Γείωση είναι η αγώγιμος σύνδεση ενός σημείου κάποιου κυκλώματος ή ενός μεταλλικού αντικειμένου με το έδαφος, προκειμένου να αποκτήσουν το ίδιο δυναμικό με τη γη, πού ως γνωστό κατά σύμβαση, το δυναμικό της γης θεωρείται μηδέν. Η γείωση εξασφαλίζει την ακεραιότητα του εξοπλισμού και τη σωστή λειτουργία του, όταν συμβεί κάποιο σφάλμα. Παρέχει δε μια διαδρομή απαγωγής του ρεύματος προς τη γη. Το σύστημα γείωσης είναι ένα βασικό κομμάτι του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας οποιουδήποτε τμήματος ενός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα σωστά κατασκευασμένο σύστημα γείωσης προστατεύει το προσωπικό, που βρίσκεται στο υπό προστασία κτήριο και αποτρέπει καταστροφές τόσο στον άψυχο όσο και στο έμψυχο υλικό. Για να μπορέσουμε να σχεδιάσουμε σωστά ένα σύστημα γείωσης πρέπει να έχουμε καλή γνώση της δομής του εδάφους στην περιοχή που θα τοποθετηθεί. Πρέπει να μετρήσουμε την ειδική αντίσταση για να δούμε αν το έδαφος μπορεί να αποτελείται από διαφορετικά στρώματα με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Η ειδική αντίσταση του εδάφους εξαρτάται από την υγρασία, τη θερμοκρασία, την περιεκτικότητα σε προσμίξεις, τη μορφή της τάσης και το ηλεκτρικό ρεύμα. Ανάλογα με την τιμή της καθορίζεται το είδος, το εμβαδόν της επιφάνειας και το βάθος του συστήματος γείωσης, ώστε να έχουμε την επιδιωκόμενη τιμή της αντίστασης γείωσης. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η επιλογή του κατάλληλου μοντέλου για την εξομοίωση του πλέγματος γείωσης του Υ/Σ της Δόριζας, χωρίς να λάβουμε υπόψη μας το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους και η μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς του. / Grounding is a conductive connection point of a circuit or a metal object to the ground in order to obtain the same potential as the earth, known to contract, the potential of earth is zero. Grounding ensures the integrity of equipment and proper operation, when an error occurs. It also provides a route exhaust stream to the earth. The grounding system is an essential part of the lightning protection system for any part of a power electrical system. A properly constructed grounding system protects staff, located in the protected building and prevents damage to both inanimate and animate material. To be able to properly design a grounding system we must have a good knowledge of soil structure in the area that it will be placed. We can measure the resistivity to see if the soil can consist of different layers with different characteristics. The resistivity of soil depends on humidity, temperature, content of impurities in the form of voltage and current. Depending on its value we can specify the type, the surface area and depth of the grounding system in order to have the desired earth resistance value. The purpose of this study is the selection of a suitable model for simulating the grounding grid of substation of Dorizas, without taking into account the phenomenon of ionization of the ground and study the transition behavior.

