Η έντονη τάση για συνεχή επικοινωνία και μετάδοση πληροφορίας, οδηγεί στην ανάγκη για αύξηση των τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών. Γι’ αυτό η προσπάθεια εύρεσης λύσης και νέων δρόμων για την εξυπηρέτηση των τηλεπικοινωνιακών αναγκών αποτελεί βασικό στόχο και σκοπό. Η οπτική ίνα είναι ο πιο αξιόπιστος τρόπος για την μετάδοση δεδομένων. Τα πλεονεκτήματα της οπτικής ίνας, καθώς και το γεγονός ότι υπερτερεί του χάλκινου αγωγού, οδηγεί στην εξ’ ολοκλήρου αντικατάσταση του δεύτερου από την ίνα. Οι οπτικές ίνες καλύπτουν τις ανάγκες για αύξηση των ταχυτήτων μετάδοσης και παρουσιάζουν μεγάλο εύρος ζώνης. Το 1854 διατυπώθηκε η αρχή της ολικής ανάκλασης από τον John Taydall, , με βάση την οποία λειτουργεί η οπτική ίνα και το 1950, πήρε την πρώτη της μορφή με την ανάπτυξη της γυάλινης ίνας με ένα είδος επιχρίσματος (glass – coated fiber). Τότε χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ο όρος «fiber optics» (οπτική ίνα). Έπειτα, το 1990 εξαπλώθηκε η χρήση της σε τηλεπικοινωνιακά δίκτυα. Τα πλεονεκτήματα των οπτικών ινών και δικτύων πυροδότησαν ισχυρά κίνητρα, ώστε οι Εταιρείες Ηλεκτρικής Ενέργειας να επιθυμούν να εισέλθουν στην τηλεπικοινωνιακή αγορά και να διεκδικήσουν μερίδιο από αυτήν. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η αναφορά στις εξελίξεις της τεχνολογίας των οπτικών ινών που μπορούν να προσφέρουν λύση με την εφαρμογή τους σε γραμμές υψηλής τάσης συνδυάζοντας απαιτήσεις ασφάλειας, κόστους και ποιότητας που είναι απαραίτητες για τις τηλεπικοινωνιακές ή ενεργειακές υπηρεσίες. Η διπλωματική εργασία απευθύνεται σε άτομα τα όποια αναζητούν μια συνολική εικόνα των τεχνικών λύσεων στην τεχνολογία των οπτικών, οι οποίες ενσωματώνονται σε γραμμές υψηλής τάσης. Στόχος της είναι να εξοικειώσει τον αναγνώστη με τις έννοιες της οπτικής ίνας, να του δώσει το απαραίτητο υπόβαθρο για την κατανόησή τους και μέσα από την ανάλυση των τεχνικών λύσεων, που περιγράφονται στην εργασία αυτή, να του παρουσιάσει τα χαρακτηριστικά των οπτικών καλωδίων καθώς και τους νέους ορίζοντες που ανοίγονται από την εφαρμογή των οπτικών καλωδίων σε γραμμές ισχύος. Στο δεύτερο κεφάλαιο δίνονται οι ορισμοί και βασικές έννοιες των οπτικών ινών. Παρουσιάζονται οι τύποι των οπτικών ινών διακρίνοντάς τις σε μονότροπες, πολύτροπες ίνες βηματικού δέκτη, πολύτροπες ίνες βαθμιαίου δέκτη, ανάλογα με την κατανομή του δείκτη διάθλασης. Αναφέρονται τα χαρακτηριστικά και οι επιδόσεις κάθε τύπου οπτικών ινών. Επίσης γίνεται μια εκτενής αναφορά στην κατασκευή και στα υλικά των ινών. Οι διαδικασίες κατασκευής είναι η διεργασία OVPO- Πλευρική εναπόθεση, διεργασία OVPO- Αξονική εναπόθεση (VAD), διεργασία MCVD ή IVPO, διεργασία PCVD και η διεργασία απευθείας τήξης. Περιγράφεται η αρχή λειτουργίας της οπτικής ίνας και αναφέρονται τα μηχανικά χαρακτηριστικά της, εφόσον τα οπτικά καλώδια υποβάλλονται σε μικροκάμψεις, τάσεις εφελκυσμού και παραμορφώσεις. Τέλος αναφέρονται αναλυτικώς, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των οπτικών ινών. Το τρίτο κεφάλαιο αποτελεί την πρώτη ενότητα όσον αφορά στην ανάλυση του οπτικού καλωδίου. Παρουσιάζονται τα μέρη από τα οποία αποτελείται, τα υλικά από τα οποία κατασκευάζονται τα μέρη αυτά καθώς και οι ιδιότητες των υλικών, όπως μηχανικές και θερμικές ιδιότητες καθώς και επιδράσεις με αλλά υλικά. Επίσης παρουσιάζονται οπτικά και μηχανικά χαρακτηριστικά που έχουν άμεση σχέση με τα υλικά των καλωδίων. Τέλος, δίνονται και διάφορες τεχνικές λύσεις αναφορικά με τα μέρη του καλωδίου και τα χαρακτηριστικά του. