Η απόκριση ενός διάκενου αέρα όταν υποβάλλεται σε μια καταπόνηση μέσω μίας κρουστικής τάσης με ορισμένο σχήμα, μέγεθος και όλα τα λοιπά χαρακτηριστικά της είναι ένα στοχαστικό φαινόμενο που σημαίνει ότι μπορεί να συμβεί ή να μη συμβεί διάσπαση. Ο σκοπός της εργασίας μας ήταν να μελετήσουμε την τάση διάσπασης και την τυπική απόκλιση διακένων σε σχέση με τη μεταβολή των χαρακτηριστικών της επιβαλλόμενης κρουστικής τάσης. Όταν μία ποσότητα αέρα βρεθεί μέσα σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, όλα τα ιόντα και ηλεκτρόνια αποκτούν, εκτός από την ακατάστατη θερμική τους κίνηση και μια κατευθυνόμενη ταχύτητα που εξαρτάται από το μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου. Για να αρχίσει ιονισμός από κρούσεις ηλεκτρονίων, που είναι ο βασικός μηχανισμός για τη διάσπαση του αέρα, χρειάζεται ένα αρκετά υψηλό πεδίο που πρέπει να υπερβαίνει τα 25 kV/cm. Στο ομοιογενές ηλεκτρικό πεδίο, η αναγκαία πεδιακή ένταση για την έναρξη ιονισμού κρούσεων αποκαθίσταται ταυτόχρονα σε όλα τα σημεία του διακένου κι έτσι μόλις αρχίσει ο ιονισμός, το εξωτερικά επιβαλλόμενο πεδίο δημιουργεί σχεδόν ακαριαία συνθήκες για πολύ ταχεία εξάπλωση της εκκένωσης και ολοκλήρωση της διάσπασης. Σε ένα ανομοιογενές διάκενο μήκους d, πεδιακή ένταση αρκετά υψηλή για την έναρξη ιονισμού εμφανίζεται μπροστά στο ένα ή και στα δυο ηλεκτρόδια για μια τάση Uα < 25[kV/cm] * d[cm] και γενικά είναι διαφορετική στα διάφορα σημεία του διακένου. Παρόλο που η έναρξη ιονισμού δεν αποτελεί ικανή συνθήκη για τη διάσπαση ανομοιογενούς διακένου, ανομοιογενή διάκενα μπορεί να διασπώνται σε τάση μικρότερη από αυτή που απαιτείται για τη διάσπαση ομοιογενούς διακένου και η διάσπαση τους πραγματοποιείται σε τρεις φάσεις: τη φάση της κορόνα, τη φάση του οχετού προεκκένωσης και της τελικής γεφύρωσης. Η πειραματική διαδικασία πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο Υψηλών Τάσεων του Πανεπιστημίου Πατρών και τα τρία διάκενα (σχήματα 1, 2, 3) στα οποία πραγματοποιήθηκαν τα αντίστοιχα πειράματα είναι: Σχήμα 1. Διάκενο ακίδα – πλάκα Σχήμα 2. Διάκενο ακίδα –σφαίρα Σχήμα 3. Διάκενο σφαίρα – σφαίρα το διάκενο ακίδας - πλάκας με απόσταση διακένου d = 25cm (ακίδα → ράβδος με απόληξη κώνο 15°), το διάκενο ακίδας – σφαίρας με απόσταση διακένου d = 9.5cm και διάμετρο σφαίρας D = 10cm (ακίδα → ράβδος με ημικυκλική απόληξη r =5mm) και το διάκενο σφαίρας – σφαίρας με διάκενο μεταξύ των σφαιρών d = 3cm και διάμετρο σφαιρών D = 10cm. Για την πραγματοποίηση της διαδικασίας τοποθετήθηκαν στην κρουστική γεννήτρια του εργαστηρίου αντιστάσεις διαφόρων τιμών. Με τη μεταβολή της αντίστασης μετώπου και της αντίστασης ουράς της γεννήτριας μεταβάλλαμε το χρόνο μετώπου Tcr και το χρόνο ουράς Tq αντίστοιχα της ληφθείσας κρουστικής τάσης. Έτσι πραγματοποιώντας μετρήσεις για κάθε κρουστική τάση πάνω στο εκάστοτε διάκενο πήραμε για διαφορετικές τάσεις διάσπασης την αντίστοιχή πιθανότητα διάσπασης. Οι τάσεις διάσπασης που προέκυψαν κανονικοποιήθηκαν με τους συντελεστές διόρθωσης υγρασίας και πυκνότητας του αέρα, έγινε δηλαδή αναγωγή των τιμών σε κανονικές συνθήκες. Έπειτα, με τη χάραξη ευθειών πάνω σε φύλα κανονικής κατανομής σύμφωνα πάντα με τα διορθωμένα πειραματικά σημεία, προέκυψε μία πρώτη προσέγγιση της τιμής της τάσεως U50% και της τυπικής απόκλισης σ. Αυτές οι τιμές χρησιμοποιήθηκαν σαν αρχικές σε ένα πρόγραμμα σε γλώσσα προγραμματισμού