Διπλωματική Εργαςία του φοιτθτι του Τμιματοσ Ηλεκτρολόγων Μθχανικών και Τεχνολογίασ Υπολογιςτών τθσ Πολυτεχνικισ Σχολισ του Πανεπιςτθμίου Πατρών

ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΩΝ ΣΜΗΜΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΩΝ ΣΟΜΕΑ: υςτήματα Ηλεκτρικήσ Ενζργειασ Διπλωματική Εργαςία του φοιτθτι του Τμιματοσ Ηλεκτρολόγων Μθχανικών και Τεχνολογίασ Υπολογιςτών τθσ Πολυτεχνικισ Σχολισ του Πανεπιςτθμίου Πατρών Παπαευςταθίου Αριςτογζνησ του Εμμανουήλ Αρικμόσ Μθτρώου:7100 Θζμα Μελζτη ςφαλμάτων από κεραυνοφσ ςτο δίκτυο μζςησ τάςησ τησ ευρφτερησ περιοχήσ του νομοφ Ευρυτανίασ Επιβλζπων ΕΛΕΤΘΕΡΙΑ ΠΤΡΓΙΩΣΗ Αναπληρϊτρια Καθηγήτρια Αριθμόσ Διπλωματικήσ Εργαςίασ: Πάτρα: Νοζμβριοσ 2016

ΠΙΣΟΠΟΙΗΗ Πιςτοποιείται ότι θ Διπλωματικι Εργαςία με κζμα Μελζτη ςφαλμάτων από κεραυνοφσ ςτο δίκτυο μζςησ τάςησ τησ ευρφτερησ περιοχήσ του νομοφ Ευρυτανίασ Του φοιτθτι του Τμιματοσ Ηλεκτρολόγων Μθχανικών και Τεχνολογίασ Υπολογιςτών Παπαευςταθίου Αριςτογζνησ του Εμμανουήλ Αρικμόσ Μθτρώου:7100 Παρουςιάςτθκε δθμόςια και εξετάςτθκε ςτο Τμιμα Ηλεκτρολόγων Μθχανικών και Τεχνολογίασ Υπολογιςτών ςτισ.../../ Ο Επιβλζπων: Ελευκερία Πυργιώτθ Αναπλθρώτρια Κακθγιτρια Ο Διευκυντισ του Τομζα: Αντώνιοσ Αλεξανδρίδθσ Κακθγθτισ

Αριθμόσ Διπλωματικήσ Εργαςίασ: Θζμα: Μελζτη ςφαλμάτων από κεραυνοφσ ςτο δίκτυο μζςησ τάςησ τησ ευρφτερησ περιοχήσ του νομοφ Ευρυτανίασ Φοιτθτισ:Παπαευςτακίου Αριςτογζνθσ Επιβλζπων: Πυργιώτθ Ελευκερία Περίληψη Στθ ςυγκεκριμζνθ διπλωματικι εργαςία, γίνεται θ μελζτθ τθσ ςυμπεριφοράσ των εναζριων γραμμών μζςθσ τάςθσ ςε καταπονιςεισ από κεραυνοφσ, τθσ ευρφτερθσ περιοχισ του νομοφ Ευρυτανίασ. Οι κεραυνοί είναι ζνα φυςικό φαινόμενο, το οποίο μπορεί να επιφζρει αρκετά επικίνδυνα αποτελζςματα όςον αφορά τθν αςφάλεια ανκρώπων, κτιρίων κακώσ και τθν ακεραιότθτα των θλεκτρικών ςυςτθμάτων. Επομζνωσ, κεραυνικά πλιγματα που ςυμβαίνουν ςε γραμμζσ διανομισ ι και ςε κοντινζσ αποςτάςεισ από αυτζσ, ευκφνονται για τα ςφάλματα ςτο δίκτυο διανομισ που καταγράφονται από τθν εκάςτοτε αρμόδια επιχείρθςθ θλεκτριςμοφ. Η πτώςθ κεραυνοφ μπορεί να οδθγιςει ςε ςτιγμιαίο ι και μόνιμο ςφάλμα. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία ειςαγωγι γενικά για τα ςυςτιματα θλεκτρικισ ενζργειασ όςον αφορά τθν προζλευςθ (ιςτορικι αναδρομι) κακώσ και τθ χρθςιμότθτά τουσ ςτο ςιμερα. Στο δεφτερο κεφάλαιο αναλφεται ο κεραυνόσ ςαν φυςικό φαινόμενο ενώ ςτο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μία ανάλυςθ τθσ λειτουργίασ του δικτφου διανομισ θλεκτρικισ ενζργειασ. Το τζταρτο κεφάλαιο αναφζρεται γενικά ςτα ςφάλματα που μποροφν να ςυμβοφν ςτισ γραμμζσ μζςθσ τάςθσ, τισ αίτιεσ που τα προκαλοφν κακώσ και και τρόπουσ προςταςίασ από αυτά. Τζλοσ, ςτο πζμπτο και τελευταίο κεφάλαιο, υπολογίηεται κεωρθτικά ο αναμενόμενοσ αρικμόσ ςφαλμάτων ςε κάκε γραμμι και γίνεται μία ςφγκριςθ με τα καταγεγραμμζνα πραγματικά ςφάλματα κάκε γραμμισ για το ζτοσ 2014, εξάγοντασ κάποια ςθμαντικά ςυμπεράςματα όςον αφορά το κατά πόςο είναι προςτατευμζνεσ οι γραμμζσ ι το τι πρζπει να κάνουμε για να γίνουν λιγότερο ευάλωτεσ ςτουσ κεραυνοφσ.

Abstract This diploma thesis, studies the lightning performance of electric power overhead distribution lines. The lightning is a natural phenomenon with dangerous effects on the safety of people, buildings and electrical systems. According to this fact, a lightning that strikes directly to a distribution line or to a nearby area is responsible for the damage of the electric circuit. The strike of a lightning can eventually result in momentary or permanent fault on the distribution lines. The first chapter presents an introduction as far as it concerns the origin of the electric power systems (chronology) and their utility nowadays. The second chapter analyses the lightning strike as a physical phenomenon and the third chapter refers to the general operation of the electricity distribution network. The fourth chapter presents the errors that can occur in medium voltage lines, the reason causing them and how to protect them. Last but not least, the fifth chapter refers to the theoretical calculation of the expected number of errors of every distribution line. It also presents a comparison with the recorded actual errors for the year 2014, extracting some important conclusions as to whether the lines are protected or what do we have to do for them to become less vulnerable to the lightning strikes.

Ευχαριςτίεσ Ευχαριςτώ κερμά τθν κακθγιτρια μου και επιβλζπουςα τθσ διπλωματικισ μου κ. Ελευκερία Πυργιώτθ, για τθν κακοδιγθςι τθσ και τισ ςυμβουλζσ τθσ όςον αφορά τθν εκπόνθςθ τθσ ςυγκεκριμζνθσ διπλωματικισ εργαςίασ.

Περιεχόμενα 1. Ειςαγωγή... 10 1.1 Ιςτορική αναδρομή... 10 1.2 Συςτήματα Ηλεκτρικήσ Ενζργειασ(Σ.Η.Ε)... 11 2. Ηλεκτρικά Ατμοςφαιρικά Φαινόμενα... 15 2.1 Γενικά... 15 2.2 Ηλεκτρική κατάςταςη τησ γησ... 16 2.3 Ηλετρική ςυμπεριφορά του ςυννζφου... 16 2.4 Οριςμοί ςχετικοί με τα μεγζθη του κεραυνοφ... 18 2.5 Είδη κεραυνών... 19 2.6 Μηχανιςμόσ ατμοςφαιρικών εκκενώςεων... 21 2.7 Απόςταςη διάςπαςησ... 24 2.8 Επιπτώςεισ κεραυνικοφ πλήγματοσ... 25 2.8.1 Θερμικζσ επιπτώςεισ του πλήγματοσ ενόσ κεραυνοφ... 25 2.8.2 Μηχανικζσ επιπτώςεισ... 26 2.8.3 Ηλεκτρικζσ επιπτώςεισ... 27 2.8.4 Άλλεσ επιπτώςεισ... 27 2.9 Ιςοκεραυνικοί χάρτεσ... 29 3. Δίκτυο Διανομή Ηλεκτρικήσ Ενζργειασ... 33 3.1 Διανομή ηλεκτρικήσ ενζργειασ... 33 3.2 Κατηγορίεσ δικτφων διανομήσ... 36 3.3 Σχεδιαςτικοί τφποι δικτφων... 38 3.4 Δίκτυα μζςησ τάςησ(μτ)... 40 3.4.1 Εναζρια δίκτυα... 40 3.4.1.1 Αγωγοί... 41 3.4.1.2 Μονωτήρεσ... 44 3.4.2 Υπόγεια δίκτυα... 47 3.5 Υποςταθμοί διανομήσ... 47 3.5.1 Εναζριοι υποςταθμοί... 47 3.5.2 Επίγειοι υποςταθμοί... 48 7

4. Σφάλματα... 51 4.1 Τφποι Σφαλμάτων... 51 4.2 Αίτια πρόκληςησ ςφαλμάτων... 52 4.3 Αντικεραυνική προςταςία... 54 4.3.1 Ακίδεσ... 54 4.3.2 Αλεξικζραυνα... 55 4.3.2 Αγωγόσ γησ... 56 5. Διαδικαςία Μετρήςεων... 58 5.1 Ειςαγωγή... 58 5.2 Μεθοδολογία θεωρητικοφ υπολογιςμοφ ςφαλμάτων... 60 5.3 Θεωρητικόσ υπολογιςμόσ ςφαλμάτων... 64 5.3.1 Γραμμή R-21... 64 5.3.2 Γραμμή R-22... 68 5.3.3 Γραμμή R-23... 72 5.3.4 Γραμμή R-24... 76 5.3.5 Η γραμμή R-25... 79 5.3.6 Η γραμμή R-26... 83 5.4 Καταγεγραμμζνα ςφάλματα από κεραυνικά πλήγματα... 86 5.5 Παρατηρήςεισ- Συμπεράςματα... 88 Βιβλιογραφία... 92 Παραπομπζσ... 93 8

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. Εισαγωγή 1.1 Ιστορική αναδρομή Πριν το 1800,θ γνϊςθ γφρω απ τον θλεκτριςμό περιοριηόταν κυρίωσ ςτισ μελζτεσ των θλεκτρικϊν και μαγνθτικϊν φαινομζνων που είχαν γίνει από κάποιουσ πρωτοπόρουσ ερευνθτζσ.η πρϊτθ εμπειρικι χριςθ του θλεκτριςμοφ άρχιςε γφρω ςτο 1870,όταν χρθςιμοποιικθκαν οι λαμπτιρεσ τόξου για φωτιςμό οικιϊν και οδϊν. Το πρϊτο πλιρεσ θλεκτρικό ςφςτθμα, αποτελοφμενο από γεννιτρια, καλϊδιο, αςφάλεια, μετρθτι και φορτία,ιταν αυτό που εγκαταςτάκθκε από τον ThomasEdison ςτθν πόλθ τθσ Νζασ Υόρκθσ, ο ιςτορικόσ ςτακμόσ τθσ Pearl Street που τζκθκε ςε λειτουργία το 1882. Αυτό ιταν ζνα ςφςτθμα ςυνεχοφσ ρεφματοσ(dc) που αποτελοφνταν από μία ατμομθχανι που κινοφςε μία γεννιτρια ςυνεχοφσ και τροφοδοτοφςε με θλεκτρικι ενζργεια 59 καταναλωτζσ ςε μία περιοχι ακτίνασ 1.5 Km. Πολφ ςφντομα παρόμοια ςυςτιματα λειτοφργθςαν ςτισ περιςςότερεσ μεγαλουπόλεισ ςε όλο τον κόςμο. Παρότι αρχικά χρθςιμοποιοφνταν ευρζωσ τα ςυςτιματα ςυνεχοφσ ρεφματοσ,γριγορα αντικαταςτάκθκαν πλιρωσ απ τα ςυςτιματα εναλλαςςόμενου ρεφματοσ(ac). Αυτό ςυνζβθ διότι τα ςυςτιματα ςυνεχοφσ ρεφματοσ δεν μποροφςαν να καλφψουν τθν ανάγκθ μεταφοράσ μεγάλθσ ιςχφοσ ςε μεγάλεσ αποςτάςεισ, διότι για να ςυμβεί κάτι τζτοιο και ςυγχρόνωσ να κρατθκοφν οι απϊλειεσ μεταφοράσ RI^2 και οι πτϊςεισ τάςθσ ςε αποδεκτά επίπεδα,ζπρεπε τα επίπεδα τάςθσ να είναι υψθλά.οι υψθλζσ τάςεισ όμωσ δεν ιταν αποδεκτζσ οφτε για τθν παραγωγι οφτε για τθν κατανάλωςθ επειδι δεν το επζτρεπε θ τεχνολογία τθσ αποχισ αλλά και θ αςφάλεια των καταναλωτϊν. Συνεπϊσ θ λφςθ ιταν θ μεταφορά ιςχφοσ ςε μεγάλεσ αποςτάςεισ υπό υψθλότερθ τάςθ,θ οποία ςτθ ςυνζχεια κα μειωνόταν ςτισ κζςεισ όπου υπιρχαν φορτία. Η ανάγκθ του μεταςχθματιςμοφ τθσ τάςθσ,οδιγθςε ςτθν ανάπτυξθ του μεταςχθματιςτι θ οποία με τθ ςειρά τθσ οδιγθςε ςτθν ανάπτυξθ των θλεκτρικϊν δικτφων εναλλαςςόμενου ρεφματοσ,τα οποία ζγιναν ακόμα πιο ελκυςτικά με τθν ανάπτυξθ πολυφαςικϊν ςυςτθμάτων από το NikolaTesla τα οποία και κακιερϊκθκαν με τθν αυγι του νζου αιϊνα. 10

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.2 Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας(Σ.Η.Ε) Τα Συςτιματα Ηλεκτρικισ Ενζργειασ (Σ.Η.Ε) λοιπόν είναι το ςφνολο των εγκαταςτάςεων(γεννιτριεσ, μεταςχθματιςτζσ, γραμμζσ μεταφοράσ, διακόπτεσ, διατάξεισ αντιςτάκμιςθσ) που χρθςιμοποιοφνται για να τροφοδοτθκεί με θλεκτρικι ενζργεια ζνα ςφνολο καταναλωτϊν.για να φζρει ςε πζρασ αυτι τθν αποςτολι,το ςφςτθμα θλεκτρικισ ενζργειασ διακζτει: Σταθμοφς παραγωγής, εγκατεςτθμζνουσ ςτiσ πιο πρόςφορεσ προσ τοφτο περιοχζσ,όπου παράγεται θ θλεκτρικι ενζργεια ςε επαρκείσ ποςότθτεσ. Γραμμζς μεταφοράς,που χρθςιμοποιοφνται για τθ μεταφορά μεγάλων ποςοτιτων θλεκτρικισ ενζργειασ από τουσ ςτακμοφσ παραγωγισ ςτα κζντρα κατανάλωςθσ Δίκτυο διανομής,για τθ διανομι τθσ θλεκτρικισ ενζργειασ ςτουσ επιμζρουσ καταναλωτζσ, ϊςτε να χρθςιμοποιθκεί απ αυτοφσ μετατρεπόμενθ ςε άλλεσ πιο εξυπθρετικζσ μορφζσ όπωσ φωσ, κερμότθτα, κίνθςθ, ιχο κ.λ.π. Για να είναι πρακτικό και λειτουργικό ζνα ςφςτθμα θλεκτρικισ ενζργειασ πρζπει θ μελζτθ και θ ςχεδίαςθ του να γίνουν πολφ προςεκτικά ζτςι ϊςτε να είναι αςφαλζσ,αξιόπιςτο, φιλικό ςτο περιβάλλον και τζλοσ να παρζχει θλεκτρικι ενζργεια καλισ ποιότθτασ ςτθν κατά το δυνατόν χαμθλότερθ τιμι. Τρεισ είναι λοιπόν οι βαςικζσ λειτουργίεσ που διζπουν τθ ςυνολικι λειτουργία ενόσ ςυςτιματοσ θλεκτρικισ ενζργειασ: Παραγωγι Μεταφορά και Διανομι θλεκτρικισ ενζργειασ Η παραγωγι τθσ θλεκτρικισ ενζργειασ γίνεται ςτουσ ςτακμοφσ παραγωγισ, οι οποίοι ανάλογα με τθν πρωτογενι πθγι ενζργειασ που χρθςιμοποιοφν,διακρίνονται ςε: Ατμοθλεκτρικοφσ(ΑΗΣ) Υδροθλεκτρικοφσ(ΥΗΣ) Πυρθνικοφσ(ΠΣ) Στουσ ατμοθλεκτρικοφσ ςτακμοφσ θ χθμικι ενζργεια που είναι αποκθκευμζνθ ςτο καφςιμο(κάρβουνο, λιγνίτθ, φυςικό αζριο, πετρζλαιο),μετατρζπεται ςε θλεκτρικι. Στουσ υδροθλεκτρικοφσ ςτακμοφσ ςε θλεκτρικι ενζργεια μετατρζπεται θ δυναμικι ενζργεια των υδάτων.τζλοσ, ςτουσ πυρθνικοφσ ςτακμοφσ ο ελεγχόμενοσ πυρθνικόσ αντιδραςτιρασ αντικακιςτά το ςυμβατικό λζβθτα παίηοντασ το ρόλο τθσ πθγισ κερμικισ ενζργειασ.η κερμικι ενζργεια 11

ΕΙΣΑΓΩΓΗ που απελευκερϊνεται κατά τθ διαδικαςία τθσ ςχάςθσ,χρθςιμοποιείται για τθν κίνθςθ μιασ θλεκτρικισ γεννιτριασ ατμοφ. Σε μικρότερεσ βζβαια ποςότθτεσ, είναι δυνατόν να παραχκεί θλεκτρικι ενζργεια από τον άνεμο, τθ γεωκερμία ι τθν θλιακι ενζργεια. Τισ τελευταίεσ δεκαετίεσ,οι απαιτιςεισ ςε παραγωγι θλεκτρικισ ενζργειασ ζχουν αυξθκεί ραγδαία. Οι απαιτιςεισ που κα δθμιουργθκοφν ςτο μζλλον αναμζνεται να είναι ακόμα μεγαλφτερεσ αφοφ παρατθρείται μείωςθ του ποςοςτοφ τθσ μθ θλεκτρικισ ενζργειασ που καταναλϊνεται, προσ όφελοσ τθσ θλεκτρικισ. Παρατθροφμε λοιπόν τθν ολοφάνερθ ανάγκθ αφενόσ να γίνει πλθρζςτερθ εκμετάλλευςθ των υπαρχόντων ςυμβατικϊν πθγϊν πρωτογενοφσ ενζργειασ και αφετζρου να αναηθτιςουμε νζεσ πθγζσ για τθν παραγωγι θλεκτρικισ ενζργειασ. Η μεταφορά τθσ θλεκτρικισ ενζργειασ ςε μεγάλεσ αποςτάςεισ,πραγματοποιείται μζςω των γραμμϊν μεταφοράσ,που ςυνικωσ είναι αζριεσ αλλά ςπανιότερα υπόγειεσ. Λόγω του ότιτο επίπεδο τάςθσ των γραμμϊν μεταφοράσ κακορίηει και το όριο τθσ θλεκτρικισ ενζργειασ που αυτζσ μποροφν να μεταφζρουν, θ επίτευξθ υψθλϊν τάςεων μεταφοράσ ζκανε δυνατι τθ μεταφορά μεγάλων ποςοτιτων θλεκτρικισ ενζργειασ ςε μεγάλεσ αποςτάςεισ. Ανάλογα λοιπόν με το επίπεδο τθσ τάςθσ μεταφοράσ επιτυγχάνονται χωρθτικότθτεσ των γραμμϊν μεταφοράσ που εκτείνονται από 100 MW μζχρι και πάνω από 4000 MW. Τζλοσ, θ διανομι τθσ θλεκτρικισ ενζργειασ μζχρι και τον πιο απομακρυςμζνο μικρό ι μεςαίο καταναλωτι γίνεται με ζνα πυκνό δίκτυο διανομισ μζςθσ και χαμθλισ τάςθσ. 12

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σχήμα 1.1: Δομή συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας(1) 13

ΘΛΕΚΣΡΙΚΑ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ 2.Ηλεκτρικά Ατμοσφαιρικά Φαινόμενα Σχήμα 2.1:Αςτραπζσ ςε Arlington,Virginia (2) 2.1 Γενικά Αςτραπι λζγεται θ θλεκτρικι εκκζνωςθ που είναι δυνατόν να ςυμβεί ανάμεςα ςε δφο νζφθ, μεταξφ δφο διαφορετικϊν τμθμάτων του ίδιου νζφουσ ι μεταξφ νζφουσ και εδάφουσ. τθν τελευταία περίπτωςθ ζχει επικρατιςει να λζγεται κεραυνόσ. Όταν ζχουμε ςυςςϊρευςθ ςτατικοφ φορτίου ικανι να υπερβεί τθ φυςικι αντίςταςθ του ατμοςφαιρικοφ αζρα, τότε ζχουμε τθ δθμιουργία αςτραπισ. Παρόλου που θ αντίςταςθ του ξθροφ ατμοςφαιρικοφ αζρα είναι αρκετά μεγάλθ, όταν εμπεριζχονται ςταγονίδια νεροφ αυξάνεται θ αγωγιμότθτα και λόγω του πεδίου που υπάρχει ςτθν ατμόςφαιρα, δθμιουργείται μία δίοδοσ θλεκτρικοφ ρεφματοσ, διαμζςου του αζρα που ςυνοδεφεται από μία λάμψθ. Λόγω τθσ εκκζνωςθσ αυτισ, ζχουμε απελευκζρωςθ μεγάλων ποςοτιτων ενζργειασ ςε μικρό χρονικό διάςτθμα. Σο μεγαλφτερο μζροσ τθσ ενζργειασ αυτισ δαπανάται κατά τθ κζρμανςθ του αζρα κατά τθν οποία αναπτφςςονται κερμοκραςίεσ χιλιάδων βακμϊν Κελςίου. Αυτι θ απότομθ κζρμανςθ οδθγεί ςτθν βίαιθ διαςτολι του αζρα, δθμιουργϊντασ ζνα κφμα κροφςθσ τθ λεγόμενθ βροντι. Ανατρζχοντασ ςε ςφγχρονεσ απόψεισ μετεωρολόγων και φυςικϊν, οι αςτραπζσ κεωροφνται κεραυνοί ανεξάρτθτα αν θ θλεκτρικι εκκζνωςθ τουσ φκάνει ςτο ζδαφοσ ι όχι. Ζτςι δθμιουργείται ο οριςμόσ κατά τον οποίο: oποιαδιποτε φυςικι εκκζνωςθ που ςυμβαίνει ςτθν ατμόςφαιρα και οφείλεται ςε φυςικά αίτια, ονομάηεται κεραυνόσ.(β) 15