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναφέρονται αναλυτικά οι τεχνολογίες οπτικών ινών σε γραμμές υψηλής τάσης. Κατηγοριοποιούνται σε οπτικά καλώδια για εναέριες γραμμές υψηλής τάσης, οπτικές ίνες συγχωνευμένες σε υποβρύχια καλώδια και υπόγεια καλώδια. Αναλύονται ξεχωριστά τα οπτικά καλώδια για εναέριες γραμμές, δηλαδή ο οπτικός αγωγός γείωσης (OPGW), τα προσαρτημένα καλώδια (OPAC) και τα αυτοφερόμενα καλώδια (ADSS). Περιγράφεται κάθε οπτικό καλώδιο ξεχωριστά και αναφέρονται οι διάφοροι τύποι κατασκευών κάθε καλωδίου, τα ηλεκτρικά και μηχανικά τους χαρακτηριστικά καθώς , η εγκατάστασή τους και οι απαραίτητες ενέργειες για την προστασία τους. Δίνεται ο παρελκόμενος εξοπλισμός των εναέριων οπτικών καλωδίων, και τα είδη των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται. Στις δυο τελευταίες ενότητες του κεφαλαίου αναφέρονται έρευνες της CIGRE και γίνεται μια προσπάθεια τεχνικής και οικονομικής σύγκρισης των οπτικών καλωδίων. Στο κεφάλαιο πέντε διακρίνονται 28 παράμετροι, σε παραμέτρους εγκατάστασης και περιβαλλοντικές παραμέτρους, ώστε να είναι επιτυχής η εγκατάσταση οπτικών καλωδίων. Για κάθε παράμετρο δίνονται τυπικές τιμές που αναφέρονται σε κάθε πιθανή εφαρμογή των οπτικών καλωδίων καθώς και πρακτικά παραδείγματα για κάθε περίπτωση. Επίσης με βάση αυτές τις παραμέτρους περιγράφονται τροποποιήσεις που γίνονται για την προστασία τους. Στο κεφάλαιο έξι γίνεται αναφορά στην σημερινή κατάσταση στην Ελλάδα όσον αφορά στην εφαρμογή των οπτικών καλωδίων στις γραμμές ισχύος καθώς και οι μελλοντικές κατευθύνσεις. Δίνονται τα πλεονεκτήματα της ΔΕΗ μέσω των οποίων υπερτερεί έναντι των άλλων εταιρειών, για την είσοδό της στην τηλεπικοινωνιακή αγορά. Αναλύεται η θέση της ΔΕΗ στην αγορά αυτή και η ανάπτυξη του δικτύου της Τellas. Τέλος, η διπλωματική εργασία ολοκληρώνεται με το Παράρτημα Α, στο οποίο αναφέρονται μερικοί τύποι υπόγειων και εναέριων οπτικών καλωδίων από σελίδες εταιρειών που διαθέτουν αυτά τα προϊόντα στην αγορά. / The continuous tendency for communication and transmission of information leads to the increase of services in telecommunications. Therefore, the effort of finding an effective solution for these services is more than necessary. The technology of fiber optics is the most reliable way of transmitting data. The fact that, optical fibers have many advantages and are better than the conductor by coper, has led to the replacement of wires by coper with optical fibers. Nowadays, fiber optics fulfill the demand of increase of transmission rate and bandwith. In 1854, John Taydall was the first to formulate the law of total reflection and in 1950 was developed a glass – coated fiber and for the first time the term “fiber optics” was used. Inevitably later, the spread of fiber optics in networks was a fact. Fiber optics are so effective that, many electrical companies want to enter in the market of telecommunications. The purpose of this work initially, is to describe and define fiber optics. Then the technologies of fiber optics, that serve telecommunications are to be mentioned and especially the technology of applying optical fibers in AC lines. Furthermore, we will mention the situation of these technologies in Greece