Το θέμα της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η Μελέτη των παραμέτρων του κεραυνού σε πληγέν κτίριο. Πριν αναλυθούν οι επιπτώσεις του κεραυνού στο κτίριο είτε αυτό έχει αντικεραυνική προστασία είτε όχι, με την βοήθεια μαθηματικών μοντέλων, πρέπει να γίνει εκτενής αναφορά σε έννοιες αναγκαίες ως προς την κατανόηση των ατμοσφαιρικών ηλεκτρικών φαινομένων και ειδικότερα του κεραυνού. Έτσι στο πρώτο μέρος της εργασίας γίνεται εκτενής αναφορά και περιγραφή των ηλεκτρικών ατμοσφαιρικών φαινομένων και τον τρόπο που δημιουργείται ηλεκτρικό φορτίο στην ατμόσφαιρα. Στην συνέχεια γίνεται αναφορά και περιγραφή στο τρόπο με το οποίο φορτίζεται το σύννεφο και γενικότερα στην ηλεκτρική συμπεριφορά του για να φθάσουμε στην ανάλυση του κεραυνού. Στην προσπάθεια ανάλυσης των κεραυνών επιχειρείται η περιγραφή της φυσικής των κεραυνών, του ρεύματος του οποίου έχει και των σχετικών παραμέτρων που τον διέπουν, καθώς και της συχνότητας με την οποία συμβαίνουν οι κεραυνοί, χαρακτηριστικό το οποίο είναι πολύ σημαντικό για την μελέτη της αντικεραυνικής προστασίας ενός κτιρίου. Επίσης στην συνέχεια της εργασίας αναφέρονται οι τρόποι προσδιορισμού της ζώνης προστασίας ενός κτιρίου. Στο τελευταίο μέρος χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα MATLAB (και συγκεκριμένα το γραφικό περιβάλλον Simulink) θα γίνει προσομοίωση του πλέγματος προστασίας για το υπό μελέτη κτίριο στον υπολογιστή. Για την μοντελοποίηση θα πρέπει να καθοριστούν η μορφή του ρεύματος που εισέρχεται στην κατασκευή λόγω του κεραυνού, το μοντέλο κάθε ράβδου και της συνολικής κατασκευής, καθώς και οι τιμές των ηλεκτρικών παραμέτρων. / This thesis attends to analyze the parameters of lightning in a directly stricken building. Before analyzing the effects of lightning in the building either has lightning protection or not, with the help of mathematical models, should be made extensive reference to concepts necessary to understand the atmospheric electrical phenomena and especially the lightning. So the first part of this thesis is a detailed report and description of electrical atmospheric phenomena and the way that electric charge generated in the atmosphere. The following sections discuss and describe the way in which the cloud is charged and the general electrical behavior of it, to get to the analysis of lightning. In the effort to analyze the lightning, is attempted describing the physics of lightning, the power which has and the relevant parameters that it has and the frequency with which lightings occur, a feature which is very important for the study of a building lightning protection. Also this thesis tries to describe methods of public buildings protection, the way they are placed and how we determine the buffer zone of a building. In the final part using the program MATLAB (namely the graphical Simulink) we will simulate the grid protection for the building under study in the computer. For modeling should specify the form of electricity entering the building due to lightning, the model of each bar and the overall design and the values of electrical parameters.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της συμπεριφοράς των καθοδικών αλεξικέραυνων στις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας όταν καταπονούνται από κεραυνούς. Είναι γνωστό πως οι πειραματικές μετρήσεις που μπορούν να γίνουν για την διάγνωση της συμπεριφοράς των αλεξικέραυνων είναι επίπονες, λόγω της ίδιας της φύσης του κεραυνού, και βεβαίως δαπανηρές. Οπότε γεννάται η ανάγκη δημιουργίας κάποιων μοντέλων που προσεγγίζουν όσο πιο ρεαλιστικά γίνεται τις πραγματικές συνθήκες καταπόνησης των αλεξικέραυνων. / The purpose of this paper is to study the behavior of metal oxide surge arresters on power lines when they are strained by lightning. It is known that experimental measurements, which can be performed to diagnose the behavior of surge arresters are difficult, because of the very nature of lightning, and certainly costly. Thus rises the need for some models, which represent as much as possible realistically the real stress condition of surge arresters.

Σε αυτή την διπλωματική εργασία γίνεται μελέτη των σφαλμάτων των εναέριων γραμμών διανομής μέσης τάσης από καταπονήσεις κεραυνών στην περιοχή του νομού Τρικάλων. Η εργασία αυτή αναλύει και παρέχει με σχετική ακρίβεια προβλέψεις για σφάλματα από κεραυνικά πλήγματα στις γραμμές διανομής ηλεκτρικής ενέργειας μέσης τάσης. / This diploma thesis focuses on the lightning performance of electric power overhead distribution lines in the prefecture of Trikala. This paper analyzes and provides relatively accurate forecast errors from lightning strikes on power distribution lines MV.

