Στα κεφάλαια που ακολουθούν παρατίθενται στοιχεία για το δίκτυο υψηλής και υπερυψηλής τάσης της Δυτικής Ελλάδας. Τα στοιχειά αυτά καλύπτουν ένα διάστημα 14 ετών. Γίνεται επεξεργασία των στοιχείων αυτών με στόχο να αξιολογηθεί η λειτουργία της γραμμής σε σύγκριση με τις προδιαγραφές κατασκευής.Επίσης εξάγονται και αλλά χρήσιμα συμπεράσματα ακόμα και για τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της λειτουργίας του δικτύου γενικότερα. Στο 1ο κεφάλαιο αναφέρονται τα είδη σφαλμάτων(χωρίζονται σε κατηγορίες με βάση τη χρονική τους διάρκεια και τις επιπτώσεις αυτών στο δίκτυο) που παρουσιάζονται στις γραμμές και γίνεται επεξεργασία αυτών. Οι κατηγορίες των σφαλμάτων είναι • Παροδικά • Παραμένοντα • Μόνιμα Τα κριτήρια κατηγοριοποίησης είναι η διάρκεια των σφαλμάτων και το ύψος της ζημιάς που προκαλούν. Βέβαια οι δυο αυτές ποσότητες είναι αλληλένδετες και ανάλογες. Μια ζημιά που θα καταστρέψει παραδείγματος χάρη έναν πυλώνα θα διαρκέσει ως βλάβη, στην καλύτερη περίπτωση, μερικές μέρες. Έτσι τα παροδικά σφάλματα διαρκούν το πολύ μερικά δευτερόλεπτα και το δίκτυο στο οποίο εμφανίζεται το σφάλμα επανέρχεται σε λειτουργία από μόνο του, δίχως την ανάγκη παρέμβασης. Τα μόνιμα σφάλματα είναι τα σοβαρότερα και τα πλέον απευκταία. Απαιτούν την παρέμβαση συνεργείου της Δ.Ε.Η. στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων τους. Τα παροδικά είναι τα σφάλματα με χαρακτηριστικά κάπου ενδιάμεσα των δυο προηγούμενων κατηγοριών. Στο 2ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αιτία που προκαλούν τα σφάλματα στις γραμμές και γίνεται εκτενέστερη αναφορά στις ατμοσφαιρικές υπερτάσεις. Όσον αφορά τις τελευταίες ακολουθεί μέσα στο κεφάλαιο ποιοτικη και ποσοτική ανάλυση των δεδομένων. Η πλειονότητα των σφαλμάτων προκαλείται εξαιτίας κακών ατμοσφαιρικών συνθηκών. Με τον όρο αυτό στη συγκεκριμένη περίπτωση εννοούμε κυρίως τα κεραυνικά πλήγματα πάνω σε μια γραμμη ή πολύ κοντά σε αυτή. Αρκετά πιο σπάνια μπορεί να προκαλέσει σοβαρό σφάλμα σε μια γραμμη ο δυνατός αέρας. Όχι πως και αυτό το ενδεχόμενο είναι απίθανο. Είναι δυνατό ο αέρας με την άσκηση δύναμης πάνω σε μια γραμμη είτε με άμεσο είτε με έμμεσο τρόπο (να ξεριζώσει ένα δέντρο και αυτό να πέσει πάνω στη γραμμη ) να προκαλέσει σοβαρή ζημιά στη γραμμη. Παρατηρείται πως ο αριθμός των σφαλμάτων εμφανίζει ομαλές αυξομειώσεις εκτός εξαιρετικών περιπτώσεων , όπως αποτελεί στην περίπτωση μας το έτος 1993 κατά το οποίο αυξάνονται ραγδαία τα σφάλματα ενώ το αμέσως επόμενο έτος επανέρχονται στα προ δυο ετών επίπεδά τους. Στο 3ο κεφάλαιο γίνεται σύντομη αναφορά στο κλίμα της Ελλάδας , στην κεραυνική συχνότητα και σε βασικά χαρακτηριστικά των γραμμών και των πυλώνων στο υπό εξέταση δίκτυο. Το κλίμα της Ελλάδος βέβαια δεν είναι ανεξάρτητο του κλίματος σε παγκόσμια κλίμακα. Επομένως , συνυπολογίζοντας τα δεδομένα που έχουν διαμορφωθεί τα τελευταία χρόνια με τις απότομες διακυμάνσεις του καιρού, είναι φυσιολογικό κάποιες παραδοχές που έχουμε κάνει στα πλαίσια της εργασίας αυτής να μην επιβεβαιώνονται πάντα. Ο χάρτης ισοκεραυνικών καμπύλων που παρατίθεται είναι μέρος του παγκοσμίου χάρτη ισοκεραυνικών καμπύλων. Και σε αυτήν την περίπτωση έχουν γίνει κάποιες παραδοχές και γενικεύσεις από τους επιστήμονες που έχουν σχεδιάσει αυτούς τους χάρτες και είναι λογικό να παρουσιάζονται αποκλίσεις στην πραγματικότητα. Τέλος τα χαρακτηριστικά του δικτύου είναι μια ευγενική παραχώρηση της Δ.Ε.Η. όπως βέβαια και όλα τα στοιχειά που εξετάζουμε. Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μέθοδος ANACOM η οποία θα χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή θεωρητικών δεδομένων , τα οποία θα αντιπαρατεθούν στη συνέχεια με τα πραγματικα. Η μέθοδος αυτή είναι μια εξέλιξη παλαιοτέρων μεθόδων και χρησιμοποιείται ευρύτατα σε θέματα σφαλμάτων γραμμών μεταφοράς ρεύματος. Επίσης υπολογίζει τα σφάλματα θωράκισης καθώς και τα ανάστροφα σφάλματα. Κατά τον υπολογισμό των σφαλμάτων πρέπει να λάβουμε υπόψη μας πολλούς παράγοντες όπως αριθμό μονωτήρων ,αντίσταση γείωσης πυλώνων ,τάση δικτύου ,αριθμό αγωγών προστασίας ,ημέρες καταιγίδας ,μήκος της γραμμής αλλά ταυτόχρονα κάνουμε και ορισμένες παραδοχές όπως το ποσοστό των κεραυνών που παρακάμπτουν τον αγωγό προστασίας και πλήττουν τη γραμμη. Στο 5ο κεφάλαιο παρατίθεται αναλυτικά ο υπολογισμός σφαλμάτων σε όλα τα τμήματα του δικτύου. Το υπό εξέταση δίκτυο χωρίζεται σε μεγάλο αριθμό μικρότερων τμημάτων. Ακόμα και στην περίπτωση που το δίκτυο έχει ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά εκατέρωθεν , ας πούμε , ενός υποσταθμού ,πάλι υπολογίζουμε ξεχωριστά τα αναμενομενα σφάλματα. Η τμηματοποίηση αυτή είναι απαραίτητη κυρίως γιατί έτσι είναι καταγεγραμμένα τα στοιχειά που έχουμε λάβει από τη Δ.Ε.Η.. Το κεφάλαιο αυτό είναι καθαρά υπολογιστικό αλλά είναι απολύτως απαραίτητο για να γίνει η περαιτέρω επεξεργασία των στοιχείων. Στο 6ο κεφάλαιο αναλύεται και εξηγείται η απόκλιση μεταξύ αναμενόμενων και πραγματικών σφαλμάτων. Στο τελικό αποτέλεσμα παρατηρούμε μια πολύ σημαντική απόκλιση μεταξύ των αναμενόμενων και των πραγματικών σφαλμάτων. Η απόκλιση αυτή έχει διάφορες αιτίες που την προκαλούν : • Όπως προαναφέραμε έχουν γίνει κάποιες παραδοχές και στρογγυλοποιήσεις οι τιμές των οποίων είναι πάντα μεγαλύτερες της μέσης εκτιμημένης. • Αρκετά τμήματα της γραμμής τέμνουν περισσότερες από μια ισοκεραυνικές καμπύλες. Αφενός είναι εξαιρετικά δύσκολο να βρούμε το ακριβές νούμερο ‘ήμερων καταιγίδας ‘ αφετέρου είναι προτιμότερο οποιαδήποτε στρογγυλοποίηση να μη γίνει χαμηλότερα του επιπέδου μέσης τιμής αλλά υψηλοτέρα αυτής αφού ασχολούμαστε με την προστασία πολύ ακριβών συσκευών και ενός κοινωνικού αγαθού όπως είναι το ηλεκτρικό ρεύμα. • Η τιμή της αντίστασης των πυλώνων θεωρείται σταθερή για όλο το μήκος κάθε τμήματος. Αυτό είναι ιδιαίτερα απίθανο. Η τιμή της αντίστασης του εδάφους μεταβάλλεται σε απόσταση μερικών μέτρων πόσο δε μάλλον σε αποστάσεις εκατοντάδων μέτρων όπως είναι το άνοιγμα μεταξύ των πυλώνων. Επίσης η ειδική τιμή της αντίστασης εδάφους μεταβάλλεται και κατά τη διάρκεια ενός έτους κυρίως λόγω της μεταβολής της υγρασίας του εδάφους. • Τέλος δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι αναφερόμαστε σε ανθρώπινες κατασκευές οπότε δεν είναι εφικτό να πετύχουμε ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά. Στο 7ο κεφάλαιο τέλος αναπτύσσεται διεξοδικότερα και με τη χρήση παραδείγματος ,ο ρόλος που παίζει η διαδρομή της γραμμής ( routing ) στην αντικεραυνική συμπεριφορά των γραμμών υψηλής τάσης. Το παράδειγμα σύγκρισης που παρατίθεται (Αχελώος- Δίστομο και Αχελώος – Πουρνάρι )είναι χαρακτηριστικό γιατί αφορά δυο τμήματα του δικτύου με πολλά κοινά χαρακτηριστικά. Ίδια τιμή αντίστασης γείωσης , ίδιο αριθμό πυλώνων , ίδια τάση μεταφοράς ,ίδιο τύπο και αριθμό αγωγών. Συν τοις άλλοις τα δυο αυτά τμήματα έχουν κοινό σημείο ‘ εκκίνησης’ τον Αχελώο απλά έχουν αντίθετες κατευθύνσεις. Οι μοναδικές διαφορές είναι τα μήκη των τμημάτων και ο αριθμός των ήμερων καταιγίδας,παράγοντες οι οποίοι βέβαια συνυπολογίζονται στη θεωρητική εκτίμηση των σφαλμάτων. Στην πράξη όμως αποδεικνύεται μια απόκλιση 15% υπέρ της γραμμής που είναι κατασκευασμένη σε πιο προστατευμένο περιβάλλον(Αχελώος – Δίστομο). Βρίσκεται σε πλαγιές ορεινών όγκων και όχι σε πεδιάδες. Επίσης κανένα κομμάτι δεν διέρχεται από κορυφή βουνού όπως συμβαίνει αναγκαστικά στη δεύτερη περίπτωση. / In the capitals that follow are mentioned elements for the high voltage network of Western Greece. The elements cover one interval of 14 years. A treatment of these elements in order to evaluate the operation of line compared to its construction specifications. There are also exported useful conclusions even on the methods that