and we will discuss its future. The definitions and different types of fiber optics are given in the second chapter. The fiber optics are divided into singlemode, multimode stepindex and multimode gradedindex fibers. Furthermore, the characteristics of the manufacturing of an optical cable are presented. In this chapter, are mentioned the OVPO process, the VAD process, the MCVD or IVPO process, the OCVD process and the process of instant fusion. Later, the description of how an optical fiber works is given and its mechanical features are mentioned. Finally, the advantages and disadvantages of fiber optics are presented. The analysis of optical cable comes first in chapter three. The layers of an optical fiber are presented and also the materials and their mechanical, thermic and chemical attributes. Finally, some technical solutions are given related to the layers and features of the cable. The technologies of applying optical fibers in AC lines are being described in the fourth chapter. The optical cables for overhead lines are divided and analyzed separately. That is to say, Optical Ground Wire (OPGW), Optical Attached Cable (OPAC), and All – Dielectric Self – Supporting optical cable (ADSS). Also, undersea and underground cables are mentioned. In this part, the mechanical and electrical features of each cable are described and also their installation and protection. Moreover, the equipment of the overhead optical cable and its elements. Finally, the optical cables are compared, in order to facilitate the choice between them. In chapter five, an effort is being showed to present a schedule for the successful installation of optical cables. This plan includes the division of parameters in installation and environmental parameters. This chapter also includes examples and practical applications for each parameter. In the end modifications of an optical cable are presented in order to secure its protection. The state in Greece, nowadays is being described in sixth chapter. The last chapter presents the application of optical cables in AC lines in this country and the role that plays the national electricity company in the market of telecommunications. Also the future prospects are being analyzed. In the last part of this work many different types of optical cables are presented, that exist in the market of telecommunications.

Αυτή η διπλωματική εργασία πραγματεύεται την διάδοση κρουστικών υπερτάσεων που προκαλούνται από κεραυνικά πλήγματα σε ένα δίκτυο χαμηλής τάσης, στο οποίο βρίσκονται εγκατεστημένοι απαγωγοί υπέρτασης. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων σχετικά με την προστασία που παρέχουν οι απαγωγοί σε ένα τέτοιο δίκτυο, μέσω αποτελεσμάτων που θα προκύψουν από προσομοιώσεις. / This diploma thesis deals with the propagation of impulse overvoltages caused by lightning strikes in a low voltage network, which is supllied with surge protective devices (SPDs). The goal of this thesis is the extraction of useful conclusions regarding the protection that SPDs can offer to such a network, by comparing various results that arise from simulations.