2.2 Ηλεκτρική κατάςταςη τησ γησ Θ γθ εμφανίηει μόνιμα αρνθτικό θλεκτρικό φορτίο τθσ τάξθσ των 5 10 5 Cb. Σο φορτίο αυτό προκαλεί ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ, υπό ςυνκικεσ καλοκαιρίασ, θλεκτρικό πεδίο με κατεφκυνςθ από τθν ατμόςφαιρα προσ τθ γθ με ζνταςθ περίπου 0.13kV/m. Ιςοδφναμθ ποςότθτα κετικοφ φορτίου παραμζνει κατανεμθμζνθ ςτθν ατμόςφαιρα με μεγαλφτερθ πυκνότθτα ςτα χαμθλότερα ςτρϊματα. Θ παρουςία του κατανεμθμζνου κετικοφ φορτίου ζχει ςαν αποτζλεςμα τθν προοδευτικι μείωςθ του πεδίου τθσ γθσ με το φψοσ. Εξαιτίασ αυτοφ του κατακόρυφου πεδίου θ γθ βρίςκεται ςυνεχϊσ ςε τάςθ 300kV ςε ςχζςθ με τα ανϊτερα τμιματα τθσ ατμόςφαιρασ. Ιονιςμζνα ςωματίδια και των δφο προςιμων, τα οποία προζρχονται από κοςμικι ακτινοβολία, γιινθ ραδιενζργεια κακϊσ κι από άλλεσ αιτίεσ προςδίδουν ςτον αζρα οριςμζνθ αγωγιμότθτα. Λόγω αυτισ τθσ αγωγιμότθτασ και λόγω του θλεκτρικοφ πεδίου τθσ ατμόςφαιρασ, ζχουμε κίνθςθ ιόντων και των δφο προςιμων προσ αντίκετεσ όμωσ κατευκφνςεισ. Αυτό κα είχε ςαν άμεςο αποτζλεςμα τθν εξομάλυνςθ του πεδίου τθσ γισ και κατ επζκταςθ τθν εκφόρτιςι τθσ. Γεγονόσ το οποίο δε ςυμβαίνει τελικϊσ διότι θ γθ δζχεται ταυτόχρονα αρνθτικό φορτίο ιςοδφναμο μ αυτό του ρεφματοσ των κετικϊν ιόντων. Θ κφρια αιτία τροφοδότθςθσ τθσ γθσ με αρνθτικό φορτίο όπωσ περιγράφεται παραπάνω είναι πικανότατα τα θλεκτριςμζνα ςφννεφα και οι κεραυνοί. 2.3 Ηλετρική ςυμπεριφορά του ςυννέφου Θ πιο ςυνθκιςμζνθ θλεκτρικι εικόνα ενόσ ςυννζφου, είναι ζνα θλεκτρικό δίπολο με κετικό ςτθν κορυφι του και αρνθτικό ςτθν προσ τθ γθ πλευρά του. Θ ςυγκεκριμζνθ θλεκτρικι δομι βζβαια δεν αποτελεί κανόνα αλλά είναι θ ςυνθκζςτερθ. Για τον τρόπο με τον οποίο ςυγκεντρϊνεται το θλεκτρικό φορτίο ςτα ςφννεφα, χωρίσ όμωσ καμία να είναι γενικά παραδεκτι. Οι κεωρίεσ αυτζσ μποροφν να χωριςτοφν ςε 2 κατθγορίεσ: αυτζσ που βαςίηονται ςτθ φόρτιςθ ςταγονιδίων του νζφουσ,που ςυμβαίνει μόλισ αρχίςει θ πτϊςθ τουσ προσ τθ γθ και ε αυτζσ που βαςίηονται ςτθ μεταφορά φορτίων ςε ανϊτερα ςτρϊματα τθσ ατμόςφαιρασ,με ανοδικά ρεφματα που οφείλονται ςε κερμοκραςιακζσ διαφορζσ. Θ εικόνα του θλεκτρικοφ πεδίου ενόσ ςυννζφου που περιγράφεται παραπάνω, προκαλεί διαταραχζσ ςτο ομαλό πεδίο καλοκαιρίασ και αυτό ζχει ςαν αποτζλεςμα να προκαλεί τθν αναςτροφι του. Ζτςι ζχουμε και αναςτροφι τθσ φοράσ του 16

ΘΛΕΚΣΡΙΚΑ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ρεφματοσ που ρζει προσ τθ γθ. Λόγω του ότι θ ςτακερά του χρόνου αφξθςθσ ενόσ ςυννζφου είναι περίπου 2 λεπτά, το ςφννεφο περνά από τθν ουδζτερθ ςτθν θλεκτριςμζνθ κατάςταςθ ςε λίγα μόνο λεπτά. Σο θλεκτρικό πεδίο καλοκαιρίασ με το ςχθματιςμό ενόσ θλεκτριςμζνου νζφουσ, αφοφ πρϊτα αναςτραφεί, αποκτά με τθν κατεφκυνςθ τθσ κακοκαιρίασ(από τθ γθ προσ τθν ατμόςφαιρα),τιμζσ που φκάνουν τα 10kV/m.Σο πεδίο αυτό λοιπόν, υφίςταται μία διαταραχι ςτιγμιαία με κάκε εκκζνωςθ κεραυνοφ ι εςωτερικοφ νζφουσ ενϊ ςτθ ςυνζχεια αποκακίςταται πάλι ςτθν προθγοφμενθ τιμι του. Tθ ςτιγμι που το πεδίο που προκαλείται ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ,γίνει αρκετά μεγάλο(μεγαλφτερο από 1,5 ωσ 2kV/m) εξαιτίασ τθσ παρουςίασ ενόσ θλεκτριςμζνου ςυννζφου, ζχουμε ιονιςμό από κροφςεισ ςε αιχμθρζσ προεξοχζσ του εδάφουσ(π.χ πολφ ψθλά κτίρια, απαγωγείσ κεραυνϊν κλπ)και αυτό ζχει ςαν αποτζλεςμα τθ μεταφορά κετικϊν ιόντων από τθ γθ διαμζςου του αγωγοφ, ςτθν ατμόςφαιρα. Σο θλεκτρικό ρεφμα που δθμιουργείται λόγω τθσ παραπάνω διαδικαςίασ ονομάηεται ρεφμα ιονιςμοφ τθσ προεξοχισ(point-discharge current).σο ςυγκεκριμζνο ρζυμα κακϊσ και τα φορτία χϊρου που δθμιουργοφνται, παίηουν ίςωσ το ςθμαντικότερο ρόλο ςτθν εκκζνωςθ του κεραυνοφ, κυρίωσ ςτα τελευταία ςτάδια τθσ εξζλιξισ του. Εδϊ πρζπει να ςθμειωκεί πωσ θ ταχφτθτα αυτϊν των ιόντων είναι μικρι, εάν τθ ςυγκρίνουμε με αυτι του ανζμου,κατά τθ διάρκεια τθσ καταιγίδασ και ζτςι θ κίνθςι τουσ κακορίηεται κυρίωσ απ τθν ταχφτθτα του ανζμου,ζτςι ϊςτε πολλά απ τα ιόντα αυτά να διαςκορπίηονται ςτθν ατμόςφαιρα.φμφωνα με τα παραπάνω ςυμπεράινουμε ότι θ τιμι του ρεφματοσ είναι ςυνάρτθςθ: Σου μεγζκουσ του θλεκτρικοφ πεδίου Σου φψουσ του αγωγοφ Σθσ ταχφτθτασ του ανζμου Σζλοσ αξίηει να ςθμειωκεί πϊσ δεν είναι ςε κζςθ όλα τα ςφννεφα να δθμιουργοφν θλεκτρικζσ εκκενϊςεισ,ζςτω και αν παρουςιάηουν ςυνκικεσ φόρτιςθσ. 17

Σχήμα 2.2: Τυπικό παλμογράφημα του ηλεκτρικοφ πεδίου ςτην επιφάνεια τησ γησ κατά τη διάρκεια ηλεκτρικήσ καταιγίδασ. Οι θετικζσ τιμζσ του πεδίου αντιςτοιχοφν ςτην κατεφθυνςη του πεδίου καλοκαιρίασ(3) 2.4 Οριςμοί ςχετικοί με τα μεγέθη του κεραυνού Πολικότητα κεραυνοφ:θ εκκζνωςθ ενόσ «αρνθτικοφ νζφουσ»,προσ τθ γθ γίνεται με ζνα «αρνθτικό κεραυνό» και ενόσ κετικοφ νζφουσ μ ζνα«κετικό κεραυνό». Πολικότητα του ρεφματοσ του κεραυνοφ:κατά τθν εκκζνωςθ ενόσ «αρνθτικοφ νζφουσ» ρζει προσ τθ γθ ζνα «αρνθτικό ρεφμα» και αντίκετα. Κατεφθυςνη οχετοφ προεκκζνωςησ:ζνασ «κατερχόμενοσ οχετόσ προεκκζνωςθσ»(που ςυχνά ονομάηεται και «οδθγόσ οχετόσ»)προχωρεί από το ςφννεφο προσ το ζδαφοσ,ζνασ «ανερχόμενοσ οχετόσ προεκκζνωςθσ» προχωρεί από το ζδαφοσ προσ το ςφννεφο. Ζνασ «ανερχόμενοσ οχετόσ ςφνδεςθσ» είναι μία εκκζνωςθ που ξεκινά απ το ζδαφοσ και ςυναντά,ςε μία ενδιάμεςθ κζςθ μεταξφ ςυννζφου και εδάφουσ ζνα κατερχόμενο οχετό. 18

ΘΛΕΚΣΡΙΚΑ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ Πολικότητα του οχετοφ προεκκζνωςησ:θ πολικότθτα ενόσ οχετοφ προεκκζνωςθσ ταυτίηεται με τθν πολικότθτα του φορτίου τθσ κζςθσ από τθν οποία ξεκινά.ζτςι από ζνα κετικό ςφννεφο,ξεκινά ζνασ «κετικόσ οχετόσ προεκκζνωςθσ» και αντίκετα.από μία προεξοχι του εδάφουσ κάτω από ζνα κετικό ςφννεφο ξεκινά ζνασ «αρνθτικόσ οχετόσ προεκκζνωςθσ». Πολικότητα του ηλεκτρικοφ πεδίου:σο θλεκτρικό πεδίο κάτω από ζνα «αρνθτικό ςφννεφο» ορίηεται ςαν «αρνθτικό» και το αντίκετο.φμφωνα μ αυτό τον οριςμό,το πεδίο καλοκαιρίασ του εδάφουσ ζχει «κετικι κατεφκυνςθ». 2.5 Είδη κεραυνών Ο κεραυνόσ ζχει ωσ αφετθρία ςθμεία υψθλισ πεδιακισ ζνταςθσ.δφο εττερόςθμα φορτία μζςα ςτο ίδιο ςφννεφο ι δφο γειτονικά ςφννεφα δθμιουργοφν ςτο διάςτθμα που παρεμβάλλεται μεταξφ τουσ υψθλζσ πεδιακζσ εντάςεισ που μποροφν να προκαλζςουν μία εκκζνωςθ εςωτερικι του νζφουσ,ι ανάμεςα ςε δφο ςφννεφα.υγκζντρωςθ φορτίου ενόσ προςιμου ςε μία κζςθ του νζφουσ και το φορτίο αντίκετου προςιμου,που επάγεται εξαιτίασ του,ςτο ζδαφοσ,ζχουν ςαν αποτζλεςμα τθ δθμιουργία ανάμεςα ςτο νζφοσ και ςτο ζδαφοσ μίασ ηϊνθσ αυξθμζνων πεδιακϊν εντάςεων.οι υψθλότερεσ ζνταςεισ μζςα ςτθ ηϊνθ αυτι μπορεί να αναπτφςςονται είτε κοντά ςτο νζφοσ είτε ςε περίπτωςθ που το ζδαφοσ παρουςιάηει μία ςθμαντικι προεξοχι ςτθν πλευρά του εδάφουσ.τθν πρϊτθ περίπτωςθ,θ ενδεχόμενθ εκκζνωςθ που κα επακολουκιςει κα αρχίςει από το νζφοσ(με ζνα κατερχόμενο οχετό προεκκζνωςθσ)ενϊ ςτθ δεφτερθ από το ζδαφοσ(με ζναν ανερχόμενο οχετό προεκκζνωςθσ).ζτςι ζχουμε τζςςερισ περιπτϊςεισ ζναρξθσ του οχετοφ προεκκζνωςθσ του κεραυνοφ: 1α) «Κατερχόμενοσ αρνθτικόσ οχετόσ» προεκκζνωςθσ που αρχίηει από ζνα αρνθτικό ςφννεφο. 2α) «Ανερχόμενοσ κετικόσ οχετόσ» προεκκζνωςθσ που αρχίηει από μία προεξοχι του εδάφουσ κάτω από ζνα αρνθτικό ςφννεφο. 3α) «Κατερχόμενοσ κετικόσ οχετόσ» προεκκζνωςθσ που αρχίηει από ζνα κετικό ςφννεφο. 4α)«Ανερχόμενοσ αρνθτικόσ οχετόσ» προεκκζνωςθσ που αρχίηει από μία προεξοχι του εδάφουσ κάτω από ζνα κετικό ςφννεφο. Αν ο οχετόσ προεκκζνωςθσ, που αναπτφςςεται με ζναν από τουσ 4 τζςςερισ τρόπουσ που περιγράφονται παραπάνω,γεφυρϊςει ολόκλθρο το διάκενο ςφννεφογθ,ακολουκεί ο οχετόσ περιςτροφισ και ζτςι ολοκλθρϊνεται ζνασ από τουσ τζςςερισ τφπου κεραυνοφ που περιγράφονται αναλυτικότερα παρακάτω: 19

1β)«Κατερχόμενθ αρνθτικι εκκζνωςθ» πθγάηει από ζνα αρνθτικό ςφννεφο με ζνα κατερχόμενο οχετό προεκκζνωςθσ και αποτελεί τον πιο ςυνθκιςμζνο τφπο κεραυνοφ που παρατθρείται ςτα 90% περίπου των περιπτϊςεων. 2β) «Ανερχόμενοσ κετικόσ οχετόσ/αρνθτικι εκκζνωςθ» πθγάηει από μία προεξοχι του εδάφουσ κάτω από ζνα αρνθτικό ςφννεφο. 3β)«Κατερχόμενθ κετικι εκκζνωςθ» πθγάηει από ζνα κετικό ςφννεφο(πολφςπ ανια περίπτωςθ). 4β) «Ανερχόμενοσ αρνθτικόσ οχετόσ/κετικι εκκζνωςθ» πθγάηει από μία προεξοχι του εδάφουσ κάτω από ζνα κετικό ςφννεφο. Σχήμα 2.3 Είδη κεραυνών: «α» ανάπτυξη οχετοφ προεκκζνωςησ, «β» ςυμπλήρωςη του αντίςτοιχου είδουσ κεραυνοφ με οχετό επιςτροφήσ. 1:οχετόσ προεκκζνωςησ, r: οχετόσ επιςτροφήσ, v: κατεφθυνςη μετάδοςησ(3) Παρατήρηςη: Από τουσ πιο πάνω τφπουσ,ο 4β που πρωτοπαρατθρικθκε ςτο ςτακμό του SanSalvatore και μελετικθκε από τον Κ.berger,αποτελεί τον ιςχυρότερο τφπο κεραυνοφ που ςυνοδεφεται απ τισ μεγαλφτερεσ εντάςεισ ρεφματοσ που ζχουν καταγραφεί. 20

ΘΛΕΚΣΡΙΚΑ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ 2.6 Μηχανιςμόσ ατμοςφαιρικών εκκενώςεων ε περιοχζσ του νζφουσ όπου ζχουμε μεγάλθ πυκνότθτα φορτίου,θ ζνταςθ του θλεκτρικοφ πεδίου μπορεί να πάρει αρκετά μεγάλεσ τιμζσ.οι ψθλζσ εντάςεισ ςε ςυνδυαςμό με τθν μικρι πυκνότθτα του αζρα (λόγω του φψουσ) και μερικοφσ άλλοσ παράγοντεσ που προκαλοφν πρόςκετθ τοπικι ενίςχυςθ του θλεκτρικοφ πεδίου,μποροφν να ζχουν ςαν αποτζλεςμα τθν ζναρξθ ιονιςμοφ των μορίων του αζρα από κροφςεισ θλεκτρονίων.ο ιονιςμόσ αυτόσ αποτελεί το πρϊτο βιμα για τθν ζναρξθ μιασ θλεκτρικισ εκκζνωςθσ.σο επόμενο βιμα είναι ο ςχθματιςμόσ ενόσ οχετοφ ο οποίοσ ακολουκεί (με μεγάλεσ όμωσ αποκλίςεισ τισ γραμμζσ του θλεκτρικοφ πεδίου). Αν οι γραμμζσ μζγιςτθσ πεδιακισ ζνταςθσ κατευκφνονται προσ το ζδαφοσ,τότε και ο οχετόσ κα κατευκυνκεί προσ αυτό και κα προκαλζςει θλεκτρικι ςφνδεςθ και αλλθλοεξουδετζρωςθ των δφο εττερόςθμων φορτίων.ο μθχανιςμόσ αυτόσ ονομάηεται «οχετόσ προεκκζνωςθσ».θ πρόοδοσ του πραγματοποιείται και εξελίςςεται με διαδοχικά βιματα όπωσ περιγράφεται παραπάνω,με μικοσ το κακζνα μερικά μζτρα ι δεκάδεσ μζτρα.θ μζςθ ταχφτθτα προόδου του οχετοφ προεκκζνωςθσ είναι τα 0,15 m/μs. Θ ςυγκεκριμζνθ ταχφτθτα παρότι φαίνεται τεράςτια είναι μικρι ςε ςφγκριςθ με τθν ταχφτθτα μετάδοςθσ θλεκτρομαγνθτικϊν κυμάτων(και του φωτόσ) ςτο κενό που είναι 300m/μs. Θ διαμικθσ πτϊςθ τάςθσ κατά μικοσ του οχετοφ (πρίν αυτόσ ςυναντιςει το ζδαφοσ ποικίλει ςτισ διάφορεσ κζςεισ του:μικρότερθ προσ το ςθμείο ζναρξθσ του οχετοφ),θ μζςθ τιμι τθσ όμωσ είναι μικρότερθ από 0.1kV/cm. Ζτςι ο οχετόσ προεκκζνωςθσ εμφανίηεται περίπου ςαν μία μεταλλικι προεξοχι που επεκτείνεται απ το ςφννεφο προσ το ζδαφοσ. Θ ζνταςθ του θλεκτρικοφ πεδίου γφρω από τον οχετό προεκκζνωςθσ και ιδίωσ ςτο προσ το ζδαφοσ άκρο του είναι αρκετά μεγάλθ και υπερβαίνει κατά πολφ τθν πεδιακι ζνταςθ που απαιτείται για ιονιςμό από κροφςεισ (30kV/cm). Γι αυτόν ακριβϊσ το λόγο,ο οχετόσ περιβάλλεται διαρκϊσ από ζνα μανδφα κορόνα που εκτείνεται μερικά μζτρα γφρω απ αυτόν.σο πάχοσ του μανδφα αυτοφ είναι μεγαλφτερο ςτο προσ το ζδαφοσ άκρο του οχετοφ και αυξάνει, όςο θ κεφαλι του οχετοφ πλθςιάηει το ζδαφοσ.όταν θ κεφαλι του οχετοφ φκάςει ςε μία απόςταςθ τζτοια που θ μζςθ πεδιακι ζνταςθ να είναι περί τα 5kV/cm,το τελευταίο αυτό μικοσ γεφυρϊνεται ολόκλθρο από κορόνα και μετατρζπεται ταχφτατα(20-30μs) επίςθσ ςε οχετό. Με αυτό το τελευταίο βιμα,που ορίηεται ςαν το «τελικό πιδθμα»,το φορτίο τθσ περιοχισ του νζφουσ από όπου άρχιςε ο οχετόσ προεκκζνωςθσ βρίςκεται,μζςω του οχετοφ προεκκζνωςθσ,θμιαγϊγιμα ςυνδεδεμζνο με το ζδαφοσ.μζςα από τθν θμιαγϊγιμθ αυτι ςφνδεςθ εκκενϊνεται το φορτίο του νζφουσμε με ζνα μεγάλο ρεφμα (πολλζσ δεκάδεσ ι εκατοντάδεσ ka).από το ρεφμα 21