FORTRAN, το οποίο υλοποιούσε τη μέθοδο της μέγιστης πιθανοφάνειας, προκειμένου να προκύψει με μεγαλύτερη ακρίβεια η τιμή της τάσης διάσπασης U50%, η τυπική απόκλιση σ και τα όρια αξιοπιστίας τους. Οι τελικές τιμές της τάσης διάσπασης και της τυπικής απόκλισης, που προέκυψαν από την εκτέλεση του προγράμματος μας, ομαδοποιήθηκαν σε πίνακες και με τη χρήση του OriginPro 8 λάβαμε τα τελικά διαγράμματα που μας βοήθησαν στην εξαγωγή συμπερασμάτων μέσω των κατάλληλων συγκρίσεων. Με την παρατήρηση των διαγραμμάτων προέκυψε ότι η τάση διάσπασης U50% και για τα τρία διάκενα μειώνεται, όσο ο χρόνος μετώπου Tcr της επιβαλλόμενης κρουστικής τάσης αυξάνει. Συνεπώς οι κρουστικές τάσεις που έχουν μεγάλη διάρκεια μετώπου αποτελούν πιο σοβαρή καταπόνηση για τα διάκενα μας απ’ ότι αυτές με μικρή διάρκεια και τα αντίστοιχα διάκενα αέρα που καταπονούνται με αυτές διασπώνται σε μικρότερη τιμή τάσης. Για το διάκενο ακίδας - πλάκας το διάστημα τιμών από την τάση υπό την οποία η πιθανότητα διάσπασης είναι περίπου μηδενική P≈0% μέχρι την τάση όπου η πιθανότητα διάσπασης είναι βέβαιη P100% είναι μεγαλύτερο σε σχέση με το αντίστοιχο διάστημα τιμών για το διάκενο ακίδας – σφαίρας που με τη σειρά του είναι μεγαλύτερο από αυτό για το διάκενο σφαίρας – σφαίρας. Επίσης συμπεράναμε ότι το διάκενο ακίδας – πλάκας παρουσιάζει τη χαμηλότερη μέση πεδιακή ένταση διάσπασης σε kV/cm, με το διάκενο ακίδα – σφαίρα να το ακολουθεί. Το διάκενο σφαίρα – σφαίρα παρουσιάζει τη μεγαλύτερη μέση πεδιακή ένταση διάσπασης σε kV/cm, από τα άλλα δύο οπότε είναι εκείνο που διασπάται δυσκολότερα, με τη στιβαρότητα του να το κάνει ιδιαίτερα σημαντικό. Τέλος το μήκος του διακένου επηρεάζει την τάση διάσπασης και μάλιστα όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος του διακένου τόσο μεγαλύτερη θα είναι αντίστοιχα και η τάση διάσπασης του, τα δύο αυτά μεγέθη είναι ανάλογα μεταξύ τους. / The response of an air gap subjected to stress through a voltage impulse with a certain shape, size and all other features is a reflective phenomenon, which means that a breakdown may happen or not. The purpose of this essay was to study the breakdown voltage and the standard deviation of gaps in relation to the change of the characteristics of the imposed impulse voltage. When a quantity of air is found in an electric field, all ions and electrons acquire, apart from their chaotic thermal motion, a directed velocity, which depends on the size of the electric field. To start ionization by electron impact, which is the main mechanism for the breakihg down of air, a sufficiently high field, exceeding 25kV/cm, is required. In a homogeneous electric field, the necessary field strength-power for initiating impact ionization is restored simultaneously at all points of the gap, so once the ionization begins, the externally imposed field almost instantaneously creates the conditions for the very rapid spread of the discharge and completion of the breakdown. In an inhomogeneous gap with a length of d cm, a sufficiently field strength-power to start ionization occurs in front of one or both electrodes for a voltage Ua < 25 [kV/cm] * d [cm] and is generally different in different parts of the gap. Although the start of ionization is not a sufficient condition for the breakdown of an uneven gap, uneven gaps may tend to break down in voltages smaller than that required for the