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τον έλεγχο και τη μέτρηση των γειώσεων από τα συστήματα αντικεραυνικής προστασίας των κτιρίων του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός του συστήματος γείωσης είναι να υλοποιεί την απαγωγή και διάχυση του ρεύματος από τον κεραυνό μέσα στη γη, χωρίς να δημιουργούνται επικίνδυνες υπερτάσεις που μπορεί να πλήξουν τον άνθρωπο ή τον εξοπλισμό. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή βασικών εννοιών σχετικά με τα ηλεκτρικά φαινόμενα που εμφανίζονται στην ατμόσφαιρα. Συγκεκριμένα αναλύεται πως δημιουργούνται οι κεραυνοί και ποια είναι τα είδη τους, η συχνότητα των κεραυνικών πληγμάτων, οι συνέπειές τους και η αρχή λειτουργίας των αλεξικεραύνων. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται βασικές έννοιες για το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας, πως γίνεται η σχεδίασή του, τα υλικά που απαιτούνται και πως καθορίζεται η στάθμη προστασίας για την εκάστοτε κατασκευή και τον εκάστοτε τόπο. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι συνθήκες και η επίδρασή τους στο αποτέλεσμα των μετρήσεων όπως οι καιρικές συνθήκες και οι διάφοροι μέθοδοι μέτρησης των γειώσεων. Τέλος παρουσιάζονται οι μετρήσεις των γειώσεων από όλα τα κτίρια του Πανεπιστημίου Πατρών. Ακολουθούν τα συμπεράσματα αυτής της μελέτης και το παράρτημα με τις εικόνες που επισημαίνουν διάφορα σημεία του Πανεπιστημίου Πατρών. Τέλος παρουσιάζεται η βιβλιογραφική αναφορά των πηγών για αυτή την εργασία. / The subject of this study deals with the control and measurement of earthing systems of lightning protection of buildings in the University of Patras. The purpose of the grounding system is to implement the kidnapping and diffusion current from the lightning into the earth without creating dangerous power surges that can harm humans or equipment. The first chapter is a description of basic concepts relating to electrical phenomena that occur in the atmosphere. It is analyzed that generated lightning and what are their types, the frequency of lightning strikes, their consequences and the operating principle of lightning conductors. The second chapter describes basic concepts for the lightning protection system, the way that this system can be designed, the materials needed and how the level of protection can be determined for each building and each site. The third chapter presents the conditions and their effect on outcome measurements such as weather conditions and the various methods of earthing measurement. Finally measurements of the ground are presented from all the buildings in the University of Patras. Following the conclusions of this study, is included the appendix with images that highlight various points. At the end, is the bibliographic reference sources for this work.

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η υλοποίηση υπολογιστικού προγράμματος για την αντικεραυνική προστασία σε κατασκευές. Επίσης μέσω αυτής της εργασίας γίνεται αναφορά στο Ελληνικό Πρότυπο του Ελληνικού Οργανισμού Τυποποίησης (ΕΛΟΤ) 1197 και στο Διεθνές Πρότυπο IEC 62305-2. Το πρόγραμμά μας βασίζεται στα δυο αυτά πρότυπα και μελετά κυρίως την χρησιμότητα ή μη του Συστήματος Αντικεραυνικής Προστασίας (ΣΑΠ). Παρακάτω παρατίθενται τα περιεχόμενα του κάθε κεφαλαίου της εν λόγω εργασίας. Στο 1ο κεφαλαίο γίνεται μια αναφορά στα χαρακτηριστικά και στο φυσικό φαινόμενο του κεραυνού και στις ζημιές που προκαλούνται από τους κεραυνούς καθώς και στη σημασία που έχει το αλεξικέραυνο. