Για τη διατήρηση της διαφοράς δυναμικού μεταξύ των υπό υψηλή τάση αγώγιμων μερών επιβάλλεται η μόνωση του εξοπλισμού και των εγκαταστάσεων υψηλής τάσης. Μία ευρέως χρησιμοποιούμενη κατηγορία μονωτικών υλικών είναι τα μονωτικά υγρά. Τα πιο δημοφιλή εξ’ αυτών είναι τα ορυκτά έλαια, δηλαδή έλαια προερχόμενα από πετρέλαιο εξαιτίας της εύκολης διάθεσης τους και του σχετικά χαμηλού κόστους τους. Χρήση των μονωτικών ελαίων έχουμε σε μετασχηματιστές, ελαιοδιακόπτες, πυκνωτές, καλώδια, μονωτήρες διέλευσης και μετασχηματιστές οργάνων. Στο θεωρητικό κομμάτι της εργασίας περιγράφεται αναλυτικά η χρήση των ελαίων σε κάθε μία από τις παραπάνω συσκευές καθώς και οι φυσικές, χημικές και ηλεκτρικές ιδιότητές τους. Ακόμη αναλύονται οι τρόποι διάσπασης των μονωτικών ελαίων και συγκεκριμένα η ηλεκτρονική διάσπαση, ο μηχανισμός αιωρούμενων σωματιδίων, η διάσπαση κοιλότητας και τέλος η ηλεκτρομεταφορά και ηλεκτροϋδροδυναμικό πρότυπο διηλεκτρικής διάσπασης Υπό την επίδραση καταπονήσεων η μόνωση μπορεί να υποστεί μεταβολές (μόνιμες ή παροδικές) διαφόρων ιδιοτήτων της. Η ορθή σχεδίαση της μονώσεως προϋποθέτει τη γνώση των υπερτάσεων που αναμένεται να αναπτυχθούν σ' αυτή. Η μορφή της υπέρτασης που εξετάζεται στην παρούσα εργασία είναι η κεραυνική κρουστική τάση. Για τις ατμοσφαιρικές υπερτάσεις (κεραυνού) έχει οριστεί ως τάση δοκιμής η κρούση 1.2/50 μs γιατί η μέση τιμή πολλών καταγραφέντων ρευμάτων κεραυνού κατέληξε σε αυτή περίπου τη μορφή. Η παραγωγή των συγκεκριμένων τάσεων πραγματοποιήθηκε από τη διβάθμια κρουστική γεννήτρια του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων, η λειτουργία της οποίας αναλύεται στο δεύτερο κεφάλαιο. Μία επιπλέον παράμετρος που εξετάζεται στα πλαίσια της μελέτης της διηλεκτρικής αντοχής των μονωτικών ελαίων είναι ο χρόνος που παρέρχεται μεταξύ της εφαρμογής μίας τάσης σε ένα διάκενο, αρκετής να προκαλέσει διάσπαση, και της διάσπασης και ο οποίος καλείται χρονική υστέρηση. Για τη διεξαγωγή του πειράματος χρησιμοποιήθηκε η προαναφερθείσα γεννήτρια, παλμογράφος, κυψέλη από υλικό Plexιglass και ηλεκτρόδια Rogowski καθώς και ακίδας-πλάκας. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν υπό κεραυνικές κρουστικές τάσεις θετικής πολικότητας 1.2/50 μs σε έλαιο πετρελαϊκής απόσταξης Shell Diala Oil με στόχο τη διερεύνηση της συμπεριφοράς του, καθώς μεταβάλουμε τους διάφορους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται. Συγκεντρώσαμε μετρήσεις με στόχο την παρατήρηση της επίδρασης που ασκεί στην τάση διάσπασης, το μέγεθος του διακένου, η καταπόνηση του ελαίου, ο χρόνος ηρεμίας του καθώς και οι ατμοσφαιρικές συνθήκες. Για την επεξεργασία των μετρήσεων χρησιμοποιήθηκε πρόγραμμα γραμμένο σε γλώσσα προγραμματισμού Fortran 98, το οποίο υλοποιεί τη μέθοδο μέγιστης πιθανοφάνειας. Με βάση αυτή τη μέθοδο, εξάγουμε ακριβείς τιμές για την τάση που αντιστοιχεί σε πιθανότητα διάσπασης 50% (V50), την τυπική απόκλιση (σ) των τιμών της τάσης διάσπασης για κάθε κύκλο μετρήσεων καθώς και τη διασπορά και τα όρια αξιοπιστίας των V50 και σ. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται σε πίνακες και σε διαγράμματα κανονικής κατανομής. Ένας επιπλέον παράγοντας που εξετάζεται είναι η χρονική υστέρηση για συγκεκριμένα μήκη διακένου, τόσο για ομοιόμορφο πεδίο όσο και για μη ομοιόμορφο πεδίο. / Insulation of high voltage equipment and facilities is necessary in order to retain the potential difference between under high voltage conductible particles. A widely used group of insulating materials are insulating liquids. Most popular among them are fossil oils, which are made of oil, because of their easy provision and relatively low cost. Insulating oils are used in transformers, oil disruptors, condensers, cables, transit insulators and tool transformers. The theoretical part of the essay analytically describes the use of oils in each of the above appliances as well as their natural, chemical and electrical attributes. Moreover, it explicates the ways of resolution of insulating oils, especially electronic resolution, process of pendulous particles, cavity resolution and, finally, electro transfer and electro hydro-dynamic practice of dielectric resolution. Under the influence of strain, insulation may alter (permanently or impermanently) in several of its attributes. Proper design of insulation requires knowledge of hyper voltages that may occur. The form of hyper voltage that is examined in this essay is lightning impact voltage. As to the atmospheric hyper voltages (lightning), it has been set as test voltage the shock 1.20/50 ms, because that was more or less the form in which the average rate of many recorded currents has concluded. The production of specific voltages took place at the double stage impact generator of the High Voltage laboratory, whose function is described in Chapter 2. An extra parameter that is examined during the study of dielectric persistence of insulating oils is the time that passes between the application of high enough to cause resolution in interspace voltage and resolution, which (time) is called time lag. In order to conduct the experiment, the above generator, oscillograph, hive of Plexiglass and Rogowski as well as poker planch electrodes were used. The tests took place under lightning impact voltages of positive polarity1.2/50 ms in Shell Diala Oil in order to study its behavior, as several factors on which it depends are altered. Counts were gathered in order to observe the impact of the size of interspace, oil strain, calmness time as well as atmospheric conditions on resolution voltage. As to the elaboration of counts, a program written on C programming language that effects the maximum probability method was used. Based on this method, we can draw precise rates on the voltage that corresponds with resolution possibility 50%, on typical deflection (σ) of the rates of resolution voltage for every set of counts as well as on the dispersion of V50 and σ. The results are presented on tables and diagrams of regular distribution. An extra factor examined is time lag for specific interspace lags regarding uniform as well as non uniform field.