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, διερευνήθηκε η συμπεριφορά μονωτήρων πορσελάνης και μονωτήρων πορσελάνης με επικάλυψη από RTV SIR, σε πραγματικές και εργαστηριακές συνθήκες, με μετρήσεις του ρεύματος διαρροής. Στην περίπτωση των μετρήσεων σε πραγματικές συνθήκες, με την χρήση κατάλληλου εξοπλισμού, κατέστη δυνατή η συνεχής καταγραφή της συμπεριφοράς δώδεκα μονωτήρων πορσελάνης 150kV, οι οποίοι αποτελούσαν ενεργές συνιστώσες δύο υποσταθμών του Συστήματος Μεταφοράς Κρήτης. Από αυτούς σε δέκα είχαν τοποθετηθεί επικαλύψεις από RTV SIR. Παράλληλα πραγματοποιήθηκαν και μετεωρολογικές μετρήσεις, σε συγχρονισμό με αυτές του ρεύματος διαρροής, δίνοντας την δυνατότητα συσχέτισης των μετεωρολογικών παραμέτρων με την αντίστοιχη συμπεριφορά των μονωτήρων. Οι μετρήσεις του ρεύματος διαρροής ανέδειξαν δύο περιόδους δραστηριότητας. Στην περίπτωση των μονωτήρων πορσελάνης η περίοδος αιχμής καταγράφεται στο τέλος της καλοκαιρινής περιόδου, από τον μήνα Αύγουστο μέχρι και τον Οκτώβριο. Τον υπόλοιπο χρόνο καταγράφεται δραστηριότητα, ιδιαίτερα την άνοιξη, σε σημαντικά χαμηλότερα επίπεδα όμως. Η συμπεριφορά αυτή είναι σε συμφωνία με την μηνιαία κατανομή των σφαλμάτων λόγω ρύπανσης στο Σύστημα Κρήτης, την περίοδο 1969 – 2005. Αντίθετα, στην περίπτωση των μονωτήρων με επικάλυψη από RTV SIR, την περίοδο από τον Αύγουστο μέχρι και τον Οκτώβριο, κατεγράφησαν εξαιρετικά χαμηλά ως και μηδενικά επίπεδα δραστηριότητας. Για τα υλικά αυτά, η αιχμή της επιφανειακής δραστηριότητας καταγράφεται κατά την χειμερινή περίοδο. Βέβαια πρέπει να σημειωθεί ότι ακόμη και τότε, η δραστηριότητα στην επιφάνεια των επικαλύψεων από RTV SIR είναι σαφώς ασθενέστερη σε σχέση με αυτήν των μονωτήρων πορσελάνης, το αντίστοιχο χρονικό διάστημα. Η ταυτόχρονη καταγραφή των μετεωρολογικών παραμέτρων ανέδειξε ως παράμετρο κλειδί τον παρατηρούμενο μηχανισμό ύγρανσης σε κάθε περίοδο. Η καλοκαιρινή αιχμή των μονωτήρων πορσελάνης αποδίδεται στην υγροσκοπική συμπεριφορά των ρύπων και στον μηχανισμό της συμπύκνωσης. Είναι σημαντικό ότι οι δύο αυτοί μηχανισμοί δεν μπορούν να μεταβάλουν την κατάσταση της επιφάνειας, ενώ προσβάλλουν το συνολικό μήκος ερπυσμού. Έτσι απουσία βροχοπτώσεων, ο φυσικός καθαρισμός των μονωτήρων το καλοκαίρι είναι δύσκολος, επιτρέποντας την προοδευτική συγκέντρωση της κρίσιμης ποσότητας ρύπανσης. Αντίθετα στους μονωτήρες με RTV SIR, παρά την παρουσία υγρασίας, διατηρείται η υδρόφοβη συμπεριφορά της επιφάνειας, η οποία επιβάλει τελικά την καταστολή της επιφανειακής δραστηριότητας. Αντίθετα τον χειμώνα, η εμφάνιση ασθενών βροχοπτώσεων μπορεί να οδηγήσει σε μεταβολή της κατάστασης της επιφάνειας των μονωτήρων. Στην περίπτωση της πορσελάνης προκύπτει ο καθαρισμός αυτής, ενώ στις επικαλύψεις από RTV SIR, όπου ο καθαρισμός είναι δυσκολότερος, παρατηρείται απώλεια της επιφανειακής υδροφοβίας, με αποτέλεσμα την καταγεγραμμένη δραστηριότητα. Είναι πάντως σημαντικό ότι σε κάθε περίπτωση, τα επίπεδα επιφανειακής δραστηριότητας στις επικαλύψεις από RTV SIR ήταν σαφώς χαμηλότερα από αυτά των μονωτήρων πορσελάνης. Στα πλαίσια των μετρήσεων σε πραγματικές συνθήκες, κατέστη δυνατή και η καταγραφή στιγμιότυπων του ρεύματος διαρροής. Στην περίπτωση των μονωτήρων πορσελάνης, προέκυψε ότι το απαιτούμενο ρεύμα για τον σχηματισμό ξηρών ζωνών, εξαρτάται από τον μηχανισμό ύγρανσης. Στην περίπτωση μηχανισμών όπως η συμπύκνωση, ένα ρεύμα της τάξης των 2mA αρκεί. Αντίθετα στην περίπτωση των βροχοπτώσεων έχουν καταγραφεί ρεύματα της τάξης των 15mA, χωρίς σημάδια ανάπτυξης ξηρών ζωνών. Η ανάπτυξη ξηρών ζωνών υποδηλώνεται στην κυματομορφή του ρεύματος από την εμφάνιση διαστημάτων