Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11001
Title: Μεταβατική συμπεριφορά γείωσης ανεμογεννητριών
Other Titles: Transitional behavior of ground in wind turbines
Authors: Μαϊμάρης, Κυριάκος
Keywords: Μεταβατική συμπεριφορά γείωσης
Ανεμογεννήτριες
Ιονισμός
Keywords (translated): Grounding transitional behavior
Wind turbines
Ionization
Abstract: Η αντικεραυνική προστασία των αιολικών πάρκων αποτελεί ένα πρόβλημα με αρκετές ιδιαιτερότητες λόγω της μορφής και της τοποθέτησης των ανεμογεννητριών σε σημεία που είναι ευάλωτα σε κεραυνικά πλήγματα. Τα κεραυνικά πλήγματα αποτελούν σημαντικό κίνδυνο ζημιάς στις ανεμογεννήτριες. Το πρόβλημα γίνεται μεγαλύτερο καθώς ο αριθμός και το ύψος αυτών, συνεχώς αυξάνεται. Για αυτό τον λόγο , έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι για την προστασία των ανεμογεννητριών και διεξάγονται συνεχώς έρευνες για την αποτελεσματικότητα τους. Τα συστήματα γείωσης σχεδιάζονται με σκοπό να παρέχουν την απαραίτητη ασφάλεια τόσο σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας όσο και σφάλματος. Όσον αφορά κεραυνικά ρεύματα ή ρεύματα βραχυκύκλωσης , το σύστημα γείωσης θα πρέπει να επιτυγχάνει την απαγωγή και διάχυση αυτών μέσα στη γη , με ταχύτητα και ασφάλεια χωρίς να δημιουργούν επικίνδυνες για τον άνθρωπο, υπερτάσεις στον περιβάλλοντα χώρο. Για αυτό μελετάται η συμπεριφορά τους από πολλούς μελετητές και έχουν προταθεί διάφορα μοντέλα εξομοίωσής τους. Το σημαντικότερο κομμάτι στην μελέτη αυτή είναι η μεταβατική κατάσταση. Αυτό διότι κατά την μεταβατική κατάσταση εμφανίζονται τα πιο επικίνδυνα φαινόμενα , τάσεις και ρεύματα μπορούν να πάρουν πολύ μεγάλες τιμές καθώς και πιο γρήγοροι χρόνοι εκδήλωσης των φαινομένων. Αντικείμενο λοιπόν , της παρούσας εργασίας είναι η εξομοίωση της μεταβατικής συμπεριφοράς ενός συστήματος γείωσης μιας Ανεμογεννήτρια (Α/Γ).Επίσης προστίθεται στο κύκλωμα, το ισοδύναμο κύκλωμα του ανθρώπου για την μέτρηση και καταγραφή των βηματικών τάσεων, τάσεων επαφών και ρευμάτων σε αυτόν. Το ισοδύναμο κύκλωμα της γείωσης υλοποιήθηκε και μελετήθηκε με το λογισμικό EMTP-ATP. Οι εξομοιώσεις γίνονται βάσει του μοντέλου κυκλωματικής προσέγγισης για διάφορες τιμές ειδικών αντιστάσεων εδάφους. Σκοπός της εξομοίωσης είναι η σύγκριση των κυματομορφών των τάσεων στα διάφορα σημεία καθώς και σύγκριση για διαφορετικές διεγέρσεις και τιμές της ειδικής αντίστασης του εδάφους, όπου είναι εγκατεστημένη η ανεμογεννήτρια. Τέλος γίνεται σύγκριση των υπολογισμένων τιμών ρευμάτων και τάσεων στον άνθρωπο από τις προσομοιώσεις με τις θεωρητικές τιμές αυτών για την ασφάλεια του ανθρώπου. Αναλυτικότερα : Στο Πρώτο Κεφάλαιο γίνεται αναφορά στο φαινόμενο του κεραυνού, στις παραμέτρους των ανερχόμενων και κατερχόμενων κεραυνών και τέλος στις επιπτώσεις των κεραυνικών πληγμάτων. Στο Δεύτερο Κεφάλαιο γίνεται αναφορά σε γενικές έννοιες που θα χρησιμοποιηθούν έπειτα στο κείμενο. Μεταξύ άλλων είναι οι ορισμοί των εννοιών της γείωσης , της βηματικής τάσης, της τάσης επαφής. Έπειτα γίνεται αναφορά στα είδη των γειώσεων , οι μέθοδοι γείωσης , τα κριτήρια αποτελεσματικότητας και τα είδη των ηλεκτροδίων γείωσης. Στο Τρίτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται χαρακτηριστικά μεγέθη που αφορούν την απόκριση των συστημάτων γείωσης όπως είναι η αντίσταση γείωσης, όπως η ειδική αντίσταση εδάφους και η κρουστική σύνθετη αντίσταση. Στο Τέταρτο Κεφάλαιο παρουσιάζεται η θεωρία μελέτης του φαινομένου του ιονισμού και διάφορα μοντέλα ιονισμού που έχουν κατά καιρούς προταθεί. Στο Πέμπτο Κεφάλαιο δίνονται τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται από διάφορους ερευνητές για την εξομοίωση των συστημάτων γείωσης. Παρουσιάζονται τόσο αυτά που χρησιμοποιούνταν κατά το παρελθόν όσο και τα επικρατέστερα σύγχρονα. Στο Έκτο Κεφάλαιο περιγράφεται ο ρόλος και ο τρόπος χρήσης του λογισμικού EMTP-ATP που θα χρησιμοποιηθεί για την εξομοίωση του πλέγματος γείωσης. Στο Έβδομο Κεφάλαιο υπολογίζονται τα επιτρεπτά όρια για την τάση επαφής και την βηματική τάση με βάση την αντοχή του ανθρώπινου σώματος στο ηλεκτρικό ρεύμα και με τη χρήση ισοδύναμων κυκλωμάτων Thevenin. Στο Όγδοο Κεφάλαιο δίνονται τα στοιχεία του πλέγματος γείωσης , υπολογίζονται οι παράμετροι του. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εξομοίωσης για κάθε περίπτωση ξεχωριστά και παρατίθενται τα συγκριτικά διαγράμματα των κυματομορφών. Τέλος γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων με τις θεωρητικές τιμές για την εξαγωγή συμπερασμάτων.