breakdown of a homogeneous gap and the breakdown takes place in three stages: the stage of the first corona, the stage of the subsequent coronas during which a first corona elongates and the final jump. The experimental procedure was carried out in the High-Voltage Laboratory of the University of Patras and the three types of gaps (figures 1, 2, 3) that were used for the experiments are: Figure 1. Rod – Plane gap Figure 2. Rod – Sphere gap Figure 3. Sphere – Sphere gap the rod-plane gap with a gap distance d = 25cm (a 15° cone-terminated rod), the rod-sphere gap with gap distance d = 9.5cm and diameter of sphere D = 10cm (a hemisphere r=5mm terminated rod) and the sphere-sphere gap with a gap between the spheres of d = 3cm and diameter of spheres D = 10cm. To carry out the procedure, resistances of various laboratory values were put in the impulse generator. After the change of the front resistance and tail resistance of the generator, we changed the front time Tcr and time the tail time Tq respectively of the received impulse voltage. Thus, making measurements for each impulse voltage over each gap, we extrapolated different breakdown voltages, corresponding to the probability of breaking down. The breakdown voltages generated were standardized with correction factors for air humidity and density, i.e. values were reduced to normal conditions. Subsequently, by drawing lines on normal distribution sheets, always according to the corrected experimental points, we derived a first approximation of the value of voltage U50% and standard deviation σ. These values were used as starting values in a program using the FORTRAN programming language, which implemented the method of maximum likelihood, to more accurately obtain the value of the breakdown voltage U50%, the standard deviation σ and limits of their reliability. The final values of the breakdown voltage and the standard deviation, resulting from the implementation of our program, were grouped in tables and, using the OriginPro 8, we derived the final charts that helped us to draw conclusions by means of appropriate comparisons. By observing the diagrams, we saw that the breakdown voltage U50% for all three gaps reduces as the front time Tcr of the imposed impulse voltage increases. Therefore, the impulse voltages that have a long front time cause more severe stress on our gaps than those with a short duration and the corresponding air gaps stressed with these break down with a smaller voltage value. For the rod-plane gap, the margin of values from the voltage in which the probability of breakdown is almost zero P≈0% until the voltage where the probability of breakdown is certain, P100%, is greater in relation to the corresponding margin of values for the rod-sphere gap, which in turn is larger than that of the sphere-sphere gap. We also concluded that the rod-plane gap presents a lower mean breaking down strength in kV/cm, followed by the rod-sphere gap. The sphere-sphere gap has the greatest mean breaking down strength in kV/cm than this of the other two. It is thus the most difficult to break down, with its strength rendering it very important. Finally, the length of the gap affects the breakdown voltage and, in fact, the larger the length of the gap, the greater, respectively, its breakdown voltage, with these two values being proportionate.

