Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11863
Title: Μελέτη και προστασία γραμμής μέσης τάσης από κεραυνικό πλήγμα
Other Titles: Study and protection of medium voltage line from lightning strike
Authors: Τοπάλογλου, Ευστάθιος
Keywords: Γείωση στύλων
Κεραυνοί
Κεραυνικά πλήγματα
Γραμμές μεταφοράς
Μέση τάση
Αλεξικέραυνα
Στύλοι
Τσιμεντένιοι στύλοι
Μεταβατική συμπεριφορά
Ανάλυση υπερτάσεων
Μονωτήρες
Keywords (translated): Grounding poles
Thunders
Lightning strikes
Overhead lines
Medium voltage
Transient
Concrete poles
Surge arresters
Line insulators
Overhead lines
Groundind rods
EMTP
ATP-draw
Abstract: Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς εναέριας γραμμής μέσης τάσης με τσιμεντένιους στύλους, μετά από κεραυνικό πλήγμα και οι μέθοδοι προστασίας της. Για την μελέτη αυτή μοντελοποιήθηκε γραμμή μέσης τάσης των 20kV αποτελούμενη από 20 στύλους, εξοπλισμένους με μονωτήρες στήριξης, που τροφοδοτεί, μέσω μετασχηματιστή 20kV/220V, τριφασικό συμμετρικό ωμικό φορτίο. Τα ζητήματα που εξετάστηκαν είναι η συμπεριφορά των μονωτήρων μετά το κεραυνικό πλήγμα, ο τρόπος γείωσης των τσιμεντένιων στύλων καθώς και η χρήση αλεξικέραυνων στην γραμμή μεταφοράς. Στο 1ο Κεφάλαιο γίνεται ιστορική ανασκόπηση των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας γενικά και ακολούθως παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά του Ελληνικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας όσον αφορά τις μονάδες παραγωγής, το δίκτυο μεταφοράς και διανομής. Στο 2ο Κεφάλαιο αναλύεται το φαινόμενο του κεραυνού, τα είδη του και τα χαρακτηριστικά μεγέθη του. Έπειτα παρουσιάζονται οι επιπτώσεις ενός κεραυνικού πλήγματος στις γραμμές μεταφοράς, και ο θεωρητικός τρόπος μελέτης τους. Στο 3ο Κεφάλαιο γίνεται ανάλυση των χαρακτηριστικών των γραμμών μεταφοράς. Αρχικά υπολογίζονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των γραμμών και παρουσιάζονται οι καταπονήσεις που υφίστανται. Επιπρόσθετα γίνεται παρουσίαση των μονωτήρων στήριξης που χρησιμοποιούνται στις γραμμές μέσης τάσης, των μεθόδων γείωσης των στύλων, και τέλος δίνονται πληροφορίες για τα αλεξικέραυνα που χρησιμοποιούνται για την προστασία της. Στο 4ο Κεφάλαιο υπολογίζονται οι παράμετροι και τα χαρακτηριστικά όλων των επιμέρους στοιχείων του συστήματος ώστε να ενσωματωθούν στο EMTP. Ξεκινώντας από μία γενική παρουσίαση του ATP-draw, ορίζονται οι παράμετροι για την γραμμή μεταφοράς, τον μετασχηματιστή, το φορτίο, τους μονωτήρες στήριξης, τους τσιμεντένιους στύλους, τις ισοδύναμες, ανάλογα τον τρόπο, αντιστάσεις γείωσης και τα αλεξικέραυνα. Συγκεκριμένα για την ενσωμάτωση των μονωτήρων στο ATP-draw, δημιουργήθηκε το μοντέλο τους σε γλώσσα model σύμφωνα με τις καμπύλες τάσης – χρόνου διάσπασης (Voltage/time curves) ενώ για την προσομοίωση των τσιμεντένιων στύλων χρησιμοποιήθηκε αναλυτικό ηλεκτρικό ισοδύναμο, προκειμένου να συμπεριληφθούν τα χαρακτηριστικά του ενισχυμένου σκυροδέματος. Τέλος τα αλεξικέραυνα που χρησιμοποιήθηκαν μοντελοποιήθηκαν κατά το pinceti-giannettoni ισοδύναμο. Στο 5ο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συστήματα που προσομοιώθηκαν, τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων και οι παρατηρήσεις και τα συμπεράσματα που εξάχθηκαν. Το αρχικό σύστημα αποτελούταν από την γραμμή μεταφοράς, 20 τσιμεντένιους στύλους αγείωτους, τον μετασχηματιστή μέσης σε χαμηλή τάση και το φορτίο, και προσομοιώθηκε χωρίς κεραυνό προκειμένου να προσδιοριστεί