Προκειμένου να διατηρήσουμε τη διαφορά δυναμικού ανάμεσα στα αγώγιμα μέρη που βρίσκονται υπό υψηλή τάση και να την προστατέψουμε από υπερτάσεις είναι απαραίτητη η μόνωση του εξοπλισμού. Ένας τρόπος μόνωσης που χρησιμοποιείται ευρέως είναι η προστασία με μονωτικά υγρά, και ανάμεσα σε αυτά τα πιο διαδεδομένα είναι τα ορυκτά έλαια. Αυτά είναι έλαια που προέρχονται από το πετρέλαιο και τα επιλέγουμε επειδή είναι εύκολα διαθέσιμα και έχουν χαμηλό κόστος. Στο πρώτο μέρος της εργασίας θα δούμε τη χρήση των ελαίων σε μετασχηματιστές, ελαιοδιακόπτες, πυκνωτές, καλώδια, μονωτήρες διέλευσης και μετασχηματιστές οργάνων, καθώς και τις ιδιότητες αυτών. Στη συνέχεια θα δούμε τους τρόπους διάσπασης των ελαίων που είναι η ηλεκτρονική διάσπαση, ο μηχανισμός αιωρούμενων σωματιδίων, η διάσπαση κοιλότητας, η ηλεκτρομεταφορά και το ηλεκτροϋδροδυναμικό πρότυπο διηλεκτρικής διάσπασης. Αρχικά αυτό που πρέπει να γνωρίζουμε για να μελετήσουμε τις μεταβολές που υφίσταται η μόνωση από τις καταπονήσεις που θα τις επιβάλλουμε είναι οι υπερτάσεις που θα αναπτυχθούν σε αυτή, ούτως ώστε να επιτύχουμε την ορθή σχεδίαση της. Σε αυτή την εργασία θα μελετήσουμε την επίδραση που έχουν στη μόνωση οι υπερτάσεις χειρισμών. Για τις υπερτάσεις χειρισμών είναι δύσκολο να χρησιμοποιήσουμε μια τυποποιημένη μορφή μιας και η μορφή αυτή εξαρτάται από το μήκος του διακένου. Επειδή όμως τα συνήθη διάκενα για υπερυψηλές τάσεις είναι περίπου 5 cm και για το μήκος αυτό το πιο κρίσιμο μέτωπο τάσεως είναι περίπου 250 μs, διαλέγουμε σαν τυποποιημένη τάση χειρισμών την κρουστική τάση με διάρκεια μετώπου Tcr=250 μs και διάρκεια ουράς Tq=2500 μs. Η παραγωγή των παραπάνω τάσεων έγινε με τη διβάθμια κρουστική γεννήτρια του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων, τη λειτουργία της οποίας θα αναλύσουμε στο δεύτερο κεφάλαιο. Τέλος θα μελετήσουμε και το χρόνο υστέρησης, το χρόνο δηλαδή που παρέρχεται μεταξύ της εφαρμογής μίας τάσης σε ένα διάκενο, αρκετής να προκαλέσει διάσπαση, και της διάσπασης. Κατά τη διεξαγωγή του πειράματος χρησιμοποιήσαμε την γεννήτρια που αναφέραμε παραπάνω, κυψέλη από υλικό Plexiglass, παλμογράφο για τη μελέτη της κυματομορφής της κρουστικής τάσης και εύρεση του ακριβούς σημείου διάσπασης, καθώς και ηλεκτρόδια Rogowski και ακίδας-πλάκας. Τις λεπτομέρειες της κάθε διάταξης των ηλεκτροδίων (απόσταση μεταξύ αυτών, διαστάσεις τους κ.λ.π.) θα τις δούμε σε κάθε πείραμα ξεχωριστά. Οι υπερτάσεις χειρισμών που παρήγαγε η γεννήτρια μας και χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα ήταν τάσεις θετικής πολικότητας 140/1785 μs. Οι δοκιμές έγιναν σύμφωνα με τον κανονισμό της ASTM D 3300-2000 σε έλαιο πετρελαϊκής απόσταξης, καθώς και σε φυτικό έλαιο. Μέσα από πλήθος μετρήσεων παρατηρήσαμε την επίδραση που ασκεί στην τάση διάσπασης το μέγεθος του διακένου, η καταπόνηση του ελαίου, ο χρόνος ηρεμίας του καθώς και οι ατμοσφαιρικές συνθήκες. Για την επεξεργασία των μετρήσεων χρησιμοποιήθηκε πρόγραμμα γραμμένο σε γλώσσα προγραμματισμού C, το οποίο υλοποιεί τη μέθοδο μέγιστης πιθανοφάνειας. Με βάση αυτή τη μέθοδο, εξάγουμε ακριβείς τιμές για την τάση που αντιστοιχεί σε πιθανότητα διάσπασης 50% (V50), την τυπική απόκλιση (σ) των τιμών της τάσης διάσπασης για κάθε σετ μετρήσεων καθώς και τη διασπορά των V50 και σ. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται σε πίνακες και σε διαγράμματα κανονικής κατανομής. Ένας επιπλέον παράγοντας που εξετάζεται είναι η χρονική υστέρηση για συγκεκριμένα μήκη διακένου, τόσο για ομοιόμορφο πεδίο όσο και για μη ομοιόμορφο πεδίο. / In order to preserve the voltage between the conductive parts - that are under high voltage - and in order to protect them from overvoltage, the electrical insulation of the equipment is essential. One way of insulation, which is widely used, is the protection with insulation liquids. Among them, the most widespread are the mineral oils. These oils come from petroleum and we choose them because they are easily accessible and have very low cost. On the first part of this thesis we will see the use of insulation oils on transformers, oil switches, capacitors, cables, lead-in insulators, instrument transformers and we will also study the properties of mineral oils. Additionally, we will examine the ways of electric breakdown of the oils. The most common among them are the electronic breakdown, the process of pendulous particles, cavity resolution and, finally, electro transfer and electro hydro-dynamic practice of dielectric resolution. Firstly, what we must know, so we can study the changes that happen to the insulation because of the strains we will force on it, are the overvoltages that will develop on it, in order we succeed in its proper design. Our primary focus in this dissertation is the effect of the operational overvoltages on our insulation. It is difficult to use a standard form for the operational overvoltage as this form depends on the length of the gap between the electrodes. However, the common gaps for ultra-high-voltages is around 5 cm and for this gap the most critical front of the voltage impulse is around 250 μs. As a result, we choose as a standardized operational overvoltage the voltage impulse with front length Tcr=250 μs and tail length Tq=2500 μs. The mentioned impulses were produced with the double stage impact generator of the High Voltage laboratory, whose function is described in Chapter 2. In addition, we will analyze the time lag, which is the time between the application of an impulse high enough to cause resolution in interspace and the breakdown. During the conduction of the experiment we used the generator we mentioned above, a hive made of Plexiglass, an oscillograph (in order to study the waveform of the voltage impulse and find the exact point of the breakdown), and finally Rogowski and poker-planch electrodes. The details of every set-up of the electrodes (the gap between them, their dimensions etc.) we will see them in every experiment separately. The operational overvoltages that our generator produced and were used in the experiment were voltage impulses of positive polarity 140/1785 μs. The tests were done according to the regulation of ASTM D 3300-2000 on mineral oil and on herbal oil as well. After a lot of measurements we observed the effect on the breakdown voltage of the gap between the electrodes, the strain of the oil, the calmness time and the atmospheric conditions. As to the elaboration of counts, a program written on C programming language that affects the maximum probability method was used. Based on this method, we can draw precise rates on the voltage that corresponds with resolution possibility 50%, on typical deflection (σ) of the rates of resolution voltage for every set of counts as well as on the dispersion of V50 and σ. The results are presented on tables and diagrams of regular distribution. An extra factor examined is time lag for specific interspace lags regarding uniform as well as non-uniform field.