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην δομή και τις προδιαγραφές του αλεξικέραυνου σύμφωνα με το Ελληνικό Πρότυπο του ΕΛΟΤ 1197. Επίσης αναφέρεται η επιλογή της στάθμης προστασίας, ανάλογα με την τιμή της αποτελεσματικότητας που έχουμε υπολογίσει. Επιπροσθέτως γίνεται μια λεπτομερέστερη επεξήγηση της διαδικασίας επιλογής του (ΣΑΠ) μέσω του διαγράμματος ροής. Στο 3ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην αποτελεσματικότητα του αλεξικέραυνου από μαθηματική πλευρά σύμφωνα με το Διεθνές Πρότυπο IEC 62305-2. Επίσης εξετάζει το θέμα προστασίας με χρήση πιθανοτήτων και κατηγοριοποιεί τους κινδύνους με ποικίλα κριτήρια. Επιπροσθέτως δίνεται ένα ενδεικτικό διάγραμμα ροής για τον υπολογισμό κινδύνου. Στο 4ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στο υπολογιστικό πρόγραμμα που χρησιμοποιήσαμε για την υλοποίηση της εργασίας. Επίσης αναφέρονται λίγα λόγια για την Java και το πακέτο Swing. Στο 5ο κεφάλαιο περιγράφεται το πρόγραμμα που προέκυψε στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας. Ο υπολογισμός των παραμέτρων για μεγάλες κατασκευές είναι μια επίπονη διαδικασία. Έτσι στα πλαίσια της εργασίας αυτής αναπτύχθηκε ένα υπολογιστικό πρόγραμμα για τον υπολογισμό του κινδύνου από κεραυνικά πλήγματα σε κατασκευές. Εξάλλου αυτό ήταν και το πιο δημιουργικό κομμάτι της, η εφαρμογή της θεωρίας. Αναλύεται ο τρόπος λειτουργίας του, και η χρησιμότητά του σε έναν μελετητή ΣΑΠ. Στο 6ο κεφάλαιο δίνονται παραδείγματα και εφαρμογές τόσο για το Ελληνικό Πρότυπο του Ελληνικού Οργανισμού Τυποποίησης (ΕΛΟΤ) 1197 όσο και για το Διεθνές Πρότυπο IEC 62305-2. Στο 7ο κεφάλαιο αναφέρονται τα συμπεράσματα από την εργασία αυτή και η πιθανή μελλοντική χρήση του υπολογιστικού προγράμματος που δημιουργήθηκε. Τέλος αναφέρονται πιθανές βελτιώσεις που μπορούν να γίνουν σε αυτό. / Purpose of this diploma thesis is the implementation of computer program regarding the lighting protection at the area of constructions. In addition through this study reference is made to Greek Model of Hellenic Organization of Standardization 1197 and scheme of International Model IEC 62305-2. The program is based on two models each of which makes reference to the utility or not of the Lighting Protection System (LPS). Below we state the contents of each chapter of the relative work. At the first chapter makes reference at the characteristics to the physical phenomenon of lighting. As well as an analysis is done of the term ¨thunder¨, which is integral connected to the phenomenon of lighting and to the several kinds of discharges. Finally a reference is made at the damages caused by lightings and to the necessity which disposes the lighting rod. At the second chapter reference is made to the structure of unit of lighting rod according to Greek Model of Hellenic Organization of Standardization 1197. The level of protection is mentioned proportionally to the unit of resulting estimated. A further explanation of the course selection of Lighting Protection System (LPS) through flowchart. At the third chapter reference is made to the effectiveness of lighting rod in connection to mathematic view according to Model of International IEC 62305-2. The theme of protection by using possibilities categorize the risks in various criterions. For explanation purposes a diagram of flowchart is given for risk to be estimated. At the fourth chapter reference is made to the computational program used to fulfil the study. A light mention is made to the Java language and Swing package. At the fifth chapter we shall describe the program produced keeping the frames of this diplomatic essay. The estimation of parameters of big structures is a hard to be done job. Therefore a program regarding the risks caused by lightings has been defiled. Many insist that this part of job is the most creative transforming theory to action. We are going to analyze the way of function and particularities even its use to the researcher of Lighting Protection System (LPS). At the sixth chapter examples and applications are given for the Greek Model of Hellenic Organization of Standardization 1197 as well as the International Model IEC 62305-2. At the seventh chapter we reference the conclusions of this thesis and we propose future uses of the computational program that we implemented. Finally we reference possible improvements that we can make to this.