Η παρούσα διπλωματική εργασία καταπιάνεται με τη μελέτη της συμπεριφοράς των φωτοβολταϊκών πλαισίων σε καταπόνηση με κρουστικές τάσεις κεραυνών. Πιο συγκεκριμένα, εφαρμόστηκαν σε ένα φωτοβολταϊκό πλαίσιο κρουστικές τάσεις, συμφωνά με τον κανονισμό IEC 61730-2,και μετρήθηκε το αν και κατά πόσο επηρεάστηκε η λειτουργία του πλαισίου. Το πρώτο κεφάλαιο παρέχει το θεωρητικό πλαίσιο της έρευνας. Αναλυτικότερα, παρέχεται η αρχή λειτουργίας του μονοκρυσταλλικού πλαισίου, και αναφέρονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά αυτού που χρησιμοποιήσαμε στην παρούσα εργασία. Παρατίθεται η αρχή λειτουργίας της κρουστικής γεννήτριας που χρησιμοποιήθηκε στο πειραματικό σκέλος και δίνεται ο ορισμός της κρουστικής τάσης. Τέλος, δίνονται πληροφορίες ως προς τη μετρητική συσκευή που χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη της καλής λειτουργίας του πλαισίου. Το δεύτερο κεφάλαιο σχετίζεται με το πειραματικό κομμάτι της έρευνας. Πιο συγκεκριμένα, παρατίθενται οι κρουστικές τάσεις που έπληξαν το πλαίσιο και γίνεται εκτενής και σαφής αναφορά στον κανονισμό IEC 61730-2 που υπαγορεύει τους κανόνες διεξαγωγής του πειράματος. Τέλος, παρουσιάζονται οι ακριβείς συνθήκες διεξαγωγής της πειραματικής διαδικασίας ενώ περιέχονται φωτογραφίες που πάρθηκαν κατά τη διάρκεια υλοποίησης της έρευνας. Στο τρίτο κεφάλαιο καταγράφονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων καλής λειτουργίας του φωτοβολταϊκού πλαισίου και παρουσιάζονται σε πίνακες και χαρακτηριστικές I-V. Αποτελέσματα που πάρθηκαν τόσο πριν όσο και μετά από κάθε καταπόνηση. Κλείνοντας, στο τέταρτο και τελευταίο κεφαλαίο, εξάγονται συμπεράσματα και γίνεται εκτενής ανάλυση των αποτελεσμάτων που καταγράφηκαν στο κεφάλαιο 3. Τα τελικά συμπεράσματα σχετίζονται με το αν επηρεάστηκε ή όχι η καλή λειτουργία του κυττάρου. Ακόμα, παρουσιάζονται κάποιες αδυναμίες της έρευνας μας καθώς και κάποια ερωτήματα-προτάσεις περεταίρω διευρένησης, που μας γεννήθηκαν κατά την ενασχόλησή μας με το θέμα. / This thesis deals with the study of the behavior of the modules when applying lightning impulse voltages. In particular, percussive tendencies were applied to a solar cell, according to the regulation IEC 61730-2, and it was measured whether and how the functioning of the framework was affected. The first chapter provides the theoretical framework of the research. More specific, it is given the operating principle of the single crystal framework and there are referred the technical features which were used in this work. It is presented the operating principle of the impulse generator used in the experimental arm and it is given the definition of “voltage impulse”. Finally, there are presented information on the measuring device used to the study of the proper functioning of the framework. The second chapter is related to the experimental part of the investigation. To be more specified, there are given the percussive tendencies that affected cell and a detailed and clear reference to IEC 61730-2 regulation that dictates the rules of our experiments. Finally, we present the precise conditions under which the experimental procedure was done and there are contained photographs which were took during the implementation of the survey. In the third chapter, they are displayed the results of the measurements proper operation of photovoltaic panel and they are presented in tables and characteristic IV. The results were obtained both before and after each exposure Finally, in the fourth and final chapter, conclusions are drawn and there is a detailed analysis of the results recorded in chapter 3. The final conclusions relating to whether or not the proper cell function was affected . In conclusion, they are presented some shortcomings in our research and some questions (further recommendations for research), there were entered to our minds during our involvement with the issue.

Our study was designed to test the hypothesis that flowfield properties such as WSS are closely related to cardiovascular disease. The spatial distribution patterns of several hemodynamic indices (gradient of WSS) were examined and compared with the (known) locations of plaque formation in human aorta. The part of the aorta on which we focused is ascending, aortic arch and descending aorta. Blood flow is influenced by vessel wall motion. Fluid Structure Interaction (FSI) is also investigated and discussed during the description of hemodynamic environment that leads to plaque formation in human aorta. Our Data were DICOM files from Computed Tomography (CT) scans. Using Vascular Modeling Toolkit (VMTK) and these scans as the input, we choose level set segmentation method to extract the geometry of the vessel needed for the simulation. ANSYS CFX Solver was used for the simulation of blood flow. The present numerical study revealed a direct correlation between low WSS values and atherosclerotic plaque localization. The results indicate also that Oscillating Shear Index (OSI) shows clearly points where the possibility of atherogenesis is high enough to be ignored. FSI provides unimportant details when we focused on plaque formation. / Η παρούσα εργασία μελετά την υπόθεση που συνδέει τις ιδιότητες του πεδίου ροής, όπως οι διατμητικές τάσεις (Wall Shear Stresses), με καρδιαγγειακές παθήσεις. Η χωρική κατανομή διάφορων δεικτών αιμοδυναμικής φύσεως (όπως η βάθμωση των διατμητικών τάσεων) μελετήθηκε και τα σημεία που εντοπίστηκαν ως ύποπτα για την ανάπτυξη αθηρωματικών πλακών συγκρίθηκαν με γνωστές από τη βιβλιογραφία περιοχές σχηματισμού τέτοιων φλεγμονών στην ανθρώπινη αορτή. Το τμήμα της αορτής στο οποίο εστιάσαμε είναι η ανιούσα, το αορτικό τόξο και η κατιούσα αορτή. Εξετάστηκε απίσης το ενδεχόμενο να επηρεάζεται η ροή του αίματος από την κίνηση του αρτηριακού τοιχώματος.