αυτό ο οχετόσ προεκκζνωςθσ κερμαίνεται και αποκτά πολφ μεγαλφτερθ λαμπρότθτα. Θ κζρμανςθ του οχετοφ προεκκζνωςθσ αρχίηει από το άκρο που αυτόσ ςυναντά το ζδαφοσ και προχωρεί προσ το ςθμείο εκκίνθςθσ του με ταχφτθτα μερικά δζκατα τθσ ταχφτθτασ του φωτόσ,δθλαδι πολφ μεγαλφτερθ απ αυτι με τθν οποία προχωρεί ο οχετόσ προεκκζνωςθσ.θ φάςθ αυτι με τθν οποία ςυμπλθρϊνεται θ εκκζνωςθ ονομάηεται οχετόσ περιςτροφισ. Σχήμα 2.4: Τα βήματα ςχηματιςμοφ του οχετοφ επιςτροφήσ. Διακρίνεται το κανάλι του οχετοφ προεκκζνωςησ και ο ςχηματιςμόσ Coronaγφρω από αυτό.(3) Θ πιο πάνω περιγραφι του κεραυνοφ είναι εξιδανικευμζνθ και αφορά τθν περίπτωςθ που ζνα ςφννεφο βρίςκεται πάνω από ζνα απόλυτα επίπεδο ζδαφοσ ι μία επιφάνεια ιρεμου φδατοσ.αν ζνα θλεκτριςμζνο ςφννεφο βρεκεί πάνω από μία πολφ υψθλι και ςχετικά αιχμθρι προεξοχι του εδάφουσ(πάνω από 100 ι 150 m) θ ζνταςθ του θλεκτρικοφ πεδίου ςτο άκρο τθσ προεξοχισ αυτισ μπορεί να γίνει εξ επαγωγισ,τόςο μεγάλθ ϊςτε ο οχετόσ προεκκζνωςθσ να αρχίςει από το άκρο τθσ προεξοχισ και να κατευκυνκεί τελικϊσ προσ το ςφννεφο.προκφπτει ζτςι ζνασ «ανερχόμενοσ» οχετόσ προεκκζνωςθσ.αν οι προεξοχζσ του εδάφουσ ζχουν ςχετικά μικρό φψοσ,μερικά μζτρα ι δεκάδεσ μζτρα,θ ενίςχυςθ του θλεκτρικοφ πεδίου ςτο άκρο τουσ που προκαλείται από τθν απλι παρουςία του νζφουσ πάνω από το ζδαφοσ,δεν είναι αρκετι να αρχίςει οχετόσ προεκκζνωςθσαπ αυτζσ.παρόλ αυτά ο κατερχόμενοσ οχετόσ προεκκζνωςθσ,κακϊσ πλθςιάηει το ζδαφοσ,επάγει ζνα 22

ΘΛΕΚΣΡΙΚΑ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ θλεκτρικό πεδίο.θ ζνταςθ του επαγϊμενου πεδίου είναι μεγαλφτερθ ςε προεξοχζσ του εδάφουσ.όταν ςτο άκρο μιασ απ αυτζσ τισ προεξοχζσ θ ζνταςθ ενιςχυκεί αρκετά,κα αρχίςει απ αυτι ζνασ ανερχόμενοσ οχετόσ προεκκζνωςθσ(ςυνδετικόσ οχετόσ) που κα ζχει κατεφκυνςθ προσ τθν κεφαλι του κατερχόμενου οχετοφ προεκκζνωςθσ.με τθν ςυνάντθςθ των δφο οχετϊν,ςυμπλθρϊνεται θ αγϊγιμθ ςφνδεςθ νζφουσ-εδάφουσ και επακολουκεί ο οχετόσ επιςτροφισ με τον οποίο ςυμπλθρϊνεται ο κεραυνόσ.μία τζτοια λοιπόν προεξοχι δθμιουργεί ζνα «ςθμείο προτίμθςθσ» για τθν περάτωςθ του οχετοφ προεκκζνωςθσ. αυτιν ακριβϊσ τθν αρχι ςτθρίηεται θ προςταςία μιασ περιοχισ με τθ γειωμζνθ μεταλλικι ράβδο του αλεξικζραυνου του Franklin. Θ αρχικι εκκζνωςθ του κεραυνοφ ακολουκείται από επόμενεσ εκκενϊςεισ όπωσ φαίνεται ςτο παρακάτω ςχιμα.οι εκκενϊςεισ αυτζσ διαδζχονται θ μία τθν άλλθ ςε μικρά χρονικά διαςτιματα ενϊ θ κάκε μία περιλαμβάνει δικό τθσ ςυνδετικό οχετό και οχετό επιςτροφισ.υνικωσ οι διαδοχικζσ αυτζσ εκκενϊςεισ ακολουκοφν τθν ίδια κατεφκυνςθ που χαράηει θ αρχικι εκκζνωςθ χωρίσ όμωσ να μποροφμε να αποκλείςουμε και το αντίκετο.ζχει γενικά παρατθρθκεί πωσ πολλαπλζσ εκκενϊςεισ παρουςιάηουν ςυνικωσ οι κατερχόμενοι αρνθτικοί κεραυνοί από αποτελοφν και το μεγαλφτερο ποςοςτό των κεραυνϊν,ενϊ πολλαπλοί κετικοί κεραυνοί είναι αρκετά πιο ςπάνιοι. Σχήμα 2.5: Δημιουργία ενόσ κεραυνοφ (πολλαπλοφ), όπωσ φαίνεται από μία φωτογραφική μηχανή κινοφμενη προσ τα δεξιά.(3) 23

2.7 Απόςταςη διάςπαςησ φμφωνα με τθν περιγραφι που γίνεται πιο πάνω (υποκεφάλαιο 2.6), γίνεται πλζον φανερό πωσ το ςθμείο προτίμθςθσ για τθν περάτωςθ του κεραυνοφ,αποφαςίηεται και επιλζγεται μόνο τθν τελευταία ςτιγμι,τθ ςτιγμι δθλαδι κατά τθν οποία ο οχετόσ προεκκζνωςθσ πλθςιάηει ςε τζτοια απόςταςθ από το ζδαφοσ ϊςτε να υπάρξουν ςυνκικεσ ςφνδεςθσ του κατερχόμενου οχετοφ με κάποιο ςθμείο του εδάφουσ. Οι ςυνκικεσ ςφνδεςθσ πλθροφνται όταν θ μζςθ πεδιακι ζνταςθ ανάμεςα ςτθν κεφαλι του κατερχόμενου οχετοφ και του «ςθμείου προτίμθςθσ» πζςει ςτα 5kV/cm(με τθν προυπόκεςθ όμωσ πωσ οχετόσ προεκκζνωςθσ ξεκινά από περιοχι αρνθτικοφ φορτίου). Θ απόςταςθ λοιπόν ςτθν οποία θ πεδιακι ζνταςθ πζφτει ςτθν πιο πάνω τιμι ονομάηεται «απόςταςθ διάςπαςθσ»(strikingdistance) και εξαρτάται από τθν τάςθ που παρουςιάηει θ κεφαλι του κατερχόμενου οχετοφ προεκκζνωςθσ προσ το ζδαφοσ.θ τάςθ αυτι εξαρτάται με τθ ςειρά τθσ από το μζγεκοσ του φορτίου του κφλακα του νζφουσ απ τον οποίο ξεκινά ο οχετόσ προεκκζνωςθσ.όςο μεγαλφτερο είναι το φορτίο αυτό τόςο μεγαλφτερθ είναι και θ απόςταςθ διάςπαςθσ.οι πιο ςυνικεισ τιμζσ τθσ απόςταςθσ διάςπαςθσ ποικίλουν από μερικζσ δεκάδεσ μζχρι 150 ι και 200 m. Θ απόςταςθ διάςπαςθσ ςυνδζεται με το ρεφμα με τισ παρακάτω ςχζςεισ: r s=io 0.8, r s=io 0.65 24

ΘΛΕΚΣΡΙΚΑ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ 2.8 Επιπτώςεισ κεραυνικού πλήγματοσ 2.8.1 Θερμικέσ επιπτώςεισ του πλήγματοσ ενόσ κεραυνού Ο οχετόσ προεκκζνωςθσ ενόσ πλιγματοσ διακζτει ζνα ςτενό κεντρικό πυρινα περιβαλλόμενο από ζνα μεγαλφτερο ςχθματιςμό κορόνα.σο ρεφμα που ρζει ςτον οχετό επιςτροφισ είναι ςυγκεντρωμζνο,κατά το μεγαλφτερό του μζροσ ςτον πυρινα του οχετοφ αυτοφ,ο οποίοσ (πυρινασ) ζχει διάμετρο ζνα ι δφο εκατοςτά και θ κερμοκραςία του φτάνει ςτουσ 30000 Kι και περιςςότερο.θ ςυγκεκριμζνθ κερμοκραςία,προκαλεί ατμοποίθςθ των υδρατμϊν που υπάρχουν,δθμιουργϊντασ ζτςι τοπικά αραιϊματα και πυκνϊματα του αζρα,δθλαδι ζνα θχθτικό κφμα,που αρχικά βρίςκεται ςτθν περιοχι των υπεριχων ενϊ μετά καταλιγει ςτθν βροντι. Τπάρχει πικανότθτα να υπάρξουν επιπτϊςεισ ςε ζνα ςφςτθμα προςταςίασ.οι ςυνζπειεσ που πρζπει οπωςδιποτε να εξεταςκοφν είναι θ αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ των αγωγϊν ενόσ ςυςτιματοσ,θ ςυμπεριφορά των μονωτικϊν υλικϊν κακϊσ και ο κίνδυνοσ να τρυπθκεί κάποιο λεπτό μεταλλικό φφλλο κ.λ.π.σα κερμικά αυτά αποτελζςματα του πλιγματοσ εξαρτϊνται από 2 παράγοντεσ: Σο εφροσ του ρεφματοσ Σθ διάρκεια ροισ του Όταν ζνα μθ ςυνεχζσ ρεφμα εκφορτίηεται διαμζςου ενόσ μεταλλικοφ αγωγοφ,θ αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ είναι ανάλογθ του i 2 dt.θ μζγιςτθ τιμι του i 2 dtπου αναφζρεται είναι 10 7 Α 2 s. Όταν υπολογίηεται θ αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ ενόσ αγωγοφ,πρζπει να λαμβάνεται υπ όψθ ότι θ διάχυςθ τθσ κερμότθτασ κεωρείται ουςιαςτικά αμελθτζα,λόγω τθσ μικρισ διάρκειασ ροισ ρεφματοσ.θ ενζργεια που εκλφεται ςε ζνα μζςο το οποίο ζχει αντίςταςθ Rόταν διαρρζεται από ρεφμα i(t), είναι R i 2 dtκαι θ αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ του είναι: Δθ = 1 α exp i2 dt αρ q 2 γcw 1 ςε βακμοφσ Κ. α ςε 1/Κ, i 2 dtςε Α 2 s, ρ ειδικι αντίςταςθ αγωγοφ ςε Ωm qθ διατομι του ςε m 2, γ θ πυκνότθτα ςε Kg/m 2 Coςυντελεςτισ κερμοχωρθτικότθτασ ςε J/(Kg. k) Γενικά αυτι θ αφξθςθ κερμοκραςίασ δεν είναι επικίνδυνθ για αγωγοφσ γαλβανιςμζνου χάλυβα που χρθςιμοποιοφνται ςτθν προςταςία(διατομι αγωγοφ 50 mmκαι αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ 140 C o ). Mία περίπτωςθ που μπορεί να προκλθκεί ηθμιά είναι όταν αυτόσ ο αγωγόσ ζχει ςε κάποιο ςθμείο μεγάλθ αντίςταςθ π.χ λόγω φτωχισ ςφνδεςθσ. 25

Επιπλζον τα μεταλλικά φφλλα που χρθςιμοποιοφνται ςαν υλικά οροφισ, ςε κτίρια,ςε πλοία κ.τ.λ. υπάρχει πικανότθτα να τρυπθκοφν αν χτυπθκοφν από κεραυνό με ρεφμα i.θ κερμότθτα που κα εκκλθκεί ςτο ςθμείο του πλιγματοσ κα είναι ανάλογθ του u idt = u qδθλαδι κα είναι ανάλογθ του φορτίου του κεραυνοφ. ε μονωτικά υλικά,το ςθμείο του πλιγματοσ, μετά τθν αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ του,υπάρχει πικανότθτα να διατρθκεί ι να προκλθκεί κραφςθ του υλικοφ αν αυτό περιζχει ίχνθ υγραςίασ,τα οποία κα αςκιςουν υψθλι πίεςθ ςτον αγωγό λόγω ατμοποίθςθσ μετά τθν αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ. Σζλοσ ςθμαντικι κερμικι επίπτωςθ είναι θ ανάφλεξθ υλικϊν όπωσ ξυλείεσ,εκρθκτικζσ φλεσ,υγρά καφςιμα κ.λ.π. των οποίων οι ςυνζπειεσ οφείλονται κυρίωσ ςε «κερμοφσ κεραυνοφσ» οι οποίοι ζχουν μεγάλθ διάρκεια ρεφματοσ. 2.8.2 Μηχανικέσ επιπτώςεισ Οι μθχανικζσ ςυνζπειεσ του πλιγματοσ ενόσ κεραυνοφ χωρίηονται ςε δφο κατθγορίεσ: Αυτζσ που αφοροφν το κρουςτικό κφμα που παράγεται από τον οχετό επιςτροφισ. Αυτζσ που ςχετίηονται με τισ δυνάμεισ που αναπτφςςονται ςε ζναν ι περιςςότερουσ αγωγοφσ,όταν διαρρεόνται από το ρεφμα του κεραυνοφ. Θ κερμοκραςία του οχετοφ προεκκζνωςθσ μπορεί να ανζβει ςτουσ 30000 βακμοφσ Κζλβιν(Κ) ι ακόμα και περιςςότερο μζςα ςε λίγα μs. Αυτό λοιπόν ζχει ωσ αποτζλεςμα ο αζρασ που περιβάλλει τον οχετό να εξαπλϊνεται με εξαιρετικά μεγάλθ ταχφτθτα,παράγοντασ μ αυτόν τον τρόπο ζνα κφμα πίεςθσ το οποίο αρχικά ανικει ςτθν περιοχι των υπεριχων ενϊ μετά εξελίςςεται ςτθ γνωςτι βροντι.σο κφμα αυτό είναι υπεφκυνο για το δυνατό κφμα αζρα που ςθκϊνει κεραμίδια οροφϊν, φαινόμενο που παρατθρείται μετά από ζνα άμεςο πλιγμα ενϊ είναι ευκφνεται επίςθσ για τον τραυματιςμό ανκρϊπων. Όςον αφορά τθ δεφτερθ κατθγορία ςυνεπειϊν,αυτζσ οφείλονται κυρίωσ ςτο γεγονόσ ότι δφο παράλλθλοι αγωγοί,οι οποίοι μοιράηονται τθν εκφόρτιςθ του ρεφματοσ ενόσ κεραυνοφ,υπόκεινται ςε ελκτικζσ δυνάμεισ οι οποίεσ είναι ανάλογεσ του τετραγϊνου τθσ τιμισ του ρεφματοσ και αντιςτρόφωσ ανάλογεσ τθσ μεταξφ τουσ απόςταςθσ.σα ςτοιχεία ενόσ ςυςτιματοσ προςταςίασ δεν τοποκετοφνται τόςο κοντά ϊςτε να υπάρχει ςθμαντικι επίδραςθ των δυνάμεων αυτϊν.όμωσ αυτζσ είναι υπεφκυνεσ για τθν ςυγχϊνευςθ πολφκλωνων αγωγϊν κακϊσ και για τθν ςφνκλιψθ κοίλων αγωγϊν. 26

ΘΛΕΚΣΡΙΚΑ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ Μία ακόμα μθχανικι επίδραςθ ζχουμε όταν κάποιοσ αγωγόσ εκφόρτιςθσ ςχθματίηει ορκι γωνία.όταν μζςω του αγωγοφ εκφορτίηεται ρεφμα κεραυνοφ,τότε αυτόσ υπόκειται ςε δφναμθ που τείνει να τον ιςιϊςει.σο μζτρο τθσ δφναμθσ αυτισ είναι ανάλογο του τετραγϊνου του ρεφματοσ ενϊ δεν ξεπερνά τουσ λίγουσ τόνουσ. Για το λόγο αυτό ςε ζνα ςφςτθμα προςταςίασ πρζπει να λθφκεί υπ όψιν θ καμπυλότθτα τθσ γωνίασ να είναι ςχετικά μεγάλθ αποφεφγοντασ απότομεσ αλλαγζσ. 2.8.3 Ηλεκτρικέσ επιπτώςεισ Μία ςθμαντικι θλεκτρικι επίπτωςθ είναι οι επαγόμενεσ τάςεισ που μποροφν να δθμιουργθκοφν από τουσ αγωγοφσ προςταςίασ,ςε αγωγοφσ μιασ καταςκευισ ι ακόμα και ςτθν ίδια τθν καταςκευι.θ τάςθ που δθμιουργείται ςτον αγωγό προςταςία υπολογίηεται ωσ : u = i R + L di dt Αν θ τάςθ διάςπαςθσ μεταξφ των αγωγϊν του ςυςτιματοσ ι τθσ καταςκευισ και του αγωγοφ προςταςίασ είναι μικρότερθ απ αυτι (αντιςτρόφωσ ανάλογθ τθσ απόςταςθσ), τότε κα ςυμβεί εςωτερικι διάςπαςθ. Παρόλ αυτά, οι πιο ςθμαντικζσ θλεκρικζσ επιπτϊςεισ που μπορεί να προκαλζςει ζνα κεραυνικό πλιγμα είναι αυτζσ που αφοροφν τα ςυςτιματα μεταφοράσ και διανομισ θλεκτρικισ ενζργειασ.τπερτάςεισ μποροφν να δθμιουργθκοφν ακόμα και εάν ο κεραυνόσ πλιττει το ζδαφοσ κοντά ςτθ γραμμισ,ι τον αγωγό προςταςίασ τθσ γραμμισ μεταφοράσ ι τζλοσ από άμεςο πλιγμα ςε κάποιον αγωγό φάςθσ. 2.8.4 Άλλεσ επιπτώςεισ Όταν ζνασ άνκρωποσ βρίςκεται κοντά ςε ςθμείο πτϊςθσ κεραυνοφ είναι πικανό να παρουςιαςτεί διαφορά δυναμικοφ μεταξφ των ποδιϊν του.αυτό ζχει ωσ αποτζλεςμα να κλείςει κφκλωμα μεταξφ του εδάφουσ,των ποδιϊν και του χαμθλότερου ςθμείου του ςϊματοσ με αποτζλεςμα τθν παροδικι παράλυςθ. Πολφ ςθμαντικζσ αλλά και επικίνδυνεσ επιπτϊςεισ (ακόμθ και τθν ζκρθξθ) παρατθροφνται όταν ζνασ κεραυνόσ πλιξει μία «επικίνδυνθ καταςκευι»όπωσ εργοςτάςια,αποκικεσ πυρομαχικϊν, χθμικϊν και καυςίμων, οπλοςτάςια,ςτρατιωτικζσ εγκαταςτάςεισ, ορυχεία αεροπλάνα και πολλά άλλα. 27

Σχήμα 2.6:Δζντρο που χτυπήθηκε από κεραυνό(4) Σχήμα 2.7: Αεροπλάνο που υφίςταται κεραυνικό πλήγμα(5) 28

ΘΛΕΚΣΡΙΚΑ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ 2.9Ιςοκεραυνικοί χάρτεσ Γενικά,για τθν μζτρθςθ τθσ κεραυνικισ πυκνότθτασ μιασ περιοχισ,είναι αναγκαία θ εγκατάςταςθ ειδικά ςχεδιαςμζνων ςυςκευϊν.παραδειγματικά, θ τιμι τθσ δεν είναι διακζςιμθ παρά μόνο ςε οριςμζνεσ περιοχζσ ςτισ οποίεσ ζχει διεξαχκεί μία ςειρά τζτοιων μετριςεων(π.χ. ςτο Πανεπιςτιμιο Πατρϊν υπάρχει και εξελίςςεται διαρκϊσ ςτακμόσ καταμζτρθςθσ). υνικωσ θ πλθροφορία που υπάρχει διακζςιμθ είναι ο αρικμόσ Σ,δθλαδι ο αρικμόσ των θμερϊν καταιγίδασ που λαμβάνουν χϊρα ςε μία περιοχι.υγκεκριμζνα ζχει παρατθρθκεί ότι θ ςυχνότθτα καταιγίδων οι οποίεσ ςυνοδεφονται από κεραυνοφσ,είναι πολφ μεγαλφτερθ ςε περιοχζσ κοντά ςτον ιςθμερινό,ενϊ μειϊνεται όςο πλθςιάηουμε προσ τουσ πόλουσ.για τθν ςυγκζντρωςθ λοιπόν αυτϊν των πλθροφοριϊν,ζχουν ςχεδιαςτεί χάρτεσ,ςτουσ οποίουσ υπάρχουν καμπφλεσ που περνοφν από περιοχζσ που ζχουν ίδιο Σ.Οι καμπφλεσ αυτζσ ονομάηονται ιςοκεραυνικζσ,ενϊ πιο κάτω δίνονται ο ιςοκεραυνικόσ χάρτθσ τθσ Ελλάδασ κακϊσ και ο παγκόςμιοσ ιςοκεραυνικόσ χάρτθσ.παρατθρϊντασ τον ιςοκεραυνικό χάρτθ τθσ Ελλάδασ, βγάηουμε το ςυμπζραςμα ότι ο αρικμόσ των θμερϊν καταιγίδασ ςτον ελλαδικό χϊρο κυμαίνεται από 15 ωσ 90,για τθν περιοχι του Καρπενθςίου είναι γφρω ςτο 60 ενϊ για τθν περιοχι τθσ Ηακφνκου είναι 50. Αυτό όμωσ που δε γίνεται αντιλθπτό τισ θμζρεσ καταιγίδασ είναι αρχικά το πλικοσ των εκκενϊςεων αλλά και το αν οι κεραυνοί ιταν αποτζλεςμα εκκενϊςεων νζφουσ-νζφουσ ι νζφουσ-γθσ. 29