Το θέμα της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς του πλέγματος γείωσης μιας ανεμογεννήτριας μέσω της εξομοίωσης του με το λογισμικό EMTP-ATP λαμβάνοντας υπόψη και το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους. Αρχικά γίνεται μια αναφορά στο φαινόμενο του κεραυνού καθώς και στα διάφορα είδη συστημάτων γείωσης και στις μεθόδους υπολογισμού των παραμέτρων τους. Στη συνέχεια παρουσιάζεται το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους και οι συνέπειές του στη συμπεριφορά των συστημάτων γείωσης. Στη συνέχεια παρατίθενται διάφορα μοντέλα εξομοίωσης ενός συστήματος γείωσης και γίνεται η επιλογή του ποιο κατάλληλου για τις ανάγκες της εξομοίωσης. Τέλος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα και οι παρατηρήσεις των εξομοιώσεων. / The subject of the following diploma thesis is the study of the transient response of a grounding grid which is part of a wind turbine 's grounding system, by means of simulation using the EMTP-ATP software, considering the effects of soil ionization. Initially the physical phenomena of lightning is presented followed by a presentation of various grounding systems and calculation methods of their parameters. In the following chapters the soil ionization phenomenon and its effects on the behavior of grounding systems is studied and a reference is made to simulation models, which have been proposed by various researchers. Finally the appropriate model is selected and the results and the observations of the simulation are been presented.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε μια προσπάθεια να γίνει η στατιστική ανάλυση των πληγμάτων των κεραυνών κατά τα τελευταία έντεκα χρόνια (2000-2010). Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το φαινόμενο του κεραυνού, τα είδη των κεραυνών και τα φυσικά χαρακτηριστικά του, ενώ στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι επιπτώσεις αυτών. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται τα δεδομένα σχετικά με τους θανάτους και τους τραυματισμούς ανθρώπων, τους θανάτους ζώων, τις πυρκαγιές, τα πλήγματα σε εγκαταστάσεις, κτήρια και αεροπλάνα που οφείλονται σε πτώσεις κεραυνών για μια χρονική περίοδο έντεκα χρόνων, από το 2000 ως το 2010. Αυτά τα δεδομένα συλλέχθηκαν κυρίως από τα Μέσα Μαζικής Ενημέρωσης της χώρας με σκοπό οι πληροφορίες να είναι διασταυρωμένες και αξιόπιστες και για να έχουμε μια πλήρη άποψη για τα γεγονότα. Τα στοιχεία έχουν κατανεμηθεί σε χρονιές, μήνες και ημέρες των συμβάντων. Επιπλέον, εισάγεται ο σχετικός συντελεστής θανάτων από κεραυνούς Dr, ο οποίος εκφράζει το σχετικό αριθμό θανάτων εξαιτίας κεραυνού σε μια χώρα ή περιοχή λαμβάνοντας υπ’ όψιν τον πληθυσμό, την έκταση και την δραστηριότητα των κεραυνών (Ng). Αυτός ο συντελεστής θα μπορούσε να είναι απλώς ένα κριτήριο για την αποτελεσματικότητα των μέτρων προστασίας από κεραυνούς, καθώς και για τα αποτελέσματα των εκπαιδευτικών και ενημερωτικών εκστρατειών για την προστασία από τους κεραυνούς. Από την ανάλυση των δεδομένων για τους θανάτους ανθρώπων εξαιτίας κεραυνού συμπεράναμε ότι έχουμε ένα μέσο όρο των 2 απωλειών ανά έτος (22 απώλειες συνολικά) και ότι το 95% των συμβάντων σημειώθηκαν κατά τους μήνες του μεσοκαλόκαιρου (Μάιος-Σεπτέμβριος). Ο Ιούνιος είναι ο μήνας με τα περισσότερα συμβάντα. Τα θύματα ήταν κυρίως αγρότες και βοσκοί. Όσο αναφορά στους τραυματισμούς έχουμε ένα μέσο όρο των 1,64 τραυματιών ανά έτος και το 83% των συμβάντων να γίνεται κατά τους μήνες του μεσοκαλόκαιρου, με τον Μάιο να είναι ο «χειρότερος» από τους δώδεκα μήνες. Κατά την εντεκάχρονη περίοδο παρατηρήθηκαν 178 θάνατοι ζώων και ο μέσος όρος είναι 16,18 ανά έτος με μόλις εφτά πλήγματα κεραυνών. Τον Ιούλιο σημειώθηκαν οι περισσότεροι θάνατοι και το 83% τους μήνες του μεσοκαλόκαιρου. Οι πυρκαγιές που σημειώθηκαν ήταν 67 με το 85% να είναι δασικές. Το 2008 και