Το θέμα της παρούσας διπλωματικής είναι η μελέτη των βηματικών τάσεων σε ένα σύστημα γείωσης, με το ισοδύναμο ανθρώπινο κύκλωμα, μέσω της εξομοίωσής του με το λογισμικό EMTP-ATP, έχοντας συμπεριλάβει στους υπολογισμούς και το φαινόμενο του ιονισμού. Αρχικά, στα δύο πρώτα κεφάλαιο δίνονται ορισμοί και βασικές έννοιες για τις γειώσεις, τις μεθόδους γείωσης που υπάρχουν καθώς και για την επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος στον ανθρώπινο οργανισμό και την ηλεκτροπληξία. Έπειτα, στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά το φαινόμενο του ιονισμού και η προσέγγιση του μέσα από τα αντίστοιχα μοντέλα που έχουν αναπτυχθεί και των κριτηρίων υπολογισμού ακτίνας του ηλεκτροδίου του αγωγού γείωσης σε σχέση με το πεδίο ιονισμού του εδάφους E0. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής ανάλυση των μοντέλων των συστημάτων γείωσης που έχουν αναπτυχθεί, παραθέτοντας και αυτά που χρησιμοποιούνταν κατά το παρελθόν, αλλά και τα επικρατέστερα σύγχρονα. Τέλος , επιλέγοντας το μοντέλο της εξομοίωσης, χρησιμοποιώντας το λογισμικό EMTP-ATP, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων των βηματικών τάσεων με θεωρητικές επιτρεπτές βηματικές τάσεις και παρατίθενται τα συμπεράσματα και οι επιπτώσεις που έχουν τα αποτελέσματα στον άνθρωπο. Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή των κεφαλαίων Στο Κεφάλαιο 1 αναφέρεται η έννοια και ο ρόλος της γείωσης, καθώς και σε διάφορα είδη γειωτών και υπολογισμό των παραμέτρων τους. Στο Κεφάλαιο 2 δίνονται οι ορισμοί των βηματικών τάσεων και τάσεων επαφής και αναλύονται οι διάφορες επιπτώσεις του ηλεκτρικού ρεύματος στον ανθρώπινο οργανισμό. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους, οι μηχανισμοί διάσπασης του και τα διάφορα μοντέλα που προτείνονται για την περιγραφή του. Στο Κεφάλαιο 4 παρατίθεται μια ανασκόπηση των διάφορων μοντέλων εξομοίωσης ενός συστήματος γείωσης. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται αρχικά η επιλογή του μοντέλου προσομοίωσης, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα και συγκρινόμενα με θεωρητικές και πρακτικές τιμές στο τέλος παρουσιάζονται και τα συμπεράσματα. / The subject of the present diploma thesis is the study of step voltages in a grounding system, with the aid of a human equivalent circuit, by means of simulation using the EMTP-ATP software, considering in the calculations the phenomenon of soil ionization. In the two first chapters basic terms and concepts are defined regarding grounding systems, available grounding methods and the effects of electrical current and electrocution on the human body. In the third chapter the ionization phenomenon is analytically described and its approach through the corresponding models, which have been developed and the criteria for the calculation of the radius of the grounding conductor in accordance to the soil ionization field Eo. In chapter four there is an extended analysis of grounding systems models which have been developed, quoting those which have been used in the past but also the most dominate modern models. Finally, choosing a simulation model by utilizing EMTP-ATP software, there is a comparison of the results regarding step voltages and considering the allowable theoretical step voltage thresholds and introducing the conclusions and the effects on the human body. A brief description of the thesis chapters: Chapter 1: The concept and the role of grounding are presented, also including the different grounding systems and their parameter calculations. Chapter 2: The definitions of step voltages and contact voltages are presented while the effects of electric current on the human body are analyzed. Chapter 3: The soil ionization phenomenon is presented, including soil rupture mechanisms and the various models which are proposed to describe the phenomenon. Chapter 4: A review of the various simulation models of grounding systems is presented. Chapter 5: Initially a simulation model choice is described. The calculated results are presented and are compared with theoretical and experimental values. Finally conclusions are presented.

