Στη παρούσα διπλωματική εργασία θα μελετηθεί η συμπεριφορά των εναέριων γραμμών μέσης τάσης του νομού Άρτας, όταν αυτές πλήττονται από διάφορα αίτια, τα οποία είναι καταγεγραμμένα μέσω του Συστήματος Αναγγελιών Βλαβών (ΣΑΒ) της ΔΕΗ και βρίσκονται στη διάθεσή μας για το έτος 2011. Τα κυριότερα αυτών είναι τα κεραυνικά πλήγματα και η κακοκαιρία και σε αυτά θα δωθεί βαρύτητα. Σκοπός είναι να εξαχθούν, μέσω θεωρητικών υπολογισμών, κάποια συμπεράσματα για το πως θα συμπεριφέρονται οι γραμμές αυτές ανάλογα με τη τοποθεσία, το ανάγλυφο της περιοχής, το ύψος της γραμμής και διάφορους άλλους παράγοντες που θα αναφερθούν λεπτομερώς στο 3ο κεφάλαιο. Για την καλύτερη κατανόηση όμως των προαναφερθέντων και για να έχουμε μια πιο πλήρη εικόνα επι του αντικειμένου, θα πρέπει αρχικά να γίνει μια συνοπτική παρουσίαση ενός τυπικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, αφού πρώτα αναλυθεί στα επιμέρους τμήματά του. Αναγκαία επίσης είναι και η αναφορά της IEEE οδηγίας για τη συμπεριφορά έναντι κεραυνών των εναέριων γραμμών διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, μιας και οι επικρατούντες κλιματολογικές – περιβαλλοντολογικές συνθήκες είναι από τις βασικές αιτίες πρόκλησης σφαλμάτων στα εναέρια δίκτυα. / This thesis studies the behavior of medium voltage (distribution) lines of county of Artas, when they are affected by various causes, which are written down from the System Notice Damage of Hellenic Public Power Corporation and are at our disposal for the year 2011. The most important of them are lightning strikes and bad weather, to which extra focus will be given. Our purpose is to conclude through theoretical calculations to the behavior of these lines according to the location, relief area, the line’s height and other factors that will be mentioned in chapter 3. In order to have a complete perception of the subject, a brief presentation of a typical power system will take place after it is analysed in subsections. It is also important to mention the guidelines of Intstitute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) on the behaviour of air power distribution lines against lightning, as the prevailing environmental and climatological conditions are the most essential causes of faults on air lines.

Η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται την μελέτη της ηλεκτροδότησης ενός αντλιοστασίου, καθώς και του ιδιωτικού Υ/Σ που θα έχει ο καταναλωτής από το δίκτυο ΜΤ της ΔΕΗ. Στα πρώτα κεφάλαια γίνεται μια θεωρητική προσέγγιση του προβλήματος. Ειδικότερα, παρατίθενται οι τύποι παροχής των ιδιωτικών Υ/Σ, ενώ αναλύονται τα μέσα ζεύξης και προστασίας της ΜΤ. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα είδη γείωσης των ιδιωτικών Υ/Σ ΜΤ-ΧΤ καθώς και οι κατηγορίες καλωδίων για την ΧΤ και την ΜΤ και τρόποι εγκατάστασης τόσο των καλωδίων ΧΤ όσο και αυτών της ΜΤ. Ακολουθεί μια περιγραφή των Μ/Τ ισχύων που χρησιμοποιούνται για την ζεύξη με το δίκτυο ΜΤ και τα μέσα προστασίας των Μ/Σ . Ταυτόχρονα αναπτύσσονται τα μέσα ζεύξης - απόζευξης και προστασίας XT αλλά και ο τρόπος λειτουργίας τους με σκοπό την αντιμετώπιση των ρευμάτων βραχυκύκλωσης που ενδεχομένως εμφανίζονται σε μια ηλεκτρική εγκατάσταση. Τέλος περιγράφονται οι πίνακες ΜΤ και ΧΤ μέσα στους οποίους τοποθετούνται τα μέσα προστασίας και ζεύξης - απόζευξης ΜΤ και ΧΤ του Υ/Σ, ενώ παράλληλα επισημαίνεται η αναγκαιότητα και τα πλεονεκτήματα της αντιστάθμισης της άεργου ισχύος και οι τρόποι επίτευξής της. Γίνεται ακόμη ιδιαίτερη αναφορά στην συντήρηση ενός Υ/Σ και στην αναγκαιότητα της. Στο 11ο κεφάλαιο έχουμε την μελέτη ενός αντλιοστασίου και ένα ένα τα βήματα που ακολουθούμε για την ολοκλήρωση της μελέτης από την επιλογή των κινητήρων , την διατομή των καλωδίων ΜΤ και ΧΤ , τις προστασίες τόσο στην ΜΤ και την ΧΤ όσο και στους κινητήρες , την επιλογή του Μ/Σ έως τον υπολογισμό των ζυγών ,τους πίνακες ΜΤ και ΧΤ και την αντιστάθμιση της άεργου ισχύος. / This thesis deals with the study of power supplying of a pump-station, as well as of a private Substation that the consumer would have, from the Medium Voltage network of DEH. In the early chapters is a theoretical approach to the problem. In particular, lists the types of provision of private M/L Voltage Substation, while analysing the connection and protection structures of MV. Then presents the types of groundings in private M/L Voltage Substations and also the categories of cables for LV and MV and ways of installation. Follows a description of power transformers used for coupling with the MV network and the protection of them. At the same time develop the means decoupling – coupling and protections at LV and their operation for dealing with potentially short-circuit currents appear in an electrical installation. Finally describes the MV and LV fields within are placed the protectιons of LV and MV coupling of the M/L Substation, while pointing out the necessity and advantages of counterbalancing the reactive power and ways of achieving it. Is a special reference to maintenance of M/L Substation and the need of it. In the 11th chapter we study a pump-station and one by one the steps to follow to complete the study from the choice of engines, the cross-section of cables LV and MV, protections both in MV, LV and engines, and the selection of suited power transformer till the calculations of bars, fields of LV and MV and counterbalancing the reactive power.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν οι αιτίες, οι επιπτώσεις και η αντιμετώπιση σε προβλήματα που αφορούν διείσδυση ανώτερων αρμονικών σε δίκτυο μέσης τάσης. Μοντελοποιήθηκε και εισήχθη ένα κομμάτι πραγματικού δικτύου μέσης τάσης στο υπολογιστικό πακέτο MATLAB. Ο εξαχθείσες προσομοιώσεις τόσο της εμπέδησης-συχνότητας όσο και της τάσης παρουσία αρμονικών, έδωσαν συμπεράσματα για τη συμπεριφορά του δικτύου. Τέλος εξετάστηκε η συμπεριφορά του παρουσία παθητικών φίλτρων. / In the present "Diploma Thesis" the causes,the effects and the treatment of high harmonics penetration in middle voltage electric distribution systems were studied.A real middle voltage electric distribution system was modeled with the use of Matlab.The simulations (impedance vs. frequency and voltage with presence of high harmonics) resulted conclusions over the behavior of such system.At last,the behavior of the electric distribution system in presence of passive filters was studied.