30 Σχήμα 2.8: Χάρτησ ιςοκεραυνικών καμπυλών, ςε ημζρεσ καταιγίδων κατά ζτοσ για την Ελλάδα (ΕΜΥ)(3)

ΘΛΕΚΣΡΙΚΑ ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ Σχήμα 2.9: Παγκόςμιοσιςοκεραυνικόσχάρτησ (WorldMeteοrologicalOrganization 1956)(3) 31

ΔΙΚΣΤΟ ΔΙΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 3. Δίκτυο Διανομή Ηλεκτρικής Ενέργειας 3.1 Διανομή ηλεκτρικήσ ενέργειασ Αρχικά ςτουσ ςτακμοφσ παραγωγισ, αφοφ γίνει μία ανφψωςθ τάςθσ για λόγουσ μειϊςεισ των απωλειϊν κυρίωσ, γίνεται θ μεταφορά τθσ θλεκτρικισ ενζργειασ μζςω ςυρματόςχοινων τα οποία είναι αναρτθμζνα ςε πυλϊνεσ ςε μεγάλθ απόςταςθ.όςο πλθςιάηουμε ςτθν κατανάλωςθ εκτελείται θ αντίςτροφθ διαδικαςία,ζτςι ϊςτε να δοκεί ςτουσ καταναλωτζσ υπό μορφι μζςθσ τάςθσ ςυνικωσ γφρω ςτα 20 kv. το ςτάδιο αυτό, θ ενζργεια μεταφζρεται ςε κάποιεσ αποςτάςεισ ςτα τρία ςυρματόςχοινα, αναρτθμζνα ςτουσ ξφλινουσ ςτφλουσ που μποροφμε εφκολα να διακρίνουμε ςτουσ δρόμουσ. Ανάλογα με τθ ηιτθςθ ιςχφοσ που υπάρχει απ τον κάκε πελάτθ, θ ΔΕΗ υπάρχει περίπτωςθ να χρειαςτεί υψθλότερθ τάςθ, όπου γίνεται χριςθ ειδικοφ μεταςχθματιςτι. τθ ςυνζχεια γίνεται ο υποβιβαςμόσ ςτθ χαμθλι τάςθ των 380 V (από φάςθ ςε φάςθ), ςε τοπολογία αςτζρα. Από εκεί και πζρα,θ ενζργεια διανζμεται ςτουσ πελάτεσ προκειμζνου να καταναλωκεί ςε μονοφαςικζσ θ τριφαςικζσ ςυςκευζσ. ε αυτό λοιπόν το ςτάδιο, αφοφ γίνει θ χριςθ των μεταςχθματιςτϊν που είναι απαραίτθτοι για τον υποβιβαςμό τθσ τάςθσ, θ διανομι γίνεται μζςω τεςςάρων αγωγϊν (τρεισ φάςεισ και ο γειωμζνοσ ουδζτεροσ). Πάντα ζχουμε γείωςθ του ουδζτερου πόλου ζτςι ϊςτε να πετφχουμε ςυμμετρία τάςθσ μεταξφ των τριϊν τάςεων με αυτόν. Επειδι ζχουμε αςυμμετρία φορτίου, αφοφ είναι αδφνατο όλεσ οι φάςεισ να βλζπουν ίςα φορτία ςτθ μονάδα χρόνου, το δευτερεφον τφλιγμα κάκε φάςθσ διαρρζεται από διαφορετικό ρεφμα οπότε αν δεν είχαμε γειϊςει τον ουδζτερο, θ τιμι των φαςικϊν τάςεων κα μεταβαλλόταν ςυνεχϊσ, δθμιουργϊντασ ζτςι προβλιματα ςτα φορτία του δικτφου, ενϊ κα είχαμε και περιςςότερθ παραμόρφωςθ ςτο ρεφμα. Ακολουκϊντασ τθ μζκοδο τθσ γείωςθσ του ουδετζρου λοιπόν, καταφζρνουμε να ςτείλουμε το παραςιτικό ρεφμα που δθμιουργείται απευκείασ ςτθ γθ, θ οποία αποτελεί και τον μεγαλφτερο «φυςικό πυκνωτι». Ζχουμε κι ζνα πζμπτο ςυρματόςχοινο το οποίο αναρτάται ςυνικωσ από κάτω για τθν τροφοδοςία του δθμοτικοφ φωτιςμοφ. Εδϊ πρζπει ο ςτφλοσ να είναι αρκετά υψθλόσ, ϊςτε το ςυγκεκριμζνο ςυρματόςχοινο να απζχει 8 mαπό το ζδαφοσ. 33

Σχήμα 3.1: Σφςτημαδιανομήσ ηλεκτρικήσ ενζργειασ(5) Σχήμα 3.2: Σφςτημα εγκατάςταςησ χαμηλήσ τάςησ(5) 34

ΔΙΚΣΤΟ ΔΙΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ το παραπάνω ςχιμα, οι αγωγοί είναι χάλκινοι 4Ν, (κακαρότθτασ 99,9%). ε μία ςυνθκιςμζνθ οικιακι θλεκτρικι εγκατάςταςθ, θ φάςθ που καταλιγει ςτθν πρίηα παρζχεται πάντα με μαφρο καλϊδιο και είναι ςυνδεδεμζνθ ςε κάποια απ τισ τρεισ φάςεισ του ςτφλου. Ο ουδζτεροσ παρζχεται με γκρι καλϊδιο, ενϊ θ γείωςθ τθσ πρίηασ με κιτρινοπράςινο καλϊδιο. Γενικά το ςφςτθμα διανομισ ςτο ςφνολό του, περιζχει κι άλλα ςτοιχεία όπωσ διακόπτεσ, αςφάλειεσ και πυκνωτζσ ςτθ διαδρομι από τον ςτακμό παραγωγισ μζχρι τον τελευταίο καταναλωτι, ζτςι ϊςτε να είναι αποδοτικό και θ διαχείριςι του πιο εφκολθ.επιπλζον για να ζχουμε ομοιόμορφθ κατανομι τθσ ηιτθςθσ, χρθςιμοποιοφμε τουσ ςχετικοφσ κόμβουσ(υποςτακμοφσ), ανάλογα με τθ διακεςιμότθτα των γεννθτριϊν, κακϊσ και τθ γεωγραφικι κατανομι τθσ ηιτθςθσ. Οι γραμμζσ διανομισ πρζπει να μποροφν να εξαςφαλίςουν τθν εφρυκμθ αλλά και ςυγχρόνωσ οικονομικι λειτουργία του δικτφου. Ο κφριοσ παράγοντασ λοιπόν, που κακορίηει εν τζλει το κατά πόςο κα είναι ικανοποιθτικι αυτι θ λειτουργία, είναι θ πτϊςθ τάςθσ ςτθν γραμμι διανομισ λόγω τθσ αντίςταςισ τθσ. Πρζπει δθλαδι να ζχουμε όςο το δυνατόν μικρότερθ αντίςταςθ και πτϊςθ τάςθσ προκειμζνου να εξαςφαλίηεται ςτακερι τάςθ ςτουσ καταναλωτζσ. Βζβαια αυτό προκαλεί αφξθςθ του κόςτουσ τθσ εγκατάςταςθσ, αφοφ δθμιουργείται θ ανάγκθ για χρθςιμοποίθςθ αγωγϊν μεγαλφτερθσ διατομισ. Ακόμθ, θ ςυνεχισ τροφοδότθςθ των καταναλωτϊν εξαςφαλίηεται με τθ ςυνεχι επίβλεψθ του δικτφου χρθςιμοποιϊντασ κατάλλθλεσ ςυςκευζσ και ειδικευμζνα ςυνεργεία επιςκευισ βλαβϊν. Σζλοσ, για τθν Ελλάδα και τθν Ευρϊπθ, θ διανομι θλεκτρικισ ενζργειασ γίνεται πλζον τυποποιθμζνα, δθλαδι με εναλλαςςόμενο ρεφμα τριφαςικό ρεφμα ςυχνότθτασ 50 Hzκαι υπό τάςθ 220/380 V. Οι γραμμζσ διανομισ μζςθσ τάςθσ διακζτουν μόνο τρεισ αγωγοφσ και λειτουργοφν με πολικι τάςθ 20kV. Τπάρχουν επίςθσ γραμμζσ 22,11,15 και 6,6 kv, ενϊ όςον αφορά τθ χαμθλι τάςθ οι γραμμζσ διανομισ εκτόσ των τριϊν αγωγϊν φάςεων περιλαμβάνουν και ουδζτερο αγωγό. Σχήμα 3.3: Δίκτυο παροχήσ ηλεκτρικήσ ενζργειασ(6) 35

3.2 Κατηγορίεσ δικτύων διανομήσ Ζχουμε τθ δυνατότθτα να κατατάξουμε τα δίκτυα διανομισ, ςε οριςμζνεσ κατθγορίεσ λαμβάνοντασ υπ όψιν κάποια χαρακτθριςτικά τουσ που είναι τα εξισ: 1. Σο επίπεδο τάςθσ 2. Σθ δομι τουσ 3. Σθ κζςθ τουσ 4. Σο μζγεκόσ τουσ 1.Ανάλογα με το επίπεδο τάςθσ διακρίνονται ςε: Δίκτυα Μζςησ Τάςησ(ΜΤ 15-20 kv) Δίκτυα Χαμηλήσ Τάςησ(ΧΤ 220/380 V) Σα ςυγκεκριμζνα όρια τθσ διακφμανςθσ τθσ τάςθσ, κεςπίςτθκαν από τθν Ευρωπαικι Επιτροπι θλεκτροτεχνικισ τυποποίθςθσ (CEΝELEC) και εγκρίκθκαν τόςο απ τθν ΕΕ όςο κι από τθ χϊρα μασ. τθ ΧΣ θ ονομαςτικι τιμι είναι 230/400 Vκαι θ τροφοδοςία των καταναλωτϊν επιτρζπεται να κυμαίνεται ςτο ±10%τθσ ονομαςτικισ αυτισ τάςθσ. τθ ΜΣ θ ονομαςτικι τιμι τθσ τάςθσ εξαρτάται από το δίκτυο(20, 15 ι 6.6 kv). Κι εδϊ θ τάςθ τροφοδότθςθσ των καταναλωτϊν αφινεται να κυμαίνεται ±10% τθσ ονομαςτικισ. 2.Ανάλογα με τθ δομι ζχουμε: Ανοικτά δίκτυα:ζχουμε τροφοδότθςθ των φορτίων από ζνα ςθμείο, ζτςι ϊςτε ςε περίπτωςθ βλάβθσ, τα φορτία πζραν του ςθμείου που ζγινε, απομονϊνονται. Σα ςυγκεκριμζνα δίκτυα καταςκευάηονται και χρθςιμοποιοφνται κυρίωσ ςε αραιοκατοικθμζνεσ περιοχζσ με λίγα φορτία. Κλειςτά δίκτυα:υπάρχει θ δυνατότθτα τροφοδότθςθσ κάκε καταναλωτι από παραπάνω από δφο ςθμεία και μ αυτό τον τρόπο μασ δίνεται θ δυνατότθτα εναλλακτικισ τροφοδοςίασ ςε περίπτωςθ βλάβθσ. Σα κλειςτά δίκτυα τα ςυναντάμε περιςςότερο ςε πυκνοκατοικθμζνεσ περιοχζσ ενϊ όπωσ είναι λογικό κοςτίηουν περιςςότερο. 36

ΔΙΚΣΤΟ ΔΙΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Σχήμα 3.4: Ανοικτό δίκτυο διανομήσ(7) 3.Όςον αφορά τθ κζςθ τουσ ζχουμε: Σχήμα 3.5: Κλειςτό δίκτυο διανομήσ(7) Εναζρια δίκτυα: είναι τα πιο διαδεδομζνα και χρθςιμοποιοφνται ευρζωσ για τθ μεταφορά και τθ διανομι θλεκτρικισ ενζργειασ. Η καταςκευι, θ επίβλεψθ αλλά και θ ςυντιρθςι τουσ είναι αρκετά εφκολθ. ε τζτοιου τφπου δίκτυα, το πιο ςφνθκεσ είναι οι ςτφλοι ανάρτθςθσ των γραμμϊν να είναι τςιμεντζνιοι ι ξφλινοι, ενϊ οι αγωγοί είναι ςυνικωσ από αλουμίνιο, χάλυβα ι κράματά τουσ. Παλιότερα χρθςιμοποιοφνταν και αγωγοί χαλκοφ, όμωσ θ χριςθ τουσ πλζον περιορίηεται μόνο ςε περιοχζσ ζντονθσ διάβρωςθσ λόγω κόςτουσ 37

Υπόγεια δίκτυα: χρθςιμοποιοφνται ςε πυκνοκατοικθμζνεσ περιοχζσ για λόγουσ αςφαλείασ και καλαιςκθςίασ, δθλαδι κυρίωσ ςε περιπτϊςεισ που δεν υπάρχει αρκετόσ χϊροσ για αν τθροφνται οι απαιτοφμενεσ αποςτάςεισ αςφαλείασ από τα κτίρια. 4.Ανάλογα με το μζγεκόσ τουσ διακρίνονται ςτισ παρακάτω τρεισ κατθγορίεσ: Μικροφ μήκουσ μζχρι 50 km Mεςαίου μήκουσαπό 50 kmωσ 250 km Μεγάλου μήκουσ από 250 kmκαι άνω Σα ςυνολικό μικοσ των γραμμϊν διανομισ δεν ξεπερνά τα 250 kmαφοφ οι γραμμζσ διανομισ ξεκινοφν από υποςτακμοφσ και καταλιγουν ςε άλλουσ υποςτακμοφσ καταναλωτϊν είτε μζςθσ τάςθσ όπωσ εργοςτάςια ι νοςοκομεία είτε ςε χαμθλισ τάςθσ όπωσ ςπίτια. 3.3 Σχεδιαςτικοί τύποι δικτύων Με τρεισ κυρίαρχουσ τρόπουσ μποροφμε να ςχεδιάςουμε ζνα ςφςτθμα διανομισ. Αυτοί είναι οι εξισ: Σο ακτινικό Σο κυκλικό Σο δικτυωτό Η κφρια διαφορά τουσ ζγκειται ςτο πωσ τα ςυςτιματα τροφοδοςίασ τοποκετοφνται και ςυνδζονται ςε ζναν υποςτακμό. Ακτινικά ςυςτήματα: Σα περιςςότερα ςυςτιματα ςχεδιάηονται ακτινικά, υπάρχει δθλαδι μια θλεκτρικι ροι ανάμεςα ςε ζνα υποςτακμό κι ζνα καταναλωτι θ οποία αν διακοπεί, αποτρζπεται θ μεταφορά ενζργειασ. Ο ςυγκεκριμζνοσ τρόποσ ςχεδίαςθσ ζχει δφο πολφ ςθμαντικά πλεονεκτιματα. Η ςχεδίαςι τουσ είναι απλι και εφκολθ, ενϊ το κόςτοσ ςε ςχζςθ με τισ εναλλακτικζσ επιλογζσ είναι αρκετά χαμθλό. Επίςθσ κακιςτά αρκετά εφκολο να προςδιορίςουμε το επίπεδο τάςθσ, να βροφμε τισ απαιτιςεισ ςε χωρθτικότθτα εξοπλιςμοφ, να προβζψουμε τυχόν ςφάλματα κακϊσ και να αντικαταςτιςουμε με ςχετικι ευκολία τισ ςυςκευζσ προςταςίασ. Παρόλ αυτά, κεωροφνται τα λιγότερο αξιόπιςτα αφοφ υπάρχει μία και μοναδικι ςφηευξθ. Για αυτόν ακριβϊσ το λόγο δεν ενδείκνυται θ χριςθ τουσ για κρίςιμα φορτία όπωσ νοςοκομεία, κεντρικζσ υπθρεςίεσ κ.α. 38

ΔΙΚΣΤΟ ΔΙΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Κυκλικά ςυςτήματα: υπάρχουν δφο ροζσ ενζργειασ μεταξφ υποςτακμοφ και καταναλωτι, ζτςι θ παροχι διατθρείται ακόμα κι αν τελικϊσ υπάρχει ςτο βρόχο κάποιο ςθμείο διαρροισ θλεκτρικισ ροισ. τθ ςυγκεκριμζνθ περίπτωςθ, παρατθρείται μεγαλφτερθ αξιοπιςτία ςε ςχζςθ με τα ακτινικά που περιγράφονται παραπάνω. Σα βαςικό τουσ μειονζκτθμα όμωσ είναι το κόςτοσ και θ χωρθτικότθτα. Είναι επιτακτικι ανάγκθ να καλφπτονται από τον βρόχο οι απαιτιςεισ ςε ενζργεια, λαμβάνοντασ υπόψθν πτϊςθ τάςθσ, μόνο ςτθν περίπτωςθ που τροφοδοτείται από τθ μία ροι και όχι κι από τισ δφο. Λόγω του γεγονότοσ αυτοφ,οι διατομζσ των αγωγϊν αυξάνονται και μαηί τουσ και το κόςτοσ. Σζλοσ απαιτείται επιπλζον χωρθτικότθτα ςε κάκε γραμμι ροισ. Δικτυωτά ςυςτήματα: είναι τα πιο περίπλοκα αλλά και τα πιο αξιόπιςτα ταυτόχρονα. Τπάρχουν πολλζσ γραμμζσ ροισ μεταξφ των ςθμείων του ςυςτιματοσ, κάτι που δίνει τθ δυνατότθτα ςτο ςφςτθμα ςε περίπτωςθ διακοπισ μίασ εξ αυτϊν, να ςυνεχίςει ομαλά τθ λειτουργία του χρθςιμοποιϊντασ κάποια άλλθ. Προκφπτει εφκολα ότι το κόςτοσ τουσ είναι μεγαλφτερο από τουσ άλλουσ τφπουσ που περιγράφονται παραπάνω, ενϊ οι περιςςότερεσ γραμμζσ και θ πολυπλοκότθτά τουσ κακιςτά τθν επίβλεψθ αλλά και τθν ςυντιρθςθ από τουσ τεχνικοφσ πιο δφςκολθ. 39

3.4 Δίκτυα μέςησ τάςησ(μτ) 3.4.1 Εναέρια δίκτυα Σχήμα 3.6: Εναζριο δίκτυο μεταφοράσ ηλεκτρικήσ ενζργειασ(8) Οι γραμμζσ μεταφοράσ μζςθσ τάςθσ θλεκτρικισ ενζργειασ μζςθσ τάςθσ, παίηουν το ρόλο τθσ μεταφοράσ ενζργειασ από τουσ υποςτακμοφσ μεταφοράσ μζχρι τουσ υποςτακμοφσ διανομισ και μπορεί να είναι εναζριεσ ι ακόμα και υπόγειεσ. υνικωσ τοποκετοφνται και περνοφν κατά μικοσ των μεγάλων οδικϊν αρτθριϊν, ζτςι ϊςτε να είναι προςβάςιμεσ από τουσ τεχνικοφσ όταν χρειαςτεί να επικεωρθκοφν, να επιδιορκωκοφν ι ακόμα να ςυντθρθκοφν. Σα εναζρια δίκτυα μζςθσ τάςθσ, ζχουν δενδροειδι μορφι όπωσ φαίνεται και ςτθ παραπάνω εικόνα, αποτελοφνται δθλαδι από τθν κφρια γραμμι κακϊσ και από τισ διακλαδϊςεισ πάνω ςτισ οποίεσ ςυνδζονται οι υποςτακμοί μζςθσ και χαμθλισ τάςθσ. Για τθν κφρια γραμμι επιλζγεται ςυνικωσ θ καταςκευι με αγωγοφσ μεγαλφτερθσ διατομισ απ ότι οι διακλαδϊςεισ. 40

ΔΙΚΣΤΟ ΔΙΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Οι γραμμζσ μζςθσ τάςθσ απαρτίηονται κυρίωσ από τα παρακάτω εξαρτιματα: Αγωγοί: αρκετά όμοιοι με τουσ αντίςτοιχουσ των γραμμϊν υψθλισ τάςθσ, μικρότερθσ διατομισ, καταςκευαςμζνοι από αλουμίνιο με ι χωρίσ χαλφβδινθ ενίςχυςθ. Μονωτήρεσ Στφλοι: ζχουν μικρότερεσ διαςτάςεισ απ τουσ αντίςτοιχουσ των γραμμϊν υψθλισ τάςθσ. Κάποιεσ φορζσ ς ζνα ςτφλο μζςθσ τάςθσ ίςωσ αναρτάται και γραμμι χαμθλισ τάςθσ. Συςτήματα ελζγχου και προςταςίασ: αποτελοφνται από αυτόματουσ διακόπτεσ απομόνωςθσ, κακϊσ και από αςφάλειεσ που τοποκετοφνται ςτα ςθμεία διακλάδωςθσ. 3.4.1.1 Αγωγοί Ωσ αγωγοφσ χρθςιμοποιοφμε ςυρματόςχοινα, πολφκλωνα για ςτιριξθ και ευκαμψία(με ςυνικεισ αρικμοφσ κλϊνων 7,19,37,61) και χωρίσ μόνωςθ. Οι αγωγοί καταςκευάηονται από χαλκό, αλουμίνιο(ςε κακαρι μορφι ι κράματα) ι ςφνκετο υλικό αλουμινίου με χάλυβα(acsr). πανιότερα χρθςιμοποιοφνται κι άλλα υλικά όπωσ ι κράματα όπωσ γαλβανιςμζνοσ χάλυβασ ι ορείχαλκοσ. τθ χαμθλι τάςθ πλζον γίνεται πιο ςυχνι χριςθ ςυνεςτραμμζνων καλωδίων. Οι αγωγοί επιλζγονται κυρίωσ με οικονομικά κριτιρια με ςκοπό να ελαχιςτοποιιςουμε το κόςτοσ, αλλά ρόλο ςτθν επιλογι τουσ παίηει τελικϊσ και το φυςικό περιβάλλον που κα τοποκετθκοφν. Για παράδειγμα οι αγωγοί ACSRχρθςιμοποιοφνται ςε περιοχζσ κανονικισ διαβρωτικότθτασ, ενϊ για περιοχζσ με ζντονθ διαβρωτικότθτα όπωσ οι παρακαλάςςιεσ χρθςιμοποιοφνται περιςςότερο οι αγωγοί χαλκοφ. θμαντικό είναι επίςθσ, οι αγωγοί που κα επιλζξουμε να εμφανίηουν ςε αντοχι ςε τυχόν κερμικζσ ι μθχανικζσ καταπονιςεισ. υγκεκριμζνα ςτθν περίπτωςθ τθσ μζςθσ τάςθσ, είναι επιτακτικι ανάγκθ να ςυνυπολογιςτοφν οι απϊλειεσ που οφείλονται ςτο φαινόμενο Corona (θλεκτρικι διάςπαςθ του αζρα γφρω από τον αγωγό) κακϊσ θ ελάχιςτθ πεδιακι ζνταςθ που είναι απαραίτθτθ για τθν εκδιλωςθ του ςυγκεκριμζνου φαινομζνου, εξαρτάται από τθ διατομι του αγωγοφ. φμφωνα με τον οριςμότθσ διατομϊν των αγωγϊν μιασ εναζριασ γραμμισ, λαμβάνονται υπ όψθν οι παρακάτω παράμετροι: Μθχανικι αντοχι τθσ γραμμισ Μζγιςτθ πτϊςθ τάςθσ Μζγιςτθ επιτρεπτι ζνταςθ 41