Η ευρεία χρήση του ηλεκτρισμού και η συνεχής αύξηση των μεγεθών μεταφοράς και διανομής της υψηλής τάσης αναγκάζει τον επιστημονικό κόσμο να επενδύσει στην κατανόηση της συμπεριφοράς των ατμοσφαιρικών υπερτάσεων δηλαδή των κρουστικών τάσεων κεραυνών, και των εσωτερικών υπερτάσεων όπως των κρουστικών τάσεων χειρισμών όπως και της συμπεριφοράς του εξοπλισμού των υψηλών τάσεων. Είναι αναγκαία επίσης η κατανόηση της αλληλεπίδρασης των πιο πάνω για σκοπούς βελτίωσης της ασφάλειας και της αξιοπιστίας του εξοπλισμού των υψηλών τάσεων. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση του κατά πόσον τα χρονικά χαρακτηριστικά των κρουστικών τάσεων μπορούν να επιδράσουν στη τάση διάσπασης των διακένων αέρα και γενικότερα στην συμπεριφορά τους. Έτσι αναζητείται η τάση διάσπασης του διακένου αέρα τόσο ποσοτικά (μεταβολή στο μέγεθος) όσο και ποιοτικά (μεταβολή των στατιστικών χαρακτηριστικών). Η διπλωματική εργασία τούτη αποτελεί μια συνεισφορά στην διεθνή ερευνητική προσπάθεια που γίνεται πάνω στο αντικείμενο συλλογής πληροφοριών και εξαγωγής συμπερασμάτων για τα διάφορα είδη κρουστικών τάσεων σε συνδυασμό με τα διάκενα αέρα. Αρχικά παρατίθενται μια θεωρητική ανασκόπηση βασιζόμενη στην διεθνή βιβλιογραφία που αφορά τα κυκλώματα παραγωγής κρουστικών τάσεων στο εργαστήριο. Σκοπός τούτου είναι η αποσαφήνιση του τρόπου παραγωγής των κρουστικών τάσεων στο εργαστήριο με πρωτοβάθμιες, δευτεροβάθμιες και πολυβάθμιες κρουστικές γεννήτριες. Επίσης παρουσιάζεται ένα θεωρητικό μοντέλο υπολογισμού των αναμενόμενων κρουστικών τάσεων μιας δευτεροβάθμιας κρουστικής γεννήτριας του οποίου τα αποτελέσματα παρουσιάζονται. Στη συνέχεια παρατίθεται μια θεωρητική ανασκόπηση που αφορά τα διάκενα αέρα, τους μηχανισμούς διάσπασης τους, τον τρόπο ανάλυσης των πειραματικών αποτελεσμάτων και την επίδραση που έχουν στην διάσπαση των διακένων αέρα οι ατμοσφαιρικές συνθήκες. Όλα τα παραπάνω έχουν σκοπό να αποσαφηνίσουν τους παράγοντες που χρήζουν ιδιαίτερης προσοχής ώστε να εξασφαλιστούν τα πλέον αξιόπιστα πειραματικά αποτελέσματα, καθώς και η δημιουργία μιας βάσης θεωρητικών δεδομένων που θα βοηθήσουν στην αξιοποίηση των πειραματικών μετρήσεων. Για την διεξαγωγή της πειραματικής διαδικασίας χρησιμοποιήθηκε η γεννήτρια κρουστικών τάσεων Multi test set της εταιρείας Haefely, κομμάτι του ηλεκτρομηχανικού εξοπλισμού του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων. Με αυτήν την γεννήτρια παρήχθησαν κρουστικές τάσεις τάξης μεγέθους 100 kV και ένα πλήθος τύπων κρουστικών τάσεων ως προς τα χρονικά χαρακτηριστικά ουράς και μετώπου τα οποία παρήχθησαν με συνδυασμό των αντιστάσεων μετώπου R2 με τις αντιστάσεις ουράς R1. Μέσω κατάλληλου κρουστικού βολτομέτρου και με ψηφιακό παλμογράφο έγιναν οι μετρήσεις αυτών των τάσεων και η αποτύπωση των κυματομορφών τους. Τα διάκενα αέρα τα οποία καταπονήθηκαν σε αυτές τις κρουστικές τάσεις είναι: Σφαίρα-Σφαίρα, Ακίδα-Σφαίρα, Ακίδα-Ακίδα. Για τον υπολογισμό της τάσης διάσπασης U50% λήφθησαν για κάθε περίπτωση 3 έως 4 σετ των 30 έως 50 μετρήσεων. Τα συνολικά αποτελέσματα και η διαγραμματική τους απεικόνιση με τις απαραίτητες επ’αυτών παρατηρήσεις, ενσωματώνονται στην εργασία και βασιζόμενη σε αυτά ακολουθεί η απαραίτητη συμπερασματολογία. Το αποτέλεσμα αυτής της εργασίας ήταν η διαπίστωση θεωρητικά και πειραματικά του τρόπου επίδρασης των κατασκευαστικών στοιχείων της γεννήτριας στα χρονικά χαρακτηριστικά των παραγόμενων κρουστικών τάσεων. Επίσης διαπιστώθηκε ότι η προσθήκη των συγκεκριμένων διακένων αέρα έχει σαν αποτέλεσμα μικρή αύξηση των χρονικών χαρακτηριστικών της κρουστικής τάσεως (χρόνου ουράς και μετώπου) τάξεως του 2-3%. Το βασικό συμπέρασμα όμως είναι ότι τα χρονικά χαρακτηριστικά των κρουστικών τάσεων παίζουν καθοριστικό ρόλο στην τάση διάσπασης U50% των διακένων αέρα. Συγκεκριμένα για γρήγορους χρόνους μετώπου η τάση διάσπασης U50% βρίσκεται στο χαμηλό επίπεδο και αυξάνεται απότομα για μεγαλύτερους χρόνους μετώπου Τ1 και αποτελεί την μέγιστη τάση διάσπασης. Στη συνέχεια με την αύξηση των χρόνων μετώπου η