are used for the evaluation of operation of network in general. In the 1st chapter are reported the types of faults (are separated in categories with base their time duration and the repercussions of these in the network) that are presented in the lines and takes place treatment of these. The categories of faults are • Transitory • Remaining the • Permanently The criteria of categorization are the duration of faults and the height of damage that they cause. Of course these two quantities are interrelated and proportional. A damage that will destroy for example pylon will last as damage, in better, case certain days. Thus the transitory faults lasts at maximum certain seconds and the network in which is presented the fault is back on line on his own, without the need of intervention. The permanent faults are most serious. They require the intervention of repair crew of Δ.Ε.Η. in the overwhelming majority of their cases. Transitory are the faults with characteristically somewhere in-between the two previous categories. In the 2nd chapter are presented the reason that cause the faults in the lines and becomes a more extensive report in the atmospheric hypertensions. With regard to the last ones follows in to the capital, qualitative and quantitative analysis of data. The majority of faults are caused because of the bad atmospheric conditions. With this term in the particular case we mainly mean the thunder strokes on a line or a lot near it. Enough more seldom it can cause serious fault in a line the strong air wind. It is possible the wind with the exercise of force on a line either with direct or with indirect way (it eradicates a tree and this it falls on the line) will cause serious damage in the line. It is observed that the number of faults presents smooth fluctuations except exceptional cases, as it constitutes in our case the year 1993 at which are increased rapidly the faults while the immediately next year falls down in the two years ago levels. In the 3rd chapter follows short report in the climate of Greece, in the thunder frequency and in basic characteristics of lines and pylons in the network under review. The climate of Greece of course is not independent of the climate in world scale. Consequently, taking under consideration the data that have been shaped in the past few years with the abrupt fluctuations of climate, it is logical that certain admissions that we have made in the frames of this work will not always be confirmed. The map of thunder density that is presented is part of a similar world map. In this case also there have been certain admissions and generalizations from the scientists that have drawn these maps and are the reason that are presented divergences in reality. Finally the characteristics of network are a polite concession of Δ.Ε.Η. as of course and the data that we examine. In the 4th chapter is presented the method ANACOM which will be used for the export of theoretical data, which afterwards will be compared with real data. This method is a development of older methods and is used very widely on issues concerning the faults in current transport lines. Also it calculates the faults of armoring as well as the backstroke faults. At the calculation of faults we should take into consideration a lot of factors such as number the ground resistance of pylons, the voltage of the network, the number of protection conductors, the days of storm, the length of line but simultaneously we must make certain admissions as the percentage the lightings that surpass the protection line and strike the line. In the 5th chapter is mentioned analytically the calculation of faults in all the departments of the network. The network under review is separated in a large number of smaller departments. Even in the case where the network has precisely the exact same characteristics at both sides, for example, of a substation, nevertheless we calculate separately the expected faults. This segmentation is essential mainly because thus it is organized the database that we have received from Δ.