υνικωσ, οι αγωγοί που χρθςιμοποιοφνται είναι οι εξισ δφο: Γυμνοί αγωγοί (ACSR,CU 16,35,95 mm 2 ) Συνεςτραμμζνα καλϊδια (3 50mm 2 Al +50 mm 2 St), (3 150mm 2 Al + 50mm 2 St) Σο υλικό το οποίο χρθςιμοποιείται για τθν καταςκευι τουσ, είναι ο χαλκόσ ο οποίοσ ναι μεν είναι πιο ακριβόσ, αλλά διακζτει μεγάλθ αγωγιμότθτα, ικανοποιθτικι μθχανικι αντοχι ενϊ εμφανίηει μεγάλθ αντοχι ςτθ διάβρωςθ. Γι αυτόν το λόγο, χρθςιμοποιείται ςε περιοχζσ κοντά ςτθ κάλαςςα όπου υπάρχει μεγάλθ διάβρωςθ απ το αλάτι. Σο αλουμίνιο ζχει μικρότερο κόςτοσ, αλλά υςτερεί ςε αγωγιμότθτα ζναντι του χαλκοφ (60% του χαλκοφ) και ςε μθχανικι αντοχι (50% του χαλκοφ) και τζλοσ διαβρϊνεται ευκολότερα Σθ λφςθ για τισ προβλθματικζσ που αναλφονται παραπάνω, ζδωςαν οι αγωγοί ACSR. Αυτοί είναι πολφκλωνοι αγωγοί από αλουμίνιο και χάλυβα που αντζχουν ςε μεγάλεσ μθχανικζσ καταπονιςεισ ωσ και 50% παραπάνω από τον χαλκό. Για τθν ίδια διατομι ηυγίηουν περίπου 20% λιγότερο, ζχουν χαμθλότερο κόςτοσ ενϊ παρουςιάηουν λιγότερεσ απϊλειεσ που λόγω φαινομζνου Corona. 42

ΔΙΚΣΤΟ ΔΙΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Σχήμα 3.7: Χαρακτηριςτικά γυμνϊν αγωγϊν(7) 43

3.4.1.2 Μονωτήρεσ Σα δίκτυα Μεταφοράσ και Διανομισ Ηλεκτρικισ Ενζργειασ απαρτίηονται κυρίωσ από υπαίκριεσ εγκαταςτάςεισ υψθλισ και μζςθσ τάςθσ, όπωσ οι υποςτακμοί και οι γραμμζσ μεταφοράσ. τισ εγκαταςτάςεισ αυτζσ, βαςικι ςυνιςτϊςα μόνωςθσ είναι ο ατμοςφαιρικόσ αζρασ, ο οποίοσ προςφζρει ςθμαντικά πλεονεκτιματα, με κυριότερο το μθδενικό κόςτοσ χριςθσ. Εκτόσ όμωσ από τον ατμοςφαιρικό αζρα απαιτείται και θ χριςθ μονωτιρων, δθλαδι διατάξεων που χρθςιμοποιοφνται για τθν απομόνωςθ των θλεκτροφόρων ςτοιχείων μιασ θλεκτρικισ εγκατάςταςθσ από τα μθ θλεκτροφόρα. Οι διατάξεισ αυτζσ αποτελοφν τθ δεφτερθ ςυνιςτϊςα του μονωτικοφ ςυςτιματοσ, θ οποία πρζπει ςε κάκε περίπτωςθ να λειτουργεί αξιόπιςτα, δεδομζνου ότι αρκεί θ αςτοχία ενόσ μόλισ μονωτιρα για να τεκεί εκτόσ λειτουργίασ ζνα τμιμα ενόσ δικτφου ι και ζνα δίκτυο ςυνολικά. Χρθςιμοποιοφνται επίςθσ ςτα δίκτυα μεταφοράσ και διανομισ θλεκτρικισ ενζργειασ, ζτςι ϊςτε να ςτθρίηουν, να διαχωρίηουν ι να εμπεριζχουν αγωγοφσ τάςθσ. Γενικά, τισ καταπονιςεισ που δζχεται θ μόνωςθ του μονωτιρα μιασ γραμμισ μεταφοράσ, κατατάςςουμε ςε εξωτερικζσ και εςωτερικζσ: οι εξωτερικζσ καταπονιςεισ, προερχόμενεσ από κεραυνοπλθξίεσ τθσ θλεκτρικισ γραμμισ και διαδιδόμενεσ μζςω αυτισ, καταπονοφν με ςοβαρζσ, ςυχνά, ςυνζπειεσ τον εξοπλιςμό του δικτφου. οι εςωτερικζσ καταπονιςεισ προζρχονται από το γεγονόσ ακριβϊσ τθσ λειτουργίασ τθσ θλεκτρικισ γραμμισ και υποδιαιροφνται: ςτθν τάςθ βιομθχανικισ ςυχνότθτασ, με τθν οποία λειτουργεί υπό κανονικζσ ςυνκικεσ θ θλεκτρικι γραμμι, ςτισ παροδικζσ υπερτάςεισ βιομθχανικισ ςυχνότθτασ, με διάρκεια τθσ τάξεωσ του δευτερολζπτου, ςτισ υπερτάςεισ χειριςμϊν, με διάρκεια εκατοντάδων ζωσ χιλιάδων μs. Για εγκαταςτάςεισ πάνω από 20kV το υλικό των μονωτιρων είναι είτε κεραμικό (πορςελάνθ), είτε γυαλί, είτε ςυνκετικό (δθλαδι ίνεσ fiberglass ςε ςυνδυαςμό με εποξειδικζσ ρθτίνεσ). Οι κατθγορίεσ μονωτιρων ανάλογα με το υλικό το οποίο ζχουν καταςκευαςτεί, είναι οι παρακάτω: Πορςελάνησ: Η πορςελάνθ είναι ςφνκετθ φλθ από αργίλιο, πυρίτιο και μαγνιςιο. Προκειμζνου να επιτευχκεί μείωςθ τθσ επίδραςθσ του περιβάλλοντοσ, αφξθςθ τθσ επιφανειακισ αντίςταςθσ και ομογενζσ θλεκτρικό πεδίο ςτουσ μονωτιρεσ, θ πορϊδθσ επιφάνειά τουσ καλφπτεται με διθλεκτρικά υλικά κρυςταλλικισ μορφισ, ελαττϊνοντασ ζτςι τισ 44

ΔΙΚΣΤΟ ΔΙΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ απϊλειεσ. Οι μονωτιρεσ από πορςελάνθ είναι κατάλλθλοι για χριςθ ςε ςχετικά υψθλζσ τάςεισ, αλλά ςε χαμθλζσ ςυχνότθτεσ. Γυαλιοφ: Σο γυαλί ζχει χαρακτθριςτικά μονωτικοφ υλικοφ (ςχετικά μεγάλθ διθλεκτρικι ςτακερά και ειδικι αντίςταςθ, όπωσ και μικρό κερμικό ςυντελεςτι). Είναι μίγμα διαφόρων πυριτικϊν αλάτων (κυρίωσ του Na ι του K και του Ca), παρουςιάηεται με τθ μζκοδο τθσ ςφντθξθσ λεπτισ άμμου χαλαηία και CaCO 3, Na 2 CO 3 ι K 2 CO 3. Η οριακι του κερμοκραςία είναι άνω των 200 ο C. Καταςκευάηεται ςε λεπτά φφλλα πάχουσ μζχρι 10μm. Κεραμικϊν υψηλήσ ςυχνότητασ: αν κεραμικό υψθλισ ςυχνότθτασ χρθςιμοποιείται ο ςτεατίτθσ. Ανάλογα με τθν περίπτωςθ χριςθσ τουσ διακρίνονται ςε: μονωτιρεσ για υψίςυχνεσ κεραίεσ Εποξειδικήσ ρητίνησ: Χρθςιμοποιείται γιατί είναι φκθνότερθ από τθν πορςελάνθ και δεν παρουςιάηει τεχνικά προβλιματα ςτθν καταςκευι μονωτιρων. Σο μειονζκτθμά τθσ είναι ότι όταν υπόκειται ςε ζνα θλεκτρικό πεδίο και υπό τθν επιρεια των ατμοςφαιρικϊν ςυνκθκϊν, δθμιουργείται μία αποςφνκεςθ και απελευκζρωςθ άνκρακα, ιδιαίτερα κοντά ςτουσ οπλιςμοφσ του μονωτιρα. χετικά με τον τφπο μονωτιρων που ςυναντάμε ςτα διάφορα δίκτυα, ςτθ χαμθλι τάςθ οι μονωτιρεσ που χρθςιμοποιοφμε κατά κφριο λόγο είναι κυλινδρικοί ι τφπου κϊδωνα. τθ μζςθ τάςθ και μζχρι τα 33Kvχρθςιμοποιοφνται μονωτιρεσ με ίςιο ςτζλεχοσ ενϊτζλοσ για τθν υψθλι τάςθ, ζχουμε αποκλειςτικά μονωτιρεσ ανάρτθςθσ που αποτελοφνται από δίςκουσ, με τον αρικμό τουσ να μεταβάλλεται ανάλογα με τθν τιμι τθσ τάςθσ. 45

Σχήμα 3.8: Μονωτήρασ μεταξφ αγωγϊν ίδιασ φάςησ(5) Σχήμα 3.9 : Πορςελάνινοι μονωτήρεσ(9) 46

ΔΙΚΣΤΟ ΔΙΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 3.4.2 Υπόγεια δίκτυα τθ ςυγκεκριμζνθ περίπτωςθ, οι γραμμζσ είναι καμμζνεσ μζςα ςτθ γθ ςε βάκοσ 50 με 70 πόντουσ περίπου ενϊ οι αγωγοί διακζτουν ειδικό περίβλθμα. Σο μειονζκτθμά τουσ είναι ότι το κόςτοσ τουσ είναι μεγαλφτερο κυρίωσ λόγω δφςκολθσ καταςκευισ και μόνωςθσ. Όμωσ παρουςιάηουν ζνα ςθμαντικό πλεονζκτθμα: οι υπόγειεσ γραμμζσ είναι αςφαλείσ και δεν αλλοιϊνουν αιςκθτικά το περιβάλλον. Σο γεγονόσ αυτό, κακιςτά αναγκαίο τθν ευρεία χρθςιμοποίθςι τουσ κυρίωσ ςε πυκνοκατοικθμζνεσ περιοχζσ. Σα κφρια υλικά που χρθςιμοποιοφνται ςτθν καταςκευι των υπόγειων αγωγϊν είναι χαλκόσ ι αλουμίνιο και φζρουν μονωτικά και προςτατευτικά ςτρϊματα. Πιο ςυγκεκριμζνα, ο κάκε αγωγόσ μονϊνεται από τουσ άλλουσ χωριςτά, ενϊ όλοι τουσ περιβάλλονται από κοινά μονωτικά ςτρϊματα. 3.5 Υποςταθμοί διανομήσ Οι γραμμζσ μζςθσ τάςθσ καταλιγουν ςτου υποςτακμοφσ διανομισ, ενϊ ςτθ ςυνζχεια με τθ βοικεια των μεταςχθματιςτϊν, μετατρζπεται θ μζςθ τάςθ ςε χαμθλι. τθ ςυνζχεια οι γραμμζσ οδθγοφνται ςτουσ μετρθτζσ των καταναλωτϊν. Κφριο χαρακτθριςτικό των υποςτακμϊν είναι θ ιςχφσ τουσ θ οποία ιςοφται με το άκροιςμα των ιςχυϊν των μεταςχθματιςτϊν που διακζτουν και είναι επίγειοι, εναζριοι ι υπόγειοι. Σζλοσ, ανάλογα με τα φορτία που καλοφνται να εξυπθρετιςουν, κακορίηεται και θ κζςθ εγκατάςταςισ τουσ. 3.5.1 Εναέριοι υποςταθμοί Η τοποκζτθςι τουσ, ζχοντασ ςυμπεριλάβει και τουσ μεταςχθματιςτζσ, γίνεται πάνω ςε ςτφλουσ. Με τθ βοικεια των εναζριων υποςτακμϊν, εξυπθρετοφνται τα εναζρια δίκτυα μζςθσ αλλά και χαμθλισ τάςθσ, ενϊ απαρτίηονται κυρίωσ από ζνα και ςπανιότερα από δφο μεταςχθματιςτζσ με ςυνολικι ιςχφ ωσ και 250 kva. Η εγκατάςταςθ ςτθρίηεται ςε ςτφλουσ ανάλογα με το βάροσ τθσ και οι γραμμζσ μζςθσ τάςθσ ςτθρίηονται ςε μονωτιρεσ τφπου κϊδωνα. Μία διακλάδωςθ τθσ γραμμισ καταλιγει ςτον μεταςχθματιςτι μζςω οργάνων προςταςίασ. Από τον μεταςχθματιςτι και μετά, θ γραμμι χαμθλισ τάςθσ οδθγείται ςε ειδικό κιβϊτιο που περιλαμβάνει αςφάλειεσ και άλλα όργανα ελζγχου. 47

Σχήμα 3.10 : Εναζριοσ υποςταθμόσ(7) 3.5.2 Επίγειοι υποςταθμοί Οι υποςτακμοί αυτοί βρίςκονται ςτθν επιφάνεια του εδάφουσ, εξυπθρετϊντασ εναζριεσ, επίγειεσ αλλά και υπόγειεσ γραμμζσ, ενϊ χρθςιμοποιοφνται κατά κόρων για τθν εξυπθρζτθςθ μεγάλων ςχετικά ιςχυϊν. Μπορεί να είναι κλειςτοί (ςτεγαςμζνοι) ι και ανοικτοί. Εκτόσ των μεταςχθματιςτϊν, περιλαμβάνονται και όργανα μζτρθςθσ, αλεξικζραυνα, αυτόματοι διακόπτεσ και αςφάλειεσ εντόσ τθσ εγκατάςταςθσ. Όςον αφορά τουσ μονωτιρεσ που ςυναντάμε ςτουσ επίγειουσ υποςτακμοφσ, εκτόσ των κλαςςικϊν μονωτιρων ανάρτθςθσ, ςυναντάμε και τουσ μονωτιρεσ διζλευςθσ. Για να διευκολφνουμε τθν επικεϊρθςθ των υποςτακμϊν, τοποκετοφμε τα όργανα κατάλλθλα ςε ςθμείο προςιτό από τον εξωτερικό χϊρο. 48

ΔΙΚΣΤΟ ΔΙΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Σχήμα 3.11: Κλειςτόσ επίγειοσ υποςταθμόσ(7) 49

ΣΦΑΛΜΑΤΑ 4. Σφάλματα 4.1 Τύποι Σφαλμάτων Μία γραμμι διανομισ μζςθσ τάςθσ, είναι δυνατόν να βγει εκτόσ λειτουργίασ για πολλοφσ λόγουσ. Το χρονικό διάςτθμα που θ γραμμι κα παραμείνει εκτόσ λειτουργίασ διαχωρίηει τα είδθ των ςφαλμάτων ςε τρεισ επιμζρουσ κατθγορίεσ οι οποίεσ είναι: Παροδικά ςφάλματα Μόνιμα ςφάλματα Παραμζνοντα ςφάλματα Παροδικό ςφάλμα: είναι το ςφάλμα μιασ γραμμισ το οποίο τθν κακιςτά εκτόσ λειτουργίασ για μερικά δευτερόλεπτα. Υπάρχει περίπτωςθ για παράδειγμα, να προκλθκεί από ζνα κλαδί δζντρου που κα ακουμπιςει τον αγωγό για λίγα δευτερόλεπτα ςε περίπτωςθ ιςχυρϊν ανζμων. Αφοφ λοιπόν τελειϊςει το ςυγκεκριμζνο χρονικό διάςτθμα, θ γραμμι μπορεί και επαναλειτουργεί χωρίσ κάποια επζμβαςθ τθσ αρμόδιασ επιχείρθςθσ θλεκτριςμοφ. Μόνιμο ςφάλμα:ονομάηεται το ςφάλμα μιασ γραμμισ μεταφοράσ που τθν κζτει εκτόσ λειτουργίασ μόνιμα. Στθ δεδομζνθ περίπτωςθ, πρζπει να γίνει επζμβαςθ κάποιου ςυνεργείου τθσ εταιρίασ (π.χ. Δ.Ε.Η. για τθν Ελλάδα), ζτςι ϊςτε να εντοπιςτεί θ βλάβθ που προζκυψε ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι, να επιδιορκωκεί και τζλοσ να τεκεί θ γραμμι ξανά ςε λειτουργία. Αυτό το είδοσ ςφάλματοσ ςε μία γραμμι μεταφοράσ είναι και το πιο ςθμαντικό. Παραμζνων ςφάλμα: είναι μία ιδιότυπθ περίπτωςθ ςφάλματοσ που εντοπίηεται ςε μία γραμμι μεταφοράσ, το οποίο ορίηεται ωσ κάτι ενδιάμεςο μεταξφ του παροδικοφ και του μόνιμου ςφάλματοσ. Το ςυναντάμε όταν θ γραμμι μεταφοράσ υψθλισ τάςθσ είναι εκτόσ (μόνιμο ςφάλμα), ενϊ μετά το πζρασ κάποιου χρονικοφ διαςτιματοσ, χωρίσ κάποια επζμβαςθ τθσ εκάςτοτε αρμόδιασ επιχείρθςθσ θλεκτριςμοφ, ξαναμπαίνει ςτο δίκτυο (παροδικό ςφάλμα). Τα μόνιμα ςφάλματα, ζχουν πολφ μικρότερθ ςυχνότθτα εμφάνιςθσ ςε ςχζςθ με τα υπόλοιπα, ςτοιχείο πολφ ςθμαντικό κυρίωσ από οικονομικι ςκοπιά. Παρολ αυτά βζβαια, γίνεται προςπάκεια για περαιτζρω μείωςθ τουσ. 51