Μελέτη της συμπεριφοράς μέσω πειραματικών αποτελεσμάτων της συνδυαστικής μόνωσης ελαίου και λεπτών χάρτινων και πλαστικών διαφραγμάτων. Συμπεράσματα: Αύξηση διηλεκτρικής αντοχής, μείωση σχετικού σφάλματος διάταξης. / Study of the behavior of composite insulations consisting of oil and paper or plastic diaphragms through experimental data analysis. Conclusions: Increased dielectric strength, reduced standard deviation/mean ratio

Είναι ευρέως γνωστό, πως ο εξοπλισμός Υψηλής Τάσης προϋποθέτει την αναγκαία ύπαρξη μόνωσης για την εύρυθμη λειτουργία του. Η μόνωση, εκτός από τον προφανή ρόλο της διατήρησης της διαφοράς δυναμικού μεταξύ των υπό υψηλή τάση αγώγιμων μερών, έχει και επιπρόσθετους σκοπούς ύπαρξης, όπως την μηχανική στήριξη του εξοπλισμού, την απαγωγή της θερμότητας, κ.α. Απόλυτα καθιερωμένη έχει γίνει η χρήση ορυκτών ελαίων ως μονωτικό υλικό στον εξοπλισμό Υψηλής Τάσης με πιο ενδεικτικό παράδειγμα, τη μόνωση των τυλιγμάτων των μετασχηματιστών ισχύος. Για πιο αποδοτικά μονωτικά αποτελέσματα στον μετασχηματιστή γίνεται συνδυαστική χρήση του λαδιού με λεπτά συνθετικά φύλλα στερεής φύσεως που καλύπτουν τα τυλίγματα. Όμως, από τις αρχές της δεκαετίας του 1970 ξεκίνησε μια προσπάθεια αντικατάστασης των συμβατικών ορυκτέλαιων, με λάδια φυτικής προέλευσης και αυτή η προσπάθεια δικαιολογείται από μία σειρά ιδιοτήτων και πλεονεκτημάτων που παρουσιάζουν οι φυσικοί εστέρες. Τα πιο σημαντικά από αυτά είναι η μεγαλύτερη ασφάλεια έναντι πυρός, η βελτίωση της απόδοσης του μετασχηματιστή και κυρίως η φιλικότητα τόσο προς το περιβάλλον όσο και προς τον άνθρωπο. Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι η διερεύνηση της συμπεριφοράς ενός συγκεκριμένου είδους φυτικό έλαιο που καταπονείται εντός διακένου, υπό γραμμικά αυξανόμενη AC τάση. Αναζητούμε, λοιπόν, την επίδραση του μονωτικού ελαίου στην τάση διάσπασης καθώς μεταβάλουμε τους διάφορους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται (παραδείγματος χάριν το μέγεθος διακένου, το ρυθμό της γραμμικής αύξησης της τάσης {kVrms/sec}, τη θερμοκρασία, το χρόνο χαλάρωσης του υγρού μεταξύ δύο διαδοχικές μετρήσεις, την επίδραση των φυσαλίδων στη μονωτική συμπεριφορά του ελαίου, κ.α. ). Για το σκοπό αυτό, προμηθευτήκαμε τον φυσικό εστέρα Envirotemp® FR3™ από την εταιρεία COOPER Power Systems, που εκτός της τάχιστης και ανέξοδης αποστολής του υγρού, μας παραχώρησε κάθε διαθέσιμη πληροφορία και την απαραίτητη τεχνογνωσία. Όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό, η διπλωματική αυτή εργασία αποτελεί συνεισφορά στη διεθνή ερευνητική προσπάθεια που γίνεται πάνω στο αντικείμενο της συλλογής πληροφοριών και εξαγωγής συμπερασμάτων για την συμπεριφορά και τις ιδιότητες των ελαίων φυτικής προέλευσης. Για την διεξαγωγή της πειραματικής διαδικασίας χρησιμοποιήθηκε η συσκευή BAUR Oil Tester DTA 822-129-1, μέρος του ηλεκτρομηχανικού εξοπλισμού του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων. Η παραγωγή γραμμικά αυξανόμενης (με μεταβλητό ρυθμό) AC τάσης, η μέτρηση της τάσης διάσπασης καθώς και η επιλογή της κατάλληλης προδιαγραφής έγιναν από τη συσκευή αυτή, λαμβάνοντας κάθε φόρα τα αναγκαία μέτρα προστασίας τόσο για τον παρατηρητή, όσο και την συνολική εγκατάσταση του εργαστηρίου. Επίσης, χρειάστηκε η κατασκευή από μηχανουργείο ειδικών ανοξείδωτων λάμων διαφορετικού πάχους με στόχο τη ρύθμιση του μεγέθους του επιθυμητού διακένου μεταξύ των ηλεκτροδίων, ανοξείδωτο δοχείο για τη θέρμανση του λαδιού, ιατρικές σύριγγες για την άντλησή του, αποστειρωμένα δοχεία για την ασφαλή αποθήκευση του, υπό δοκιμή, ελαίου και τέλος μεγάλες ποσότητες γαντιών μιας χρήσεως (τύπου ΛΑΤΕΞ) και χαρτιού για την καθαριότητα τόσο του μηχανήματος όσο και του εργαστηρίου. Η εργασία αυτή χωρίζεται σε 2 μέρη: το απαιτούμενο θεωρητικό υπόβαθρο και την παρουσίαση και επεξεργασία των μετρήσεων. Έτσι, αρχικά, παρατίθεται μια θεωρητική ανάλυση, βασισμένη στη διεθνή βιβλιογραφία, ώστε να αποσαφηνιστούν οι βασικοί μηχανισμοί που επηρεάζουν τις ηλεκτρικές ιδιότητες των ρευστών διηλεκτρικών. Σκοπός τούτου, η αποσαφήνιση των παραγόντων που χρήζουν ιδιαίτερης προσοχής, ώστε να εξασφαλιστούν τα πλέον αξιόπιστα πειραματικά αποτελέσματα, καθώς και η δημιουργία μιας πλατφόρμας θεωρητικών δεδομένων που θα βοηθήσουν στην εξαγωγή, εν τέλει, των απαραίτητων συμπερασμάτων. Το δεύτερο μέρος, αποτελείται από την παρουσίαση των πινάκων με τις μετρήσεις, τα απαραίτητα διαγράμματα και τέλος την αναλυτική διατύπωση των εξαγόμενων συμπερασμάτων. / It is widely known that the equipment of High Voltage presupposes the necessary existence of insulation for its proper operation. Apart from the obvious role of maintaining the potential difference between the under high voltage conductible parts, the insulation also has additional aims of existence, such as the mechanic support of equipment, the induction of heat, etc. The use of mining oil as insulating material in the equipment of High Voltage has been established, with more indicative example the insulation of windings in Power Transformers. For more efficient insulating results in the transformer, a combination of oil with thin solid and synthetic leaves that cover the windings is used. However, since the beginning of the seventies an attempt begun in order to replace the conventional mineral oils with oils of plant origin and the reason for this attempt is the amount of properties and advantages of natural esters. The most important of them are fireproofness, the improvement of transformer‟s efficiency and mostly the fact that they are environment as well as human friendly. This diploma thesis aims to the examination of the “behavior” of specific plant oil that is worn out within interspace under linearly increased AC voltage. So we search out the effect of the insulating oil on the voltage decomposition, as we alter the numerous factors on which it depends (the size of interspace, the rate of the voltage‟s linear increase {kVrms/sec}, the temperature, the liquid‟s relaxation time between two successional counts, the effect of bubbles on the oil‟s insulating behavior etc). In order to accomplice this purpose, we got the natural ester Envirotemp® FR3™ from the company COOPER Power Systems, which, apart from sending the liquid very fast and with no expenses, also provided us all the information available as well as the essential knowhow. As a result, it is perfectly clear that this diploma thesis is a contribution to the global searching effort on the subject of collecting information and reaching conclusions about the behavior and properties of oils of plant origin. In order to conduct this experimental process, we used the device BAUR Oil Tester DTA 822-129-1, which is part of the electromechanical equipment of the High Voltage laboratory. The production of linearly increasing (with variable rate) AC voltage, the count of the voltage decomposition as well as the selection of the proper specification were determined by this device, while taking every time the necessary precautions regarding the observer as well as the whole laboratory installation. Furthermore, several measures needed to be taken, such as the construction of specific rustproof razors of variable width, in order to adjust the size of the interspace wanted, as well as the supply of a rustproof container for the oil heating, medical syringes for its pump, antiseptic containers for safe storage of the oil under test and, finally, large quantity of disposable gloves (LATEX type) and paper for the cleaning of the device as well as the laboratory. This thesis consists of two parts: the necessary theoretical setting and the presentation and elaboration of counts. Initially, a theoretical analysis is presented, based on international bibliography, in order to clarify the basic processes that affect the electronic properties of the liquid dielectrics. The above aim at the clarification of the factors that require special attention in order to ensure the most reliable experiment results possible, as well as the creation of a platform of theoretical data that will finally help on the reach of the necessary conclusions. The second part consists of the presentation of the count tables, the necessary charts and finally the detailed enouncement of the conclusions reached.