Ε.Η.. This capital is clearly a calculating one but is absolutely essential in order to precede the further analysis of data. In the 6th chapter is analyzed and is explained the divergence between expected and occurred faults. In the final conclusion we observe a very important divergence between the expected also real faults. This divergence has various reasons that cause it: As we mentioned before there have been certain admissions and approximations of the values. Enough departments of line go through from more than one thunder map lines. On one side it is exceptionally difficult to find a precise number `of days of storm ` on the other hand it is preferable any approximation not to lower than the level of medium price but greater than this considering that we deal with the protection of very expensive appliances and a social good such as the electric current. The level of resistance of pylons is considered constant for all the length of each department. This is particularly improbable. The price of resistance of ground is altered in distance of certain meters not to mention in distances of hundreds of meters as is the opening between the pylons. In the 7th chapter is developed more extensively with the use of example, the role that plays the path of the line (routing) in the protection of lines of high voltage. The example of comparison that is mentioned (Acheloos Distomo and Acheloos - Poyrnari) is characteristic because it concerns two departments of network with a lot of common characteristics. Same price of ground resistance, same number of pylons, same voltage level, same type and number of conductors. Plus this two departments have common point `of departure' Acheloos and simply have opposite directions. The sole differences are the lengths of departments and the number of days of storm, factors which of course are included in the theoretical estimate of faults. Into practice however is proved a divergence 15% in favor of the line that is manufactured in more protected environment (Acheloos - Distomo). It is found in the side of mountains and not in plains.

Σε αυτή την διπλωματική εργασία θα γίνει μελέτη της συμπεριφοράς γραμμών διανομής σε καταπονήσεις από κεραυνούς. Η πτώση ενός κεραυνού είτε απευθείας πάνω στο δίκτυο είτε κοντά σε αυτό προκαλεί βίαιες μετακινήσεις φορτίων μέσα στο δίκτυο υπό την μορφή ρεύματος Ι, πολλών (kA). Τα φορτία οδεύουν κατά μήκος των γραμμών και κατά τις δυο διευθύνσεις με τη μορφή οδεύοντων κυμάτων τάσεως και αντίστοιχου ρεύματος, μέχρις ότου εξαφανισθούν λόγω απόσβεσης ή διαρροής ή διάσπασης της μονωτικής ικανότητας των γραμμών. Η τάση που επάγεται (V=I*Z) συνήθως υπερβαίνει την κρουστική τάση αντοχής των μονώσεων του δικτύου και, αν δεν υπάρχει κατάλληλη προστασία της γραμμής προκαλεί διάσπαση της μόνωσης. Έτσι η στάθμη αντοχής της μόνωσης π.χ. των μετασχηματιστών, των διακοπτών κτλ. του δικτύου, πρέπει να είναι σημαντικά ανώτερη από την στάθμη της τάσεως, που μπορεί να εγγυηθεί η προστασία, που παρέχουν τα μέσα προστασίας. Η ηλεκτρική μόνωση στα περισσότερα συστήματα διανομής δεν είναι ομογενής. Η στάθμη μόνωσης (BIL) σε ένα δοσμένο τμήμα γραμμής μεταβάλλεται ευρέως. Επιπλέον οι γραμμές διανομής είναι σύνθετα ηλεκτρικά κυκλώματα τα οποία δεν είναι εύκολο να προσαρμοστούν σε κάποιο συγκεκριμένο μαθηματικό μοντέλο και να αναλυθούν για να προσδιορίσουμε τη στάθμη μόνωσης. Όμως οι μέθοδοι που προτείνονται σε αυτή τη διπλωματική εργασία είναι μαθηματικά απλές και αποδεικνύουν μόνο κατάλληλες προσεγγίσεις για τον σχεδιασμό των πιο συνήθων γραμμών διανομής. Ο σχεδιασμός της προστασίας από κεραυνούς σε γραμμές διανομής γίνεται λαμβάνοντας υπόψη τα εξής αποτελέσματα. 