Abstract (translated): The lightning protection of wind farms is a problem with a number of peculiarities due to the shape and location of wind turbines in places vulnerable to lightning strikes. Thunderbolt strikes are a major risk of damage to wind turbines. The problem is getting bigger as the number and height of them are constantly increasing. For this reason, various methods have been developed for the protection of wind turbines and ongoing research into their effectiveness is being carried out. Grounding systems are designed to provide the necessary safety in both normal and fault conditions. For lightning currents or short-circuiting currents, the grounding system must be capable of delivering and diffusing them into the ground at speed and safety without creating dangerous for man surges in the surrounding area. This is why their behavior is studied by many scholars and various simulation models have been proposed. The most important part of this study is the transitional situation. This is because in the transition state the most dangerous phenomena appear, trends and currents can get very high prices as well as faster times of occurrence of phenomena. The object of this thesis is to simulate the transient behavior of a wind system of a wind turbine. Also, the equivalent circuit of human is added to the circuit to measure and record the step trends and currents therein. The equivalent ground circuit was implemented and studied with the EMTP-ATP software. Simulations are made on the basis of the Circuit Approach model for different values of specific ground resistances. The purpose of the assimilation is to compare the stress waveforms at different points as well as to compare for different excitations and values of the ground resistance where the wind turbine is installed. Finally, the calculated values of currents and trends in humans are compared by simulations with their theoretical values for human safety. In more detail : In the First Chapter a reference is given to the phenomenon of lightning, to the parameters of rising and descending lightning and finally to the effects of lightning strikes. In the Chapter Two, a reference is given to generic concepts that will then be used next. Amongst others are the definitions of grounding concepts, step voltage, contact voltage. Then reference is made to the types of grounding, grounding methods, efficiency criteria and types of ground electrodes. In the Chapter Three i present characteristics that relate to the response of earthing systems such as earthing resistance, such as ground resistivity and impedance impedance. In the Fourth Chapter I present the study of the ionization phenomenon and various ionization models that have been proposed at times. In the Fifth Chapter I give the models used by several researchers to simulate grounding systems. Both the past and the most modern ones are presented. In the Chapter Six I describe the role and the use of the EMTP-ATP software to be used to simulate the ground grid. In the Seventh Chapter i calculate the allowable limits for contact voltage and step voltage based on the resistance of the human body to electricity and the use of equivalent Thevenin circuits. In the Eighth Chapter the ground grid elements are given and its parameters are calculated. The simulation results are presented for each case separately and the comparative waveform diagrams are presented. Finally, the results are compared with the theoretical values for conclusions.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Maimaris(ele).pdf3.66 MBAdobe PDFView/Open


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