Η μόνωση του εξοπλισμού και των εγκαταστάσεων υψηλής τάσης είναι απαραίτητη προκειμένου να διατηρηθεί η διαφορά δυναμικού μεταξύ των υπό υψηλή τάση αγώγιμων μερών. Παράλληλα με τον κύριο προορισμό της, η μόνωση μπορεί να έχει και άλλους ρόλους, όπως η μηχανική στήριξη των αγωγών, η ανταλλαγή θερμότητας κ.ά. Στην παρούσα εργασία ασχοληθήκαμε με τα ηλεκτροτεχνικά υγρά τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά. Σε θεωρητικό επίπεδο, περιγράφουμε το ρόλο των μονωτικών λαδιών, τις χρήσεις, τις ιδιότητες τους και τους παράγοντες που τα επηρεάζουν. Σε πειραματικό επίπεδο πραγματοποιούμε πλήθος μετρήσεων με στόχο την εξακρίβωση και την εξαγωγή συμπερασμάτων, χρησιμοποιώντας τη συσκευή Baur Oil Tester DTA 822-129-1 του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού του εργαστηρίου υψηλών τάσεων. Όλες οι μετρήσεις καθώς και η επιλογή της κατάλληλης προδιαγραφής των δοκιμών έγιναν από τη συσκευή αυτή, λαμβάνοντας κάθε φορά τα αναγκαία μέτρα προστασίας για μας και την εγκατάσταση του εργαστηρίου. Το μονωτικό έλαιο που χρησιμοποιούμε είναι ο φυσικός εστέρας Envirotemp® FR3™, από την εταιρεία COOPER PowerSystems. Μερικοί από τους παράγοντες που εξετάστηκαν είναι το μέγεθος του διακένου, ο τύπος της διάταξης των ηλεκτροδίων, η ύπαρξη νερού στη δοκιμαστική κυψέλη, η σχέση και συμπεριφορά του λαδιού με τον χρόνο και οι διαφοροποιήσεις στις ατμοσφαιρικές συνθήκες που επικράτησαν κατά τη διάρκεια του πειράματος. Πιο αναλυτικά η εργασία χωρίζεται σε κεφάλαια τα οποία είναι τα εξής: Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται μια αναφορά στους μετασχηματιστές και στους τύπους μόνωσης που χρησιμοποιούνται στους διάφορους μετασχηματιστές σήμερα. Στο 3ο κεφάλαιο εξετάζεται στο σύστημα μόνωσης λαδιού - χαρτιού και στη συνέχεια παρουσιάζονται τα μονωτικά λάδια που έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν μέχρι σήμερα. Στο 4ο κεφάλαιο γίνεται αναλυτική αναφορά στις ιδιότητες των μονωτικών λαδιών και συγκρίνονται οι ιδιότητες των ορυκτελαίων με αυτές των φυσικών εστέρων. Στο 5ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στους τρόπους διάσπασης των μονωτικών λαδιών. Στο 6ο κεφάλαιο εξετάζεται η γήρανση του συστήματος μόνωσης και οι παράγοντες που την επηρεάζουν. Στο 7ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η εφαρμογή Retrofilling. Τέλος, στο 8ο κεφάλαιο παρουσιάζονται κάποιες διαγνωστικές τεχνικές για τον προσδιορισμό της κατάστασης της μόνωσης. Ακολουθεί το πειραματικό μέρος στα κεφάλαια 9, 10, 11 όπου αναλύονται τα χρησιμοποιηθέντα όργανα, παρουσιάζεται η διαδικασία των μετρήσεων βήμα προς βήμα και τελικά πραγματοποιείται η συγκέντρωση των αποτελεσμάτων σε πίνακες και περαιτέρω ανάλυσή τους με βάση τα απαραίτητα διαγράμματα για την εξαγωγή συμπερασμάτων. / The insulation of equipment and installation of high voltage is needed to maintain the potential difference between the high voltage conductive parts. Alongside the main destination, the insulation may have other roles, such as mechanical support of pipelines, heat exchange, etc. In this paper we dealt with electrotechnical fluids both theoretically and experimentally. In theory, we describe the role of insulating oils, uses, properties and factors affecting them. In experimental, we realize number of measurements to identify and draw conclusions using the device Baur Oil Tester DTA 822-129-1 electrical equipment high voltage laboratory. All measurements and choice of appropriate standard tests made by this device, each time taking the necessary measures to protect us and the installation of the laboratory. The insulating oil used is the natural ester Envirotemp ® FR3 ™, from the company COOPER Power Systems. Some of the factors considered are the size of the gap, the type of device electrodes, the presence of water in the test cell, the relationship and behavior of oil over time and variations in atmospheric conditions that prevailed during the experiment. More detailed work is divided into chapters which are: The second chapter is a reference to transformers and types of insulation used in the various transformers today. The third chapter discusses the system insulating oil - paper and then presented the insulating oils used in the past until today. The fourth section provides a detailed report on the properties of insulating oils and compares the properties of these oils with natural esters. The fifth chapter refers to the ways breakdown of insulating oil. The sixth chapter examines the aging of the insulation system and factors affecting it. The seventh chapter presents the implementation Retrofilling. Finally, the eighth chapter presents some diagnostic techniques for determining the state of the insulation. The experimental part in Chapters 9, 10, 11 analyzes the instruments used, shows the process of measuring step by step and finally is made the merger of the results in tables and further analysis based on the necessary diagrams to draw conclusions. The insulation of equipment and installation of high voltage is needed to maintain the potential difference between the high voltage conductive parts. Alongside the main destination, the insulation may have other roles, such as mechanical support of pipelines, heat exchange, etc. In this paper we dealt with electrotechnical fluids both theoretically and experimentally. In theory, we describe the role of insulating oils, uses, properties and factors affecting them. In experimental, we realize number of measurements to identify and draw conclusions using the device Baur Oil Tester DTA 822-129-1 electrical equipment high voltage laboratory. All measurements and choice of appropriate standard tests made by this device, each time taking the necessary measures to protect us and the installation of the laboratory. The insulating oil used is the natural ester Envirotemp ® FR3 ™, from the company COOPER Power Systems. Some of the factors considered are the size of the gap, the type of device electrodes, the presence of water in the test cell, the relationship and behavior of oil over time and variations in atmospheric conditions that prevailed during the experiment. More detailed work is divided into chapters which are: The second chapter is a reference to transformers and types of insulation used in the various transformers today. The third chapter discusses the system insulating oil - paper and then presented the insulating oils used in the past until today. The fourth section provides a detailed report on the properties of insulating oils and compares the properties of these oils with natural esters. The fifth chapter refers to the ways breakdown of insulating oil. The sixth chapter examines the aging of the insulation system and factors affecting it. The seventh chapter presents the implementation Retrofilling. Finally, the eighth chapter presents some diagnostic techniques for determining the state of the insulation. The experimental part in Chapters 9, 10, 11 analyzes the instruments used, shows the process of measuring step by step and finally is made the merger of the results in tables and further analysis based on the necessary diagrams to draw conclusions.