τάση διάσπασης U50% μειώνεται. Η επίδραση των χρόνων ουράς είναι ότι καθώς αυξάνονται μειώνουν την τάση διάσπασης U50%. / The worldwide use of electricity and the continuous increase of demand in the distribution of high voltage, has forced the entire scientific community to turn and invest to the study and understanding the behavior of atmospheric surge phenomenon such as thunder, lighting, impulse voltage, and the internal over voltages such as switching voltages. It is considered essential to investigate the response and behavior of the high voltage equipment. The challenging part is to gain the knowledge on how these interact with each other, in order to improve the security and reliability of high voltage machines. The aim of this thesis is to investigate whether the time variant characteristics of the impulse voltages can affect the degradation behavior of air discharge. Our target is to discover the chopping voltage of air gaps in actual number but also to find out the variation of its statistical characteristics. This paper will contribute to the international research effort of collect information and extracting results for the various types of impulse voltage combined with air gaps. Initially we present a theoretical approach based on the international bibliography concerning the circuits that create impulse voltages in a laboratory environment. Our aim is to clarify the way impulse voltages are produced in the laboratory, from singlestage, two-stage and multi-stage impulse generators. Furthermore, we present a theoretical model for calculating the impulse voltage created by a two-stage impulse generator. All these results are also included in our paper. Next, we complete our overview by presenting the air discharge phenomena, analysis methods used to investigate experimental result and the overall effect of atmospheric conditions on air discharge splitting. All these aim to clarify the factors which need to be taken into consideration in order to secure reliable experimental results but also a more complete database of the theoretical data that can be utilised in more advanced experimental methods. In order to complete our experiments we used the Multi test set impulse voltage generator, produced by Haefely Company and is a part of high Voltage laboratory equipment. With the help of this generator we managed to produce a number of impulse voltages of size 100 kV, and various types of impulse voltages using the time variant characteristics connecting together tail and head resistors R2 and R1 respectively. Using a suitable impulse voltage meter and a digital oscilloscope we managed to measure these voltages and create a graphical representation of their waveforms. The air-gaps created from these voltages are: Sphere-Sphere, Spike- Sphere, Spike-Spike. In order to calculate the chopping voltage U50% we collected 3 to 4 set consisted of 30-50 measurements. The overall results and their diagram presentation followed by relevant conclusions are included in this paper. Based on these we were able to draw all necessary conclusions. On this paper we managed to extract theoretically and experimentally how all constructional elements of the generator affect the time variant characteristics of the impulse voltages created. We also concluded that adding specific air gaps will result to a slight increase of the time variant characteristic of the impulse voltage (frontwave and tail-wave duration) by 1%-3%.The main conclusion was that the time variant characteristics of impulse voltages play a decisive role in the chopping voltage U50% of air gaps. More specifically, for short-duration of wave-front T1 the chopping voltage U50% lays on the lower level whereas it automatically increases for bigger duration Τ1 and this is our higher chopping voltage. Then the chopping voltage U50% is reduced by increasing the duration of wave-front T1. Also the increase of wave-tail duration results to a reduction of chopping voltage U50%.

