μακριά από το στερεό μονωτικό. Όταν η μεταξύ των δύο ακροτάτων σημείων του μονωτήρα επιβαλλόμενη τάση υπερβεί μια κρίσιμη τιμή, σημειώνεται υπερπήδηση (flashover) του μονωτήρα, δηλαδή γεφύρωση του διακένου μεταξύ του σημείου πρόσδεσης του αγωγού της γραμμής στο μονωτήρα και του προσγειωμένου σημείου στήριξης ή ανάρτησης του μονωτήρα με ηλεκτρικό τόξο που οδεύει διαμέσου του αέρα. Γενικά, μπορούμε να πούμε ότι η υπερπήδηση επέρχεται εν μέρει λόγω επιφανειακών εκκενώσεων, επί της επιφάνειας του μονωτήρα, και εν μέρει λόγω διασπάσεως στρωμάτων αέρα. Γι αυτό το λόγο τα δύο τελευταία φαινόμενα αντιμετωπίζονται με τον ίδιο τρόπο. Αξίζει, εδώ, να επισημάνουμε το γεγονός ότι, από τα παραπάνω, τα πλέον συνήθη φαινόμενα είναι η υπερπήδηση των μονωτήρων από επιφανειακό ρεύμα ερπυσμού ή μέσω εναέριου ηλεκτρικού τόξου. Η εξήγηση έγκειται στο γεγονός ότι το σώμα του μονωτήρα έχει μεγαλύτερη διηλεκτρική αντοχή από τον αέρα και από το υλικό στην επιφάνειά του.έτσι, τα τελευταία αποτελούν προσφορότερο αγώγιμο δρόμο διέλευσης του ηλεκτρικού ρεύματος. Στους σύγχρονους μονωτήρες μία υπερπήδηση μικρής διάρκειας συνεπάγεται πολύ μικρή ζημιά για τον μονωτήρα καθώς μόλις παρέλθει η υπέρταση, ο μονωτήρας παρουσιάζει την κανονικήτου συμπεριφορά.αντίθετα, μια διάτρηση αχρηστεύει σχεδόν πάντα τον μονωτήρα. Στην περίπτωση των μονωτήρων ανάρτησης, η αχρήστευση ενός δίσκου είναι δυνατόν να μην συνεπάγεται αχρήστευση όλης της αλυσίδας καθώς οι παραμένουσες μονάδες παρέχουν την απαραίτητη μόνωση. Οπωσδήποτε όμως ο συντελεστής ασφαλείας έχει μειωθεί και η κατεστραμμένη μονάδα πρέπει να αντικατασταθεί άμεσα. Όσον αφορά το σύστημα που θα προσομοιωθεί, οι μονωτήρες που θα εγκατασταθούν στους ξύλινους πυλώνες θα είναι μονωτηρες ανάρτησης φτιαγμενοι από πορσελάνη. 49

50 Σχήμα 5.1:Μονωτήρας πορσελάνινος από το εργάστηριο Υψηλών τάσεων 20,5cm μήκος Σχήμα 5:Moνωτήρας κώδωνα Μ.Τ. [3] 50

51 5.5)Υπολογισμος εξισωσης μονωτηρα Επειδή το μήκος των μονωτήρων που χρησιμοποιούνται στη διάταξη είναι πολύ μικρό και δεν μπορεί να βρεθεί η αντίστοιχη καμπύλη Τάσης-χρόνου, θα πρέπει να φτιαχτεί μια καινούρια εξίσωση για τους συγκεκριμένους μονωτήρες, προσαρμοσμένη στο μήκος τους και στα χαρακτηριστικά τους. Οι τιμές που θα χρησιμοποιηθούν στη δημιουργία της εξίσωσης τάσης-χρόνου δόθηκαν από την κ.πυργιώτη, όπου στα πλαίσια εργασίας κάναμε μια αναγκαστική προσέγγιση και βρέθηκαν οι αντιστοιχίες τάσης και χρόνου για σύστημα ημισφαιρίου-ακίδας με μήκος 20cm (Σχήμα 5.1) (όσο περίπου και το μήκος των μονωτήρων που είναι ίσο με 20.5cm με μέγιστη τάση τα 140kV( όση είναι και η τάση διάσπασης του μονωτήρα) κι έχουμε τα εξής αποτελέσματα: Τάση (kv) Χρόνος (μs) Σχημα 5.1 : Πίνακας μετρησεων για σύστημα ημισφαίριου-ακίδας Για να δημιουργήσουμε την εξίσωση που αντιπροσωπεύει την εξίσωση τάσηςχρόνου του μονωτήρα, χρησιμοποιούμε το πρόγραμμα Origin, όπου δίνουμε τις πιο πάνω τιμές και μας δίνεται η εξίσωση τάσης-χρόνου, στην οποία γίνεται fitting σε εκθετική για να δοθούν αποτελέσματα κοντά στα πρότυπα της καθιερωμένης καμπύλης τάσης-χρόνου. Εξάγονται τα εξής αποτελέσματα: 51

52 Σχήμα 5.2: Καμπύλη Τάσης-χρόνου για μονωτήρα 20cm. Αναπαριστάται η κανονική γραφική παράσταση και η γραφική παράσταση με εκθετική προσαρμογή. Από τις εικόνες που παρατέθηκαν, το μοντέλο του μονωτήρα αντιπροσωπεύεται από την εξίσωση: (kv) 52

53 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 5 ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ [1] [2] ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΑΠΟ ΚΕΡΑΥΝΟΥΣ, ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ, Ε. Πυργιώτη,2012 [3]ΔΕΗ, τεχνική προδιαγραφή ΔΔ-329, Νοέμβριος

54 Κεφάλαιο 6 : Το Πρόγραμμα ATP-EMTP 6.1) Εισαγωγή Παρ όλο που μια θεωρητική προσέγγιση της αλληλεπίδρασης φυσικών φαινομένων, όπως ο κεραυνός, με τα διάφορα ηλεκτρομηχανικά στοιχεία και διατάξεις που κατασκευάζει ο ανθρώπινος παράγοντας, όπως μια γραμμή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης, μπορεί να είναι επαρκής για ορισμένες μελέτες, όταν πρόκειται για συστήματα τα οποία εφαρμόζονται στην πράξη και απαιτούν τήρηση συγκεκριμένων προδιαγραφών λειτουργικότητας και αξιοπιστίας απαιτείται περεταίρω εμβάθυνση. Αυτήν μπορεί να πραγματοποιηθεί με δύο τρόπους. Ο πρώτος απαιτεί πειραματική προσέγγιση ή εν τέλει την εφαρμογή των κατάλληλων πειραμάτων σε πραγματικά συστήματα. Ο δεύτερος είναι ο πλέον επαρκής και άμεσα προσβάσιμος. Είναι η προσομοίωση του επιθυμητού συστήματος μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή και μέσω κατάλληλου προγράμματος ειδικά διαμορφωμένου για να πληροί τις προϋποθέσεις που θέτει ο ερευνητής. Έτσι, όπως είναι αναμενόμενο έρχεται η στιγμή της επιλογής αυτού του προγράμματος. Στην παρούσα διπλωματική εργασία και ανάμεσα στα πολλά εργαλεία εξομοίωσης που υπάρχουν, επιλέχθηκε το ATP-EMTP (αρχικά τα οποία προέρχονται από τις λέξεις Alternative Transients Program - Electromagnetic Transients Program). Ο λόγος της επιλογής αυτής είναι προφανής, καθώς το πρόγραμμα προσομοίωσης ΑΤΡ - ΕΜΤΡ, αποτελεί ένα από τα πιο χρησιμοποιούμενα προγράμματα, αν όχι το πιο χρησιμοποιούμενο, όσον αφορά στην ψηφιακή εξομοίωση ηλεκτρομαγνητικών καθώς και ηλεκτρομηχανικών συστημάτων και φαινομένων, για τα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Σε σχέση με τα υπόλοιπα προγράμματα που κυκλοφορούν αποτελεί το πλέον εξειδικευμένο όργανο μελέτης φαινόμενων πάνω σε εγκαταστάσεις ηλεκτρομηχανικής μετατροπής, μεταφοράς και κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπρόσθετα, είναι άμεσα διαθέσιμο μέσω του διαδικτύου και προσφέρει ελεύθερα τόσο το εγχειρίδιο λειτουργίας του, όσο και άμεση υποστήριξη. Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα του συγκεκριμένου προγράμματος αποτελεί το γεγονός ότι το ΑΤΡ - ΕΜΤΡ έχει πολύ καλές δυνατότητες στη μοντελοποίηση διαφόρων συστημάτων, κάνοντάς το έτσι ιδιαιτέρως χρήσιμο για τον ηλεκτρολόγο μηχανικό αλλά και τους φοιτητές. Το πρόγραμμα αναπτύχθηκε με σκοπό την προσομοίωση ηλεκτρικών κυκλωμάτων, συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας και εξοπλισμού. Κατασκευάστηκε αποκλειστικά για αυτή τη χρήση και μπορεί να προσομοίωσει πολύπλοκα συστήματα ενέργειας με τη μέγιστη δυνατή, για τα σύγχρονα δεδομένα, λεπτομέρεια. Ο πυρήνας του προγράμματος αποτελείται από έναν μεταφραστή (compiler) ο οποίος μεταφράζει τα κατάλληλα γραμμένα αρχεία εισόδου σε αρχεία εξόδου - αποτελεσμάτων. Ο μεταφραστής υποστηρίζεται από άλλες εφαρμογές (υποστηρικτικά προγράμματα) τα οποία χρησιμεύουν στη διαδικασία κατασκευής των αρχείων εισόδου ή στην επεξεργασία αρχείων εξόδου. Το ATP-EMTP αναλύει το σύστημα που θα του δοθεί στο πεδίο του χρόνου επιλύοντας τις διαφορικές εξισώσεις των στοιχείων τα οποία απαρτίζουν το κύκλωμα ή το ηλεκτρικό δίκτυο. Οι διαφορικές εξισώσεις των στοιχείων αυτών λύνονται από τον 54

55 πυρήνα του προγράμματος αριθμητικά. Η ανάλυση του κυκλώματος, με επίλυση διαφορικών εξισώσεων, δίνει στο πρόγραμμα τη δυνατότητα να υπολογίζει όλα τα μεταβατικά φαινόμενα που θα εμφανιστούν σε αυτό. Φυσικά, αυτό δε σημαίνει ότι με το ΑΤΡ - ΕΜΤΡ υπολογίζονται μόνο μεταβατικές καταστάσεις αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την ανάλυση κυκλωμάτων στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Επιπρόσθετα, ένα άλλο βασικό χαρακτηριστικό του προγράμματος είναι πως στηρίζεται σε ένα πλήθος ρουτινών, η κύρια δουλειά των οποίων είναι να χτίζουν μοντέλα για την σωστότερη και πιο αποτελεσματική λειτουργία του ΕΜΤΡ. Εκτός από τα προαναφερθέντα, το ΑΤΡ - ΕΜΤΡ παρέχει πολλές επιπλέον λειτουργίες οι οποίες αφορούν υπολογισμούς σε ηλεκτρικά δίκτυα αλλά και σε συστήματα, προχωρώντας πέρα από την μελέτη των μεταβατικών φαινομένων. Από όλα τα παραπάνω μπορούμε εύκολα να βγάλουμε το συμπέρασμα πως το ΑΤΡ - ΕΜΤΡ αποτελεί ένα πολύ ισχυρό εργαλείο στα χέρια των μηχανικών, το οποίο και μπορούμε να εκμεταλλευτούμε, έτσι ώστε να προχωρήσουμε την μελέτη των ηλεκτρικών μεγεθών ένα βήμα πιο μπροστά. Στο παρόν κεφάλαιο θα πραγματοποιηθεί αρχικά παρουσίαση του ATP - EMTP και των λειτουργιών του και στη συνέχεια θα γίνει παρουσίαση των επιμέρους υποπρογραμμάτων του καθώς και της μεταξύ τους διασύνδεσης. Τέλος θα γίνει εκτενέστερη αναφορά στο ATP DRAW, που αποτελεί ουσιαστικά το εργαλείο που χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση. 6.2) Ιστορικά Στοιχεία Το ΕΜΤΡ εισήχθη στα δρώμενα της ψηφιακής προσομοίωσης το έτος 1984 από τον επιστήμονα Meyer και από την εταιρία Bonneville Power Administration (BPA), η οποία εδρεύει στο Portland της πολιτείας του Oregon στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αργότερα μια προσπάθεια η οποία έχει ως στόχο την εμπορευματοποίηση του συγκεκριμένου προϊόντος λαμβάνει χώρα από τον οργανισμό EMTP Development Coordination Group,καθώς και από το ινστιτούτο Electric Power Research Institute το οποίο εδρεύει στο Palo Alto της πολιτείας της California, η οποία επίσης βρίσκεται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αντιδρώντας στην παραπάνω προσπάθεια, δημιουργήθηκε ένας κλώνος του ΕΜΤΡ, το ΑΤΡ το οποίο χρησιμοποιείται ως ρεύμα κατά της εμπορευματοποίησης του προϊόντος την οποία θέλησαν οι προαναφερθείσες εταιρίες. Η κίνηση αυτή έφερε τελικά τα επιθυμητά από τους υποκινητές της αποτελέσματα και από τότε το πρόγραμμα ΑΤΡ χρησιμοποιείται ελεύθερα από τους χρήστες και επιπλέον επιδέχεται συνεχή αλλαγή από όλη την επιστημονική κοινότητα η οποία ασχολείται με το συγκεκριμένο αντικείμενο μελέτης, καθιστώντας το έτσι ανάμεσα στα καλύτερα στο είδος του προγράμματα. Βέβαια η χρήση του ΑΤΡ - ΕΜΤΡ απαιτεί τη χορήγηση ειδικής άδειας από τους υπευθύνους, η οποία όμως δίνεται χωρίς καμία απολύτως χρέωση με μόνη προϋπόθεση και ταυτόχρονα δέσμευση από το χρήστη τη μη συμμετοχή του σε οποιασδήποτε μορφή προσπάθειας που έχει ως απώτερο σκοπό της την εκμετάλλευση του προγράμματος για οικονομικούς λόγους. 6.3) Τρόπος Επίλυσης Ηλεκτρικών Δικτύων με το ATP-EMTP Το ATP - EMTP περιλαμβάνει μεθόδους επίλυσης του ηλεκτρικού δικτύου στο πεδίο του χρόνου (αγγλικά: time domain) και στο πεδίο της συχνότητας (αγγλικά: frequency domain). Στη συνέχεια παρουσιάζεται μια σύντομη περιγραφή αυτών των μεθόδων επίλυσης. 55