μηδενικού ρεύματος σε κάθε ημιπερίοδο, τα οποία μάλιστα μεσολαβώντας μεταξύ των διαδοχικών εκκενώσεων υποδεικνύουν την ανεξαρτησία αυτών. Τα μη γραμμικά χαρακτηριστικά του ρεύματος στην περίπτωση αυτή αντικατοπτρίζονται στην εμφάνισης μιας συνιστώσας του ρεύματος στα 150Hz. Αυτά ισχύουν για το εύρος των τιμών ρεύματος που κατεγράφησαν στην περίπτωση αυτή (14mA<ILC<140mA). Αντίστοιχα χαρακτηριστικά προκύπτουν και στην περίπτωση των μονωτήρων με επικάλυψη από RTV SIR. Επιπλέον όμως στην περίπτωση αυτή, κατεγράφησαν εκκενώσεις που δεν σχετίζονται με ξηρές ζώνες, αλλά περισσότερο με το ενδεχόμενο διατήρησης υδρόφοβης συμπεριφοράς για τμήματα της επιφάνειας του μονωτήρα. Επιπλέον η αλλοίωση της κυματομορφής του ρεύματος είναι εντονότερη στην περίπτωση αυτή, κάτι που συνεπάγεται υψηλότερα επίπεδα στην αρμονική των 150Hz. Παράλληλα με τις μετρήσεις σε πραγματικές συνθήκες, οι συνθέσεις των υλικών RTV SIR που χρησιμοποιήθηκαν, αξιολογήθηκαν και σε εργαστηριακές συνθήκες. Πραγματοποιήθηκαν δύο δοκιμές σε θάλαμο υδατονέφωσης άλατος, όπου οι συνθήκες καταπόνησης μοιάζουν με το ενδεχόμενο της βροχόπτωσης σε πραγματικές συνθήκες. Από την συμπεριφορά των υλικών στις συγκεκριμένες συνθήκες και τις μετρήσεις που έγιναν, προκύπτει ότι οι συνθέσεις με ΑΤΗ είναι περισσότερο ανθεκτικές, τόσο όσον αφορά το φαινόμενο corona (υδρόφοβη επιφάνεια), όσο και την καταπόνηση από ξηρές ζώνες, στην περίπτωση απώλειας της υδροφοβίας, σε σχέση με αυτές όπου χρησιμοποιείται silica. Η διαφορά οφείλεται στον τρόπο προστασίας που προσφέρει ο κάθε τύπος πρόσμιξης. Πάντως πρέπει να σημειωθεί ότι είναι απαραίτητη η περαιτέρω εργαστηριακή διερεύνηση της επίδρασης του τύπου της πρόσμιξης, όσον αφορά την επίδραση τόσο των εκκενώσεων corona όσο και των εκκενώσεων ξηρών ζωνών. / In the present study the performance of porcelain and RTV SIR coated porcelain insulators has been investigated in field and laboratory conditions, by leakage current measurements. In field conditions, by the use of the appropriate equipment it was possible to continuously monitor a group of twelve 150kV porcelain insulators, installed in two high voltage substations, of the Transmission System in Crete. Ten of them were coated with RTV SIR. In addition simultaneous measurements of meteorological parameters were performed, allowing the correlation of the LC measurements to the environmental conditions. The leakage current measurements performed indicated two periods of intense surface activity. In the case of porcelain, the summer period and especially the months From August to October, represent the period of intense surface activity. During the rest of the year the recorded LC levels are remarkably lower. This monthly distribution comes in agreement with the observed pollution flashovers distribution, for the period 1969-2005. The opposite activity distribution is observed for the RTV SIR coated insulators. In this case the levels of surface activity in the summer period are remarkably low and the period of intense activity for the coatings is observed during the winter. It is worth mentioning however that even in this case the levels of activity are remarkably lower than the corresponding levels in the case of porcelain, for the same time period. The opposite behavior of porcelain and coated porcelain insulators can be correlated to the environmental conditions