το 2009 είχαμε θεαματική αύξηση των πυρκαγιών εξαιτίας κεραυνού. Όπως και στις προηγούμενες περιπτώσεις, έτσι και εδώ, το μεγαλύτερο ποσοστό των πυρκαγιών σημειώθηκαν κατά τους μήνες του μεσοκαλόκαιρου (94%). Ο μέσος όρος των πληγέντων εγκαταστάσεων από κεραυνό είναι 4,4 ανά έτος (48 συμβάντα συνολικά). Ο μήνας με τα περισσότερα πλήγματα είναι ο Ιούνιος. Τα κτήρια τα οποία επλήγησαν από κεραυνό ανέρχονται στα 21 με μέσο όρο 1,9 ανά έτος, με το έτος 2009 να είναι αυτό στο οποίο σημειώθηκαν τα περισσότερα συμβάντα. Η κατανομή των πληγμάτων στους μήνες είναι ομαλή. Επιπλέον, καταγράψαμε 7 αεροπλάνα τα οποία επλήγησαν από κεραυνό κατά την εντεκάχρονη έρευνα και αυτό μας δίνει ένα μέσο όρο των 0,64 αεροπλάνων ανά έτος. Επίσης, έγινε η κατανομή όλων των συμβάντων όλων των κατηγοριών στις ημέρες της εβδομάδος χωρίς όμως να βγει κάποιο ενδιαφέρον συμπέρασμα. Τέλος, στο ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ παρουσιάζονται τα συμβάντα λεπτομερώς σύμφωνα με τις εκάστοτε πηγές, οι οποίες είναι και αυτές διαθέσιμες. / This study is an attempt to make the statistical analysis of lightning strikes over the last eleven years (2000-2010). The first chapter describes the phenomenon of lightning, types of lightning and natural features, while the second section outlines the implications of these. In the third chapter data analysis concerning deaths, injuries, animal deaths, fires, strokes at facilities, structures and airplanes from lightning in Greece is presented , for a period of eleven years, from 2000 to 2010. These data were collected mainly from the media of the country so that information will be crossbred and reliable and to get a full view of all events. The data are based on distribution in years, months and days of occurrence. Furthermore, the relative lightning death indicator Dr is introduced and expresses the relative number of lightning deaths in a country taking into account its population, its area and the lightning activity Ng. This indicator could simply be a criterion for the effectiveness of lightning protection, and for the outcomes of education and information campaigns for the protection from lightning. From the data analysis on lightning deaths we have concluded an average of two casualties per year (22 total loss) and that 95% of the incidents occurred during the months of Midsummer (May-September). June is the month with most deaths. The victims were mainly farmers and shepherds. In reference to the injuries we have an average of 1.64 injuries per year and 83% of incidents taken place during the months of Midsummer, while May is presented as the "worst" of the twelve months. During the eleven-year period 178 animal deaths were observed and the average is 16.18 per year for just seven lightning strikes. In July are recorded the most deaths and 83% happened during the months of Midsummer. The fires that occurred were 67, while the 85% were at forests. In 2008 and 2009 had a dramatic increase of fires caused by lightning strikes. As in previous cases, the majority of fires occurred during the months of Midsummer (94%). The average of affected facilities from lightning is 4.4 per year (48 events total). The months with the most strokes is June. The structures which were hit by lightning amounted to 21 with an average of 1.9 per year, while the year 2009 is the one in which most events occurred. The distribution of strokes in months is normal. 7 airplanes affected by lightning during the eleven-year research were also recorded and this gives us an average of 0.64 airplanes per year. The distribution of all events of all categories in the days of the week is also presented, but we did not get to an interesting conclusion. Finally, in the ANNEX the events are presented in details in accordance with relevant sources, which are also available.