56 6.3.1) Επίλυση στο Πεδίο του Χρόνου Ο εξοπλισμός του ηλεκτρικού δικτύου περιγράφεται στο ATP - EMTP χρησιμοποιώντας εξισώσεις κόμβων, έχοντας ως άγνωστες μεταβλητές του προβλήματος τις τάσεις στους κόμβους του ηλεκτρικού δικτύου. Τα ρεύματα στους κλάδους του δικτύου υπολογίζονται ως συναρτήσεις των τάσεων των αντίστοιχων κόμβων. Για να επιλυθεί το πρόβλημα στο πεδίο του χρόνου γίνεται διακριτοποίηση των φυσικών μεγεθών. Αυτό σημαίνει ότι το φυσικό μέγεθος χρόνος χωρίζεται σε διακριτά Δτ διαστήματα στα οποία πραγματοποιούνται οι υπολογισμοί. Οι τιμές όλων των μεταβλητών του συστήματος θεωρούνται γνωστές για τη χρονική στιγμή ΐ - Δΐ και το ζητούμενο είναι ο υπολογισμός τους τη χρονική στιγμή τ. Το διάστημα διακριτοποίησης Δτ θεωρείται τόσο μικρό ώστε οι διαφορικές εξισώσεις οι οποίες περιγράφουν τα στοιχεία του εξοπλισμού να προσεγγίζονται με την πρέπουσα ακρίβεια χρησιμοποιώντας εξισώσεις διαφορών. Ας θεωρήσουμε τη διαφορική εξίσωση που περιγράφει τον επαγωγό: Η διαφορική εξίσωση αυτή μπορεί να προσεγγιστεί ικανοποιητικά από την ακόλουθη αλγεβρική εξίσωση διαφοράς: Η οποία μπορεί να γραφεί και: Εάν θεωρήσουμε την ισοδύναμη αγωγιμότητα, η οποία παραμένει σταθερή κατά το χρονικό διάστημα Δt, G=Δt/2L και τον γνωστό όρο :, η παραπάνω εξίσωση μπορεί να γραφεί ως: Ή αλλιώς : Όπου : 56

57 [G] : πίνακας αγωγιμοτήτων n x n (συμμετρικός) [u(t)] : πίνακας n x 1 τιμών τάσεων [i(t)] : πίνακας n x 1 τιμών ρευμάτων [Ihist,L] : πίνακας n x 1 γνωστών τιμών, με μονάδα το Α. Κατά την επίλυση του προβλήματος, επειδή σε μερικούς κόμβους είναι γνωστή η τιμή της τάσης, λόγω πηγών τάσεων ή γείωσης, ο πίνακας των τάσεων [u(t)] διασπάται σε [U A (t)], ο οποίος περιέχει το σύνολο Α των κόμβων με άγνωστη την τιμή της τάσης και σε [U B (t)], ο οποίος περιέχει το σύνολο των κόμβων με γνωστή τιμή της τάσης. Έτσι η εξίσωση γίνεται: Οι άγνωστες τάσεις του συνόλου Α υπολογίζονται επιλύοντας την εξίσωση ως προς [UA(t)]. Η ακριβής διαδικασία επίλυσης που ακολουθείται από το EMTP είναι η ακόλουθη: Δημιουργούνται οι πίνακες [GAA] και [GAB]. Ο πίνακας [GAA] διαγωνοποιείται με απαλοιφή. Σε κάθε χρονικό βήμα, ανανεώνονται οι τιμές του δεξιού σκέλους της παραπάνω σχέσης από γνωστές τιμές τάσεων και εντάσεων των ρευμάτων. Το σύστημα γραμμικών εξισώσεων το οποίο προκύπτει επιλύεται ως προς το διάνυσμα [UA(t)]. Στο τέλος της επίλυσης, ενημερώνεται με τις νέες μεταβλητές οι οποίες θα προκύψουν ο πίνακας [Ihist], έτσι ώστε να χρησιμοποιηθεί στο επόμενο βήμα επίλυσης. Η μεταβατική προσομοίωση μπορεί να ξεκινήσει από: Μηδενικές αρχικές συνθήκες Συνθήκες μόνιμης κατάστασης λειτουργίας, σε συγκεκριμένη συχνότητα (δηλαδή μία πηγή), ή σε υπερτιθέμενες συχνότητες (πολλές πηγές με διαφορετικές συχνότητες) ) Επίλυση στο Πεδίο της Συχνότητας Το ATP - EMTP έχει τη δυνατότητα για επίλυση στο πεδίο της συχνότητας, για μόνιμη κατάσταση λειτουργίας του δικτύου. Οι εξισώσεις κόμβων γράφονται με χρήση φασόρων, ενώ με τον ίδιο τρόπο αναπαριστώνται οι τάσεις και τα ρεύματα που κυκλοφορούν στο δίκτυο. Για ένα δίκτυο με n κόμβους, καταστρώνεται το παρακάτω σύστημα: [Υ ][V ] = [I] Oπου: [Υ]: συμμετρική μήτρα αγωγιμοτήτων, μεγέθους n x n (περιέχει μιγαδικά στοιχεία). [V]: διάνυσμα n x 1, (περιέχει φάσορες). [I]: διάνυσμα n x 1, (περιέχει φάσορες). Για την επίλυση του συστήματος, το διάνυσμα [V] χωρίζεται σε [VA] και [VΒ] όπου Α το υποσύνολο των άγνωστων τιμών των τάσεων και Β το υποσύνολο των γνωστών τιμών. Οι άγνωστες τάσεις υπολογίζονται επιλύοντας το παρακάτω γραμμικό αλγεβρικό σύστημα: 57

58 [ΥΑΑ][VA] = [IA] [YAB][VAB] 6.4) Βιβλιοθήκες Μοντέλων του ATP-EMTP Τα επόμενα περιεχόμενα μπορούν να βρεθούν σε μια οποιαδήποτε βιβλιοθήκη μοντέλων του προγράμματος ΑΤΡ - ΕΜΤΡ. Αναλυτικά οι κυριότερες βιβλιοθήκες είναι: Γραμμές μεταφοράς καθώς και καλώδια με κατανεμημένες αλλά και εξαρτώμενες από τη συχνότητα παραμέτρους. Μη γραμμικές αντιστάσεις καθώς και μη γραμμικές επαγωγές, επαγωγές με υστέρηση, αντιστάσεις οι οποίες παρουσιάζουν εξάρτηση από το χρόνο, καθώς και διάφορα απαραίτητα στοιχεία ελέγχου (TACS/MODELS). Εξοπλισμός με μη γραμμικά στοιχεία όπως είναι οι απαγωγείς υπερτάσεων (με κενό αλλά και χωρίς κενό), οι μετασχηματιστές οι οποίοι παρουσιάζουν φαινόμενα κόρου κ.τ.λ. Κανονικοί διακόπτες αλλά και χρονικά μεταβαλλόμενοι ή ακόμα και εξαρτώμενοι από την τάση διακόπτες, στατιστικοί διακόπτες (κυρίως για μελέτες με τη μέθοδο Monte Carlo) κοκ. Βαλβίδες για τον έλεγχο της ροής του ρεύματος όπως είναι οι δίοδοι, τα θυρίστορ, τα τρανζίστορ αλλά και τα triacs όλα ελεγχόμενα από TACS/MODELS. Πηγές τάσης αλλά και έντασης πολλών διαφορετικών τύπων όπως ημιτονοειδούς μορφής, μορφής ράμπας, εκθετικής μορφής, μορφής υπέρτασης και άλλες. Στρεφόμενες μηχανές, μονοφασικές, τριφασικές, σύγχρονες αλλά και ασύγχρονες κοκ. Δυνατότητα κατασκευής ηλεκτρικών μοντέλων από τον κάθε χρήστη του προγράμματος. 6.5) Μελέτες με το ATP-EMTP Μερικές τυπικές μελέτες ηλεκτρομαγνητικών και ηλεκτρομηχανικών φαινομένων οι οποίες έχουν την δυνατότητα να πραγματοποιηθούν με τη χρήση του προγράμματος ΑΤΡ - ΕΜΤΡ είναι οι ακόλουθες: Μελέτες οι οποίες αφορούν υπερτάσεις οι οποίες οφείλονται σε κεραυνούς. Διακοπτικά, μεταβατικά φαινόμενα αλλά και λάθη, είτε είναι συμμετρικά είτε όχι. Συστηματικές αλλά και στατιστικές μελέτες οι οποίες αφορούν εμφανίσεις υπερτάσεων, οφειλόμενες σε διάφορες αιτίες. Πολύ γρήγορα μεταβατικά φαινόμενα σε συστήματα μεταφοράς. Μοντελοποίηση μηχανών. Διακοπτικά φαινόμενα μετασχηματιστών καθώς και επαγωγών και χωρητικοτήτων οι οποίες παρουσιάζουν φαινόμενα υστέρησης. Διάφορες εφαρμογές ηλεκτρονικών ισχύος, όπως μελέτες με θυρίστορς και τρανζίστορς. 58

59 Διάφορες εφαρμογές της μικροηλεκτρονικής τεχνολογίας Αρμονική ανάλυση. Έλεγχος της αξιοπιστίας καθώς και της αντοχής της μόνωσης των συσκευών προστασίας του ηλεκτρικού συστήματος. Αξίζει να αναφερθεί το γεγονός ότι είναι δυνατή η μοντελοποίηση ή ακόμη και ο έλεγχος διαφόρων συστημάτων ή ακόμη και φαινομένων τα οποία παρουσιάζουν μια μη γραμμική συμπεριφορά, όπως είναι επί παραδείγματι το φαινόμενο Corona, χρησιμοποιώντας μοντέλα του προγράμματος το οποίο ονομάζεται TACS και έχει αναφερθεί και πρωτύτερα και μιας γλώσσας προσομοίωσης η οποία έχει επίσης αναφερθεί και ονομάζεται MODELS.Τα δύο αυτά προαναφερθέντα στοιχεία του ΑΤΡ - ΕΜΤΡ μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την προσομοίωση δυναμικών συστημάτων τα οποία δεν περιέχουν κανένα ηλεκτρικό κύκλωμα ή σύστημα. Τα στοιχεία αυτά αναλύονται πιο αναλυτικά παρακάτω. 59

60 6.5.1) TACS To TACS (ακρώνυμο των λέξεων Transient Analysis of Control Systems) είναι ένα στοιχείο το οποίο χρησιμεύει για την προσομοίωση συστημάτων στο πεδίο του χρόνου. Στην διαδικασία αυτή χρησιμοποιείται ένα μπλοκ-διάγραμμα για την αναπαράσταση του συστήματος ελέγχου του υπό μελέτη φαινομένου. Το TACS αρχικά δημιουργήθηκε έτσι ώστε να είναι σε θέση να προσομοιώσει τους μετατροπείς HVDC αλλά μπορεί επίσης να φανεί χρήσιμο και σε άλλες περιπτώσεις προσομοίωσης όπως είναι για παράδειγμα τα ακόλουθα προβλήματα: Συστήματα ηλεκτρονικών ισχύος αλλά και συστήματα έναυσης ηλεκτρονικής ισχύος όπως για παράδειγμα είναι οι γέφυρες με θυρίστορς. Τόξα ηλεκτρικού ρεύματος όπως αυτά τα οποία εμφανίζονται κατά το άνοιγμα ή το κλείσιμο των διακοπτών ενός κυκλώματος (τόξα λόγω μεταβατικών φαινομένων), αλλά και τόξα τα οποία εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της διάσπασης της μόνωσης κάποιου μονωτικού υλικού (τόξα υπερπήδησης της μόνωσης). Για την σωστή αναπαράσταση του φυσικού προβλήματος μέσω του TACS είναι απαραίτητη η ανταλλαγή κάποιων μεγεθών τα οποία χρειάζονται για την προσομοίωση του συστήματος, ανάμεσα στο TACS και στο ηλεκτρικό κύκλωμα το οποίο αναπαριστά το πραγματικό ηλεκτρικό σύστημα το οποίο μελετάται από το ΕΜΤΡ-ΑΤΡ. Η συνεργασία αυτή αφορά κυρίως την ανταλλαγή διαφόρων τιμών και κυματομορφών όπως είναι αυτές οι οποίες παρατίθενται παρακάτω: Τιμές αλλά και μορφές των τάσεων των κόμβων του ηλεκτρικού κυκλώματος. Όχι η τάση του καθενός κόμβου αλλά μόνο η τάση κάποιων προεπιλεγμένων από το χρήστη κόμβων. Τιμή αλλά και μορφή της έντασης του ρεύματος των διακοπτών του κυκλώματος καθώς και κατάσταση των διακοπτών(ανοιχτός ή κλειστός). Τιμές των χρονικά μεταβαλλόμενων αντιστάσεων του συστήματος (ωμικών και μη). Τιμές αλλά και μορφές των πηγών τάσεως ή και έντασης του ρεύματος οι οποίες υπάρχουν στο κύκλωμα )MODELS To MODELS είναι μια γενικής περιγραφής γλώσσα προσομοίωσης, η οποία υποστηρίζεται από έναν μεγάλο αριθμό εργαλείων προσομοίωσης και χρησιμοποιείται για την αναπαράσταση χρονικά μεταβαλλόμενων συστημάτων. Είναι σημαντικό να αναφερθεί πως έχει την δυνατότητα να επεξεργάζεται δεδομένα και να παράγει τα αντίστοιχα αποτελέσματα τα οποία αφορούν την προσομοίωση του υπό μελέτη συστήματος, είτε στο πεδίο της συχνότητας είτε στο πεδίο του χρόνου. Επιπρόσθετα, 60