4.2 Αίτια πρόκληςησ ςφαλμάτων Σαν μορφι μιασ τάςθσ, ορίηεται το διάγραμμα του ςτιγμιαίου εφρουσ τθσ, ςυναρτιςει του χρόνου. Οι θλεκτρικζσ τάςεισ που παρατθροφμε να εμφανίηονται ςτισ διάφορεσ κζςεισ ενόσ θλεκτρικοφ ςυςτιματοσ, μποροφν να χωριςτοφν ςε δφο μεγάλεσ κατθγορίεσ: 1. Εκείνεσ που εμφανίηονται υπό ομαλζσ τάςεισ λειτουργίασ και ονομάηονται «τάςεισ ομαλισ λειτουργίασ» 2. Εκείνεσ που εμφανίηονται μόνο ςε εξαιρετικζσ περιπτϊςεισ ι ανωμαλίεσ, που προκαλοφνται λόγω αιτιϊν που κα αναλυκοφν εκτενζςτερα παρακάτω. Όταν παρουςιάηεται μία ςυγκεκριμζνθ αιτία, όπωσ για παράδειγμα βλάβθ ςτο υλικό, κακζσ ατμοςφαιρικζσ ςυνκικεσ, ρφπανςθ μονωτιρων, υπερβολικι καταπόνθςθ, ανκρϊπινθ αμζλεια ι πυρκαγιά, τότε δθμιουργεί ςφάλμα αρχικά ςτο ςφςτθμα και προφανϊσ και ςτθν τάςθ. Τισ περιςςότερεσ φορζσ, οι τάςεισ που εμφανίηονται ςε τζτοιου είδουσ εξαιρετικζσ περιπτϊςεισ είναι υψθλότερεσ απ αυτζσ που επικρατοφν υπό ομαλζσ ςυνκικεσ. Γι αυτόν ακριβϊσ το λόγο ονομάηονται υπερτάςεισ και ζχουν ςυνικωσ ανϊμαλθ μορφι. Κατά κανόνα οι υπερτάςεισ, παρά τθν μικρι τουσ διάρκεια, αςκοφν ςτισ μονϊςεισ τισ πιο ςοβαρζσ διθλεκτρικζσ καταπονιςεισ. Ζτςι, ςχεδιάηονται με τζτοιο τρόπο ϊςτε να παρουςιάηουν αντοχι ςτισ υπερτάςεισ. Λόγω του ότι μερικζσ απ τισ υπερτάςεισ μποροφν να πάρουν εξαιρετικά μεγάλεσ τιμζσ (π.χ. ςε περίπτωςθ κεραυνοφ και γενικότερα ςε περίπτωςθ κακϊν καιρικϊν ςυνκθκϊν), θ μόνωςθ ζναντι αυτϊν γίνεται πολφ δαπανθρι ι ακόμα και αδφνατθ. Υπάρχουν όμωσ κι άλλεσ αιτίεσ ςφαλμάτων όπωσ είναι για παράδειγμα θ περίπτωςθ ενόσ μονωτιρα που θ επιφάνεια του παρουςιάηει ζνα οριςμζνο τφπο ρυπάνςεωσ, που θ τάςθ ομαλισ λειτουργίασ εξαιτίασ τθσ ςυνεχοφσ εφαρμογισ τθσ, αποτελεί πιο ςοβαρι καταπόνθςθ από μία παροδικι υπζρταςθ. Επομζνωσ, θ μόνωςθ του ςυςτιματοσ που πρζπει να κατζχει θ κάκε κζςθ του ςυςτιματοσ, είναι επιτακτικι ανάγκθ να γίνει με τζτοιο τρόπο, ϊςτε τελικά να είναι ανκεκτικι μζχρι και ςτθν πιο κρίςιμθ και υπερβολικι καταπόνθςθ. Άρα το πρϊτο βιμα για τθν ςχεδίαςθ τθσ μόνωςθσ, πρζπει να είναι ο κακοριςμόσ των θλεκτρικϊν καταπονιςεων. Εδϊ πζρα χρειάηεται προςοχι, διότι θ ςοβαρότθτα μίασ θλεκτρικισ καταπόνθςθσ δεν εξαρτάται μόνο από το εφροσ τθσ τάςθσ, αλλά και από τθν μορφι και τθ διάρκειά τθσ. Κάπου εδϊ πρζπει να ορίςουμε το μζγεκοσ απόκριςη μονώςεωσ.απόκριςθ μονϊςεωσ λοιπόν ονομάηουμε τθ ςυμπεριφορά μιασ μονϊςεωσ όταν υποβάλλεται ςε ζνα οριςμζνο τφπο τάςεωσ. Πρόκειται κακαρά για ζνα εμπειρικό μζγεκοσ, το οποίο κακορίηεται με δοκιμζσ ςε εργαςτιριο υψθλϊν τάςεων. Η χρθςιμότθτα των δοκιμϊν αυτϊν αποβλζπει ςτο να διαμορφωκεί θ 52

ΣΦΑΛΜΑΤΑ μόνωςθ με το καλφτερο δυνατό υλικό και κατά τζτοιο τρόπο ϊςτε όταν υποβάλλεται ςτισ τάςεισ που κα τθν καταπονοφν κατά τισ ομαλζσ ι εξαιρετικζσ ςυνκικεσ λειτουργίασ του ςυςτιματοσ, να πετφχουμε να εξαλείψουμε τελείωσ το φαινόμενο τθσ θλεκτρικισ διάςπαςθσ ι ζςτω να το μειϊςουμε ςθμαντικά. Σφμφωνα με όςα περιγράφονται παραπάνω, για να ςχεδιάςουμε ςωςτά τισ μονϊςεισ ενόσ ςυςτιματοσ προκειμζνου να αποφφγουμε τα ςφάλματα, είναι αναγκαία θ γνϊςθ των υπερτάςεων που αναμζνεται να αναπτυχκοφν ςε αυτό. Οι υπερτάςεισ ανάλογα με τισ αιτίεσ που τισ προκαλοφν διακρίνονται ςτισ παρακάτω κατθγορίεσ: 1. Ατμοςφαιρικζσ υπερτάςεισ 2. Εςωτερικζσ υπερτάςεισ, οι εςωτερικζσ υπερτάςεισ ανάλογα με το μθχανιςμό γενζςεϊσ τουσ, τθ διάρκειά τουσ και το μζγεκόσ τουσ διακρίνονται ςε: Δυναμικζσ υπερτάςεισ Μεταβατικζσ υπερτάςεισ χειριςμών Ατμοςφαιρικζσ υπερτάςεισ: ζχουν ςαν πθγι τισ ατμοςφαιρικζσ εκκενϊςεισ και πιο ςυγκεκριμζνα τισ εκκενϊςεισ νζφουσ-γθσ που καλοφνται κεραυνοί (αναλφκθκαν εκτενϊσ ςτο δεφτερο κεφάλαιο). Εςωτερικζσ υπερτάςεισ: δθμιουργοφνται από εςωτερικζσ διαταραχζσ τθσ ομαλισ λειτουργίασ του ςυςτιματοσ. Οι δυναμικζσ υπερτάςεισ (που αποτελεί υποκατθγορία των εςωτερικϊν υπερτάςεων), διακζτουν ςχετικά μικρό εφροσ αλλά μεγάλθ διάρκεια, από ζνα κλάςμα του δευτερολζπτου μζχρι αρκετά λεπτά. Η μορφι μερικϊν απ αυτζσ μπορεί να είναι πανομοιότυποι με τθν μορφι τθσ τάςθσ λειτουργίασ αλλά τισ περιςςότερεσ φορζσ ζχουν τθ μορφι αποςβενφμμενθσταλάντωςθσ με ιδιαίτερθ ςυχνότθτα. Οι δυναμικζσ υπερτάςεισ, παρόλοςε δίκτυα υψθλισ τάςθσ, μζχρι 300kV και υπερυψθλισ τάςθσ (300-750)kV δεν προκαλοφν επικίνδυνεσ καταπονιςεισ για τισ μονϊςεισ, ο ρόλοσ που παίηουν είναι ςθμαντικόσ γιατί βάςει αυτϊν γίνεται θ επιλογι των ςυςκευϊν προςταςίασ και ζτςι κακορίηουν ζμμεςα τθ μόνωςθ των πιο δαπανθρϊν τμθμάτων του ςυςτιματοσ. Οι μεταβατικζσ υπερτάςεισ χειριςμών, ζχουν πολφ μικρότερθ διάρκεια απ τισ δυναμικζσ(μερικζσ εκατοντάδεσ μs μζχρι κάποια ms), ζχουν κατά κανόνα ςθμαντικά μεγαλφτερο εφροσ ενϊ αποτελοφν μια κατθγορία καταπονιςεων που απζκτθςε ςθμαςία μόνο μετά τθν ειςαγωγι των δικτφων υψθλισ τάςεωσ (πάνω από 300 kv). Οι υπερτάςεισ χειριςμϊν όπωσ και οι δυναμικζσ είναι ανάλογεσ προσ τθν τάςθ κανονικισ λειτουργίασ και αυτό ζχει ςαν αποτζλεςμα το εφροσ τουσ να αυξάνεται με τθν αφξθςθ τθσ τάςεωσ κανονικισ λειτουργίασ. Αντίκετα, οι υπερτάςεισ που δθμιουργοφνται και αναπτφςςονται από ατμοςφαιρικά αίτια, είναι ςχεδόν 53

ανεξάρτθτεσ από τα ιδιαίτερα χαρακτθριςτικά του ςυςτιματοσ. Γι αυτόν ακριβϊσ το λόγο, ςτα ςυςτιματα χαμθλότερθσ τάςθσ (μζχρι 300 kv), οι πιο κρίςιμεσ υπερτάςεισ είναι οι ατμοςφαιρικζσ και γι αυτό θ ςχεδίαςθ των μονϊςεων των ςυγκεκριμζνων ςυςτθμάτων γίνεται βάςει αυτϊν. Παρόλ αυτά, όςο θ τάςθ του δικτφου αυξάνεται, υπάρχει ζνα όριο ςτο οποίο οι υπερτάςεισ χειριςμϊν κακίςτανται πιο κρίςιμεσ από τισ ατμοςφαιρικζσ κι αυτό κακιςτά αναγκαίο πλζον θ μόνωςθ να ςχεδιάηεται βάςει των υπερτάςεων χειριςμϊν. Αυτό που ςυμβάλλει ςτθν αφξθςθ τθσ ςοβαρότθτασ των καταπονιςεων που προκαλοφν οι υπερτάςεισ χειριςμϊν, είναι το γεγονόσ πωσ ο αζρασ ωσ μονωτικό υλικό εμφανίηεται πολφ αςκενζςτεροσ ζναντι των υπερτάςεων χειριςμϊν παρά των ατμοςφαιρικϊν υπερτάςεων. Τζλοσ, οι πιο επικίνδυνεσ υπερτάςεισ για τα δίκτυα κι αυτζσ που παίρνουν τισ μεγαλφτερεσ τιμζσ είναι αυτζσ που δθμιουργοφνται κατά το κλείςιμο ενόσ διακόπτθ. Σφμφωνα με τα ςτοιχεία που δίνονται από τθ Δ.Ε.Η, τα περιςςότερα ςφάλματα είναι αυτά που δθμιουργοφνται από ατμοςφαιρικά αίτια και γι αυτό απαιτείται μεγάλθ προςοχι για τθν πρόλθψι τουσ. 4.3 Αντικεραυνική προςταςία Ο ρόλοσ που αναλαμβάνει το μζςο προςταςίασ είναι αρχικάνα περιορίηει τθν κυματικι τάςθ που υπάρχει πικανότθτα να πλιξει το ςτοιχείο που προςτατεφει και εν ςυνεχεία να κατευκφνει το κφμα ςτθ γθ δίχωσ να επθρεάηεται από τθν τάςθ βαςικισ λειτουργίασ του δικτφου ι και οποιαδιποτε ανφψωςθ τάςθσ βαςικισ λειτουργίασ που προκαλείται π.χ. από βραχυκυκλϊματα. Τα πιο ςυνθκιςμζνα και ευρζωσ χρθςιμοποιοφμενα μζςα προςταςίασ είναι οι ακίδεσ, τα αλεξικζραυνα και ο αγωγόσ γθσ (ι αλλιϊσ αγωγόσ προςταςίασ). 4.3.1 Ακίδεσ Οι ακίδεσ είναι αρκετά απλζσ ςτθν καταςκευι τουσ, αλλά ζχουν δφο ςοβαρά μειονεκτιματα. Το πρϊτο είναι ότι μετά τθν υπερπιδθςι τουσ από κρουςτικό κφμα εξακολουκοφν να υπερπθδοφνται από τθν τάςθ βαςικισ λειτουργίασ (50 Hz). Γι αυτόν ακριβϊσ το λόγο, πρζπει να διακόπτεται θ τροφοδότθςθ του δικτφου ςε κάκε λειτουργία μιασ ακίδασ, ζτςι ϊςτε να ςταματιςει θ υπερπιδθςι τθσ. Το δεφτερο μειονζκτθμα είναι ότι όταν τα κφματα ζχουν μεγάλθ κλίςθ μετϊπου, θ υπερπιδθςι τουσ πραγματοποιείται ςε πολφ υψθλζσ τάςεισ και για να αποφφγουμε αυτό το γεγονόσ, πρζπει να μειϊςουμε το διάκενο μεταξφ τουσ, πράγμα που με τθ ςειρά του προκαλεί ανεπικφμθτεσ διαςπάςεισ ςε μικρότερα κφματα. 54

ΣΦΑΛΜΑΤΑ Τα άκρα των ακίδων είναι κάκετεσ τομζσ προσ τθν κατεφκυνςθ τθσ ράβδου. Το μικοσ κάκε ράβδου μιασ ακίδασ πρζπει να είναι τουλάχιςτον το μιςό του διακζνου και απόςταςθ από το κεωροφμενο επίπεδο τθσ γθσ, τουλάχιςτον 1.3 φορζσ το διάκενο ςυν 10 εκατοςτά. Εκτόσ των ακίδων που περιγράφονται παραπάνω, ςτισ οποίεσ οι δφο ράβδοι βρίςκονται ςτθν ίδια ευκεία, υπάρχουν και οι ακίδεσ γαλλικοφ τφπου οι οποίεσ παρουςιάηουν διαφορετικό ςυςχετιςμό διακζνου και διάςπαςθσ ςε κρουςτικι τάςθ. 4.3.2 Αλεξικέραυνα Τα αλεξικζραυνα ζχουν τθ δυνατότθτα να παρζχουν το μεγαλφτερο βακμό προςταςίασ. Η λειτουργία τουσ βαςίηεται ςτθν ειδικι καταςκευι τουσ που ςε γενικζσ γραμμζσ περιλαμβάνει δφο ςτοιχεία: το ςτοιχείο κενοφ και το ςτοιχείο βαλβίδασ. Το ςτοιχείο κενοφ αποτελείται από μία ςειρά διακζνων που διαςπϊνται ςτισ υπερτάςεισ, όχι όμωσ και ςτθν τάςθ του δικτφου. Το ςτοιχείο τθσ βαλβίδασ από ςειρά μθ γραμμικϊν αντιςτάςεων (πλάκεσ από κυρίτθ), που ζχουν τθν ιδιότθτα να εμφανίηουν μικρι αντίςταςθ ςτισ υπερτάςεισ και μεγάλθ ςτο «ακόλουκο ρεφμα 50 Hz», δθλαδι το ρεφμα 50 Hz που ακολουκεί μία διάςπαςθ του αλεξικζραυνου, οι οποίεσ περιορίηουν και διευκολφνουν ζτςι τθ ςβζςθ των τόξων ςτα διάκενα. Τα αλεξικζραυνα είναι εφοδιαςμζνα και με αποηευκτικζσ διατάξεισ ι αλλιϊσ αποηευκτικάπου ςυνδζονται ςτο κάτω άκρο τουσ προ του αγωγοφ γειϊςεϊσ τουσ. Ο ρόλοσ των αποηευκτικϊν είναι να διακόπτουν το προσ τθ γθ ρεφμα 50 Hzπου εμφανίηεται ςε περίπτωςθ βλάβθσ του αλεξικζραυνου. Για τον ςκοπό αυτό θ καταςκευι τουσ βαςίηεται ςε ζνα τθκτό που τικεται από ρεφμα 50 Hzςε ςειρά με ζνα πθνίο ι με μία μθ γραμμικι αντίςταςθ άνκρακα, ϊςτε θ αντίςταςθ του τθκτοφ ςτο κρουςτικό ρεφμα να είναι μεγάλθ. Παράλλθλα ςε όλο το κυκλωματικό ςφνολο τθκτοφ αντίςταςθσ, ςυνδζεται ζνα διάκενο αζρα το οποίο οδθγεί το κρουςτικό ρεφμα προσ τθ γθ. Κάποια αλεξικζραυνα, διακζτουν ςτο κάτω μζροσ μία μεμβράνθ υπερπίεςθσ, θ οποία ςε περίπτωςθ βλάβθσ του αλεξικζραυνου αποχωρίηεται μαηί με τον αγωγό γείωςθσ. Από τα παραπάνω φαίνεται ότι θ λειτουργία αποηευκτικοφ προκαλεί τθν αποςφνδεςθ του αλεξικζραυνου και είναι ζνδειξθ ότι το αλεξικζραυνο ζχει υποςτεί κάποια βλάβθ. 55

4.3.2 Αγωγόσ γησ Ο αγωγόσ γθσ τοποκετείται πάνω από τισ εγκαταςτάςεισ που επρόκειτο να προςτατεφςει, ζτςι ϊςτε να ςυγκεντρϊνει και να απάγει προσ τθ γθ τισ θλεκτρικζσ εκκενϊςεισ με τθ βοικεια των κατάλλθλων γειϊςεων του ςτισ κζςεισ ςτιριξισ του. Όταν αναφερόμαςτε ςε γραμμζσ μζςθσ τάςθσ, θ γωνία προςταςίασ δθλαδι θ γωνία που ορίηεται από το επίπεδο που διζρχεται από τον αγωγό γθσ και τθν πιο ακραία φάςθ με το κατακόρυφο επίπεδο που διζρχεται από τον αγωγό γθσ, πρζπει να είναι 40 μοίρεσ περίπου. Η τάςθ διάςπαςθσ που δθμιουργείται μεταξφ οποιουδιποτε ςθμείου του αγωγοφ γθσ ι του αγωγοφ γειϊςεωσ και τθσ πλθςιζςτερθσ φάςθσ, πρζπει να είναι μεγαλφτερθ από το δυναμικό που μπορεί να αναπτυχκεί ςε κάκε ςθμείο του αγωγοφ γθσ από πτϊςθ κεραυνοφ 10(kA). Γι αυτό αρκεί τθσ τάςθσ διάςπαςθσ ςτθν κορυφι του ςτφλου κακϊσ και ςτο μζςο του ανοίγματοσ. Τζλοσ, για τθν ςτιριξθ αγωγοφ γθσ ςε νζεσ γραμμζσ είναι προφανζσ ότι κα προβλζπονται εξαρχισ κατάλλθλα φψθ ςτφλων χωρίσ προςκικεσ τεμαχίων ςτθν κορυφι. Παρόλ αυτά, οι αγωγοί γθσ, δεν είκιςται να χρθςιμοποιοφνται ςτισ γραμμζσ μζςθσ τάςθσ. 56

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ 5. Διαδικασία Μετρήσεων 5.1 Ειςαγωγή Σκοπόσ τθσ ςυγκεκριμζνθσ εργαςίασ, είναι να υπολογίςουμε κεωρθτικά τον αναμενόμενο αρικμό ςφαλμάτων που προζρχονται από κεραυνικά πλιγματα και μποροφν να ςυμβοφν κατά τθ διάρκεια ενόσ ζτουσ ςτο δίκτυο μζςθσ τάςθσ του διμου Καρπενθςίου αλλά και γενικότερα ςτο δίκτυο μζςθσ τάςθσ τθσ ευρφτερθσ περιοχισ του νομοφ Ευρυτανίασ. Κάνοντασ λοιπόν μία ςφγκριςθ των κεωρθτικϊν δεδομζνων με τα πραγματικά, τα οποία μασ δόκθκαν από το αρχείο καταγραφισ ςφαλμάτων τθσ ΔΕΔΔΗΕ, μποροφμε να εξάγουμε κάποια χριςιμα ςυμπεράςματα για το δίκτυο, όπωσ για παράδειγμα αν είναι αρκετά αποτελεςματικι θ ιδθ υπάρχουςα αντικεραυνικι προςταςία ςτισ γραμμζσ μεταφοράσ. Το δίκτυο του νομοφ Ευρυτανίασ αποτελείται από τισ παρακάτω γραμμζσ: A-1 με ςυνολικό μικοσ 108km A-2 με ςυνολικό μικοσ 13.463km A-3 με ςυνολικό μικοσ 343.5km A-4 με ςυνολικό μικοσ 4,956km A-5 με ςυνολικό μικοσ 119.79km A-6 με ςυνολικό μικοσ 149.018km Το μικοσ των γραμμϊν που αναγράφονται παραπάνω, υπολογίςτθκε από τουσ χάρτεσ του μονογραμμικοφ ςχεδίου που δόκθκαν από τθν ΔΕΔΔΗΕ, ζτςι υπάρχει θ πικανότθτα να υπάρχουν κάποιεσ αποκλίςεισ. Στο κεφάλαιο 5.3 όπου γίνεται και ο υπολογιςμόσ των κεωρθτικϊν ςφαλμάτων των γραμμϊν μζςθσ τάςθσ, παρακζτονται χάρτεσ(googlemaps) με τθναπεικόνιςθ του βαςικοφ κορμοφ τθσ κάκε γραμμισ ξεχωριςτά, με διαφορετικό χρϊμα. 58

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Πιο αναλυτικά, οι περιοχζσ που περιλαμβάνει θ κάκε γραμμι από τισ παραπάνω είναι οι εξισ: Αναλυτικά οι γραμμζσ A-1, A-2, A-3 59

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Aναλυτικά οι γραμμζσ A-4, A-5, A-6 5.2 Μεθοδολογία θεωρητικού υπολογιςμού ςφαλμάτων Αρχικά πρζπει να αναφζρουμε ότι καμία από τισ γραμμζσ μζςθσ τάςθσ που αναφζρονται παραπάνω, δεν προςτατεφονται από αγωγό ι αγωγοφσ προςταςίασ, παρά μόνο από αλεξικζραυνα τα οποία τοποκετοφνται ςτουσ μεταςχθματιςτζσ κακϊσ και ςτισ διάφορεσ ενϊςεισ των γραμμϊν. Επίςθσ, οι γραμμζσ διανομισ που δεν διακζτουν αγωγοφσ προςταςίασ, εφοδιάηονται με διακόπτεσ ταχείασ επαναφοράσ. Η διατομι και ο τφποσ των αγωγϊν είναι 3,95 ACSR, πράγμα που ςθμαίνει ότι υπάρχουν τρεισ αγωγοί για τρεισ φάςεισ, διατομισ 95 mm από αλουμίνιο με ψυχι από χάλυβα. Ο κεωρθτικόσ υπολογιςμόσ του ολικοφ αρικμοφ ςφαλμάτων από κεραυνοφσ ςε γραμμζσ διανομισ γίνεται αν τελικϊσ ακροίςουμε τρία νοφμερα: Τον αρικμό βραχυκυκλωμάτων από άμεςα πλιγματα κεραυνϊν ςτθ γραμμι Τον αρικμό βραχυκυκλωμάτων που οφείλονται ςε γειτονικά πλιγματα 60