and especially the wetting mechanism present. During the summer, insulator wetting is possible as the result of two mechanisms, the hydroscopic behavior of the pollution layer and condensation. Both mechanisms are capable of wetting the total leakage creepage distance, without cleaning the insulators surface in the same time. As a result a critical amount of pollution can be formed on the insulator surface, considering also the low levels of precipitation. So in the case of porcelain the formation of surface conductivity is possible in contradiction to the RTV SIR coated insulator, where the formed surface hydrophobicity is maintained. On the other hand during the winter, light precipitation can support the development of surface activity, since it is possible to disturb the surface condition. In the case of porcelain this will result to the cleaning of the surface. However in the case of RTV SIR coatings a loss of hydrophobicity is observed which allows the development of surface activity, considering also that cleaning is more difficult in this case. It is worth noticing however that in all cases the observed activity on the RTV SIR coated insulators is remarkably lower than the corresponding activity in the case of uncoated porcelain insulators. The leakage current waveforms for finite time periods are also included in the information provided by the field measurements performed. In the case of porcelain insulators, the analysis of the corresponding waveforms indicated that the current required for the formation of dry bands depends on the wetting mechanism present. In the case of mechanisms such as condensation, a current in the range of 1 – 2mA is capable to support the formation of dry bands. However in the case of precipitation the necessary current is higher, reaching a level of 15mA. Further the formation of dry bands is reflected to the leakage current waveform by zero current periods which are observed between the current conduction periods. This behavior indicates that the observed activity can be considered as a sequence of independent current pulses. Additionally the FFT analysis correlates the non linear current behavior to an increased 150Hz component. These characteristics have been traced in all the waveforms recorded, in the range from 14mA to 150mA. In the case of RTV SIR coated insulators the recorded waveforms are in large extent similar to the waveforms on the porcelain insulators. However additional phenomena, correlated with the existence of areas which maintain the hydrophobic behavior. In addition the non linear behavior is enhanced in this case, something that results in higher levels of a current component at 150Hz. The performance of the employed RTV SIR coatings was also investigated in laboratory conditions. Two tests were performed in a salt fog chamber, were the stress conditions are similar to the conditions observed in the case of light rain. The material performance observed and the corresponding measurements performed in both tests, indicate that the formulations tested, the endurance of the ATH filled coatings is higher than the silica filled, both in the case of corona and dry band discharge stress. The difference observed can be correlated with the action of each filler type. However the influence of the filler action needs to be further investigated.