η κανονική κατάσταση λειτουργίας του. Έπειτα προσομοιώθηκε κεραυνικό πλήγμα στην Α φάση της γραμμής μεταφοράς κοντά στον 7ο στύλο για το σύστημα, με στύλους αγείωτους για την πρώτη προσομοίωση, με στύλους γειωμένους μέσω της θεμελίωσής τους για την δεύτερη, και γειωμένους μέσω της θεμελίωσης τους μαζί με ηλεκτρόδιο γείωσης για την τρίτη. Η τέταρτη προσομοίωση πραγματοποιήθηκε με τους στύλους γειωμένους μαζί με χρήση αλεξικέραυνων κάθε 10 στύλους. Τα συμπεράσματα που εξάχθηκαν είναι χρήσιμα για την μελέτη των κεραυνικών πληγμάτων σε γραμμές μεταφοράς, για την επιλογή μεθόδου γείωσης των στύλων καθώς και την σημαντικότητα χρήσης αλεξικέραυνων.
Abstract (translated): The purpose of this present thesis is to study the transient behavior of an overhead medium voltage power line with concrete poles, after a lightning strike and its protection methods. For this study, a 20kV medium voltage line consisting of 20 poles, equipped with insulators, was used to supply a 20kV / 220V transformer with a three phase symmetric ohmic load on the end. The issues examined are, the behavior of the insulators after the lightning strike, the grounding method of the concrete poles and the use of lightning arresters in the power line. In Chapter 1 are presented an overview of the electrical energy systems in general, and the features of the Greek electricity system in terms of power plants, transmission lines and distribution lines. In Chapter 2 we analyse the phenomenon of thunder, its species and its characteristic values. Then we investigate the effects of a direct lightning strike on the transmission lines, and the theoretical way of studying them. In Chapter 4, the parameters and features of all system components are calculated to be included in the EMTP. Starting from a general presentation of the ATP-draw program, the parameters for the transmission line, the transformer, the load, the insulators, the concrete poles, the ground resistors and the lightning arresters are defined. Specifically for the integration of the insulators in the ATP-draw, their model was made according to the Voltage / time curves, while for the model of the concrete poles an analytical electrical equivalent was used to include the characteristics of the reinforced concrete. Finally, the lightning arresters used were modeled in the pinceti-giannettoni equivalent. The 5th chapter presents the simulated systems, the results of the simulations, the observations and the conclusions that were drawn. The original system consisted of the transmission line, 20 ungrounded concrete poles, the low to medium voltage transformer and the load, was simulated without lightning to determine its steady behavior. Then a lightning strike was simulated on the A phase of the transmission line near the 7th pole with ungrounded poles for the first simulation, with grounded poles, due to their foundation, for the second and grounded together with a grounding rod for the third. The fourth simulation was carried out with grounded poles and the use of lightning arresters every 10 poles. The conclusions drawn are useful for the study of lightning strikes in transmission lines, the choice of pole grounding method and the importance of the use of lightning arresters.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Topaloglou(ele).pdf5.87 MBAdobe PDFView/Open


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