61 έχει ακόμη την ικανότητα να επιτρέπει στον χρήστη του ΑΤΡ-ΕΜΤΡ την εισαγωγή, την περιγραφή αλλά και τον έλεγχο αυθαίρετων προς το πρόγραμμα δεδομένων, όπως επίσης και διαφορετικών στοιχείων και μεταβλητών, δίνοντας παράλληλα πρόσφορο έδαφος για την διασύνδεση άλλων προγραμμάτων αλλά και στοιχείων στο περιβάλλον του ΑΤΡ. Τέλος, η περιγραφή του κάθε μοντέλου, επιτρέπεται να γίνεται χρησιμοποιώντας ελεύθερο σχηματισμό, όπως επίσης και σύνταξη με βάση κάποιες λέξεις κλειδιά σε τοπικό επίπεδο, ενώ τέλος είναι αυτοτεκμηριούμενη. 6.6) Ρουτίνες Υποστήριξης στο Πρόγραμμα ATP-EMTP Σε πολλές περιπτώσεις χρειάζεται να υπάρξει μια κάποια μετατροπή έτσι ώστε τα στοιχεία του κατασκευαστή να μπορούν να επεξεργαστούν από το πρόγραμμα ΑΤΡ. Οι ενσωματωμένες λειτουργίες μέσα στο πρόγραμμα οι οποίες επωμίζονται το ρόλο αυτό ονομάζονται ρουτίνες υποστήριξης του ΕΜΤΡ-ΑΤΡ. Οι παρακάτω υποενότητες υπάρχουν μέσα στο πρόγραμμα στο οποίο αναφερόμαστε: Υπολογισμός των παραμέτρων των εναέριων γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και των καλωδίων τα οποία υπάρχουν σε αυτό το εναέριο σύστημα μεταφοράς, χρησιμοποιώντας τα μοντέλα LINE CONSTANTS, CABLE CONSTANTS, καθώς και CABLE PARAMETERS, τα οποία υπάρχουν ενσωματωμένα στο πρόγραμμα. Δημιουργία εξαρτώμενων από το πεδίο τις συχνότητας δεδομένων των γραμμών μεταφοράς, τα οποία χρειάζονται να περαστούν μέσα στο ΑΤΡ (όπως για παράδειγμα γίνεται όταν μελετάμε μια γραμμή με το μοντέλο αναπαράστασης της γραμμής μεταφοράς J. Marti). Υπολογισμός των δεδομένων των μοντέλων των μετασχηματιστών του συστήματος το οποίο μελετάται από τον χρήστη του προγράμματος (π.χ XFORMER, BCTRAN). Μετατροπή η οποία είναι απαραίτητη στις καμπύλες υστέρησης καθώς και στις αντίστοιχες καμπύλες για τον κορεσμό. 6.7) Προγράμματα Υποστήριξης του ATP-EMTP Το πρόγραμμα αποτελείται από επιμέρους υποσυστήματα, τα οποία εκτός από το βασικό προσομοιωτή περιλαμβάνουν υπορουτίνες οι οποίες και χρησιμοποιούνται για την προετοιμασία των δεδομένων εισόδου, όπως και για την αναπαράσταση και επεξεργασία των δεδομένων εξόδου. Όσο αφορά την προετοιμασία των δεδομένων εισόδου, ενδεικτικά αναφέρονται ότι υπάρχουν ρουτίνες για τη κατασκευή των παραμέτρων μιας γραμμής μεταφοράς με βάση τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της, τον υπολογισμό παραμέτρων συνεζευγμένων RL, για την αναπαράσταση πολυφασικών, με πολλά τυλίγματα μετασχηματιστών στο πεδίο του χρόνου και πολλά άλλα. Αντίστοιχα, υπάρχουν ρουτίνες για την επεξεργασία των δεδομένων εξόδου π.χ για την δημιουργία γραφικών παραστάσεων κλπ. Στο σχεδιάγραμμα το οποίο παρατίθεται φαίνονται τα προγράμματα τα οποία υποστηρίζουν το ΑΤΡ-ΕΜΤΡ καθώς και την αλληλεπίδραση την οποία έχουν μεταξύ τους αλλά και με το κυρίως πρόγραμμα. 61

62 Σχήμα 6.1: Προγράμματα που υποστηρίζουν το ΑΤΡ-ΕΜΤΡ. [1] 62

63 6.7.1) Το Control Centre Το ATP Control Center (ATPCC) είναι ένα εύχρηστο εργαλείο για τη διαχείριση των διάφορων προγραμμάτων για το ATP - ΕΜΤΡ. Το ΑΤΡ υποστηρίζει τα προγράμματα ATP Draw, PC Plot και οποιοδήποτε πρόγραμμα σχετικό με το ATP -ΕΜΤΡ το οποίο τρέχει σε περιβάλλον των Windows. Τα κύρια χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου προγράμματος είναι τα εξής ακόλουθα: Δυνατότητα χρήσης δύο διαφορετικών εκδόσεων του ΑΤΡ ταυτόχρονα. Δυνατότητα χρήσης του επιθυμητού από το χρήστη editor. Πάνω από 10 εξωτερικά προγράμματα έχουν τη δυνατότητα συνδεθούν με το ATP Control Center. Event window το οποίο έχει την ικανότητα να απεικονίζει τις ήδη εκτελεσμένες εντολές. Επανεκτέλεση των εντολών από το event window. Σχήμα 6.2: Χαρακτηριστική εικόνα από το περιβάλλον του ATPCC. [1] Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει την επικοινωνία του ATP Control Center με τα υπόλοιπα προγράμματα τα οποία επικοινωνούν με το ATP EMTP. 63

64 Σχήμα 6.3: Διάγραμμα επικοινωνίας του ATPCC με τις υπόλοιπες εφαρμογές. [1] 6.7.2) To PC Plot Το PC Plot είναι πρόγραμμα σχεδιασμού κυματομορφών και γραφικών παραστάσεων. Το PC Plot επεξεργάζεται τα αρχεία εξόδου ΑΤΡ - ΕΜΤΡ μα κατάληξη *.pl4 και σχεδιάζει αντιστοίχως τις γραφικές παραστάσεις. Τα αρχεία με κατάληξη *.pl4 προκύπτουν ως έξοδοι από τις εκδόσεις του ATP -ΕΜΤΡ: Salford, Watcom και GNU/Mingw32. Τα κύρια χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου προγράμματος είναι τα παρακάτω: Έχει μέγιστο όριο επεξεργασίας και σχεδιασμού τον αριθμό των έξι μεταβλητών. Έχει τη δυνατότητα της επιλογής χρωμάτων Υπάρχει η επιλογή της μεγέθυνσης Υπάρχουν οι δυνατότητες αντιγραφής και επικόλλησης καθώς και BMP format saving. Το περιβάλλον στο οποίο λειτουργεί το PC Plot φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα: 64

65 Σχήμα 6.4:Περιβάλλον λειτουργίας του PC Plot. [1] 6.7.3) Το Plot XY To Plot XY είναι πρόγραμμα το οποίο χρησιμοποιείται για τον σχεδιασμό των απαιτούμενων κυματομορφών, καθώς και γραφικών παραστάσεων. Το Plot XY επεξεργάζεται τα αρχεία εξόδου από το ATP-EMTP τα οποία έχουν κατάληξη *.pl4 και σχεδιάζει αντίστοιχα τις γραφικές παραστάσεις. Τα αρχεία τα οποία έχουν κατάληξη *.pl4 προκύπτουν ως έξοδος από τις εξής εκδόσεις του ATP-EMTP: Salford, Watcom, και GNU/Mingw32. Το πρόγραμμα Plot XY δημιουργήθηκε αρχικά για να γίνεται η μετά η επεξεργασία αρχείων του ΑTΡ - ΕΜΤΡ, υποστηρίζει όμως και αρχεία τύπου ASCII data. Τα κυριότερα χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου προγράμματος το οποίο αποτελεί συστατικό του ΑΤΡ είναι τα παρακάτω: To Plot XY είναι εύκολο στη χρήση GUI (αρχικά για το Graphical User Interface). Επίσης έχει σαν μέγιστο όριο επεξεργασίας αλλά και σχεδιασμού τον αριθμό των έξι μεταβλήτών. Επιπλέον παρέχεται η δυνατότητα σχεδιασμού από ένα πλήθος τριών διαφορετικών αρχείων ταυτόχρονα στο ίδιο φύλλο. Εκτός από τα παραπάνω, το πρόγραμμα έχει την ικανότητα να παρέχει σχεδιασμό ως προς χρόνο ή ακόμη και με Χ-Υ προεπιλεγμένους άξονες. Παρέχεται επίσης και η δυνατότητα στον χρήστη να επιλέξει τα χρώματα της αρεσκείας του μέσα από έναν ικανοποιητικό αριθμό χρωμάτων. 65

66 Υπάρχει ακόμη και επιλογή μεγέθυνσης των διαγραμμάτων τα οποία επεξεργάζεται ο χρήστης. Τέλος, υπάρχει πρόβλεψη από τον κατασκευαστή, ώστε να παρέχονται οι δυνατότητες αντιγραφής και επικόλλησης καθώς και BMP format saving. Παρακάτω παρατίθενται κάποιες χαρακτηριστικές εικόνες από το περιβάλλον του προγράμματος Plot XY. Σχήμα 6.5: Περιβάλλον του προγράμματος Plot XY ) Το GTPPLOT Το GTPPLOT, είναι πρόγραμμα σχεδιασμού των εξόδων του ATP - EMTP, όπως ήταν επίσης και τα δύο προηγούμενα προγράμματα τα οποία εξετάστηκαν νωρίτερα. Το ξεχωριστό του χαρακτηριστικό είναι ότι έχει την δυνατότητα να τρέχει και σε περιβάλλον Linux. Τα σημαντικότερα στοιχεία του προγράμματος GTPPLOT παρατίθενται ακολούθως και είναι: Αρχικά όπως και στο Plot XY παρουσιάζει ένα αρκετά εύκολο στη χρήση του GUI(Graphical User Interface) Εδώ τώρα έχουμε σημεία και μεταβλητές, σαν μέγιστο όριο επεξεργασίας και σχεδιασμού αντίστοιχα. Ένα επιπλέον χαρακτηριστικό το οποίο εισάγεται από το συγκεκριμένο πρόγραμμα είναι ο σχεδιασμός ανάλυσης FOURIER. Αντίθετα με τα προηγούμενα, εδώ δεν υπάρχει η δυνατότητα ελέγχου από το ποντίκι. Παράλληλα, παρέχεται επίσης και εδώ στον χρήστη η δυνατότητα επιλογής χρωμάτων. Υφίσταται επίσης και η επιλογή για μεγέθυνση των εξόδων του συστήματος που μελετάται. Υποστηρίζονται επιπλέον και οι δυνατότητες αντιγραφής και επικόλλησης αλλά και BMP format saving. 66

67 Παρουσιάζεται παρακάτω το περιβάλλον λειτουργίας του GTPPLOT. Σχήμα 6.6: Περιβάλλον λειτουργίας του GTPPLOT. [1] 6.7.5) Το Programmer's File Editor (PFE) Το PFE αποτελεί έναν text editor οποίος τρέχει σε Windows. Με τον PFE ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να ελέγχει τα αρχεία εισόδου και εξόδου του EMTP. Πιο κάτω παρατίθεται εικόνα από το εργασιακό περιβάλλον του PFE. Σχήμα 6.7: Περιβάλλον λειτουργίας του PFE.[1] 67

68 6.7.6 Το ATP-LCC To ATP_LCC αποτελεί μια καινοτομία στο πρόγραμμα του ΑΤΡ-ΕΜΤΡ. Σε αυτό το πρόγραμμα, ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να διαλέξει τα στοιχεία και τα δεδομένα για την διατομή αλλά και για το υλικό μιας εναέριας γραμμής μεταφοράς καθώς και ενός συστήματος εναέριων καλωδίων μέσω παραθυρικού περιβάλλοντος. Με βάση τα τοποθετούμενα από το χρήστη δεδομένα το πρόγραμμα ATP_LCC δημιουργεί ένα ΑΤΡ αρχείο το οποίο είναι έτοιμο να διαβαστεί και να επεξεργαστεί από το ΑΤΡ, έτσι ώστε το τελευταίο να είναι σε θέση να δημιουργήσει ένα αρχείο εξόδου ή ένα αρχείο εξόδου πινάκων (LIS αρχείο). Το πρόγραμμα ATP_LCC αποτελείται από δύο μέρη: ένα το οποίο αφορά τα στοιχεία για τις σταθερές των γραμμών και ένα άλλο το οποίο αφορά τα αντίστοιχα δεδομένα για τα καλώδια. Αυτά τα δύο στελέχη του προγράμματος χρησιμοποιούνται από το πρόγραμμα και από το χρήστη ανεξάρτητα το ένα από το άλλο και σε ξεχωριστά παραθυρικά περιβάλλοντα. Πιο αναλυτικά το πρόγραμμα ATP_LCC υποστηρίζει: 1. Σταθερές γραμμών: συνεχείς παράμετροι Π- ισοδύναμα γραμμών μεταφοράς. Έξοδοι μοναδικής απόκρισης. Έξοδοι αμοιβαίας σύζευξης. Έξοδοι λογαριθμικής συχνότητας. 2. Σταθερές καλωδίων: εναέριες γραμμές. Μονοπολικά καλώδια. Καλώδια εσωκλειόμενου σωλήνα. Υποστηρίζονται Π -ισοδύναμα καθώς και γραμμές και καλώδια τύπου J.Marti. Στις περισσότερες των περιπτώσεων το εξαγόμενο από το ATP_LCC αρχείο είναι έτοιμο να διαβαστεί από το ATP Draw έτσι ώστε να υπάρχει η δυνατότητα να προχωρήσει η διαδικασία της προσομοίωσης. Εξαιρούνται οι περιπτώσεις των Π- ισοδύναμων ονομαστικών κυκλωμάτων. Παρακάτω παρατίθεται το παραθυρικό περιβάλλον του ATP-LCC. 68