1. Τον αριθμό των βραχυκυκλωμάτων που θα συμβούν σε μια γραμμή διανομής όταν αυτή πλήττεται άμεσα από κεραυνούς. 2. Τον αριθμό των βραχυκυκλωμάτων που θα συμβούν εξαιτίας των πληγμάτων κεραυνών σε γειτονικό έδαφος. Στο πρώτο μέρος της εργασίας αναφέρεται η ΙΕΕΕ οδηγία για τη συμπεριφορά έναντι κεραυνών των εναέριων γραμμών διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Σκοπός της είναι να παρουσιάσει εναλλακτικές λύσεις για τη μείωση των βραχυκυκλωμάτων που προκαλούνται από κεραυνό στις εναέριες γραμμές. Συγκεκριμένα θα προσδιοριστεί η συμπεριφορά των εναέριων γραμμών διανομής σε περίπτωση πτώσης κεραυνού (πλήγματα κεραυνών και βραχυκυκλώματα από επαγόμενη τάση), το επίπεδο μόνωσης των γραμμών διανομής, η προστασία των γραμμών διανομής με προστατευτικό αγωγό καθώς επίσης και η προστασία των γραμμών με αλεξικέραυνα. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας, θα αναπτυχθεί η καταγραφή σφαλμάτων και βλαβών λόγω πτώσεως κεραυνών στο δίκτυο της Μ.Τ. σε μετασχηματιστές καθώς και στις γραμμές διανομής Μ.Τ. κατά το έτος 2008 στην περιοχή της Πάτρας και γίνεται η συσχέτισή τους με τα θεωρητικά αποτελέσματα. / In the present "Diploma thesis", the behavior of the electric distribution lines under lightning strikes will be studied. A lightning strike,directly on an electric distribution line or indirectly nearby the line, will cause a violent charge movement.Which is actually current (many kA) propagating on the distribution line.The charges are traveling along the distribution line on both directions as traveling waves of voltage and current, until they disappear because of dumping,leakage or breakdown of the insulation ability of the line. The induced voltage (V=I*Z) exceeds the maximum impulse voltage that an insulation can afford, and if a protection is not present an insulation breakdown could be caused. Thus, B.I.L of transformers, switchers e.t.c of a distribution system has to be greater than the voltage level, which the protection can warrantee,and the protection utilities can provide. In most electrical distribution systems the electrical insulation is not homogeneous. B.I.L differentiates for a specific electrical transmission line. Furthermore,distribution lines are complex electrical circuits for which is difficult to be described and analyzed by a mathematical model in order to determine the insulation level. But in this diploma thesis, the mathematical models which are used are simple and proofing only the proper approximations for the design of the most common transmission lines. The design of lightning protection for transmission lines take care the following results. 1.The number of short-circuits that will occur in a transmission line if stroked direct by lightning. 2.The number of short-circuits that will occur in a transmission line if stroked indirect (in the nearby ground) by lightning. In the first part of this thesis is dedicated to the IEEE standard for the behavior of the overheaded electrical transmission lines. The purpose is to present alternative solutions in order to reduce short-circuits caused by lightning strokes. Specifically, the behavior of the overheaded electrical distribution lines when a lighting stroke (lightning stroke and induced voltage),the insulation level of the lines, the protection of the distribution lines with an over-running earth wire and the protection of the lines with surge diverters will be specified. In the second part of this thesis ,the faults and breakdowns caused by lightning strikes on the middle voltage (M.V) transformers and distribution lines,in 2008,at the Patras area will be presented and associated with theoretical results.