Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/10067
Title: Μελέτη σφαλμάτων από κεραυνούς σε γραμμές μέσης τάσης στην περιοχή Άμφισσας
Other Titles: Study on faults caused by lightning strokes on distribution lines
Authors: Κάλλης, Χρήστος
Keywords: Σφάλματα
Κεραυνικά πλήγματα
Δίκτυο μέσης τάσης
Αλεξικέραυνα
Άμφισσα
Προστασία
Keywords (translated): Faults
Lightning strikes
Distribution lines
Surge arresters
Protection
Abstract: Στην παρούσα διπλωματική εργασία θα μελετηθεί η συμπεριφορά των γραμμών Μέσης Τάσης (διανομής), όταν αυτές πλήττονται ή άμεσα είτε έμμεσα από κεραυνούς. Ο κεραυνός είναι ένα φυσικό φαινόμενο που προκαλεί μεγάλα προβλήματα στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας αλλά και στον ίδιο τον άνθρωπο. Όπως είναι λογικό, το δίκτυο μεταφοράς και διανομής της ηλεκτρικής ενέργειας είναι ευάλωτο σε κεραυνικά πλήγματα. Στην περίπτωση που ένας κεραυνός πλήξει μία γραμμή, τότε εμφανίζονται σφάλματα στο δίκτυο, συνήθως με τη μορφή υπερτάσεων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι υπερτάσεις αυτές ξεπερνούν την τάση αντοχής της μόνωσης και μπορούν έτσι να δημιουργήσουν μόνιμες ή στιγμιαίες βλάβες στον εξοπλισμό. Ειδικά στην περίπτωση απουσίας προστατευτικών διατάξεων, οι βλάβες αυτές θα είναι κατά πάσα πιθανότητα μόνιμες, κάτι που συνοδεύεται συνήθως από σοβαρές οικονομικές επιπτώσεις. Λόγω της φύσης του κεραυνού, είναι πρακτικά αδύνατο να προβλέψουμε τα χαρακτηριστικά του. Στη μελέτη αυτή, χρησιμοποιούνται προσεγγιστικά μοντέλα με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια και αναλύονται οι βασικοί παράγοντες των σφαλμάτων όπως, η κεραυνική πυκνότητα στο έδαφος (GFD) και το πλήθος άμεσων και έμμεσων πληγμάτων στη γραμμή. Για την ανάλυση αυτή χρησιμοποιούμε ειδικούς πίνακες και χάρτες (π.χ. ισοκεραυνικός χάρτης). Στόχος της μελέτης είναι η εφαρμογή του θεωρητικού μοντέλου υπολογισμού σφαλμάτων σε δύο πραγματικές γραμμές και η σύγκριση των αποτελεσμάτων με πραγματικά δεδομένα 12 ετών (2003-2012). Τα αποτελέσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της αντικεραυνικής συμπεριφοράς, για την πρόβλεψη σφαλμάτων και για την ελάττωση των σφαλμάτων στις γραμμές διανομής. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία ιστορική αναφορά στον Ηλεκτρισμό, στα πρώτα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας και στην εξέλιξή τους στα σημερινά Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα, παρουσιάζεται η δομή των ΣΗΕ, οι βασικές τους λειτουργίες και γίνεται λόγος για τα σφάλματα που επηρεάζουν την ευστάθειά τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται το φυσικό φαινόμενο του κεραυνού και τα χαρακτηριστικά του, με ιδιαίτερη έμφαση σε αυτά που προκαλούν βλάβες στον εξοπλισμό των γραμμών. Περιγράφονται τρόποι πρόβλεψης και παρατήρησης κεραυνών και παρουσιάζονται τα μέσα προστασίας που χρησιμοποιούμε. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η οδηγία της IEEE για την αντικεραυνική συμπεριφορά των εναέριων γραμμών διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Σκοπός της είναι η βελτίωση των συστημάτων σε τεχνικό και οικονομικό υπόβαθρο, ώστε να μειωθούν τα σφάλματα. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται η μελέτη των δύο γραμμών διανομής της περιοχής Άμφισσας. Αναλύεται και εφαρμόζεται η μεθοδολογία που χρησιμοποιούμε για τον θεωρητικό υπολογισμό των σφαλμάτων. Παρουσιάζεται η κάθε γραμμή ξεχωριστά και δίνονται μορφολογικές και κλιματολογικές πληροφορίες. Τέλος, συγκεντρώνονται τα πραγματικά δεδομένα και γίνεται μία σύγκριση με τα θεωρητικά που υπολογίσαμε. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από τη σύγκριση των πραγματικών και θεωρητικών σφαλμάτων. Αναλύονται ενδιαφέροντα διαγράμματα σχετικά με την εμφάνιση και τη διασπορά του φαινομένου ανά περιοχή και ανά χρονική περίοδο.
Abstract (translated): This diploma thesis focuses on the lightning performance of medium voltage overhead distribution lines. Lightning is a phenomenon that causes immense problems to Electric Power Systems and is dangerous for humans, too. Naturally, our distribution and transmission networks are vulnerable to lightning strokes. If a stroke happens on a line, then there are faults, usually expressed by overvoltages. The majority of these overvoltages are higher than the critical insulation voltage and cause faults, permanently or momentarily, that can damage the equipment. Especially when there are no protection devices, those faults will probably be permanent, something that leads to serious economic consequences. Due to the nature of the lightning stroke, it is practically impossible to predict its characteristics. This thesis uses models with the greatest possible accuracy and analyzes the most important fault factors such as, the ground flash density (GFD) and the number of direct strokes or induced flashover voltages from nearby strokes. For this analysis we use appropriate tables and maps, i.e. lightning maps. The purpose of this thesis is to apply a theoretical model of fault calculation on two real distribution lines and to compare the results with 12-year given data (2003-2012). The results can be used to improve the lightning performance and to predict and reduce future faults. The first chapter provides a historical reference to Electricity, to the first electric power networks and to their evolution to what we have today. More specifically, we present their structure, their basic functions and the faults that affect their stability. In the second chapter we analyze the lightning as a physical phenomenon focusing on its characteristics and emphasizing on those which can cause faults to distribution lines. We present some observation and prediction methods for lightning strokes and finally, we mention the most common used protection devices. The third chapter presents the IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines. Its purpose is to improve the power systems technically and economically, in order to decrease the number of lightning induced faults. In the fourth chapter we study the lightning performance of two distribution lines that are located in Amfissa, Greece. The theoretical method of calculating faults is analyzed and applied. Each line is presented separately and morphological and climatological information are given. Finally, we gather the real data provided by HEDNO (Hellenic Electricity Distribution Network Operator) and compare them to the theoretical results. In the fifth and last chapter, the conclusions that where extracted from the comparison between theoretical and practical faults are presented. We analyze interesting diagrams which show the occurrence and the dispersion of the lightning strokes per area and per year.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Kallis(ele).pdf3.84 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.