69 Σχήμα 6.8: Περιβάλλον του ATP-LCC. 6.8) Το ATP-Draw 6.8.1) Γενικά για το Περιβάλλον του ATP-Draw Το κομμάτι ATP-Draw του προγράμματος ΑΤΡ-ΕΜΤΡ είναι ένας γραφικός προεπεξεργαστής ο οποίος χρησιμοποιείται για τα αρχεία της ΑΤΡ έκδοσης του ΕΜΤΡ. Το υποπρόγραμμα αυτό χρησιμεύει στην δημιουργία καθώς και στην επεξεργασία του ηλεκτρικού δικτύου το οποίο θα μελετηθεί από το ΑΤΡ. Με το ATP-Draw δίδεται στον χρήστη η δυνατότητα της γραφικής απεικόνισης στον υπολογιστή του κυκλώματος ή του ηλεκτρικού συστήματος τα οποίο και επιθυμεί να προσομοιώσει. Μέσα από το πρόγραμμα αναπαρίσταται με τη μορφή δομικών στοιχείων το κυκλωματικό σχέδιο του κυκλώματος ή ηλεκτρικού δικτύου, ορίζονται οι απαραίτητες παράμετροι με σχετικά εύκολο και απλό τρόπο, προκειμένου να προχωρήσει ο μελετητής στην ανάλυση με το ATP-EMTP. Η έξοδος του ATP-Draw είναι το αρχείο εισόδου (text file) που χρειάζεται το ATP - EMTP, ώστε να προσομοιώσει το σύστημα. Στο περιβάλλον του προγράμματος του ATP-Draw ο χρήστης έχει την δυνατότητα να διαλέξει ανάμεσα από σωρεία άλλων, προκαθορισμένων από το σύστημα του προγράμματος, στοιχείων, αυτά τα στοιχεία τα οποία ο ίδιος θεωρεί ως κατάλληλα για την γραφική αναπαράσταση, αλλά και την μελέτη του ηλεκτρικού δικτύου, το οποίο θέλει να προσομοιώσει και να μελετήσει, ή ακόμη και να εισαγάγει ο ίδιος δικά του στοιχεία. Ο χρήστης έχει την δυνατότητα επίσης να δώσει ο ίδιος ονόματα στους κόμβους του υπό μελέτη ηλεκτρικού συστήματος το οποίο και κατασκεύασε με τη χρήση του ATP-Draw αλλά γενικότερα όμως η ονομασία των 69

70 κόμβων του ηλεκτρικού συστήματος είναι μια εργασία η οποία εκτελείται από το ίδιο το πρόγραμμα. Έτσι λοιπόν το ATP-Draw αναλαμβάνει την κατασκευή του σωστού αρχείου εισόδου το οποίο πρόκειται να διαβαστεί από το ΑΤΡ-ΕΜΤΡ προκειμένου να προχωρήσουμε στην προσομοίωση του υπό μελέτη ηλεκτρικού συστήματος. Το ATP- Draw έχει ένα συγκεκριμένο περιβάλλον για τα Windows και προσφέρει επίσης και άπλετη βοήθεια στο χρήστη. Παρακάτω βλέπουμε όλα τα στοιχεία τα οποία είναι σε θέση να επεξεργάζεται το ATP-Draw. Όπως παρατηρούμε το συγκεκριμένο πρόγραμμα μπορεί να χρησιμοποιήσει πολλά ηλεκτρικά εργαλεία όπως είναι αντιστάτες γραμμικοί ή μη καθώς και εξαρτώμενοι ή όχι από το χρόνο μετασχηματιστές τάσης ή ακόμη και ρεύματος, πηνία συζευγμένα ή όχι, πυκνωτές, στοιχεία τα οποία αφορούν γραμμές μεταφοράς, καθώς και πολλά άλλα στοιχεία. Σχήμα 6.9: To κύριο παράθυρο το ATP Draw το οποίο δείχνει τα περισσότερα από τα προκαθορισμένα στοιχεία του. Επιπρόσθετα, όλες οι λειτουργίες οι οποίες είναι εν γένει αποδεκτές από όλα τα προγράμματα τα οποία λειτουργούν στο περιβάλλον των Windows, είναι αποδεκτές και από το ATP-Draw όπως είναι για παράδειγμα η λειτουργία αντιγραφή-επικόλληση, η περιστροφή των στοιχείων, η ομαδοποίηση τους, η εισαγωγή καθώς και η εξαγωγή δεδομένων στο σύστημα όπως και οι λειτουργίες αναίρεση και επανάληψη. 70

71 Το περιβάλλον στο οποίο δουλεύει ο χρήστης ο οποίος έχει επιλέξει να πραγματοποιήσει την προσομοίωση του ηλεκτρικού συστήματος το οποίο και θέλει να προσομοιώσει φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα ) Τύποι Στοιχείων οι οποίοι Υποστηρίζονται από το ATP-Draw To ATP Draw υποστηρίζει τους ακόλουθους τύπους στοιχείων: Γραμμικοί κλάδοι καθώς και συγκεντρωμένα στοιχεία περιλαμβάνοντας και τα TACS. Μη γραμμικοί κλάδοι στοιχείων. Διακόπτες. Πηγές τάσης αλλά και έντασης. Δυνατότητα κατασκευής νέων μοντέλων από το χρήστη (MODELS). Δυνατότητα ορισμού στοιχείων από το χρήστη (User Object). Σχήμα 6.10: Περιβάλλον λειτουργίας του ATP Draw[2] ) Τύποι Αρχείων τα οποία Υποστηρίζονται από το ATP-Draw Οι παρακάτω τύποι αρχείων αποτελούν τους βασικούς τέτοιους οι οποίοι τυγχάνουν υποστήριξης από το περιβάλλον του προγράμματος ATPDraw: 1..atp -atp αρχείο. Τα αρχεία αυτού του συγκεκριμένου τύπου παράγονται από το ATPDraw και μεταφράζονται απευθείας με το ATP - ΕΜΤΡ. 71

72 2..adp - project αρχείο. Τα αρχεία αυτού του τύπου περιέχουν την περιγραφή του υπό μελέτη κυκλώματος καθώς και όλα τα εξωτερικά οριζόμενα στοιχεία αυτού, όπως είναι τα model, user specified, line/cable data αλλά και lib αρχεία. Μαζί με αυτό το αρχείο ανοίγουν και τα υπόλοιπα εξωτερικά αρχεία τα οποία αφορούν το συγκεκριμένο κύκλωμα έτσι ώστε να είναι δυνατή η επεξεργασία και η εξομοίωσή του. 3..sup - support αρχείο. Αρχεία αυτού του τύπου περιλαμβάνουν πληροφορίες γία κάθε στοιχείο του συστήματος ξεχωριστά όπως είναι για παράδειγμα ο αριθμός συνδέσεων, το εικονίδιο, το κείμενο βοήθειας κ.τ.λ. 4..mod,.lib - model, user specified αρχείο. Αρχεία τα οποία περιέχουν πληροφορίες για τα MODEL ή για τα User specified στοιχεία αντίστοιχα. 72

73 6.8.4) Διαδικασία προσομοίωσης με χρήση του ATP-Draw Με την βοήθεια του προγράμματος ATP-Draw ο μελετητής σχεδιάζει το κύκλωμα που θέλει να προσομοίωσει, το οποίο μαζί με όλες τις παραμέτρους αποθηκεύεται σε αρχείο με κατάληξη.adp. Κατόπιν, παράγεται το αρχείο κειμένου με τη κατάληξη.atp, το οποίο και θα αποτελέσει την είσοδο του ATP - EMTP. Ο χρήστης έχει την ευχέρεια να ζητήσει από το πρόγραμμα ΑΤΡ-ΕΜΤΡ το σχεδιασμό των επιθυμητών από τον ίδιο ηλεκτρικών ποσοτήτων τοποθετώντας τους απαιτούμενους μετρητές της τάσης και της έντασης του ρεύματος στους κατάλληλους κόμβους του κυκλωματικού σχεδιαγράμματος το οποίο έχει κατασκευαστεί από τον ίδιο το χρήστη στο περιβάλλον του ATP-Draw. Μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας της προσομοίωσης, επιστρέφεται ένα αρχείο κειμένου (text file) με την κατάληση.lis καθώς και ένα αρχείο με κατάληξη.pl4, στην περίπτωση που η προσομοίωση ολοκληρωθεί επιτυχώς. Σε αντίθετη περίπτωση, παράγεται μόνο το πρώτο αρχείο, αναφέροντας και το λόγο για τον οποίο παρουσιάστηκε το σφάλμα κατά την διαδικασία της προσομοίωσης. Το αρχείο.pl4 περιλαμβάνει τις γραφικές παραστάσεις οι οποίες έχουν ζητηθεί από το χρήστη. Ο χρήστης έχει την δυνατότητα να ζητήσει τις γραφικές παραστάσεις και τα διαγράμματα των μεγεθών τα οποία έχει ζητήσει από την προσομοίωση, και τα οποία περιέχονται στο παραπάνω αρχείο με τη χρήση αρκετών υποπρογραμμάτων του κυρίως προγράμματος όπως είναι για παράδειγμα τα GTPlot και PlotXY. Η πορεία της προσομοίωσης του επιθυμητού από το χρήστη ηλεκτρικού συστήματος, στην περίπτωση κατά την οποία μελετάται η συμπεριφορά μια εναέριας γραμμής παρουσιάζεται σχηματικά στο παρακάτω διάγραμμα: Σχήμα 6.11: Διαδικασία προσομοίωσης ηλεκτρ. συστήματος με χρήση του ATP-EMTP.[3] Το ATP-Draw δημιουργεί αρχεία τα οποία έχουν την κατάληξη *.atp, ενώ η έξοδος του προγράμματος είναι το εισαγόμενο στο ATP - EMTP αρχείο, *.atp. 73

74 Βιβλιογραφία 6 ου κεφαλαίου: [1] EMTP for students/ Εργαστήριο Υψηλών Τάσεων Πανεπιστημίου Πατρών Πάτρα. [2] Αύγουστος. [3] Psalidas, M., κ.α. Modeling for the Calculation of Overvoltages Stressing the Electronic Equipment of High Voltage Substations due to Lightning. High Voltage Laboratory, Electrical and Computer Engineering Department University of Patras, Πάτρα. 74

75 Κεφάλαιο 7 : Μοντελοποίηση των στοιχείων της διάταξης και ενσωμάτωση στο ATP-EMTP 7.1)Εισαγωγή: Στο κεφάλαιο αυτό, θα γίνει αναλυτική περιγραφή των μοντέλων που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση των επιμέρους τμημάτων της παρούσας διπλωματικής εργασίας, του λόγου επιλογής των συγκεκριμένων μοντέλων, του τρόπου υπολογισμού των διαφόρων παραμέτρων τους, και τέλος πώς αυτά ενσωματώθηκαν στο πρόγραμμα ATP-EMTP. Η δομή που θα ακολουθηθεί είναι η εξής: Αρχικά, θα δοθεί μια συγκεντρωτική λίστα των επιμέρους τμημάτων από τα οποία αποτελείται η συνολική διάταξη που μελετήθηκε. Έπειτα, για κάθε ξεχωριστό τμήμα θα γίνει αναλυτική παράθεση των παραμέτρων του και του τρόπου υπολογισμού τους, του μοντέλου προσομοίωσης που χρησιμοποιήθηκε, και του τρόπου με τον οποίο αυτό ενσωματώθηκε στο πρόγραμμα εξομοίωσης ATP- EMTP, με τελικό σκοπό το σχηματισμό της συνολικής διάταξης. Τέλος θα γίνει παρουσίαση της συνολικής διάταξης τόσο ως προς την μορφή όσο και ως προς την συμπεριφορά. Επιμέρους τμήματα που συνθέτουν την συνολική διάταξη: >Κρουστική γεννήτρια για την προσομοίωση του κεραυνού. >Γραμμή μεταφοράς Μέσης Τάσης 20kV. >Πυλώνες του δικτύου και ηλεκτρόδια γείωσής τους. >Αλυσοειδείς μονωτήρες ανάρτησης. 7.2)Γεννήτρια προσομοίωσης κεραυνού: Για την προσομοίωση του κεραυνικού πλήγματος πάνω στη γραμμή μεταφοράς Μ/Τ, χρησιμοποιήθηκε στο EMTP, μια από τις ήδη υπάρχουσες πηγές του ATP-Draw, που ονομάζεται πηγή Heidler type 15. Κάνοντας χρήση αυτής της πηγής, το πρόγραμμα παρέχει τη δυνατότητα ορισμού ποικίλων παραμέτρων του κεραυνού, όπως οι ακόλουθες: Επιλογή πηγής ρεύματος ή πηγής τάσης Ρεύμα (ή τάση) εκφόρτισης του κεραυνού Χρόνος μετώπου και χρόνος ουράς Χρόνος έναρξης και λήξης λειτουργίας της πηγής Όνομα του κόμβου σύνδεσης της πηγής στο υπόλοιπο κύκλωμα και διάφορα άλλα. 75

76 Στο παρακάτω σχήμα, φαίνεται ο συμβολισμός της πηγής στο ATP-Draw και ένα τυπικό «στήσιμο» της για την μελέτη της συγκεκριμένης διπλωματικής. Σχήμα 7.1: Πηγή Heidler type 15 και τυπικός καθορισμός των παραμέτρων της. Για την εκπόνηση της διπλωματικής αυτής χρησιμοποιήθηκε η πηγή Heidler ως πηγή ρεύματος με τιμή ρεύματος 10kA, τιμές χρόνων μετώπου και ουράς 2.7/7.75μs για το γρήγορο και 10/350μs για το αργό σήμα, ενώ ο χρόνος έναρξης και παύσης της γεννήτριας ήταν πάντα οι χρονικές στιγμές 0s και 1000s αντίστοιχα. 76