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Τα ςφάλματα που οφείλονται ςε βλάβθ του προςτατευτικοφ εξοπλιςμοφ Η μεκοδολογία ακολουκεί τα παρακάτω βιματα: Βήμα 1: Εκτίμθςθ τθσ πυκνότθτασ των κεραυνϊν ςτθν περιοχι που εξετάηουμε (Ng).Η πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθ γθ μπορεί να εκτιμθκεί μελετϊντασ τα δεδομζνα του ιςοκεραυνικοφ χάρτθ τθσ Ελλάδασ (κεφάλαιο 2) και παίρνοντασ υπόψθν μία εμπειρικι προςζγγιςθ τθσ κεραυνικισ δραςτθριότθτασ που λαμβάνεται από τουσ ντόπιουσ κατοίκουσ. Βήμα 2: Εκτίμθςθ των πλθγμάτων των κεραυνϊν ςε απροςτάτευτθ γραμμι (N), το οποίο εξαρτάται κυρίωσ από τον τφπο του ςτφλου και τθσ γραμμισ. Υπολογίηεται από τον τφπο: Ν = N g ( 28 0.6 +b ) 10 h: το φψοσ του ςτφλου ςε μζτρα(m) b: το πλάτοσ τθσ καταςκευισ ςε μζτρα(m),για τισ περιςςότερεσ γραμμζσ το b κεωρείται αμελθτζο. Ng: θ πυκνότθτα των κεραυνϊν (κεραυνοί/km 2 /ζτοσ) Ν: αρικμόσ των κεραυνϊν/100km/ζτοσ Βήμα 3: Υπολογιςμόσ του ςυντελεςτι κωράκιςθσ τθσ γραμμισ S f από γειτονικά αντικείμενα, βάςθ του ςχιματοσ 5.2 που φαίνεται παρακάτω. Γειτονικά δζντρα, ψθλά αντικείμενα ι ακόμα και άλλεσ γειτονικζσ γραμμζσ μειϊνουν ςθμαντικά τον αρικμό των πλθγμάτων ςε μία γραμμι. Βήμα 4:Υπολογιςμόσ των βραχυκυκλωμάτων N s που οφείλονται ςε άμεςα πλιγματα κεραυνϊν ςτθ γραμμι. Βήμα 5:Υπολογιςμόσ του αρικμοφ βραχυκυκλωμάτων N i, που οφείλονται ςε ζμμεςα πλιγματα από κεραυνοφσ ςτθ γραμμι. Επί τθσ ουςίασ δθλαδι, προςπακοφμε να προςδιορίςουμε τα επαγόμενα βραχυκυκλϊματα. Ο αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων, υπολογίηεται απ το ςχιμα 5.3 και κεωρϊντασ το μικρότερο CFO path (ςτθ δεδομζνθ περίπτωςθ περίπου 125kV). Αυτό προκφπτει από τουσ πίνακεσ που δίνουν τθν τυπικι αντοχι ςε κρουςτικι τάςθ κεραυνϊν. Στθν παροφςα περίπτωςθ των γραμμϊν διανομισ των 20 kv ζχουμε: 61

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Σχήμα 5.1: Τυπικά επίπεδα μόνωςησ για 20 kv(12) Βρίςκουμε τον αρικμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων, ςε ανοιχτό ζδαφοσ δθλαδι για απροςτάτευτθ γραμμι. Ζπειτα κάνουμε αναγωγι αυτισ τθσ τιμισ ςτισ ςυνκικεσ τθσ εκάςτοτε περιοχισ, πολλαπλαςιάηοντάσ τθν με το GFD τθσ περιοχισ μελζτθσ. Σφμφωνα λοιπόν με τθν οδθγία IEEE, για να γίνει ο υπολογιςμόσ των ζμμεςων βραχυκυκλωμάτων ςε προςτατευμζνθ γραμμι, κεωροφμε ότι ο αρικμόσ αυτόσ βρίςκεται κάπου μεταξφ του αρικμοφ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ και του αρικμοφ των άμεςων πλθγμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ. Σχήμα 5.2: Υπολογιςμόσ του ςυντελεςτή προςταςίασ S f (10) 62

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Σχήμα 5.3: Υπολογιςμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων N i (10) Βήμα 6:Εκτίμθςθ τθσ τάξθσ ςφαλμάτων N P, που οφείλεται ςτθ μθ καλι λειτουργία των προςτατευτικϊν διατάξεων. Βήμα 7: Εκτίμθςθ του N ολ (overall outrage rate). To N ολ για μία γραμμι διανομισ υπολογίηεται από τθν ζκφραςθ: Ν tot = Ν s + N i + N p Νs: υπολογίηεται από το βήμα 4 Νi: υπολογίηεται από το βήμα 5 Np: υπολογίηεται από το βήμα 6 Βήμα 8:To N tot που υπολογίςτθκε με τθν παραπάνω διαδικαςία είναι ανά 100 Km και ζτοσ. Ανάγουμε το N tot ςτο πραγματικό μικοσ τθσ γραμμισ και ζχουμε το N ολ. 63

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ 5.3 Θεωρητικόσ υπολογιςμόσ ςφαλμάτων Παρακάτω ακολουκεί ο κεωρθτικόσ υπολογιςμόσ ςφαλμάτων για κάκε γραμμι ξεχωριςτά. 5.3.1 Γραμμή A-1 Από τον ιςοκεραυνικό χάρτθ τθσ Ελλάδασ (ςχιμα 2.8), θ εκτίμθςθ των θμερϊν καταιγίδασ ανά ζτοσ για τθν περιοχι του Καρπενθςίου, υπολογίηεται: Τd =60 θμζρεσ καταιγίδασ ανά ζτοσ Άρα θ πυκνότθτα κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ κα είναι: Νg= 0.04 60 1.25 =6.68κεραυνοί/km/ζτοσ Θεωροφμε το φψοσ τθσ γραμμισ h=12m και το πλάτοσ τθσ γραμμισ b=2.5m. Οπότε με αυτά τα δεδομζνα υπολογίηουμε τον αρικμό των ςφαλμάτων που οφείλονται ςε άμεςα πλιγματα κεραυνϊν, ςε ακωράκιςτθ γραμμι: N = Ng 28 0.6 +b 10 =84.75 κεραυνοί/100km/ζτοσ Τϊρα πρζπει να εκτιμιςουμε τον προςτατευτικό παράγοντα S f. Ο ςυγκεκριμζνοσ προςτατευτικόσ παράγοντασ, αντιπροςωπεφει το ποςοςτό προςταςίασ τθσ διάταξθσ από άμεςα πλιγματα κεραυνϊν. Τθν προςταςία αυτι λοιπόν, μπορεί να τθν παρζχουν δζντρα, κτίρια ι βουνά αλλά και γενικότερα υψθλότερεσ καταςκευζσ. Η ςυγκεκριμζνθ γραμμι διανφει κατά βάςθ δαςικζσ περιοχζσ αλλά και κάποια μικρά χωριά. Στο παρακάτω ςχιμα (χρθςιμοποιϊντασ το Googlemaps),χαράξαμε προςεγγιςτικά τθν γραμμι A-1: 64

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Σχήμα 5.1: Η γραμμή A-1 προςεγγιςτικά(11) Χρθςιμοποιϊντασ το διάγραμμα του παράγοντα ςκίαςθσ ζχουμε: Μία μζςθ απόςταςθ από τθν καταςκευι 10m Φψοσ εμποδίων από τθν δεξιά πλευρά 10m Sf r = 0.43 Φψοσ εμποδίων από τθν αριςτερι πλευρά 15m Sf l = 0.92 65

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Συντελεςτήσ προςταςίασ Sfγια την A-1 Ο ςυνολικόσ ςυντελεςτισ προςταςίασ προκφπτει αν προςκζςουμε τουσ επιμζρουσ ςυντελεςτζσ. Δθλαδι: Sf tot = (Sf r + Sf l )>1(άρα ςκιάηεται πλιρωσ) Εν ςυνεχεία μποροφμε να υπολογίςουμε τον ςυνολικό αρικμό των άμεςων πλθγμάτων τθσ γραμμισ: Ns = N 1 Sf tot = 0κεραυνοί/100km/ζτοσ Στθ ςυνζχεια κα υπολογίςουμε τον ζμμεςο αρικμό πλθγμάτων των κεραυνϊν ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι A-1. Ο αρικμόσ αυτόσ υπολογίηεται βάςθ τθσ οδθγίασ ΙΕΕΕ ςφμφωνα με το παρακάτω ςχιμα, κεωρϊντασ το μικρότερο CFO path που ςτθν περίπτωςθ ( που ςτθν περίπτωςι μασ είναι 125kV): 66

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Υπολογιςμόσ επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων Από το παραπάνω ςχιμα λοιπόν και για CFO path 125kV, παίρνουμε ότι ο αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων είναι 3. Συνεπϊσ, μετά από αναγωγι αυτοφ του αρικμοφ αυτοφ ςτθν πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ ζχουμε: Επαγόμενα βραχυκυκλϊματα= Νg 3 = 20.04 κεραυνοί/100km/ζτοσ Όταν μία γραμμι είναι προςτατευμζνθ, μπορεί να δζχεται λιγότερα άμεςα πλιγματα λόγω κεραυνϊν, αλλά θ φπαρξθ περιςςότερων κτιρίων ι δζντρων, υποδεικνφει ότι υπάρχει πικανότθτα να ςυμβοφν περιςςότερα πλιγματα ςτθ γραμμι διανομισ, γεγονόσ που αυξάνει τον αρικμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων. Ζτςι ςτον ιδθ υπάρχοντά αρικμό βραχυκυκλωμάτων που υπολογίςαμε, κα υπάρχει μία προςαφξθςθ τθσ τάξθσ του 80%. Σφμφωνα με τθν ευρωπαϊκι οδθγία λοιπόν, ο ςυνολικόσ αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων παρουςιάηει μία διακφμανςθ μεταξφ των άμεςων πλθγμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ, και του αρικμοφ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ. Άρα λοιπόν ζχουμε: Ni = 20.04 1.8 = 36.072 κεραυνοί/100km/ζτοσ 67

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Θεωρϊντασ ότι δεν υπάρχουν ςφάλματα που υπάρχει πικανότθτα να οφείλονται ςτθν κακι λειτουργία των προςτατευτικϊν διατάξεων, δθλαδι ότι Np = 0, υπολογίηουμε τον ςυνολικό αρικμό βραχυκυκλωμάτων που ςυμβαίνουν ςτθ γραμμι διανομισ μζςθσ τάςθσ A-1 : N tot = N s + N i + N p = 36.072 ςφάλματα/ζτοσ Τζλοσ, κάνοντασ μία αναγωγι ςτο ολικό μικοσ τθσ γραμμισ, προκφπτουν τα ςυνολικά ςφάλματα ανά ζτοσ ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι: N = 36.072 1.08 = 38.95 ςφάλματα/ζτοσ(ςυνολικό μικοσ γραμμισ:108km) 5.3.2 Γραμμή A-2 Από τον ιςοκεραυνικό χάρτθ τθσ Ελλάδασ (ςχιμα 2.8), θ εκτίμθςθ των θμερϊν καταιγίδασ ανά ζτοσ ςτθν περιοχι του Καρπενθςίου είναι: Td = 60 θμζρεσ καταιγίδασ ανά ζτοσ Άρα θ πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ κα είναι: Νg = 0.04 60 1.25 = 6.68 κεραυνοί/km/ζτοσ Θεωροφμε το φψοσ τθσ γραμμισ 12m και το πλάτοσ τθσ 2,5m. Οπότε χρθςιμοποιϊντασ τα δεδομζνα αυτά, υπολογίηουμε τον αρικμό των ςφαλμάτων που οφείλονται ςε άμεςα πλιγματα κεραυνϊν ςε ακωράκιςτθ γραμμι: N = Ng 28 0.6 +b 10 = 84.75 κεραυνοί/100km/ζτοσ Σ αυτό το ςθμείο, πρζπει να γίνει ο υπολογιςμόσ του προςτατευτικοφ παράγοντα S f. Ο ςυγκεκριμζνοσ προςτατευτικόσ παράγοντασ, αντιπροςωπεφει το ποςοςτό προςταςίασ τθσ διάταξθσ από άμεςα πλιγματα κεραυνϊν. Τθν προςταςία αυτι λοιπόν, μπορεί να τθν παρζχουν δζντρα, κτίρια ι βουνά αλλά και γενικότερα υψθλότερεσ καταςκευζσ. Η ςυγκεκριμζνθ γραμμι διανφει κατά βάςθ τθν περιοχι τθσ πόλθσ του Καρπενθςίου, δθλαδι κατοικθμζνθ περιοχι με χαμθλι βλάςτθςθ. Στο παρακάτω ςχιμα (χρθςιμοποιϊντασ το Googlemaps),χαράξαμε προςεγγιςτικά τθν γραμμι A-2: 68

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Σχήμα 5.2: Η γραμμή A-2 προςεγγιςτικά(11) Χρθςιμοποιϊντασ το διάγραμμα του παράγοντα ςκίαςθσ ζχουμε: Μία μζςθ απόςταςθ από τθν καταςκευι 10m Φψοσ εμποδίων από τθν δεξιά πλευρά 7.5m Sf r = 0.17 Φψοσ εμποδίων από τθν αριςτερι πλευρά 7,5m Sf l = 0.17 69

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Υπολογιςμόσ παράγοντα προςταςίασ Sf για την A-2 Ο ςυνολικόσ ςυντελεςτισ προςταςίασ προκφπτει αν προςκζςουμε τουσ επιμζρουσ ςυντελεςτζσ. Δθλαδι: Sf tot = Sf r + Sf l =0.34 Εν ςυνεχεία μποροφμε να υπολογίςουμε τον ςυνολικό αρικμό των άμεςων πλθγμάτων τθσ γραμμισ: Ns = N 1 Sf tot = 56 κεραυνοί/100km/ζτοσ Στθ ςυνζχεια κα υπολογίςουμε τον ζμμεςο αρικμό πλθγμάτων των κεραυνϊν ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι A-2. Ο αρικμόσ αυτόσ υπολογίηεται βάςθ τθσ οδθγίασ ΙΕΕΕ ςφμφωνα με το παρακάτω ςχιμα, κεωρϊντασ το μικρότερο CFO path που ςτθν περίπτωςθ ( που ςτθν περίπτωςι μασ είναι 125kV): 70

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Υπολογιςμόσ επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων Από το παραπάνω ςχιμα λοιπόν και για CFO path 125kV, παίρνουμε ότι ο αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων είναι 3. Συνεπϊσ, μετά από αναγωγι αυτοφ του αρικμοφ αυτοφ ςτθν πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ ζχουμε: Επαγόμενα βραχυκυκλϊματα= Νg 3 = 20.04κεραυνοί/100km/ζτοσ Όταν μία γραμμι είναι προςτατευμζνθ, μπορεί να δζχεται λιγότερα άμεςα πλιγματα λόγω κεραυνϊν, αλλά θ φπαρξθ περιςςότερων κτιρίων ι δζντρων, υποδεικνφει ότι υπάρχει πικανότθτα να ςυμβοφν περιςςότερα πλιγματα ςτθ γραμμι διανομισ, γεγονόσ που αυξάνει τον αρικμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων. Ζτςι ςτον ιδθ υπάρχοντά αρικμό βραχυκυκλωμάτων που υπολογίςαμε, κα υπάρχει μία προςαφξθςθ τθσ τάξθσ του 80%. Σφμφωνα με τθν ευρωπαικι οδθγία λοιπόν, ο ςυνολικόσ αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων παρουςιάηει μία διακφμανςθ μεταξφ των άμεςων πλθγμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ, και του αρικμοφ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ. Άρα λοιπόν ζχουμε: Ni = 20.04 1.8 = 36.072 κεραυνοί/100km/ζτοσ 71

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Θεωρϊντασ ότι δεν υπάρχουν ςφάλματα που υπάρχει πικανότθτα να οφείλονται ςτθν κακι λειτουργία των προςτατευτικϊν διατάξεων, δθλαδι ότι Np = 0, υπολογίηουμε τον ςυνολικό αρικμό βραχυκυκλωμάτων που ςυμβαίνουν ςτθ γραμμι διανομισ μζςθσ τάςθσ A-2: N tot = N s + N i + N p = 92.072 ςφάλματα/ζτοσ Τζλοσ, κάνοντασ μία αναγωγι ςτο ολικό μικοσ τθσ γραμμισ, προκφπτουν τα ςυνολικά ςφάλματα ανά ζτοσ ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι: N = 92.072 0.13 = 12 ςφάλματα/ζτοσ(ςυνολικό μικοσ γραμμισ:13.463 km) 5.3.3 Γραμμή A-3 Από τον ιςοκεραυνικό χάρτθ τθσ Ελλάδασ (ςχιμα 2.8), θ εκτίμθςθ των θμερϊν καταιγίδασ ανά ζτοσ ςτθν περιοχι του Καρπενθςίου είναι: Td = 60 θμζρεσ καταιγίδασ ανά ζτοσ Άρα θ πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ κα είναι: Νg = 0.04 60 1.25 = 6.68 κεραυνοί/km/ζτοσ Θεωροφμε το φψοσ τθσ γραμμισ 12mκαι το πλάτοσ τθσ 2,5m. Οπότε χρθςιμοποιϊντασ τα δεδομζνα αυτά, υπολογίηουμε τον αρικμό των ςφαλμάτων που οφείλονται ςε άμεςα πλιγματα κεραυνϊν ςε ακωράκιςτθ γραμμι: N = Ng 28 0.6 +b 10 = 84.75 κεραυνοί/100km/ζτοσ Σ αυτό το ςθμείο, πρζπει να γίνει ο υπολογιςμόσ του προςτατευτικοφ παράγοντα S f. Ο ςυγκεκριμζνοσ προςτατευτικόσ παράγοντασ, αντιπροςωπεφει το ποςοςτό προςταςίασ τθσ διάταξθσ από άμεςα πλιγματα κεραυνϊν. Τθν προςταςία αυτι λοιπόν, μπορεί να τθν παρζχουν δζντρα, κτίρια ι βουνά αλλά και γενικότερα υψθλότερεσ καταςκευζσ. Η A-3, είναι θ μεγαλφτερθ ςε μικοσ γραμμι τθσ ευρφτερθσ περιοχισ (343.5 km). Η ςυγκεκριμζνθ γραμμι, διζρχεται κυρίωσ από μεγάλεσ δαςικζσ εκτάςεισ με ζντονθ βλάςτθςθ, από κάποιεσ ορεινζσ περιοχεσ και από τζλοσ κάποια μικρά χωριά. Στο παρακάτω ςχιμα (χρθςιμοποιϊντασ το Googlemaps), χαράξαμε προςεγγιςτικά τθν γραμμι A-3: 72

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Σχήμα 5.3: Η γραμμή A-3 προςεγγιςτικά(11) Χρθςιμοποιϊντασ το διάγραμμα του παράγοντα ςκίαςθσ ζχουμε: Μία μζςθ απόςταςθ από τθν καταςκευι 7.5m Φψοσ εμποδίων από τθν δεξιά πλευρά 10m Sf r = 0.45 Φψοσ εμποδίων από τθν αριςτερι πλευρά 10m Sf l = 0.45 73

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Υπολογιςμόσ παράγοντα προςταςίασ Sfγια την A-3 Ο ςυνολικόσ ςυντελεςτισ προςταςίασ προκφπτει αν προςκζςουμε τουσ επιμζρουσ ςυντελεςτζσ. Δθλαδι: Sf tot = Sf r + Sf l =0.9 Εν ςυνεχεία μποροφμε να υπολογίςουμε τον ςυνολικό αρικμό των άμεςων πλθγμάτων τθσ γραμμισ: Ns = N 1 Sf tot = 8.475 κεραυνοί/100km/ζτοσ Στθ ςυνζχεια κα υπολογίςουμε τον ζμμεςο αρικμό πλθγμάτων των κεραυνϊν ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι A-3. Ο αρικμόσ αυτόσ υπολογίηεται βάςθ τθσ οδθγίασ ΙΕΕΕ ςφμφωνα με το παρακάτω ςχιμα, κεωρϊντασ το μικρότερο CFO path που ςτθν περίπτωςθ ( που ςτθν περίπτωςι μασ είναι 125kV): 74

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Υπολογιςμόσ επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων Από το παραπάνω ςχιμα λοιπόν και για CFO path 125kV, παίρνουμε ότι ο αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων είναι 3. Συνεπϊσ, μετά από αναγωγι αυτοφ του αρικμοφ αυτοφ ςτθν πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ ζχουμε: Επαγόμενα βραχυκυκλϊματα= Νg 3 = 20.04 κεραυνοί/100km/ζτοσ Όταν μία γραμμι είναι προςτατευμζνθ, μπορεί να δζχεται λιγότερα άμεςα πλιγματα λόγω κεραυνϊν, αλλά θ φπαρξθ περιςςότερων κτιρίων ι δζντρων, υποδεικνφει ότι υπάρχει πικανότθτα να ςυμβοφν περιςςότερα πλιγματα ςτθ γραμμι διανομισ, γεγονόσ που αυξάνει τον αρικμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων. Ζτςι ςτον ιδθ υπάρχοντά αρικμό βραχυκυκλωμάτων που υπολογίςαμε, κα υπάρχει μία προςαφξθςθ τθσ τάξθσ του 80%. Σφμφωνα με τθν ευρωπαϊκι οδθγία λοιπόν, ο ςυνολικόσ αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων παρουςιάηει μία διακφμανςθ μεταξφ των άμεςων πλθγμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ, και του αρικμοφ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ. Άρα λοιπόν ζχουμε: 75