Ο Κρόκος είναι πολυετές, βολβώδες φυτό, το οποίο ανήκει στην οικογένεια των ιριδοειδών και ευδοκιμεί στην νότια Ευρώπη και την νοτιοδυτική Ασία. Πιο συγκεκριμένα, στην Ελλάδα φύονται 23 είδη από τα οποία τα 10 είναι ενδημικά, πέντε εκ των οποίων εντοπίζονται στην Πελοπόννησο και ένα στην Κρήτη, όπου φύονται συνολικά 5 είδη. Το κυριότερο και περισσότερο μελετημένο είδος είναι ο Crocus sativus Linnaeus, που καλλιεργείται στην περιοχή της Κοζάνης. Τα αποξηραμένα υπέργεια τμήματα των στύλων, εκτός από τις αρτυματικές και χρωστικές τους ιδιότητες, αποτελούν επίσης σημαντική φαρμακευτική δρόγη. Διαθέτουν μεγάλη περιεκτικότητα σε αιθέριο έλαιο για το οποίο η βιβλιογραφία είναι ιδιαίτερα εκτενής, με την σαφρανάλη να ανιχνεύεται ως το επικρατέστερο συστατικό. Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας είναι η παραλαβή των αιθερίων ελαίων από στύλους τεσσάρων διαφορετικών ειδών του γένους Crocus, C.sativus L. (καλλιεργούμενο είδος της Κοζάνης), C.cartwrightianus Herbert, C.oreocreticus Burtt, C.laevigatus Bory & Chaub (αυτοφυή είδη της Κρήτης) και η ανάλυση αυτών, με απώτερο στόχο τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό των συστατικών τους, καθώς επίσης την μεταξύ τους σύγκριση. Για την απομόνωση των αιθερίων ελαίων χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της εκχύλισης σε λουτρό υπερήχων (USE) για 10 λεπτά επί 5 φορές, με σύστημα διαλυτών νερό – διαιθυλαιθέρα και αναλογία δρόγης προς διαλύτη 200mg/10mL. Ακολούθησαν διαδοχικές εκχυλίσεις στην διαχωριστική χοάνη για την απομόνωση της οργανικής φάσης, η οποία έπειτα ξηράνθηκε και συμπυκνώθηκε με αέριο άζωτο μέχρι τελικού όγκου 5mL. Η ανάλυση των αιθερίων ελαίων πραγματοποιήθηκε με χρήση αέριας χρωματογραφίας – φασματομετρίας μάζας (Gas Chromatography - Mass Spectrometry, GC – MS) [στήλη: HP – 5MS capillary column (30m x 0,25mm, 0,25μm), φέρον αέριο: He] και με την βοήθεια των λογισμικών Msdchem και MestReNova v.6.0.2 – 5475, ενώ η αναλυτική μεθοδολογία ανευρίσκεται στην βιβλιογραφία [Kanakis et al. 2004]. Ο ποιοτικός προσδιορισμός των συστατικών πραγματοποιήθηκε με βάση το πρόγραμμα Nist MS Search v.2.0, τον δείκτη κατακράτησης (Kovats Index), την χρήση εξωτερικών προτύπων και την βιβλιογραφία. Για την ποσοτικοποίηση των συστατικών χρησιμοποιήθηκαν εξωτερικά πρότυπα υψηλής καθαρότητας, συγκεκριμένα η σαφρανάλη (>88%), η ισοφορόνη (97%) και η β–ιονόνη (>98%), ενώ το βουτυλιωμένο υδροξυτολουόλιο (ΒΗΤ, >99% καθαρότητα) αποτέλεσε το εσωτερικό πρότυπο. Η ανάλυση των αιθερίων ελαίων των ειδών C.sativus, C.cartwrightianus, C.οreocreticus και C.laevigatus οδήγησε στην ανίχνευση συνολικά 26, 15, 17 και 17 συστατικών αντιστοίχως. Στο είδος C.sativus η σαφρανάλη αποτελεί το κυριότερο συστατικό, ενώ επίσης σε σημαντικές ποσότητες εντοπίζονται η 4-υδροξυ-2,6,6-τριμεθυλ-1-κυκλοεξεν-1-καρβοξαλδεΰδη (HTCC) και η ισοφορόνη. Στα είδη C.cartwrightianus και C.oreocreticus επικρατέστερη είναι η HTCC, ενώ η ισοφορόνη εμφανίζεται ως κύριο συστατικό στο είδος C.laevigatus. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα της χρωματογραφικής ανάλυσης από τα τέσσερα είδη Crocus, παρατηρείται μεγάλη ομοιότητα αναφορικά με την ποιοτική τους σύσταση. Ωστόσο, εντοπίζονται λιγότερα συστατικά και σε μικρότερες ποσότητες στα αυτοφυή είδη, συγκριτικά με το είδος C.sativus. Έτσι, στην συγκεκριμένη εργασία, η οποία συμβάλει στην φαρμακογνωστική μελέτη του γένους Crocus, απομονώθηκαν και αναλύθηκαν για πρώτη φορά αιθέρια έλαια taxa διαφορετικών από το ευρέως εξεταζόμενο είδος. Επίσης, στοχεύοντας στην σύγκριση της ποιοτικής σύστασης των υδατικών φάσεων, που είχαν συλλεχθεί κατά την απομόνωση των αιθερίων ελαίων, πραγματοποιήθηκε ανάλυση αυτών με χρήση υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης με ανιχνευτή συστοιχίας φωτοδιόδων (High Performance Liquid Chromatography - Diode Array Detector, HPLC - DAD) [χρωματογραφική στήλη ανάστροφης φάσης: Luna C–18, (250mm x 4,6mm, 5μm)] και με την βοήθεια του λογισμικού Chromeleon v.6.80. Ο διαχωρισμός των συστατικών πραγματοποιήθηκε με χρήση συστήματος βαθμιδωτής έκλουσης με δύο διαλύτες: μεθανόλη/νερό παρουσία παγόμορφου οξικού οξέος 1% ν/ν, σε θερμοκρασία δωματίου με ροή 0,7mL/min και μέτρηση της απορρόφησης στα 250nm, 308nm και 440nm, ενώ η αναλυτική μεθοδολογία είναι προτεινόμενη από τους Tarantilis et al. (1995) και τροποποιημένη από τους Chryssanthi et al. (2007). Ως πρότυπο για τις αναλύσεις χρησιμοποιήθηκε υδραλκοολικό (νερό – μεθανόλη, 1:1) εκχύλισμα (αναλογία δρόγης / διαλύτη: 50mg/3mL) των αποξηραμένων στύλων του C. sativus (τελικής συγκεντρώσεως 1mg/mL). Σύμφωνα με τα ληφθέντα αποτελέσματα, διαπιστώθηκε ότι στα χρωματογραφήματα