77 7.3) Γραμμή Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας Mέσης Τάσης 25kV: Στην συγκεκριμένη διπλωματική εργασία επιλέχθηκε για εξομοίωση η γραμμή Μ/Τ κυκλώματος των 20kV.Για την εξομοίωση της γραμμής αυτής χρησιμποποίθηκε το αρχείο LCC του ATP-Draw, που έχει την παρακάτω μορφή μέσα στο περιβάλλον του προγράμματος: Σχήμα 7.2: Μορφή της γραμμής μεταφοράς στο περιβάλλον του του ATP-Draw. Οι διατομές των καλωδίων εισήχθησαν ως δεδομένα στο στο αρχείο LCC του ATP-Draw για την εξομοίωση της γραμμής. Επιπλέον συμπληρώθηκαν και δεδομένα όπως η DC αντίσταση των αγωγών της γραμμής, ακτίνα των αγωγών φάσης, αλλά και το πλήθος αγωγών που αντιστοιχεί σε μία φάση του κάθε κυκλώματος (number of bundles) και η απόσταση που τους χωρίζει. Επίσης δίνεται ως δεδομένο και το ύψος των καλωδίων στο μέσον μεταξύ των πυλώνων (midspan), λαμβάνοντας υπόψην το βέλος κάμψης όπως εξηγείται αναλυτικά λίγο παρακάτω. Η ενσωμάτωση αυτών των γεωμετρικών και άλλων δεδομένων της γραμμής μεταφοράς, έγινε στην καρτέλα Data του LCC αρχείου όπως φαίνεται παρακάτω: Εκτός αυτού, πρέπει να τονίσουμε πως το ύψος αυτό δεν είναι σταθερό καθώς σε πραγματικές γραμμές μεταφοράς η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών πυλώνων μπορεί όπως είναι φυσικό να διαφέρει λόγω κατασκευαστικών δυσκολιών, μορφολογίας του εδάφους κλπ. Για τον υπολογισμό του μέσου ύψους (χρησιμοποιήθηκε και παραπάνω για τα στοιχεία της lcc), χρησιμοποιήθηκε ο τύπος: Για το βέλος κάμψης βρέθηκε από τα σχέδια της Αρχής Ηλεκτρισμού της ΔΕΗ έχει τιμή περίπου 1m. Τελικά, καταλήγουμε στο παρακάτω πίνακα όπου φαίνονται οι υπολογισμένες τιμές για τα μέσα ύψη των όλων των αγωγών. Αρ. αγωγού Αρχικό ύψος(m) Μέσο ύψος(m) Βέλος κάμψης(m) , , ,33 1 Πίνακας 7.2.1: Υπολογισμός μέσων υψών για αγωγούς. 77

78 Σχημα : Διάγραμμα βελους&ίινακας δυνάμεων δια την τάνυσιν αγωγών (ACSR 35-2)[1] 78

79 Σχήμα 7.3: Καρτέλα data του LCC αρχείου, που περιέχει γεωμετρικές πληροφορίες που αφορούν την τοποθέτηση, τις διατομές των καλωδίων της γραμμής, αλλά και την DC αντίσταση των αγωγών και το bundle number. 0.1km Σχήμα 7.4: Απεικόνιση του μοντέλου της LCC γραμμής. Με διπλό κλίκ πάνω ανοίγει η καρτέλα με το Model, Data, Nodes. 79

80 Στη συνέχεια, κάνοντας χρήση της επιλογής View Model που παρέχει το LCC αρχείο του προγράμματος, εμφανίζεται η γεωμετρική απεικόνιση των δεδομέμων που εισάχθηκαν στην καρτέλα Data, για την οπτική επιβεβαίωση της διάταξης. Για τα δεδομένα της γραμμής που χρησιμοποιήθηκαν στην συγκεκριμένη διπλωματική, η διάταξη που προκύπτει φαίνεται παρακάτω: Σχήμα 7.5: Απεικόνιση της καρτέλας ViewModel του αρχείου LCC που μας δείχνει τη γεωμετρική απεικόνιση των φάσεων του κυκλώματος των 25kV Με την κόκκινη αρίθμηση επιδεικνύεται η αντιστοίχιση των αγωγών με τις προεπιλεγμένες φάσεις και αγωγούς προστασίας που έχουν ορισθεί στην καρτέλα Nodes. Επιπλέον, υπάρχει η δυνατότητα μεγένθυνσης και σμίκρυνσης της διάταξης, ενώ η λεπτή κάθετη γραμμή αντιστοιχεί στον άξονα συμμετρίας της και η παχιά οριζόντια γραμμή αντιπροσωπεύει την γραμμή του εδάφους (γή). Το αρχείο LCC δίνει πληθώρα επιλογών για την παραμετροποίηση τριών κατηγοριών καλωδίων: υπέργεια γραμμή μεταφοράς, καλώδιο ενός (ενιαίου) πυρήνα, και καλώδιο εγκλεισμένο σε σωλήνα. Για την γραμμή μεταφοράς χρησιμοποιήθηκε η επιλογή της υπέργειας γραμμής (overhead line) με την πληθώρα των υπολοίπων παραμέτρων ρυθμισμένων ως εξής: 80

81 Σχήμα 7.6: Καρτέλα Model του αρχείου LCC με όλες τις παραμέτρους προς ρύθμιση. Για την προσομοίωση της γραμμής μεταφοράς χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο J.Marti [5] που θεωρείται καλύτερο για τη μελέτη μεταβατικών φαινομένων, επιλογή για 3 αγωγούς (1 τριφασικό κύκλωμα)μονάδες μέτρησης μετρικού συστήματος, διάφορες ρυθμίσεις που αφορούν το εύρος συχνοτήτων για την δημιουργία πινάκων και άλλων υπολογισμών, επιλογές για ενσωμάτωση επιδερμικού φαινόμενου, αυτόματου καθορισμού του bundling, και μεγέθη όπως το μήκος του τμήματος της γραμμής που εξομοιώνει το συγκεκριμένο αρχείο LCC, η αντίσταση ανά μήκος των αγωγών του κομματιού και η συχνότητα έναρξης της εξομοίωσης. Στην τρίτη καρτέλα του LCC αρχείου καθορίζονται δεδομένα, όπως τα ονόματα των κόμβων της διάταξης που ορίζονται αυτόματα από το πρόγραμμα, η δυνατότητα αλλαγής των ονομάτων αυτών ανάλογα με την επιθυμία του χρήστη, αλλά και η δυνατότητα αντιστοίχισης όλων των αγωγών με τους επιθυμητούς κόμβους με σκοπό την εναλλαγή των φάσεων στην διάταξη της γραμμής. Όλα αυτά φαίνονται στο παρακάτω σχήμα: 81

82 Σχήμα 7.7: Καρτέλα Nodes του LCC αρχείου με παραμέτρους για την αντιστοιχία αγωγών και φάσεων, και την ονοματισή τους. Στην διπλωματική αυτή χρησιμοποιήθηκαν 10 τέτοια αρχεία LCC, μήκους 100m το καθένα, εξομοιώνοντας μια γραμμή μεταφοράς συνολικού μήκους 1 km. Το αριστερό άκρο της όλης διάταξης θεωρήθηκε η αρχή της γραμμής μεταφοράς, οπότε εκεί έγινε και η τοποθέτηση των πηγών τάσης που την τροφοδοτούν. Εφόσον πρόκειται για γραμμή μονού κυκλώματος, όπως εδώ, έγινε χρήση μιας τριφασικής πηγής εναλλασσόμενης τάσης των 20kV και 50 Hz. Οι πηγή αυτή θεωρηται άπειρος ζυγός, οπότε έχει χρόνο έναρξης της λειτουργίας της -1s (θεωρώντας ως χρόνο έναρξης του φαινομένου την στιγμή t =0s, οι πηγές τάσης δηλαδή λειτουργούν από πιό πριν, συγκεκριμένα από την στιγμή t = -1 s)και λήξης 100s, που είναι κατά πολύ μεγαλύτερος (εκατομύρια φορές) από τον χρόνο περαίωσης του υπό μελέτη φαινομένου. Επίσης οι πηγές αυτές έχουν αρχική γωνία φάσης 0º, και είναι γειωμένες. Το αριστερό άκρο της γραμμής φαίνεται στο παρακάτω σχήμα: 82

83 Σχήματα 7.8.1(πάνω), 7.8.2(κάτω): Πηγές τάσης που τροφοδοτούν την γραμμή μεταφοράς (άπειρος ζυγός) και καρτέλα με τα στοιχεία της στο πρόγραμμα εξομοίωσης. Αντίθετα, στο δεξί άκρο της διάταξης βρίσκεται το τέλος της γραμμής μεταφοράς των 1km. Εκεί, κάτω από συνθήκες φόρτισης εναλλασσομένου ρεύματος, οι αγωγοί φάσης της γραμμής μεταφοράς τερματίζονται σε κατάλληλα υπολογισμένες εμπεδήσεις προσαρμογής οι οποίες υπολογίστηκαν από τον γνωστό τύπο: ο οποίος αναπαριστά μια ευθεία κυλινδρική γραμμή ακτίνας r0, σε ύψος h πάνω από ένα τέλεια αγώγιμο επίπεδο γής. Εδώ είναι σημαντικό να αναφέρουμε πως όσο αφορά το ύψος h θεωρούμε ως τέτοιο το μέσο ύψος των καλωδίων και όχι το αρχικό ύψος τοποθέτησης τους πάνω στους πυλώνες. Ετσι με αυτό τοο τρόπο προσεγγίζουμε 83

84 καλύτερα τη μέση τιμή ύψους του κάθε καλωδίου καθώς βέβαια το μέγεθος αυτό δεν είναι σταθερό καθ όλη τη διαδρομή της διάταξης. Στην πραγματικότητα το μέγεθος αυτό μεταβάλλεται από την μέγιστη τιμή του που είναι το αρχικό σημείο τοποθέτησης του στους πυλώνες μέχρι την ελάχιστη τιμή του που είναι στο μέσο της απόστασης μεταξύ δύο πυλώνων (midspan).μία ακόμα παρατήρηση είναι πώς η αρίθμηση των αγωγών και η αντιστοίχιση τους με τους συγκεκριμένους αγωγούς φάσης είναι ίδια με αυτή που χρησιμοποιήθηκε και στο κύκλωμα εξομοίωσης με τα στοιχεία της LCC γραμμής (σχήμα 7.5). 7.4 Εμπεδήσεις προσαρμογής: Σε συνέχεια της προηγούμενης αναφοράς μας για τις εμπεδήσεις προσαρμογής με βάση τον τύπο τα μέσα ύψη που υπολογίστηκαν στον πίνακα και την ακτίνα r0 =0.516cm= cm των αγωγών φάσης βρέθηκαν οι ζητούμενες τιμές των εμπεδήσεων προσαρμογής, των οποίων τα αποτελέσματα εμφανίζονται στον ακόλουθο πίνακα: Αρ. αγωγού Εμπεδήσεις προσαρμογής (Ω) Πίνακας 7.9: Υπολογισμός εμπεδήσεων προσαρμογής. Τέλος, το δεξί άκρο της γραμμής που δείχνει και μας δείχνει το τέλος της, αν προσαρμοστεί και εξομοιωθεί στο πρόγραμμα ATP-Draw του EMTP μας δίνει το ακόλουθο σχήμα: 84

85 Σχήμα 7.10: Εμπεδήσεις Προσαρμογής στο δεξί άκρο της γραμμής μεταφοράς (σημείο τερματισμού). 7.5 Μονωτήρες στήριξης της εναέριας γραμμής. Το μοντέλο του μονωτήρα πραγματοποιήθηκε σε γλώσσα model μέσω του ATP-Draw. Εικόνα 7.11: Το μοντέλο του μονωτήρα στο σχεδιαστικό περιβάλλον του ATP-Draw. 85

86 7.5.1 Παρουσίαση του Κώδικα του Μοντέλου που χρησιμοποιήθηκε[2] MODEL IMV comment Volt-time curve model Input: Voltage across the insulator Output: Close command for the TACS switch endcomment INPUT UP, UT OUTPUT CLOSE --The model must be connected to a TACS switch. VAR CLOSE,U,FLASH,TT,TIME,C1,C2 INIT CLOSE:=open --TACS switch initially open TT:=0 C1:= C2:=30.87 ENDINIT EXEC U:= ABS(UP-UT) --(V) Voltage across insulator string/gap IF (t<>0 AND CLOSE=0) THEN TT:=TT+timestep --Current time is seconds TIME:=TT*10**6 --Current time in microseconds FLASH:=(C1+(C2*exp(-TIME/22.8)))* Flashover voltage in V --time=time to flashover (μs) --t=present value of the simulation time --timestep=present value of the simulation interval IF (U>=FLASH) THEN CLOSE:=1 --Flashover ENDIF ENDIF ENDEXEC ENDMODEL Λεπτομερής Επεξήγηση του Κώδικα βήμα προς βήμα. MODEL IMV -Αρχικά δηλώνεται το model και του δίνεται ένα όνομα. comment Χρησιμοποιούνται σχόλια Volt-timecurvemodel για την επεξήγηση των κύριων στοιχείωντουmodel. Input: Voltage across the insulator Output: Close command for the TACS switch endcomment INPUTUP, UT -Δηλώνονται ως είσοδοι του μοντέλου η φασική τάση της αλυσοειδούς και η τάση του στύλου στο σημείο που συνδέουμε το μοντέλο. 86