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 2009-2010 στην περιοχή της Θήβας 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 2009-10,at Thiva area will be presented and associated with theoretical results.

Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη και η καταγραφή των σφαλμάτων που έχουν προκληθεί από ποικίλες αιτίες στο Δίκτυο Διανομής (Μέση Τάση) της Ηλεκτρικής Ενέργειας της νήσου Κρήτης και πιο συγκεκριμένα στο εναέριο δίκτυο αυτού. Για την κατανόηση όμως του λόγου που οι εν λόγω αιτίες οδήγησαν σε σφάλματα, αλλά και για να έχουμε μια πιο πλήρη εικόνα επί του αντικειμένου, έπρεπε αρχικά να γίνει μια συνοπτική παρουσίαση ενός τυπικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, αφού πρώτα αναλυθεί στα επιμέρους τμήματά του. Εν συνεχεία αναλύουμε λεπτομερώς την διαμόρφωση των δικτύων διανομής και τον βασικό εξοπλισμό από τον οποίο αποτελείται. Ακολούθως μελετούμε τα εναέρια δίκτυα διανομής μέσης τάσης παρουσιάζοντας πλήρως όλα τα στοιχεία που συμβάλλουν στην ομαλή διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας στον καταναλωτή. Στο επόμενο βήμα παρουσιάζουμε την IEEE οδηγία για τη συμπεριφορά έναντι κεραυνών των εναέριων γραμμών διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, μιας και οι επικρατούντες κλιματολογικές - περιβαλλοντολογικές συνθήκες είναι από τις βασικές αιτίες πρόκλησης σφαλμάτων στα εναέρια δίκτυα. Τέλος, παρουσιάζουμε τα σφάλματα που έχουν καταγραφεί στα ημερήσια δελτία σημαντικών μη προγραμματισμένων διακοπών της νήσου Κρήτης για τα έτη από το 2005 έως το 2009. / The aim of this diploma thesis was the examination and comprehension of the aerial distribution networks of electrical power. In the beginning we briefly analyzed the electric power systems (power stations, transmission networks, distribution networks). After that we thoroughly examined the configuration of the distribution networks with the observation of the ways the networks are planned and their equipment, which is used for their protection and for the connection between them. Afterwards we examined the aerial distribution networks of medium voltage, by fully presenting all the elements which contribute in the normal distribution of the electric flow to the customers. Finally we present the faults that have happened to the middle voltage distribution circuit of the island Crete and we compare them with the theoretical number of faults, according the IEEE guide in order to come to some useful conclusions.