των 4 ειδών Crocus στα εξεταζόμενα μήκη κύματος παρατηρούνται αρκετές ομοιότητες. Το γεγονός ότι το είδος C.oreocreticus, παρουσιάζει ταυτόσημο αποτύπωμα στα 440nm με το είδος C.cartwrightianus υποδεικνύει ενδεχομένως ότι το πρώτο είναι υποείδος του δεύτερου. Επιπλέον, διερευνήθηκε η αντιμικροβιακή δράση του αιθερίου ελαίου του είδους C.sativus, καθώς επίσης της σαφρανάλης και της ισοφορόνης, οι οποίες αποτελούν κύρια συστατικά των αιθερίων ελαίων όλων των εξεταζόμενων ειδών, έναντι τριών ειδών Gram-(+) βακτηρίων: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Enterococcus spp. και τριών ειδών Gram-(-) βακτηρίων: Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis. Για τον σκοπό αυτό, αναπτύχθηκαν καλλιέργειες των Gram-(+) βακτηρίων και Gram-(-) βακτηρίων σε αιματούχο άγαρ και Mac Conkey άγαρ αντιστοίχως, από τις οποίες παρασκευάστηκαν κυτταρικά εναιωρήματα σε φυσιολογικό ορό, τελικής συγκέντρωσης 105 βακτηριακά κύτταρα/mL. Για τον έλεγχο της ευαισθησίας των παθογόνων μικροοργανισμών και τον προσδιορισμό της ελάχιστης ανασταλτικής συγκέντρωσης (MIC) χρησιμοποιήθηκε η μικρομέθοδος των διαδοχικών αραιώσεων σε θρεπτικό ζωμό. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν πλάκες μικροτιτλοποίησης 96 βυθισμάτων, όπου το κυτταρικό εναιώρημα (100μL) επωάστηκε για 24 ώρες στους 37οC σε θρεπτικό ζωμό (100μL) διαβαθμιζόμενης συγκέντρωσης (υποδιπλάσιων αραιώσεων) σε αιθέριο έλαιο ή στο αντίστοιχο συστατικό. Ειδικότερα, οι αρχικές συγκεντρώσεις του αιθερίου ελαίου του C. sativus, της σαφρανάλης και της ισοφορόνης ήταν 2mg/mL, 850mg/mL και 894mg/mL αντιστοίχως. Σύμφωνα με τα πειραματικά αποτελέσματα, το αιθέριο έλαιο δεν προκάλεσε καμία αντιμικροβιακή δράση, γεγονός πιθανώς οφειλόμενο στην χαμηλή αρχική του συγκέντρωση (2mg/mL). Ενώ, η σαφρανάλη και η ισοφορόνη, εμφάνισαν αξιόλογη αντιμικροβιακή δράση έναντι των εξεταζόμενων βακτηρίων. Πιο συγκεκριμένα, αναφορικά με τα Gram-(+) βακτήρια, η MIC της σαφρανάλης προσδιορίστηκε στα 6mg/mL έναντι των Staphylococcus aureus και Staphylococcus epidermidis και στα 13mg/mL έναντι του Enterococcus spp.. Οι αντίστοιχες τιμές MIC της ισοφορόνης είναι 7mg/mL για τα δύο πρώτα και 14mg/mL για το τελευταίο. Ελέγχοντας την ευαισθησία των Gram-(-) βακτηρίων, η MIC της σαφρανάλης προσδιορίστηκε στα 13mg/mL έναντι της Escherichia coli και στα 27mg/mL έναντι των Klebsiella pneumoniae και Proteus mirabilis. Αντίστοιχα για την ισοφορόνη οι τιμές MIC είναι 14mg/mL για το πρώτο και 28mg/mL για τα δύο τελευταία. / --

Διηλεκτρικά υγρά (έλαια) χρησιμοποιούνται ευρέως για τη μόνωση κύριων τμημάτων του εξοπλισμού υψηλών τάσεων. Ειδικά τα φυτικά έλαια εμφανίζουν αυξανόμενο ενδιαφέρον έναντι των ορυκτών ελαίων, λόγω των ιδιαίτερων φυσικοχημικών χαρακτηριστικών τους (π.χ. υψηλότερη διηλεκτρική αντοχή, βιοδιάσπαση κτλ). Στην παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματοποιήθηκε μελέτη ηλεκτρικών φαινομένων και φαινομένων οπτικής εκπομπής κατά τη διάρκεια καταπόνησης φυτικού ελαίου FR3TM σε ανομοιογενές ηλεκτρικό πεδίο. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε διαμόρφωση ηλεκτροδίων ακίδας-πλάκας (1 cm και 2 cm) και εφαρμόστηκε τυποποιημένη διακοπτική κρουστική υψηλή τάση. Μεταξύ άλλων, εξήχθησαν συμπεράσματα σχετικά με τη φάση προεκκένωσης εντός του ελαίου υποβαλλόμενου σε αυτό το ανομοιογενές πεδίο. Αυτά εμφανίζουν πρακτικό ενδιαφέρον αφού στον εξοπλισμό υψηλών τάσεων τα διάκενα είναι ομοιόμορφα σε λίγες μόνο περιπτώσεις. Η όλη πειραματική εργασία εκτελέσθηκε στο Εργαστήριο Υψηλών Τάσεων του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. / Dielectric liquids (oils) are widely used for the insulation of main parts of high voltage equipment. Especially, vegetable oils have increasing interest compared to mineral oils, due to their particular physicochemical features (e.g. higher dielectric strength, biodegradability etc). In the present diploma thesis, a study of electrical and optical emission effects was realized during the stressing of vegetable oil FR3TM in an inhomogeneous electric field. More specific, point-to-plane electrode configuration was used (1 cm and 2 cm) and standard switching high voltage was applied. Among other results, conclusions related to the pre-breakdown phase in the oil subjected to this inhomogeneous field were figured out. These conclusions have interest from the practical point of view since in the high voltage equipment the gaps are uniform in a few cases only. The experimental work as a unit was carried out in the High Voltage Laboratory of the Electrical and Computer Engineering Department of the Engineer Faculty of the University of Patras.

Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι η διερεύνηση της συμπεριφοράς ενός συγκεκριμένου είδους φυτικού έλαιου που καταπονείται εντός διακένου, υπό αυξανόμενη AC τάση. Αναζητούμε, λοιπόν, την επίδραση του μονωτικού ελαίου στην τάση διάσπασης καθώς μεταβάλουμε τους διάφορους παράγοντες από οποίους εξαρτάται (π.χ. το μέγεθος διακένου, το ρυθμό φραμμικής αύξησης της τάσης {kVrms/sec}, τη θερμοκρασία, το χρόνο χαλάρωσης του υγρού μεταξύ δύο διαδοχικές μετρήσεις, την επίδραση των φυσαλίων στην μονωτική συμπεριφορά του ελαίου, κ.α.). Η διπλωματική εργασία τούτη αποτελεί μια συνεισφορά στη διεθνή ερευνητική προσπάθεια που γίνεται πάνω στο αντικείμενο της συλλογής πληροφοριών και εξαγωγής συμπερασμάτων για τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες (ηλεκτρικές, μηχανικές, χημικές) διαφόρων τύπων σύνθετων μονώσεων. Ιδιαίτερα χρήσιμη αποσκοπεί να είναι στις διεθνείς προσπάθειες βελτίωσης των επιδόσεων και της αξιοπιστίας – με ταυτόχρονη διατήρηση ή και ελάττωση του μεγέθους των σχεδιαζόμενων μονωτικών διατάξεων – για Μετασχηματιστές Υψηλής Τάσης, που αποτελούν το κυρίαρχο μέσο στα παγκόσμια δίκτυα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. / This diploma thesis aims to the examination of the “behavior” of specific plant oil that is worn out within interspace under linearly increased AC voltage. So we search out the effect of the insulating oil on the voltage decomposition, as we alter the numerous factors on which it depends (the size of interspace, the rate of the voltage’s linear increase {kVrms/sec}, the temperature, the liquid’s relaxation time between two successional counts, the effect of bubbles on the oil’s insulating behavior etc).

Είναι γνωστό ότι ο πιο σημαντικός παράγοντας για την προστασία και τη σωστή λειτουργία ενός εξοπλισμού υψηλής τάσης είναι η μόνωση του. Η πιο διαδεδομένη μορφή μόνωσης είναι η χρήση υγρών διηλεκτρικών, και συγκεκριμένα ελαίων. Αρχικά, χρησιμοποιούσαν μόνο ορυκτά έλαια ως μονωτικό υλικό διοτί ήταν εύκολη η διάθεση τους. Τα τελευταία όμως χρόνια, ήθισται να προτιμούνται φυτικά έλαια έναντι των ορυκτών, χάρη των ιδιοτήτων και πλεονεκτημάτων που παρουσιάζουν. Τα βασικά πλεονεκτήματα είναι η φιλικότητα τόσο προς το περιβάλλον όσο και στον άνθρωπο, η μη τοξικότητα τους, το υψηλό σημείο ανάφλεξης, η βιοδιάσπαση τους, καθώς και η βελτίωση της απόδοσης του μετασχηματιστή. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της συμπεριφοράς του φυτικού ελαίου FR3 κατά τη διάρκεια καταπόνησης του με εναλλασσόμενη τάση (AC) και η σύγκριση του με το ορυκτό έλαιο. Ακόμη, στόχος μας είναι να παρατηρήσουμε τη συμπεριφορά του FR3 σε συνδυασμό με μονωτικό χαρτί, αφού γνωρίζουμε ότι τα τυλίγματα μετασχηματιστών υψηλής τάσης μονώνονται και από τα 2 υλικά. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκε η συσκευη BAUR oil tester DTA 100C που αποτελεί κομμάτι του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού του εργαστηρίου των υψηλών τάσεων. Η παραγωγή γραμμικά αυξανόμενης εναλλασσόμενης (AC) τάσης με σταθερό ρυθμό 2kVrms/s και οι μετρήσεις της τάσης διάσπασης έγιναν από τη συσκευή αυτή. Τα διάκενα στα οποία καταπονήθηκε το φυτικό έλαιο είναι: rogowski 2mm, ακίδα-πλάκα 2mm, rogowski-πλάκα 2.5mm.Στη συνέχεια, πραγματοποιήσαμε μετρήσεις με διάταξη rogowski 2.5mm σε φυτικό λάδι χωρίς ανάδευση και σε καταπονημένο σε κρουστική τάση. Οι επόμενες μετρήσεις αφορούσαν το σύνθετο διάκενο χαρτί –λάδι και χρησιμοποιήσαμε 2 τύπους χαρτιού: DPP PAPER και KRAFT PAPER σε διάταξη rogowski 2.5mm. Τέλος, χρησιμοποιήσαμε ορυκτό έλαιο σε διάκενα rogowski 2.5mm και Ακίδα πλάκα 2,5 mm Επίσης, για να είμαστε άρτιοι στη σύγκριση των δύο τύπων ελαίων, πραγματοποιήσαμε αναλυτική στατιστική έρευνα ώστε να διαπιστώσουμε αν η κατανομή των πειραματικών αποτελεσμάτων προσεγγίζει την κανονική. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήσαμε το διάγραμμα διασποράς για την εκτίμηση της κατανομής. Έπειτα, με τη χρήση της συνάρτησης πυκνότητας πιθανότητας παρατηρήσαμε εποπτικά αν τα πειραματικά αποτελέσματα ακολουθούν κανονική κατανομή και υπολογίσαμε την ασσυμμετρία και την κυρτωση αυτών. Tέλος, χρησιμοποιήθηκαν τρία κριτήρια κανονικότητας, το Shapiro-Wilk, το Kolmogrov-Smirnov, και το Anderson-Darling καθώς και το διάγραμμα Normal Plot. Κρίνοντας από τα αποτελέσματα, προκύπτει ότι η τάσης διάπασης για το φυτικό έλαιο είναι μεγαλύτερη σε σχέση με το ορυκτό. Επίσης, είναι φανερό ότι η ύπαρξη σύνθετου διακένου (έλαιο – χαρτί) μειώνει την τάση διάσπασης του FR3. Τέλος, φαίνεται ότι σχεδόν για όλες τις διατάξεις, τα πειραματικά αποτελέσματα ακολουθούν την κανονική κατανομή. / It is known that the most important factor for the protection and proper operation of high voltage equipment is the insulation achievements. The most widespread form of insulation is the use of liquid dielectrics, manely dielectric oils. Initially, only mineral oil were used as an insulating material because it was easily available. However, the last decades vegetable oils are preferred to fossil thanks to the properties and advantages they present. The main advantages are the friendliness of both the environment and humans, non- toxicity, high flash point, biodegradation, as well as improving the efficiency of the transformer. The purpose of this thesis is to investigate the behavior of natural oil FR3 during stress with alternating current (AC) and compared with the mineral oil. Furthermore, our aim is to observe the behavior of this oil in combination with insulating paper, since we know that the high voltage transformer windings are insulated from the two materials. For this reason, using the device BAUR oil tester DTA 100C which is part of the electrical equipment of High Voltage laboratory. The production increased linearly alternating (ac) voltage steadily 2kVrms/s, and measurements of the breakdown voltage were made of this device.The gaps that we were measured are: rogowski 2mm, point-plane 2mm, rogowski-plane 2mm. Then, we measured the breakdown voltage for rogowski 2,5mm without stirring and for an overworked oil. Next measurments concered the combination of paper-oil, where we used two types of insulating paper:DPP and KRAFT PAPER (rogowski 2.5mm).finally we measured mineral oil in gaps: rogowski 2.5 mm and point-plane 2.5 mm Also, being correct to compare the two types of oils, we conducted a detailed survey about whether the experimental results follow the normal distribution. Specifically, we used the scatter plot to estimate the distribution of our experimental results. Then, using the probability density function we observed if the experimental results follow a normal distribution and calculated the coefficients of skewness and kurtosis. Finally, we used two hypothesis tests, the Shapiro – Wilk test,the Kolomogrov-Smirnov test and the Anderson-Darling, as well as the Normal Probability Plot. Αccording to the results, we observe that the breakdown voltage of natural ester oil is greater than mineral’s oil. Also, it is obvious that the existence of a complex gap (oil-paper) reduces the breakdown voltage. Finally, it seems that for almost all the provisions, the experimental results follow the normal distribution.