87 OUTPUTCLOSE -Το μοντέλο έχει ως έξοδο ένα TACTS διακόπτη. VARCLOSE,U,FLASH,TT,TIME,C1,C2 -Ως μεταβλητές ορίζονται ο TACTS διακόπτης, η τάση που εμφανίζεται στο μοντέλο του μονωτήρα, η τάση υπερπήδησης του μονωτήρα, ο τρέχων χρόνος σε seconds, ο τρέχων χρόνος σε μικροseconds και οι μεταβλητές C1,C2 που εφαρμόζονται στο μοντέλο Volt-Timecurve. INIT -Δίνονται στις μεταβλητές αρχικές τιμές. CLOSE:=open -Ο διακόπτης TACTS είναι αρχικά ανοιχτός. TT:=0 -Αρχικά ο τρέχων χρόνος σε seconds είναι 0. C1:= Το C1 ισούται με 109,82V από την γραφική παράσταση volt-timecurve που παρουσιάστηκε στο KEΦΑΛΑΙΟ 5. C2:= Το C2 ισούται με 30,87V από τη γραφική παράσταση volt-timecurve που παρουσιάστηκε στο KEΦΑΛΑΙΟ 5. ENDINIT EXEC -Τέλος δήλωσης αρχικών μεταβλητών. -ΚύριοΠρόγραμμα U:= ABS(UP-UT) -Η απόλυτη τιμή της τάσης που εμφανίζεται στο μοντέλο του μονωτήρα, φασική τάση της αλυσοειδούς μείον την τάση στο σημείο που συνδέεται το μοντέλο. IF (t<>0 ANDCLOSE=0) THEN -Πρώτη λογική συνθήκη. Αν η τρέχουσα τιμή του χρόνου της προσομοίωσης δεν είναι 0 και ο διακόπτης TACTS είναι ανοιχτός. TT:=TT+timestep -Ο τρέχων χρόνος σε seconds ισούται με τον τρέχων χρόνο συν την τρέχουσα τιμή του διαστήματος χρόνου της προσομοίωσης του μοντέλου. TIME:=TT*10**6 -Ο τρέχων χρόνος σε μικροseconds. FLASH:=(C1+(C2*exp(-TIME/22.8)))*1000 το μοντέλο Volt-timecurve. -Η τάση υπερπήδησης σε Volt σύμφωνα με IF (U>=FLASH) THEN -Δεύτερη λογική συνθήκη. Αν η τάση που εμφανίζεται στο μοντέλο του μονωτήρα είναι μεγαλύτερη της τάσης υπερπήδησης. CLOSE:=1 -Κλείνει ο διακόπτης TACTS κι εμφανίζεται βραχυκύκλωμα. 87

88 ENDIF ENDIF ENDEXEC ENDMODEL -Τέλος δεύτερης λογικής συνθήκης. -Τέλος πρώτης λογικής συνθήκης. -Τέλος κύριου προγράμματος. -Τέλος μοντέλου. -time=χρόνος για την υπερπήδηση timetoflashover (μs) -t= η τρέχουσα τιμή χρόνου της προσομοίωσης στο μοντέλου -timestep= η τρέχουσα τιμή του διαστήματος χρόνου της προσομοίωσης στο μοντέλου Επεξήγηση της Λειτουργίας του Μοντέλου του Μονωτήρα. Ουσιαστικά το μοντέλο, σύμφωνα με το Volt-TimeCurve, δέχεται ως είσοδο την τάση μεταξύ των δύο ακρότατων σημείων του μονωτήρα και το συγκρίνει με την τάση στην οποία ο μονωτήρας παρουσιάζει υπερπήδηση. Όταν η τάση στα άκρα του μοντέλου είναι μικρότερη, το μοντέλο διατηρεί τα χαρακτηριστικά του μονωτήρα. Αντίθετα, όταν η τάση υπερπήδησης είναι μεγαλύτερη, τότε κλείνει ο TACTS διακόπτης κι έχουμε βραχυκύκλωμα. Το μοντέλο χάνει ουσιαστικά τα χαρακτηριστικά του μονωτήρα. Υπερπήδηση συμβαίνει όταν η διαφορά δυναμικού κατά μήκος της αλυσίδας του μονωτήρα γίνει ίση ή μεγαλύτερη. Όπως αναφέρθηκε και στο Κεφάλαιο 5, επειδή στη συγκεκριμένη περίπτωση το μήκος του μονωτήρα είναι πολύ μικρό, έγινε μια προσέγγιση μέσω μελέτης διάσπασης διακένου για μήκος ίσο με του μονωτήρα και εξήχθηκε η εξίσωση του μονωτήρα η οποία περιγράφεται από τη σχέση: Η διάταξη μετά την προσθήκη των μοντέλων του μονωτήρα: (kv) Σχημα 7.12: Διαταξη στο Atp με μονωτηρες 88

89 7.6 Μοντέλο διαταξής Μοντέλο διάταξης ξύλινου στύλου με ξύλινη τραβέρσα. Σχημα7.13:Μοντέλο ξύλινης τραβέρσας-στύλου ATP και η μεταξύ τους διασύνδεση 89

90 Παρακάτω περιγράφονται οι αντίστασεις της διάταξης του (Σχήματος 7.13). R st : Αντίσταση αντιρηδας R b : Αντίσταση κοχλία συνδέσεως τραβέρσας και στύλου R h,i,r s,i,r r,i : Αντίστασεις της καρδιάς,φλοιού,και η ακτινική αντίσταση, του ι-οστού βήματος του στύλου R h,cai,r s,cai,r r,cai :Αντίστασεις της καρδιάς,φλοιού,και η ακτινική αντίσταση, του ι-οστού βήματος της τραβέρσας Σχήμα 7.14:Αναπαρασταση των πρωτων 4 πυλωνων του μοντελου μας Μοντέλο διάταξης ξύλινου στυλου με μεταλλική τραβέρσα. [3] Πέρα από το μοντέλο όμως που αναπτύχθηκε από τους Rahmat & Wong για το ισοδυναμο ξύλινου πυλώνα. Είναι επίσης εφικτό το ισοδυναμο ενός ξύλινου πυλώνα να αντικατασταθέι με Π-ισοδύναμο Σχήμα7.15 σύμφωνα με τον Cabral[3].Πιο συγκεκριμενα υπολογισαμε την συνολικη αντισταση του στύλου μας χωρίς την τραβέρσα και η τιμη της μετα από πραξεις R ολ. =5,690 ΜΩ 90

91 κυματική αντίσταση στύλου (1)[4] m/s ταχύτητα φωτός (3) (2) - μέσο ύψος στύλων - ακτίνα στην βάση του στύλου Στην προκειμένη περίπτωση βρίσκουμε από (1) ότι Zpole=263,72Ω.Έπειτα με αντικατάσταση της Zpole στην (2) βρισκουμε ότι L=0, H,άρα η ανά μονάδα μήκους επαγωγη είναι L/l=0, /12=0, =1,58mH/m.Από (3) βρίσκουμε ότι F. Η ανά μονάδα μήκους χωρητικότητα είναι F= μf. Όλα αυτά όμως αν υποθέσουμε ότι το κύμα διαδίδεται στον στύλο με την ταχύτητα του φωτος ω= αν και η προσέγγιση μας δεν είναι και η καλύτερη έπειτα από δοκιμές είδαμε ότι η διαφορές όσον αφορά το κομμάτι των υπερτάσεων είναι μικρής σημάσιας ίσως σε μια μελέτη που απαιτούσε πιο μικροσκοπική μελέτη θα ήταν σωστό να βρεθεί μια μέση ταχύτητα διάδοσης κύματος σε ξύλινο στύλο. 91

92 Σχήμα 7.15: Αναπαράσταση ξυλίνου πυλώνα με μεταλλικη τραβέρσα.[3] Η ενσωμάτωση του στύλου στο πρόγραμμα ATP-EMTP παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα. Σχήμα 7.16: Ενσωμάτωση του επιλεγμένου ισοδύναμου Π στο Atp-Draw 92

93 Σχημα7.17:Μοντέλο ξύλινου στύλου με μεταλλική τραβέρσα και η σύνδεση του με τους μονωτήρες. Σχήμα 7.18: Διάταξη μηκους 2km αποτελούμενη από 20 στύλους ένας ανα 100m 93

94 ΒΙΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 7 ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ [1] Study of New Mid-Pole Bonding Mitigation System to Wooden Pole Ladder Network Model to address Pole-Top Fire Issue Mohd Fadli Rahmat B.Eng. (Electrical Engineering), University Technology of Malaysia, Malaysia M.Eng. (Electrical Power), University Technology of Malaysia, Malaysia [2] ΜοντελοποίησηΜονωτήρων Υψηλής Τάσης, Νταλούκας Αποστόλης, Διπλωματική εργασία, Πανεπιστήμιο Πατρών,2013. [3] Evaluation of the Wire-Guard Arrangements in Overhead Distribution Feeders Against Lightning. Roberto J. Cabral Department of Electrical Engineering Federal University of Rio Grande do Sul - UFRGS Av. Osvaldo Aranha, 103, CEP: Porto Alegre, RS (Brazil) [4] A. Ametani et al., Frequency-dependent impedance of vertical conductors and a multiconductor tower model, IEE ProceedingsGeneration and Transmission Distribution, vol. 141, no. 4, pp , July [5] Akihiro, Ametani., Naotsugu Uchida, Hiroshi Isogai, (Doshisha University Kyoto. Japan ), EMTP Simulations of Induced Voltages to an Underground Gas Pipeline and Its Contermeasures : 15th PSCC, Liege, August 2005, (Session 36, Paper 2). [6]IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 25, NO. 2, APRIL 2010 Study of Leakage Current Distribution in Wooden Pole Using Ladder Network Model K. L. Wong and M. F. Rahmat 94

95 Κεφάλαιο 8 : Παρουσίαση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης & εξαγωγή αποτελεσμάτων 8.1)Εισαγωγή: Στο κεφάλαιο αυτό θα παρατεθούν σε μορφή πινάκων και γραφικών παραστάσεων όλα τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την προσομοίωση των διατάξεων στο πρόγραμμα EMTP. Επιπρόσθετα, τα αποτελέσματα αυτά θα σχολιαστούν και θα γίνει απόπειρα εξαγωγής κάποιων συμπερασμάτων που προέκυψαν από την παρούσα μελέτη. Σκοπός της διπλωματικής αυτής αποτελεί η προσομοίωση της ηλεκτρικής συμπεριφοράς ενός μοντέλου δικτύου μεταφοράς Μ/Τ 20 kv λαμβάνοντας υπόψη όλες τις παραμέτρους που επηρεάζουν, όπως είναι το είδος του πυλώνα, του καλωδίου, οι μονωτήρες ανάρτησης και το μέγεθος του κεραυνικού πλήγματος. Τα αποτελέσματα που θα παρουσιαστούν θα χωριστούν αναλόγως του μεγέθους σήματος του κεραυνού (χρόνος μετώπου χρόνος ουράς) και τα οποία είναι 2.7/77.5μs και 10/350μs. Από εκεί και πέρα θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα ομαδοποιημένα από τα δύο βασικότερα κομμάτια της προσομοίωσης τα οποία είναι: 1) Οι αναπτυσσόμενες υπερτάσεις στις κορυφές του καθενός από τους πυλώνες του μοντέλου μαζί με τις αναπτυσσόμενες υπερτάσεις στις βάσεις των πυλώνων. 2) Οι αναπτυσσόμενες υπερτάσεις στα άκρα των μονωτήρων του κυκλώματος των 20kV. 95

96 Σχήμα 8.1:Απεικόνηση στύλου,θέσεις μονωτήρων,θέσεις βολτομέτρων 96

97 Σχήμα 8.2:Απεικόνηση θέσης βολτομέτρων στον πρωτο στύλο.atp-emtp. 97

98 Σχήμα 8.3:Απεικόνηση θέσης βολτομέτρων στον πρώτο στύλο.atp-emtp 98

99 Σχήμα 8.4:Θέση βολτομέτρων σε ξύλινο στύλο με μεταλλική τραβέρσα 99

100 ΣΗΜΑ 10/350μs 8.2 Για το ισοδύναμο ξύλινου πυλώνα με ξύλινη τραβέρσα και για αργό σήμα 10/350μs παρουσιάζονται οι γραφικές. Α) ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β 450 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :T1TOP v :T2TOP v :T3TOP v :T4TOP v :T5TOP v :T6TOP v :T7TOP v :T8TOP 450 ΤΑΣΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ 1ΟΥ ΠΥΛΩΝΑ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :T1TOP v :VT.1.8 v :VT1.7 v :VT

101 450 ΤΑΣΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ 1ΟΥ ΠΥΛΩΝΑ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :T1TOP v :VT.1.8 v :VT1.7 v :VT ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1ο ΠΥΛΩΝΑ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A 101

102 50 25 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1ο 2ο ΠΥΛΩΝΑ ,0 0,4 0,8 1,2 1,6 [us] 2,0 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A v :XX0076-X0003B v :XX0071-X0003C v :XX0077-X0003A 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1ο 10ο ΠΥΛΩΝΑ [us] 7 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A v :XX0286-X0012A v :XX0280-X0012C v :XX0285-X0012B 102

103 0,00 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ A ΦΑΣΗ -20,10-40,19-60,29-80,38-100,48-120,58-140, [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0051-X0002A v :XX0077-X0003A v :XX0103-X0004A v :XX0129-X0005A v :XX0155-X0006A v :XX0181-X0007A v :XX0207-X0008A v :XX0233-X0009A 20 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Β ΦΑΣΗ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0076-X0003B v :XX0102-X0004B v :XX0128-X0005B v :XX0154-X0006B v :XX0180-X0007B v :XX0206-X0008B v :XX0232-X0009B 103

104 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ C ΦΑΣΗ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0044-X0002C v :XX0071-X0003C v :XX0097-X0004C v :XX0123-X0005C v :XX0149-X0006C v :XX0175-X0007C v :XX0201-X0008C v :XX0227-X0009C Β) ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΟΥ ΠΡΩΤΟΥ ΣΤΥΛΟΥ ΤΑΣΗ ΣΤΟΥΣ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΓΙΑ 1ο ΣΤΥΛΟ ,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 [us] 0,7 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0049-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A 104

105 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΓΙΑ 1ο ΚΑΙ 2ο ΣΤΥΛΟ ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 [us] 1,2 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0049-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A v :XX0076-X0003B v :XX0071-X0003C v :XX0077-X0003A ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΓΙΑ 1ο ΚΑΙ 10ο ΣΤΥΛΟ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0286-X0012A v :XX0280-X0012C v :XX0285-X0012B v :XX0049-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A 105