Η αντικεραυνική προστασία είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες για την προστασία ανθρώπων, κτιρίων, πλοίων κλπ. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των φαινομένων που ακολουθούν την πτώση ενός κεραυνού πάνω στην κατασκευή ενός πλοίου και η παρουσίαση των σημαντικότερων μεθόδων και τεχνικών που χρησιμοποιούνται για τον σχεδιασμό ενός αποτελεσματικού συστήματος αντικεραυνικής προστασίας πλοίου. Στο 1ο Κεφάλαιο γίνεται μία παρουσίαση των ηλεκτρικών ιδιοτήτων της ατμόσφαιρας και των σημαντικότερων ειδών κεραυνικών εκκενώσεων. Επίσης, γίνεται περιγραφή του μηχανισμού δημιουργίας και ανάπτυξης του κεραυνού, των σημαντικότερων παραμέτρων του καθώς και των παραγόντων που τον επηρεάζουν. Στο 2ο Κεφάλαιο ορίζονται διάφορες φυσικές έννοιες που αφορούν την αντικεραυνική προστασία των πλοίων και περιγράφονται οι φυσικοί μηχανισμοί που εμφανίζονται κατά την διάρκεια ενός κεραυνικού πλήγματος αλλά και αυτοί που θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τον σχεδιασμό του συστήματος προστασίας. Στο 3ο Κεφάλαιο περιγράφεται λεπτομερώς: ο μηχανισμός αλληλεπίδρασης του κεραυνού με την κατασκευή πλοίου, τα φυσικά φαινόμενα που αναπτύσσονται, καθώς και οι κίνδυνοι που μπορεί να υφίστανται λόγω αυτών, και για τον άνθρωπο αλλά και για τα συστήματα του πλοίου. Στο 4ο Κεφάλαιο γίνεται μία αναλυτική παρουσίαση των σημαντικότερων μεθόδων για την εκτίμηση της ζώνης προστασίας ενός συστήματος αντικεραυνικής προστασίας, που είτε χρησιμοποιούνται στην πράξη είτε βρίσκονται ακόμα σε θεωρητικό επίπεδο. Επίσης, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της σύγκρισης των διαφόρων αυτών μεθόδων καθώς και μία βελτιωμένη έκδοση του μοντέλου της κυλιόμενης σφαίρας που προέκυψε από πειραματική μελέτη του εργαστηρίου υψηλών τάσεων του Πανεπιστημίου της πολιτείας του Μισσισσιππή. Στο 5ο Κεφάλαιο, λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαίτερες απαιτήσεις αλλά και τις ιδιαιτερότητες που παρουσιάζει η αντικεραυνική προστασία των πλοίων, περιγράφονται τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που θα πρέπει να έχει ένα τέτοιο σύστημα με βάση τις πρόσφατες μελέτες. Τέλος, δίνονται πραγματικά παραδείγματα συστημάτων προστασίας που χρησιμοποιούνται σήμερα σε διαφορετικούς τύπους πλοίων. / Lightning protection is one of the most major factors in protecting people, buildings, ships, etc. The purpose of this project is the study of phenomena that follow a lightning strike on a ship and the presentation of the significant methods and techniques which are used to design an effective marine lightning protection system. In the 1st Chapter, the electrical properties of the atmosphere and the most major types of lightning discharges are presented. Moreover, the mechanism of the creation and development of lightning, its most important parameters and the factors that influence it are described. In the 2nd Chapter, various physical concepts relating to the lightning protection of ships are set out. Also, the physical mechanisms that occur during a lightning strike and those that should be taken into consideration on designing the system protection are described. In the 3rd Chapter are described in detail: the interaction mechanism of lightning with the ship, the natural phenomena that are caused by lightning and the risks that may develop because of them, not only for the people but also for the systems of the ship. In the 4th Chapter, is taking part a detailed presentation of the major methods for the assessment of the protection zone of a lightning protection system, which are used either in operation or are still at a theoretical level. Also, are presented the results of the comparison all of these methods and an improved version of rolling sphere model, which showed after the experimental study of the high voltage laboratory of the University of the state of Mississippi. In the 5th Chapter, taking into consideration the specific requirements and the specifities of marine protection, the special features of such a protection system, based on recent studies, are described. Finally, real examples of protection systems which currently used in different types of ships are given.