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ni = 20.04 1.8 = 36.072 κεραυνοί/100km/ζτοσ Θεωρϊντασ ότι δεν υπάρχουν ςφάλματα που υπάρχει πικανότθτα να οφείλονται ςτθν κακι λειτουργία των προςτατευτικϊν διατάξεων, δθλαδι ότι Np = 0, υπολογίηουμε τον ςυνολικό αρικμό βραχυκυκλωμάτων που ςυμβαίνουν ςτθ γραμμι διανομισ μζςθσ τάςθσ A-3: N tot = N s + N i + N p = 44.5 ςφάλματα/ζτοσ Τζλοσ, κάνοντασ μία αναγωγι ςτο ολικό μικοσ τθσ γραμμισ, προκφπτουν τα ςυνολικά ςφάλματα ανά ζτοσ ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι: N = 44.5 3.44 = 153 ςφάλματα/ζτοσ(ςυνολικό μικοσ γραμμισ:343.5 km) 5.3.4 Γραμμή A-4 Από τον ιςοκεραυνικό χάρτθ τθσ Ελλάδασ (ςχιμα 2.8), θ εκτίμθςθ των θμερϊν καταιγίδασ ανά ζτοσ ςτθν περιοχι του Καρπενθςίου είναι: Td = 60 θμζρεσ καταιγίδασ ανά ζτοσ Άρα θ πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ κα είναι: Νg = 0.04 60 1.25 = 6.68 κεραυνοί/km/ζτοσ Θεωροφμε το φψοσ τθσ γραμμισ 12mκαι το πλάτοσ τθσ 2,5m. Οπότε χρθςιμοποιϊντασ τα δεδομζνα αυτά, υπολογίηουμε τον αρικμό των ςφαλμάτων που οφείλονται ςε άμεςα πλιγματα κεραυνϊν ςε ακωράκιςτθ γραμμι: N = Ng 28 0.6 +b 10 = 84.75 κεραυνοί/100km/ζτοσ Σε αυτό το ςθμείο, πρζπει να γίνει ο υπολογιςμόσ του προςτατευτικοφ παράγοντα S f. Ο ςυγκεκριμζνοσ προςτατευτικόσ παράγοντασ, αντιπροςωπεφει το ποςοςτό προςταςίασ τθσ διάταξθσ από άμεςα πλιγματα κεραυνϊν. Τθν προςταςία αυτι λοιπόν, μπορεί να τθν παρζχουν δζντρα, κτίρια ι βουνά αλλά και γενικότερα υψθλότερεσ καταςκευζσ. Η A-4 είναι θ μικρότερθ ςε μικοσ γραμμι τθσ ευρφτερθσ περιοχισ του Καρπενθςίου (4.956 km) ενϊ διαςχίηει κυρίωσ τθν περιοχι τθσ πόλθσ του Καρπενθςίου. Συγκεκριμζνα, αυτι ςε ςυνδυαςμό με τθν A-2, είναι οι δφο γραμμζσ μζςθσ τάςθσ που τροφοδοτοφν όλθ τθν πόλθ με θλεκτρικό ρεφμα. Δεν παρατίκεται ςχιμα απεικόνιςθσ τθσ γραμμισ A-4 διότι διζρχεται ςχεδόν εξ ολοκλιρου από τθν πόλθ του Καρπενθςίου. Επομζνωσ: 76

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Χρθςιμοποιϊντασ το διάγραμμα του παράγοντα ςκίαςθσ ζχουμε: Μία μζςθ απόςταςθ από τθν καταςκευι 10m Φψοσ εμποδίων από τθν δεξιά πλευρά 7.5m Sf r = 0.17 Φψοσ εμποδίων από τθν αριςτερι πλευρά 7,5m Sf l = 0.17 Υπολογιςμόσ παράγοντα προςταςίασ Sfγια την A-4 Ο ςυνολικόσ ςυντελεςτισ προςταςίασ προκφπτει αν προςκζςουμε τουσ επιμζρουσ ςυντελεςτζσ. Δθλαδι: Sf tot = Sf r + Sf l =0.34 Εν ςυνεχεία μποροφμε να υπολογίςουμε τον ςυνολικό αρικμό των άμεςων πλθγμάτων τθσ γραμμισ: Ns = N 1 Sf tot = 56 κεραυνοί/100km/ζτοσ 77

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Στθ ςυνζχεια κα υπολογίςουμε τον ζμμεςο αρικμό πλθγμάτων των κεραυνϊν ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι A-4. Ο αρικμόσ αυτόσ υπολογίηεται βάςθ τθσ οδθγίασ ΙΕΕΕ ςφμφωνα με το παρακάτω ςχιμα, κεωρϊντασ το μικρότερο CFO path που ςτθν περίπτωςθ ( που ςτθν περίπτωςι μασ είναι 125kV): Υπολογιςμόσ επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων Από το παραπάνω ςχιμα λοιπόν και για CFO path 125kV, παίρνουμε ότι ο αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων είναι 3. Συνεπϊσ, μετά από αναγωγι αυτοφ του αρικμοφ αυτοφ ςτθν πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ ζχουμε: Επαγόμενα βραχυκυκλϊματα= Νg 3 = 20.04κεραυνοί/100km/ζτοσ Όταν μία γραμμι είναι προςτατευμζνθ, μπορεί να δζχεται λιγότερα άμεςα πλιγματα λόγω κεραυνϊν, αλλά θ φπαρξθ περιςςότερων κτιρίων ι δζντρων, υποδεικνφει ότι υπάρχει πικανότθτα να ςυμβοφν περιςςότερα πλιγματα ςτθ γραμμι διανομισ, γεγονόσ που αυξάνει τον αρικμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων. Ζτςι ςτον ιδθ υπάρχοντά αρικμό βραχυκυκλωμάτων που υπολογίςαμε, κα υπάρχει μία προςαφξθςθ τθσ τάξθσ του 80%. Σφμφωνα με τθν 78

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ευρωπαικι οδθγία λοιπόν, ο ςυνολικόσ αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων παρουςιάηει μία διακφμανςθ μεταξφ των άμεςων πλθγμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ, και του αρικμοφ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ. Άρα λοιπόν ζχουμε: Ni = 20.04 1.8 = 36.072 κεραυνοί/100km/ζτοσ Θεωρϊντασ ότι δεν υπάρχουν ςφάλματα που υπάρχει πικανότθτα να οφείλονται ςτθν κακι λειτουργία των προςτατευτικϊν διατάξεων, δθλαδι ότι Np = 0, υπολογίηουμε τον ςυνολικό αρικμό βραχυκυκλωμάτων που ςυμβαίνουν ςτθ γραμμι διανομισ μζςθσ τάςθσ A-4: N tot = N s + N i + N p = 92.072 ςφάλματα/ζτοσ Τζλοσ, κάνοντασ μία αναγωγι ςτο ολικό μικοσ τθσ γραμμισ, προκφπτουν τα ςυνολικά ςφάλματα ανά ζτοσ ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι: N = 92.072 0.05 = 4.6 ςφάλματα/ζτοσ(ςυνολικό μικοσ γραμμισ 4.956 km) 5.3.5 Η γραμμή A-5 Από τον ιςοκεραυνικό χάρτθ τθσ Ελλάδασ (ςχιμα 2.8), θ εκτίμθςθ των θμερϊν καταιγίδασ ανά ζτοσ ςτθν περιοχι του Καρπενθςίου είναι: Td = 60 θμζρεσ καταιγίδασ ανά ζτοσ Άρα θ πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ κα είναι: Νg = 0.04 60 1.25 = 6.68 κεραυνοί/km/ζτοσ Θεωροφμε το φψοσ τθσ γραμμισ 12mκαι το πλάτοσ τθσ 2,5m. Οπότε χρθςιμοποιϊντασ τα δεδομζνα αυτά, υπολογίηουμε τον αρικμό των ςφαλμάτων που οφείλονται ςε άμεςα πλιγματα κεραυνϊν ςε ακωράκιςτθ γραμμι: N = Ng 28 0.6 +b 10 = 84.75 κεραυνοί/100km/ζτοσ Σ αυτό το ςθμείο, πρζπει να γίνει ο υπολογιςμόσ του προςτατευτικοφ παράγοντα S f. Ο ςυγκεκριμζνοσ προςτατευτικόσ παράγοντασ, αντιπροςωπεφει το ποςοςτό προςταςίασ τθσ διάταξθσ από άμεςα πλιγματα κεραυνϊν. Τθν προςταςία αυτι 79

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ λοιπόν, μπορεί να τθν παρζχουν δζντρα, κτίρια ι βουνά αλλά και γενικότερα υψθλότερεσ καταςκευζσ. Η A-5 διζρχεται κυρίωσ από μεγάλεσ δαςικζσ εκτάςεισ, με ζντονθ βλάςτθςθ και από κάποια μικρά χωριά. Στο παρακάτω ςχιμα (χρθςιμοποιϊντασ το Googlemaps),χαράξαμε προςεγγιςτικά τθν γραμμι A-5: Σχήμα 5.4: Η γραμμή Α-5 προςεγγιςτικά(11) Χρθςιμοποιϊντασ το διάγραμμα του παράγοντα ςκίαςθσ ζχουμε: Μία μζςθ απόςταςθ από τθν καταςκευι 7.5m Φψοσ εμποδίων από τθν δεξιά πλευρά 10m Sf r = 0.45 80

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Φψοσ εμποδίων από τθν αριςτερι πλευρά 10m Sf l = 0.45 Υπολογιςμόσ του παράγοντα προςταςίασ Sf για την A-5 Ο ςυνολικόσ ςυντελεςτισ προςταςίασ προκφπτει αν προςκζςουμε τουσ επιμζρουσ ςυντελεςτζσ. Δθλαδι: Sf tot = Sf r + Sf l =0.9 Εν ςυνεχεία μποροφμε να υπολογίςουμε τον ςυνολικό αρικμό των άμεςων πλθγμάτων τθσ γραμμισ: Ns = N 1 Sf tot = 8.475 κεραυνοί/100km/ζτοσ Στθ ςυνζχεια κα υπολογίςουμε τον ζμμεςο αρικμό πλθγμάτων των κεραυνϊν ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι A-5. Ο αρικμόσ αυτόσ υπολογίηεται βάςθ τθσ οδθγίασ ΙΕΕΕ ςφμφωνα με το παρακάτω ςχιμα, κεωρϊντασ το μικρότερο CFO path που ςτθν περίπτωςθ ( που ςτθν περίπτωςι μασ είναι 125kV): 81

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Υπολογιςμόσ επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων Από το παραπάνω ςχιμα λοιπόν και για CFO path 125kV, παίρνουμε ότι ο αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων είναι 3. Συνεπϊσ, μετά από αναγωγι αυτοφ του αρικμοφ αυτοφ ςτθν πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ ζχουμε: Επαγόμενα βραχυκυκλϊματα= Νg 3 = 20.04 κεραυνοί/100km/ζτοσ Όταν μία γραμμι είναι προςτατευμζνθ, μπορεί να δζχεται λιγότερα άμεςα πλιγματα λόγω κεραυνϊν, αλλά θ φπαρξθ περιςςότερων κτιρίων ι δζντρων, υποδεικνφει ότι υπάρχει πικανότθτα να ςυμβοφν περιςςότερα πλιγματα ςτθ γραμμι διανομισ, γεγονόσ που αυξάνει τον αρικμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων. Ζτςι ςτον ιδθ υπάρχοντά αρικμό βραχυκυκλωμάτων που υπολογίςαμε, κα υπάρχει μία προςαφξθςθ τθσ τάξθσ του 80%. Σφμφωνα με τθν ευρωπαϊκι οδθγία λοιπόν, ο ςυνολικόσ αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων παρουςιάηει μία διακφμανςθ μεταξφ των άμεςων πλθγμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ, και του αρικμοφ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ. Άρα λοιπόν ζχουμε: 82

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ni = 20.04 1.8 = 36.072 κεραυνοί/100km/ζτοσ Θεωρϊντασ ότι δεν υπάρχουν ςφάλματα που υπάρχει πικανότθτα να οφείλονται ςτθν κακι λειτουργία των προςτατευτικϊν διατάξεων, δθλαδι ότι Np = 0, υπολογίηουμε τον ςυνολικό αρικμό βραχυκυκλωμάτων που ςυμβαίνουν ςτθ γραμμι διανομισ μζςθσ τάςθσ Α-5: N tot = N s + N i + N p = 44.5 ςφάλματα/ζτοσ Τζλοσ, κάνοντασ μία αναγωγι ςτο ολικό μικοσ τθσ γραμμισ, προκφπτουν τα ςυνολικά ςφάλματα ανά ζτοσ ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι: N = 44.5 1.2 = 53.4 ςφάλματα/ζτοσ (ςυνολικό μικοσ γραμμισ:119.8km) 5.3.6 Η γραμμή Α-6 Από τον ιςοκεραυνικό χάρτθ τθσ Ελλάδασ (ςχιμα 2.8), θ εκτίμθςθ των θμερϊν καταιγίδασ ανά ζτοσ ςτθν περιοχι του Καρπενθςίου είναι: Td = 60 θμζρεσ καταιγίδασ ανά ζτοσ Άρα θ πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ κα είναι: Νg = 0.04 60 1.25 = 6.68 κεραυνοί/km/ζτοσ Θεωροφμε το φψοσ τθσ γραμμισ 12mκαι το πλάτοσ τθσ 2,5m. Οπότε χρθςιμοποιϊντασ τα δεδομζνα αυτά, υπολογίηουμε τον αρικμό των ςφαλμάτων που οφείλονται ςε άμεςα πλιγματα κεραυνϊν ςε ακωράκιςτθ γραμμι: N = Ng 28 0.6 +b 10 = 84.75 κεραυνοί/100km/ζτοσ Σ αυτό το ςθμείο, πρζπει να γίνει ο υπολογιςμόσ του προςτατευτικοφ παράγοντα S f. Ο ςυγκεκριμζνοσ προςτατευτικόσ παράγοντασ, αντιπροςωπεφει το ποςοςτό προςταςίασ τθσ διάταξθσ από άμεςα πλιγματα κεραυνϊν. Τθν προςταςία αυτι λοιπόν, μπορεί να τθν παρζχουν δζντρα, κτίρια ι βουνά αλλά και γενικότερα υψθλότερεσ καταςκευζσ. Η Α-6 διζρχεται κυρίωσ από μεγάλεσ δαςικζσ εκτάςεισ, με ζντονθ βλάςτθςθ και από κάποια μικρά χωριά. Στο παρακάτω ςχιμα (χρθςιμοποιϊντασ το Googlemaps),χαράξαμε προςεγγιςτικά τθν γραμμι Α-6: 83

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Σχήμα 5.6: Η γραμμή Α-6 προςεγγιςτικά(11) Χρθςιμοποιϊντασ το διάγραμμα του παράγοντα ςκίαςθσ ζχουμε: Μία μζςθ απόςταςθ από τθν καταςκευι 7.5m Φψοσ εμποδίων από τθν δεξιά πλευρά 10m Sf r = 0.45 Φψοσ εμποδίων από τθν αριςτερι πλευρά 10m Sf l = 0.45 84

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Υπολογιςμόσ επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων Από το παραπάνω ςχιμα λοιπόν και για CFO path 125kV, παίρνουμε ότι ο αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων είναι 3. Συνεπϊσ, μετά από αναγωγι αυτοφ του αρικμοφ αυτοφ ςτθν πυκνότθτα των κεραυνϊν ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ ζχουμε: Επαγόμενα βραχυκυκλϊματα= Νg 3 = 20.04 κεραυνοί/100km/ζτοσ Όταν μία γραμμι είναι προςτατευμζνθ, μπορεί να δζχεται λιγότερα άμεςα πλιγματα λόγω κεραυνϊν, αλλά θ φπαρξθ περιςςότερων κτιρίων ι δζντρων, υποδεικνφει ότι υπάρχει πικανότθτα να ςυμβοφν περιςςότερα πλιγματα ςτθ γραμμι διανομισ, γεγονόσ που αυξάνει τον αρικμό των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων. Ζτςι ςτον ιδθ υπάρχοντά αρικμό βραχυκυκλωμάτων που υπολογίςαμε, κα υπάρχει μία προςαφξθςθ τθσ τάξθσ του 80%. Σφμφωνα με τθν ευρωπαικι οδθγία λοιπόν, ο ςυνολικόσ αρικμόσ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων παρουςιάηει μία διακφμανςθ μεταξφ των άμεςων πλθγμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ, και του αρικμοφ των επαγόμενων βραχυκυκλωμάτων ςε ανοιχτό ζδαφοσ. Άρα λοιπόν ζχουμε: 85

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ni = 20.04 1.8 = 36.072 κεραυνοί/100km/ζτοσ Θεωρϊντασ ότι δεν υπάρχουν ςφάλματα που υπάρχει πικανότθτα να οφείλονται ςτθν κακι λειτουργία των προςτατευτικϊν διατάξεων, δθλαδι ότι Np = 0, υπολογίηουμε τον ςυνολικό αρικμό βραχυκυκλωμάτων που ςυμβαίνουν ςτθ γραμμι διανομισ μζςθσ τάςθσ Α-6: N tot = N s + N i + N p = 44.5 ςφάλματα/ζτοσ Τζλοσ, κάνοντασ μία αναγωγι ςτο ολικό μικοσ τθσ γραμμισ, προκφπτουν τα ςυνολικά ςφάλματα ανά ζτοσ ςτθ ςυγκεκριμζνθ γραμμι: N = 44.5 1.49 = 66.3 ςφάλματα/ζτοσ (ςυνολικό μικοσ γραμμισ:149.018km) 5.4 Καταγεγραμμένα ςφάλματα από κεραυνικά πλήγματα Μελετϊντασ τθ βάςθ δεδομζνων που μασ δόκθκε από τθ Δ.Ε.Η, θ οποία περιλαμβάνει όλα τα καταγεγραμμζνα ςφάλματα ςτισ γραμμζσ μζςθσ τάςθσ του Καρπενθςίου αλλά και τθσ ευρφτερθσ περιοχισ του νομοφ Ευρυτανίασ, όςον αφορά το ζτοσ 2014, κα επιχειριςουμε να ςυγκρίνουμε τον κεωρθτικό αρικμό ςφαλμάτων που υπολογίςαμε παραπάνω για κάκε γραμμι, με τον αντίςτοιχο πραγματικό. Από τθ βάςθ δεδομζνων που μασ δόκθκε λοιπόν, κρατιςαμε μόνο τα ςφάλματα που προζρχονται από κεραυνικά πλιγματα. Παρακάτω φαίνεται ο αρικμόσ πραγματικϊν ςφαλμάτων για κάκε γραμμι το ζτοσ 2014: Αριθμόσ πραγματικών ςφαλμάτων για το ζτοσ 2014 Από τθν βάςθ δεδομζνων όπωσ αναφζρκθκε και παραπάνω, κρατικθκαν μόνο τα ςφάλματα που οφείλονται ςε κεραυνικά πλιγματα. Αγνοικθκαν δθλαδι τα ςφάλματα που ςθμειϊκθκε ότι προζρχονται από άλλα αίτια όπωσ για παράδειγμα 86

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ από κακοκαιρία ι άλλα αίτια. Κάποια απ αυτά, υπάρχει πικανότθτα να προιλκαν από κεραυνό, παρόλ αυτά δεν καταμετρικθκαν αφοφ δεν είμαςτε ςίγουροι για τθν προζλευςι τουσ. Εδϊ παρατίκεται ζνασ πίνακασ με τθν καταγραφι του κεωρθτικοφ και του πραγματικοφ αρικμοφ ςφαλμάτων ςτισ γραμμζσ μζςθσ τάςθσ που μελετικθκαν παραπάνω: Θεωρητικόσ, πραγματικόσ αριθμόσ ςφαλμάτων Είναι εφκολο να παρατθριςουμε ότι ςε όλεσ τισ γραμμζσ, τα αναμενόνεμα (κεωρθτικά) ςφάλματα ιταν περιςςότερα από τα πραγματικά που όντωσ καταγράφτθκαν βάςθ του αρχείου τθσ ΔΕΔΔΗΕ. Η μζκοδοσ που χρθςιμοποιικθκε παραπάνω για τον κεωρθτικό υπολογιςμό των ςφαλμάτων, αποτελεί ζνα καλό εργαλείο προςζγγιςθσ των κεραυνικϊν ςφαλμάτων που αναμζνεται να ςυμβοφν ςε μία γραμμι μζςθσ τάςθσ. Ενδιαφζρον παρουςιάηει το παρακάτω γράφθμα, ςτο οποίο απεικονίηεται ο πραγματικόσ αρικμόσ ςφαλμάτων ςε κάκε γραμμι για το ζτοσ 2014: 87

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Όπωσ ιταν αναμενόμενο, τα ςφάλματα λόγω κεραυνοφ που παρουςιάηονται ςτθν Α-3, είναι πολφ περιςςότερα ςε ςχζςθ με τισ υπόλοιπεσ γραμμζσ μζςθσ τάςθσ που αναλφονται παραπάνω. Η Α-3 είναι θ μεγαλφτερθ ςε μικοσ γραμμι (περίπου 343.5 Km) άρα διαςχίηει και το μεγαλφτερο μζροσ του νομοφ Ευρυτανίασ. Διζρχεται από δαςικζσ αλλά και αραιοκατοικθμζνεσ περιοχζσ, ενϊ ζνα μζροσ τθσ διαςχίηει και ορεινζσ περιοχζσ όπωσ για παράδειγμα τα Άγραφα. Λόγω των ορεινϊν περιοχϊν, του τεράςτιου μικουσ τθσ αλλά και τθν ζντονθσ κεραυνικισ δραςτθριότθτασ ςτθν περιοχι, θ ςυγκεκριμζνθ γραμμι εμφανίηεται πιο ευάλωτθ ςε κεραυνικά πλιγματα. Αντίκετα, βλζπουμε ότι θ Α-2 και θ Α-4 παρουςιάηουν τον μικρότερο αρικμό ςφαλμάτων. Αυτό οφείλεται ςτο ότι είναι οι μικρότερεσ γραμμζσ ςε μικοσ ενϊ διαςχίηουν κατά βάςθ τθν πόλθ του Καρπενθςίου. 5.5 Παρατηρήςεισ- Συμπεράςματα Όπωσ φαίνεται και παραπάνω, υπάρχει μία απόκλιςθ μεταξφ των καταγεγραμμζνων και κεωρθτικϊν ςφαλμάτων που υπολογίςαμε. Τα κεωρθτικά ςφάλματα με τθ μζκοδο που τα υπολογίςαμε, είναι περιςςότερα από τα πραγματικά. Υπάρχει λοιπόν ηιτθμα για τθν ακρίβεια του μοντζλου που 88