106 0,00-20,12 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Α ΦΑΣΗ -40,24-60,36-80,48-100,60-120,72-140, [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0051-X0002A v :XX0077-X0003A v :XX0103-X0004A v :XX0129-X0005A v :XX0155-X0006A v :XX0181-X0007A v :XX0207-X0008A v :XX0233-X0009A ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Β ΦΑΣΗ ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 [us] 3,0 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0049-X0002B v :XX0076-X0003B v :XX0102-X0004B v :XX0128-X0005B v :XX0154-X0006B v :XX0180-X0007B v :XX0206-X0008B v :XX0232-X0009B 106

107 150 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ C ΦΑΣΗ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0044-X0002C v :XX0071-X0003C v :XX0097-X0004C v :XX0123-X0005C v :XX0149-X0006C v :XX0175-X0007C v :XX0201-X0008C v :XX0227-X0009C 200 ΤΑΣΗ ΣΤΟΝ ΜΟΝΩΤΗΡΑ Β ΓΙΑ 1ο ΣΤΥΛΟ [ns] 16 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0049-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A 107

108 8.3 Για δίκτυο αντιστάσεων αποτελούμενο από 20 ξύλινους πυλώνεςμεταλλική τραβέρσα με μήκος γραμμής 2km με 1 πυλώνα ανά 100m και βραχυκυκλωμένο ανά 4 ο στύλο. Α)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΣΤΟΝ 1 ο ΣΤΥΛΟ: ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΣΤΥΛΩΝ [us] 35 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT1 v :VT2 v :VT3 v :VT4GR v :VT5 v :VT6 v :VT7 v :VT8GR ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Β 1,3,5,7,11,14,16, [us] 35 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002B v :VT3 -X0004B v :VT5 -X0007B v :VT7 -X0009B v :VT11 -X0013B v :VT14 -X0016B v :VT16GR-X0018B v :VT19 -X0021B 108

109 150 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Β 2,4,6,9,11,15,18, ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT2 -X0003B v :VT9 -X0011B v :VT4GR -X0005B v :VT6 -X0008B v :VT11 -X0013B v :VT15 -X0017B v :VT18 -X0020B v :VT20GR-X0022B -90 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Β 2,4,6,9, ,0 0,9 1,8 2,7 3,6 [us] 4,5 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT2 -X0003B v :VT9 -X0011B v :VT4GR -X0005B v :VT6 -X0008B v :VT11 -X0013B v :VT15 -X0017B v :VT18 -X0020B v :VT20GR-X0022B 109

110 Β)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Α: ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ [us] 50 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT1 v :VT2 v :VT3 v :VT4GR v :VT5 v :VT6 v :VT7 v :VT8GR ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ [us] 50 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT1 v :VT4GR v :VT8GR v :VT11 v :VT12GR v :VT16GR v :VT17 v :VT20GR 110

111 500 ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ ΣΕ 2ΑΔΕΣ ΜΕ ΓΕΙΩΜΕΝΟΥΣ [us] 15 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT3 v :VT4GR v :VT7 v :VT8GR v :VT11 v :VT12GR v :VT19 v :VT20GR 16 [mv] 14 ΤΑΣΗ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΟΥ 20ΟΥ ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT20GR 111

112 1,1 [V] 0,9 ΤΑΣΗ ΣΤΗΝ ΒΑΣΗ ΤΟΥ ΠΥΛΩΝΑ 1, 16, 20 0,7 0,5 0,3 0,1-0,1-0,3 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :BOT1 v :VT20GR v :VT16GR 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΤΟΥ 1ΟΥ ΣΤΥΛΟΥ ,0 0,3 0,6 0,9 1,2 [us] 1,5 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002B v :VT1 -X0002A v :VT1 -X0002C 112

113 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΤΟΥ 1ΟΥ ΣΤΥΛΟΥ ΚΑΙ 20ΟΥ [us] 20 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002B v :VT1 -X0002A v :VT1 -X0002C v :VT20GR-X0022B v :VT20GR-X0022A v :VT20GR-X0022C 60 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΤΟΥ 4ΟΥ ΣΤΥΛΟΥ [us] 12 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT4GR -X0005B v :VT4GR -X0005A v :VT4GR -X0005C 113

114 60,00 29,48 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΤΟΥ 8ΟΥ ΣΤΥΛΟΥ -1,04-31,56-62,08-92,60-123,13-153, [us] 25 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT8GR -X0010B v :VT8GR -X0010A v :VT8GR -X0010C 20 0 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΤΟΥ 12ΟΥ ΣΤΥΛΟΥ [us] 35 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT12GR-X0014B v :VT12GR-X0014A v :VT12GR-X0014C 114

115 20 0 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΤΟΥ 16ΟΥ ΣΤΥΛΟΥ ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT16GR-X0018B v :VT16GR-X0018A v :VT16GR-X0018C 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΤΟΥ 4,7,10,12,15,17,20 ΜΕ Β ΦΑΣΗ ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT4GR -X0005B v :VT7 -X0009B v :VT10 -X0006B v :VT12GR-X0014B v :VT15 -X0017B v :VT17 -X0019B v :VT20GR-X0022B 115

116 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΤΟΥ 1,4,9,12,15,17,19,20 ME A ΦΑΣΗ ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (file cartel_20poles_grounded.pl4; x-var t) v:vt1 -X0002A v:vt4gr -X0005A v:vt9 -X0011A v:vt12gr-x0014a v:vt15 -X0017A v:vt17 -X0019A v:vt19 -X0021A v:vt20gr-x0022a 150 ΤΑΣΗ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ ΦΑΣΗ C 1,4,6,9,12,15,17, ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT20GR-X0022C v :VT17 -X0019C v :VT15 -X0017C v :VT12GR-X0014C v :VT9 -X0011C v :VT6 -X0008C v :VT4GR -X0005C v :VT1 -X0002C 116

117 Γ)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΟΝ ΣΤΥΛΟ 9 : ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ 1, ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT20GR v :VT1 220 ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ 2, ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT2 v :VT19 117

118 ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ 4,7,8,9,10,11,13,14 ΖΟΟΜ [us] 5 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT9 v :VT8GR v :VT10 v :VT7 v :VT11 v :VT13 v :VT4GR ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ 4,7,8,9,10,11,13, ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT9 v :VT8GR v :VT10 v :VT7 v :VT11 v :VT13 v :VT4GR 118

119 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ 2,4,7,9,10,12,14, [us] 15 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT2 -X0003B v :VT4GR -X0005B v :VT7 -X0009B v :VT9 -X0011B v :VT10 -X0006B v :VT12GR-X0014B v :VT14 -X0016B v :VT19 -X0021B 200 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ 2,4,7,9,10,12, [us] 5 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT2 -X0003B v :VT4GR -X0005B v :VT7 -X0009B v :VT9 -X0011B v :VT10 -X0006B v :VT12GR-X0014B v :VT14 -X0016B 119

120 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ 2,4,9,12,14,16,19, [us] 7 (f ile cartel_20poles_grounded.pl4; x-v ar t) v :VT4GR -X0005B v :VT9 -X0011B v :VT2 -X0003B v :VT12GR-X0014B v :VT14 -X0016B v :VT16GR-X0018B v :VT18 -X0020B v :VT20GR-X0022B 8.4 ΓΙΑ ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΟΥ ΞΥΛΙΝΟΥ ΜΕ ΜΕΤΑΛΙΚΗ ΤΡΑΒΕΡΣΑ ΚΑΙ ΓΙΑ ΑΡΓΟ ΣΗΜΑ 10/350μs ΠΗΡΑΜΕ ΤΙΣ ΠΑΡAΚΑΤΩ ΓΡΑΦΙΚΕΣ. A) ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β: ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ [us] 20 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 v :VT2 v :VT3 v :VT4 v :VT5 v :VT6 v :VT7 v :VT8 120

121 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1ο ΠΥΛΩΝΑ ,00 0,15 0,30 0,45 0,60 0,75 [us] 0,90 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002B v :VT1 -X0002A v :VT1 -X0002C 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1ο 2ο ΠΥΛΩΝΑ ,0 0,3 0,6 0,9 1,2 [us] 1,5 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002B v :VT1 -X0002A v :VT1 -X0002C v :VT2 -X0003B v :VT2 -X0003A v :VT2 -X0003C 121

122 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1ο 10ο ΠΥΛΩΝΑ [us] 7 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT2 -X0003B v :VT2 -X0003A v :VT2 -X0003C v :VT10 -X0006A v :VT10 -X0006C v :VT10 -X0006B 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΜΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ C ΦΑΣΗ [us] 60 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002C v :VT2 -X0003C v :VT3 -X0004C v :VT4 -X0005C v :VT5 -X0007C v :VT6 -X0008C v :VT7 -X0009C v :VT8 -X0010C 122

123 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΜΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ C ΦΑΣΗ ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 [ms] 0,10 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002C v :VT2 -X0003C v :VT3 -X0004C v :VT4 -X0005C v :VT5 -X0007C v :VT6 -X0008C v :VT7 -X0009C v :VT8 -X0010C 25 0 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΜΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Β ΦΑΣΗ [us] 5 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002B v :VT2 -X0003B v :VT3 -X0004B v :VT4 -X0005B v :VT5 -X0007B v :VT6 -X0008B v :VT7 -X0009B v :VT8 -X0010B 123

124 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΜΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Α ΦΑΣΗ [us] 5 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002A v :VT2 -X0003A v :VT3 -X0004A v :VT4 -X0005A v :VT5 -X0007A v :VT7 -X0009A v :VT8 -X0010A v :VT9 -X0011A 8.5 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΩΝ 2 ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΜΑΣ ΓΙΑ ΑΡΓΟ ΣΗΜΑ KAI: A) ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β: ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1ο ΠΥΛΩΝΑ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ ,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 [us] 0,8 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0050-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A cartel2.pl4: v :VT1 -X0002B v :VT1 -X0002A v :VT1 -X0002C 124

125 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ C ΓΙΑ 1ο ΠΥΛΩΝΑ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 [us] 1,6 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0044-X0002C cartel2.pl4: v :VT1 -X0002C 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ A ΓΙΑ 10ο ΠΥΛΩΝΑ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ [us] 10 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0286-X0012A cartel2.pl4: v :VT10 -X0006A 125

126 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ Α ΓΙΑ 1ο ΠΥΛΩΝΑ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 [us] 1,2 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0051-X0002A cartel2.pl4: v :VT1 -X0002A 20 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ Β ΓΙΑ 1ο ΠΥΛΩΝΑ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ ,0 0,1 0,2 0,3 0,4 [us] 0,5 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0050-X0002B cartel2.pl4: v :VT1 -X0002B 126

127 20 0 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ Β ΓΙΑ 10ο ΠΥΛΩΝΑ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ [us] 5 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0285-X0012B cartel2.pl4: v :VT10 -X0006B 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ A ΓΙΑ 10ο ΠΥΛΩΝΑ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ [us] 10 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0286-X0012A cartel2.pl4: v :VT10 -X0006A 127

128 500 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ ,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 [us] 9,0 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v:t1top v:t2top v:t3top v:t4top cartel2.pl4: v:vt1 v:vt2 v:vt3 v:vt4 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ C ΓΙΑ 2ο ΠΥΛΩΝΑ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ [us] 10 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0071-X0003C cartel2.pl4: v :VT2 -X0003C 128

129 ΣΗΜΑ 2.75/77.5μs 8.6) ΓΙΑ ΓΡΗΓΟΡΟ ΣΗΜΑ 2.75/77.5μs εξάγονται η παρακάτω γραφικές: ΓΙΑ ΞΥΛΙΝΟ ΣΤΥΛΟ ΜΕ ΞΥΛΙΝΗ ΤΡΑΒΕΡΣΑ A)ΠΛΗΓΜΑ ΣTHN ΦΑΣΗ Β: 1,00 [MV] 0,78 ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΣΤΥΛΩΝ 0,56 0,34 0,12-0, [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :T1TOP v :T2TOP v :T3TOP v :T4TOP v :T5TOP v :T6TOP v :T7TOP v :T8TOP 50 ΤΑΣΗ ΠΟΥ ΠΑΕΙ ΣΤΗΝ ΓΗ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΣΤΥΛΟΥΣ [nv] [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :T1BOT v :T2BOT v :T3BOT v :T4BOT v :T5BOT v :T6BOT 129

130 20 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ ΓΙΑ 1ο ΣΤΥΛΟ ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 [us] 1,2 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1ο ΚΑΙ 2ο ΣΤΥΛΟ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A v :XX0076-X0003B v :XX0071-X0003C v :XX0077-X0003A 130

131 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1ο ΚΑΙ 10ο ΣΤΥΛΟ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A v :XX0286-X0012A v :XX0280-X0012C v :XX0285-X0012B 0,00-20,20 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ A ΦΑΣΗ ΑΝΑ ΣΤΥΛΟ -40,40-60,60-80,81-101,01-121,21-141,41 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 [us] 3,0 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0051-X0002A v :XX0077-X0003A v :XX0103-X0004A v :XX0129-X0005A v :XX0155-X0006A v :XX0181-X0007A v :XX0207-X0008A v :XX0233-X0009A 131

132 20 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Β ΦΑΣΗ ΑΝΑ ΣΤΥΛΟ [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network_1.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0076-X0003B v :XX0102-X0004B v :XX0128-X0005B v :XX0154-X0006B v :XX0180-X0007B v :XX0206-X0008B v :XX0232-X0009B B)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Α 250 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΣΤΥΛΩΝ [us] 20 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :T1TOP v :T2TOP v :T3TOP v :T4TOP v :T5TOP v :T6TOP v :T7TOP 132

133 250 ΤΑΣΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ 1ΟΥ ΣΤΥΛΟΥ [us] 15 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :T1TOP v :VT.1.8 v :VT1.7 v :VT ΤΑΣΗ ΓΙΑ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΜΕ Α ΦΑΣΗ [us] 5 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :XX0051-X0002A v :XX0077-X0003A v :XX0103-X0004A v :XX0129-X0005A v :XX0155-X0006A v :XX0181-X0007A v :XX0207-X0008A v :XX0258-X0010B 133