Τα πλοία αποτελούν πιθανό στόχο ενός κεραυνικού πλήγματος. Η μελέτη και η προσομοίωση ενός κεραυνού σε δύο διαφορετικά πλοία για διάφορα σημεία πτώσης έγινε με χρήση του προγράμματος Vector Fields Opera 3D Cobham. Στο κεφάλαιο 1, γίνεται μία συνοπτική παρουσίαση των ηλεκτρικών ατμοσφαιρικών φαινομένων που οδηγούν στην εμφάνιση του κεραυνού. Επίσης, παρουσιάζονται τα διάφορα είδη κεραυνικών πληγμάτων, οι ισοδύναμες κυκλωματικές αναπαραστάσεις αυτών και η συχνότητα πτώσης κεραυνών. Στο κεφάλαιο 2, αναφέρονται οι διάφορες μέθοδοι υπολογισμού πεδιακών μεγεθών και γίνεται μια πιο εκτενής αναφορά στη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Ακολούθως, παρουσιάζεται το πρόγραμμα Opera 3D στο οποίο έγινε η προσομοίωση του κεραυνού. Γίνονται αναφορές στης εξισώσεις και τον αλγόριθμο που χρησιμοποιεί το πρόγραμμα για τον υπολογισμό των ηλεκτρομαγνητικών μεγεθών του εκάστοτε προβλήματος. Στο κεφάλαιο 3, παρουσιάζονται οι προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν με το συγκεκριμένο πρόγραμμα. Αρχικά αναφέρεται η προσέγγιση του κεραυνικού πλήγματος με στόχο να προσαρμοσθεί στις δυνατότητες του προγράμματος. Στη συνέχεια αναφέρονται τα δύο μοντέλα πλοίων που χρησιμοποιήθηκαν (USS Somerset, HMS Albion) και τα σημεία τα οποία επιλέχθηκαν να πληγούν από κεραυνό. Επιλέχθηκαν τέσσερα σημεία σε κάθε πλοίο (πλώρη, πρύμνη, δύο κορυφές) και εφαρμόσθηκε η οριακή συνθήκη της μέγιστης τιμής του ρεύματος ενός χαρακτηριστικού κεραυνού. Σαν αποτέλεσμα προέκυψε η πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος, για τις διάφορες περιπτώσεις, στο σύνολο της επιφάνειας του πλοίου και της θάλασσας. Στο κεφάλαιο 4, σχολιάζονται οι διαφορές που προέκυψαν στα δύο διαφορετικά πλοία καθώς και στα διαφορετικά σημεία πλήγματος. Επίσης παρουσιάζονται οι κανονισμοί προστασίας πλοίων, ανθρώπων και συσκευών που πρέπει να τηρούνται. Τέλος, με χρήση της μεθόδου κυλιόμενης σφαίρας γίνεται μία εκτίμηση της προστασίας έναντι κεραυνών στο κάθε πλοίο. / Naval ships are possible targets of a lightning strike. A study and simulation of a lightning strike in two different ships for different stress points is executed with Vector Fields Opera 3D Cobham. In chapter one, an overview of electrical atmospheric phenomena that lead to the appearance of lightning is given. Also, there are presented various kinds of lightning strikes, equivalent circuit representation of lightning current and frequency lightning maps. In chapter 2, various methods of calculating electromagnetic fields are presented and a more extensive report on the finite element method is described. Furthermore, the Opera 3d program is described, which simulates the lightning strike. The equations that are computed, the algorithm and the methods of calculating the electromagnetic field of Opera 3d are fully analyzed. In chapter 3, the performed simulations are presented. Firstly, the lightning approach is described. The approach was made in order to adapt to the capabilities of the program. Two ships with different dimensions (USS Somerset, HMS Albion) are designed. For the solution of the electromagnetic problem the lightning strike is approximated with the peak value of a standard strike waveform and the current density results are analyzed over the ship for four different stress points. In chapter 4, the differences that resulted from the two different ship’s simulations and different striking points are described. Several regulations of ship, human, electric devices, protection against lightning are presented and must be observed. Finally, using the rolling sphere method, lightning protection in each vessel is estimated.