Λόγω της αύξησης των τιμών του αργού πετρελαίου, τα τελευταία χρόνια η παραγωγή βιοντίζελ (biodiesel) έχει αποκτήσει μεγάλο ενδιαφέρον. Η χρήση των φυτικών ελαίων ως πρώτη ύλη στη βιομηχανία παραγωγής βιοντίζελ έχει πολλά μειονεκτήματα. Επομένως, το ενδιαφέρον των ερευνητών έχει στραφεί στη χρήση των SCO (ελαίων μονοκύτταρων οργανισμών), ως μία εναλλακτική πρώτη ύλη. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, η βιομηχανική γλυκερόλη μετατράπηκε σε SCO από διάφορα στελέχη ελαιογόνων Ζυγομυκήτων, οι οποίοι καλλιεργήθηκαν υπό μη-ασηπτικές συνθήκες, χρησιμοποιώντας εκλεκτικά, περιοριστικά ως προς την πηγή αζώτου θρεπτικά μέσα καλλιέργειας, τα οποία ανέστειλαν τη βακτηριακή αύξηση. Όταν οι μύκητες Thamnidium elegans, Mortierella ramanniana, Mortierella isabellina, Zygorhynchus moelleri, Mucor sp. και Cunninghamella echinulatα καλλιεργήθηκαν σε pH6 υπό μη-ασηπτικές συνθήκες, ήταν ικανοί να παράγουν 1,2- 4,1 g/l βιομάζα και να συνθέτουν 17,5- 49,3% wt/wt λιπίδια επί της ξηρής τους βιομάζας. Τα επίπεδα σύνθεσης της βιομάζας ήταν ~50% χαμηλότερα από εκείνα που επιτεύχθηκαν όταν οι Ζυγομύκητες καλλιεργήθηκαν υπό ασηπτικές συνθήκες. Διάφορες αντι-βακτηριακές ουσίες (αιθέρια έλαια, αντιβιοτικά) χρησιμοποιήθηκαν ώστε να επιτευχθεί υψηλότερη συσσώρευση βιομάζας και λιπιδίων από τους Ζυγομύκητες. Σε pH5, ο μύκητας M. ramanniana παρήγαγε 4,4 g/l βιομάζα που περιείχε 22% wt/wt λιπίδια, ενώ ο μύκητας T. elegans παρήγαγε 3,4 g/l βιομάζα που περιείχε 45% wt/wt λιπίδια επί της ξηρής τους βιομάζας. Όταν προστέθηκε στο μέσο καλλιέργειας αιθέριο έλαιο θυμαριού, 4,8 g/l βιομάζα συντέθηκαν από το μύκητα Τ. elegans που περιείχαν 42,6% wt/wt λιπίδια. Επιπλέον, όταν προστέθηκαν στο μέσο καλλιέργειας αντιβιοτικά και αιθέριο έλαιο, ο μύκητας T. elegans ήταν ικανός να παράγει 7,9 g/l βιομάζα που περιείχε 31,5 % wt/wt λιπίδια. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι αν και ο πληθυσμός των βακτηρίων ανέστειλε την αύξηση των μυκήτων, η συσσώρευση των λιπιδίων δεν επηρεάστηκε από την παρουσία των βακτηρίων στο μέσο καλλιέργειας, συγκρινόμενα με αποτελέσματα πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν υπό ασηπτικές συνθήκες (control). Ως εκ τούτου, αναπτύχθηκε μια διεργασία δύο σταδίων στις κωνικές φιάλες και στο βιοαντιδραστήρα, κατά την οποία η αύξηση του μύκητα πραγματοποιήθηκε υπό ασηπτικές συνθήκες (1ο στάδιο) και ακολούθησε η συσσώρευση των λιπιδίων που πραγματοποιήθηκε υπό μη-ασηπτικές συνθήκες (2ο στάδιο). Στο 2ο στάδιο, προστέθηκε στο θρεπτικό μέσο καλλιέργειας αιθέριο έλαιο θυμαριού ως αντι- βακτηριακή ουσία. Από αυτή τη διεργασία, υψηλές ποσότητες λιπιδίων συσσωρεύτηκαν μέσα στο μυκήλιο του μύκητα, με απόδοση που έφτασε περίπου 13% wt/wt μικροβιακού ελαίου ανά καταναλωθείσα γλυκερόλη. / Biodiesel production has gained much interest during last years as an alternative fuel source, which arises from the escalating prices of petroleum fuels. The use of plant oils as feedstock for the biodiesel manufacture has many drawbacks, thus the interest has turned to single cell oil (SCO) as an alternative. In this thesis, raw glycerol was converted into SCO by oleaginous Zygomycetes, cultivated under non-aseptic conditions, using selective nitrogen limited media that inhibit the bacterial growth. Thamnidium elegans, Mortierella ramanniana, Mortierella isabellina, Zygorhynchus moelleri, Mucor sp. and Cunninghamella echinulata, cultivated at pH6 under non-aseptic conditions, were able to produce 1.2- 4.1 g/l of biomass and synthesized 17.5- 49.3 % wt/wt of lipids in their biomass. These accumulation levels in biomass were ~50% lower compared to those achieved when Zygomycetes grown under aseptic conditions. Various anti-bacterial compounds, including essential oils and antibiotics were used in order to achieve a higher biomass and lipid accumulation. At pH5, M. ramanniana produced 4.4 g/l biomass containing 22% wt/wt lipids in their biomass, while T. elegans produced 3.4 g/l biomass containing 45% wt/wt of lipids. When thyme essential oil was added into the growth medium, T. elegans produced 4.8 g/l biomass containing 42.6% wt/wt lipids. Furthermore, with the addition of antibiotics together with essential oil into the medium, the production of SCO was further improved with T. elegans being able to produce 7.9 g/l of biomass containing 31.5% wt/wt lipids. The obtained data showed that although bacterial populations inhibited the fungal growth, lipid accumulation remained unaffected by the presence of bacteria in the growth medium compared to control experiments (conducted under aseptic conditions). Therefore, a two-stage process was developed in both flasks and bioreactor, in which growth was performed under aseptic conditions (1st stage) followed by lipid accumulation performed under non-aseptic conditions (2nd stage) in the presence of thyme essential oil as an antibacterial agent. Large amounts of lipids were accumulated inside the mycelia, yielding around 13% wt/wt of oil per glycerol consumed.