134 25 ΤΑΣΗ ΓΙΑ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΜΕ Β ΦΑΣΗ [us] 7 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0076-X0003B v :XX0102-X0004B v :XX0128-X0005B v :XX0154-X0006B v :XX0180-X0007B v :XX0206-X0008B v :XX0232-X0009B 150 ΤΑΣΗ ΓΙΑ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΜΕ C ΦΑΣΗ [us] 80 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :XX0044-X0002C v :XX0071-X0003C v :XX0097-X0004C v :XX0123-X0005C v :XX0149-X0006C v :XX0175-X0007C v :XX0201-X0008C v :XX0227-X0009C 134

135 150 ΤΑΣΗ ΓΙΑ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΜΕ C ΦΑΣΗ [us] 8 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :XX0044-X0002C v :XX0071-X0003C v :XX0097-X0004C v :XX0123-X0005C v :XX0149-X0006C v :XX0175-X0007C v :XX0201-X0008C v :XX0227-X0009C Γ)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ C 150 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ [V] [us] 12 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :T1TOP v :T2TOP v :T3TOP v :T4TOP v :T5TOP v :T6TOP v :T7TOP v :T8TOP 135

136 0,90 ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΠΟΥ ΠΑΕΙ ΣΤΗΝ ΓΗ [pv] 0,75 0,60 0,45 0,30 0,15 0, [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :T1BOT v :T2BOT v :T3BOT v :T4BOT v :T5BOT 25 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΓΙΑ 1ο στυλο [us] 6 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0044-X0002C v :XX0051-X0002A 136

137 0-10 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ A [us] 10 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :XX0051-X0002A v :XX0077-X0003A v :XX0103-X0004A v :XX0129-X0005A v :XX0155-X0006A v :XX0181-X0007A v :XX0207-X0008A v :XX0233-X0009A ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ Β ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 [us] 3,0 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :XX0050-X0002B v :XX0076-X0003B v :XX0102-X0004B v :XX0128-X0005B v :XX0154-X0006B v :XX0180-X0007B v :XX0206-X0008B v :XX0232-X0009B 137

138 20,00 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ Β -15,59-51,18-86,78-122,37-157,96 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 [us] 3,5 (f ile wooden_pole_ladder_network.pl4; x-v ar t) v :XX0123-X0005C v :XX0149-X0006C v :XX0175-X0007C v :XX0201-X0008C v :XX0227-X0009C v :XX0259-X0010A v :XX0044-X0002C v :XX0071-X0003C 8.7 )ΓΙΑ ΤΟ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΞΥΛΙΝΟΥ ΜΕ ΜΕΤAΛΛΙΚΗ ΤΡΑΒΕΡΣΑ: Α)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β: 1,2 [MV] 1,0 ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0, [us] 10 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 v :VT2 v :VT3 v :VT4 v :VT5 v :VT6 v :VT7 v :VT8 138

139 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1o ΣΤΥΛΟ ,00 0,04 0,08 0,12 0,16 [us] 0,20 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002B v :VT1 -X0002A v :VT1 -X0002C 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1o ΚΑΙ 2ο ΣΤΥΛΟ ,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 [us] 0,6 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002B v :VT1 -X0002A v :VT1 -X0002C v :VT2 -X0003B v :VT2 -X0003A v :VT2 -X0003C 139

140 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ ΓΙΑ 1ο ΚΑΙ 10ο ΣΤΥΛΟ ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 [us] 3,5 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002B v :VT1 -X0002A v :VT1 -X0002C v :VT10 -X0006C v :VT10 -X0006A v :VT10 -X0006B 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ Α ΓΙΑ 1ο ΕΩΣ 8ο ΣΤΥΛΟ [us] 10 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002A v :VT2 -X0003A v :VT3 -X0004A v :VT4 -X0005A v :VT5 -X0007A v :VT6 -X0008A v :VT7 -X0009A v :VT8 -X0010A 140

141 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ C ΓΙΑ 1ο ΕΩΣ 8ο ΣΤΥΛΟ ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 [us] 3,0 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002C v :VT2 -X0003C v :VT3 -X0004C v :VT4 -X0005C v :VT5 -X0007C v :VT6 -X0008C v :VT7 -X0009C v :VT8 -X0010C ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΩΝ ΜΟΝΩΤΗΡΩΝ Α ΓΙΑ 1ο ΕΩΣ 8ο ΣΤΥΛΟ ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 [us] 3,0 (f ile cartel2.pl4; x-v ar t) v :VT1 -X0002A v :VT2 -X0003A v :VT3 -X0004A v :VT4 -X0005A v :VT5 -X0007A v :VT6 -X0008A v :VT7 -X0009A v :VT8 -X0010A 141

142 8.8 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΩΝ 2 ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΜΑΣ ΓΙΑ ΓΡΗΓΟΡΟ ΣΗΜΑ Α)ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΦΑΣΗ Β: ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ 1,2 [MV] 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0, [us] 10 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :T1TOP v :T3TOP v :T6TOP cartel2.pl4: v :VT1 v :VT3 v :VT6 1,2 [MV] 1,0 ΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΤΩΝ ΠΥΛΩΝΩΝ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ.α 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0, [us] 10 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :T1TOP v :T6TOP v :T9TOP v :T4TOP cartel2.pl4: v :VT1 v :VT6 v :VT9 v :VT4 142

143 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ Α ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ ,00 0,05 0,10 0,15 0,20 [us] 0,25 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0051-X0002A cartel2.pl4: v :VT1 -X0002A 25 0 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ Β ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 [us] 0,12 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0050-X0002B cartel2.pl4: v :VT1 -X0002B 143

144 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ Β ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ.α [ns] 94 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0050-X0002B cartel2.pl4: v :VT1 -X0002B 150 ΤΑΣΗ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΤΟΥ ΜΟΝΩΤΗΡΑ C ΓΙΑ ΤΑ 2 ΜΟΝΤΕΛΑ ,00 0,05 0,10 0,15 0,20 [us] 0,25 wooden_pole_ladder_network_1.pl4: v :XX0044-X0002C cartel2.pl4: v :VT1 -X0002C 144

145 8.9 Για δίκτυο αντιστάσεων αποτελούμενο από 20 ξύλινους πυλώνες σε μήκος γραμμής 2km με 1 πυλώνα ανά 100m και βραχυκυκλωμένος ανά 4ο στύλο:συγκριση ΓΙΑ ΓΡΗΓΟΡΟ ΚΑΙ ΑΡΓΟ ΣΗΜΑ ΣΕ ΠΛΗΓΜΑ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΟΥ 1 ΟΥ 1,2 [MV] 1,0 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕ 20 ΠΥΛΩΝΕΣ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΣΗΜΑΤΑ 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 [us] 2,5 cartel_20poles_grounded_slow_signal.pl4: v :VT1 v :VT2 v :VT3 v :VT4GR cartel_20poles_grounded_f ast_signal.pl4: v :VT1 v :VT2 v :VT3 v :VT4GR 1,2 [MV] 1,0 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΚΟΡΥΦΕΣ ΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕ 20 ΠΥΛΩΝΕΣ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΣΗΜΑΤΑ 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0, [us] 5 cartel_20poles_grounded_slow_signal.pl4: v :VT1 v :VT2 cartel_20poles_grounded_f ast_signal.pl4: v :VT1 v :VT2 145

146 143 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Α ΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑ 20 ΠΥΛΩΝΕΣ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΣΗΜΑΤΑ ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 [us] 0,7 cartel_20poles_grounded_slow_signal.pl4: v:vt1 -X0002B v:vt1 -X0002A v:vt1 -X0002C cartel_20poles_grounded_fast_signal.pl4: v:vt1 -X0002B v:vt1 -X0002A v:vt1 -X0002C 160 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ Β ΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑ 20 ΠΥΛΩΝΕΣ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ 2 ΣΗΜΑΤΑ [ns] 70 cartel_20poles_grounded_slow_signal.pl4: v:vt1 -X0002B cartel_20poles_grounded_fast_signal.pl4: v:vt1 -X0002B 146

147 160 ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟΥΣ ΜΟΝΩΤΗΡΕΣ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΑ C ΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑ 20 ΠΥΛΩΝΕΣ [ns] 26 cartel_20poles_grounded_slow_signal.pl4: v:vt1 -X0002B v:vt1 -X0002A v:vt1 -X0002C cartel_20poles_grounded_fast_signal.pl4: v:vt1 -X0002B v:vt1 -X0002A v:vt1 -X0002C 147

148 8.10)ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ- ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Το κεραυνικό πλήγμα στην κορυφή του πυλώνα της γραμμής έχει ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη σημαντικής υπέρτασης στο πυλώνα. Η μεγαλύτερη υπέρταση συμβαίνει όπως είναι φυσικό στον πυλώνα όπου γίνεται το πλήγμα σε σχέση με τους υπόλοιπους. Παρατηρούμε ότι στο γρήγορο σήμα έχουμε μεγαλύτερη υπέρταση από ότι στο αργό αυτό συμβαίνει γιατί ο ρυθμός μεταβολής του ρεύματος είναι πιο γρήγορος στην πρώτη περίπτωση επομένως προλαβαίνει να φτάσει σε μεγαλύτερη τιμή η υπέρταση.ωστόσο οι ταλαντώσεις για μεγάλες τιμές διαρκούν περισσότερο. Η διαφορά μας όσον αφορά το το ύψος της υπέρτασης στους στύλους και για τα 2 μοντέλα οφείλεται στην μικρότερη αντίσταση λόγω μεταλλικής τραβέρσας.πιο συγκεκριμένα μεγαλύτερη υπέρταση στο κύκλωμα με μεταλλική σε σχέση με αυτό με ξύλινη. Η υπέρταση στο μοντέλου με ξύλινη τραβέρσα μειώνεται κατά μήκος του πυλώνα. Παρατηρούμε ότι όταν ο μονωτήρας δέχεται γρήγορο σήμα αργεί να αποκριθεί,έτσι αφήνει περισσότερη τάση να περάσει.αυτό δικαιολογεί και την εκθετική του μορφή.ωστόσο αυτό δεν έχει κάποια επίπτωση στον μονωτήρα αλλά έχει για το σύστημα μας εξαιτίας της υπέρτασης που επιτρέπει να περάσει. Οι μονωτήρες κόβουν τάσεις μεγαλύτερες της τάσης διάσπασης συνεπώς καλύτερη λειτουργία μονωτήρα. Στις βάσεις των πυλώνων παρατηρούνται μικρές υπερτάσεις, σε σχέση με τις κορυφές των πυλώνων και τους αγωγούς φάσης αμελητέες σε σχέση με τις παραπάνω. Παρατηρούμε ότι όσο απομακρυνόμαστε από τον πυλώνα που συμβαίνει το πλήγμα, στις γραφικές παραστάσεις και συγκεκριμένα στη παράμετρο του χρόνου (άξονας χ) βλέπουμε κάποια καθυστέρηση στην έναρξη της υπέρτασης. Αυτό είναι λογικό, αφού μεταφράζει το χρόνο διάδοσης του σήματος κεραυνού στη διάταξη και φαίνεται τόσο στις γραφικές που απεικονίζουν τις υπερτάσεις στη κορυφή και στα σημεία ανάρτησης, αλλά και στις γραφικές που απεικονίζουν τις υπερτάσεις στα άκρα των μονωτήρων ανάρτησης. Το σήμα μας στο κύκλωμα με την μεταλλική τραβέρσα διαδίδεται πιο γρήγορα σε σχέση με αυτό με την ξύλινη. Για την γραμμή στο σύστημα 20 πόλων-με μεταλλική είναι καλύτερο να έχουμε ανά 4 ο στύλο γειωμένο αλλά εμείς αποδείξαμε ότι στους 148

149 στύλους μας τους ξύλινους αγείωτους δεν κατεβαίνει τίποτα στην γη. Βλέπουμε ότι η γραμμή 1 km σε σχέση με την γραμμή 2km δεν φτάνει να ξεφορτιστεί. Άρα όσο μεγαλύτερο μήκος γραμμής τοσο καλύτερη και γρηγορότερη αποφόρτιση. 149

150 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Σχήμα 3.1Τυποποιημένες διαστάσεις δοκών αγκυρώσεως[2] Σχήμα 3.2 Τυποποιημένες διαστάσεις πασσάλων ενισχύσεως[2] 150

151 Σχήμα 3.3 Είδη και προέλευση ξυλείας για στύλους, πασσάλους ενισχύσεως και δοκούς αγκυρώσεως[2] 151

152 Σχήμα 3.4 Απαγορευμένα ελαττώματα στύλων. Τα παραπάνω ελαττώματα καθιστούν την χρήση του υπό συζήτηση στύλου απαγορευτική. Ισχύουν και για πασσάλους ενισχύσεως και δοκούς αγκυρώσεως[2] 152

153 Σχήμα 3.5 Περιορισμένα ελαττώματα στύλων. Τα παραπάνω ελαττώματα εφόσον δεν ξεπερνούν τα καθορισμένα όρια δεν αποτελούν αιτία απόρριψης του υπό συζήτηση στύλου. Ισχύουν και για πασσάλους ενισχύσεως και δοκούς αγκυρώσεως[2] Σχήμα 3.6 Οδηγίες υλοτόμησης, αποφλοίωσης και καθαρισμού των εν δυνάμει στύλων [2] 153

154 Σχήμα 3.7Οδηγίες αποξήρανσης στύλων[2] Σχήμα 3.8 Περιορισμοί περιεκτικότητας υγρασίας του στύλου και προτεινόμενη μέθοδος υπολογισμού αυτής[2] 154

155 Σχήμα 3.9 Οδηγίες εμποτισμού ξύλων που προορίζονται για κατασκευή στύλου [2] 155

156 Σχήμα 3.10 Συντηρητικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στους στύλους [2] Σχήμα 3.11 Περιορισμοί συγκράτησης συντηρητικού και μέθοδοι υπολογισμού αυτής [2] 156