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.

Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία μελετάται η ανάπτυξη ενός μοντέλου προσομοίωσης αλληλεπίδρασης ρευστού-στερεού για τον προσδιορισμό ρευστοδυναμικών παραμέτρων (Wall Shear Stress, Von Mises Stress κ.α.) μέσω των οποίων θα μπορεί μελλοντικά να προβλεφθεί η ρήξη ή όχι ενός ενδοκρανιακού ανευρύσματος. Αρχικά γίνεται μια σύντομη παρουσίαση του ιατρικού προβήματος ώστε να γίνει κατανοητή η σπουδαιότητα της ανάπτυξης του υπολογιστικού μοντέλου με σκοπό τον υπολογισμό παραμέτρων οι οποίες μπορούν να φανούν χρήσιμες. Κατά τη διάρκεια ανάπτυξης του μοντέλου αξιοποιήθηκαν πραγματικά δεδομένα απεικονιστικών διατάξεων ασθενών του Αττικού Πανεπιστημιακού Γενικού Νοσο- κομείου. Εν συνεχεία, η επεξεργασία των εικόνων αυτών διεξήχθει στο λογισμικό ανοιχτού κώδικα VMTK (Vascular Modeling Toolkit) από όπου προήλθε και η τρισδιάστα- τη ανακατασκευη τους. Στο επόμενο στάδιο, οι γεωμετρίες που προέκυψαν από την επεξεργασία εικόνας εισήχθησαν στο λογισμικό εμπορικού κώδικα ANSYS όπου και αναπτύχθηκε το υπολογιστικό μοντέλο το οποίο περιείχε και την αλληλεπίδραση ρευστού και στερεού (FSI). Αξίζει να αναφερθεί το γεγονός ότι το μοντέλο που αναπτύχθηκε περιείχε κινούμενα στοιχεία πλέγματος (Moving Mesh), τα οποία συμβάλλουν στον ακριβέστερο υπολογισμό και αποτύπωση παραμέτρων που υπολογίστηκαν στη συνέχεια. Τέλος αναφέρονται κάποιοι μελλοντικοί στόχοι και προοπτικές μέσω των αποτελεσ- μάτων που προέκυψαν από την ανάλυση του μοντέλου. / In the present M.Sc thesis we are studying the development of a numerical model that simulates fluid-solid interaction for determining fluid dynamics parameters (Wall Shear Stress, Von Mises Stress etc) through which through which could be predicted the rupture or not of an intracranial aneurysm. First, a brief presentation of the medical problem is being made, to understand the importance of developing the computational model in order to calculate parameters which can be useful. During the development of the model, real imaging data from CT scans taken from patients of Attikon General University Hospital were exploited. Thereafter, the processing of these images was performed in the open-source software VMTK (Vascular Modeling Toolkit) from where came the three-dimensional reconstruction. In the next step, the geometries obtained from the image processing have been introduced in the commercial software ANSYS where the computational model that contains the interaction of fluid and solid has been developed (FSI). It is worth mentioning that the model developed, contained moving mesh elements, which contribute to more accurate calculation and mapping of parameters which were calculated after. Finally, some future objectives and prospects are being referred, through the results obtained from the analysis of the model.

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.

Το φαινόμενο της μαγνητικής πόλωσης ανταλλαγής (exchange bias, EB) έχει προσελκύσει το επιστημονικό ενδιαφέρον εξαιτίας των σημαντικών εφαρμογών σε διατάξεις μαγνητικής αποθήκευσης πληροφορίας. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον εμφανίζουν οι ΕΒ ιδιότητες των πολυστρωματικών φιλμ με σύσταση [La2/3Ca1/3MnO3(FM)/La1/3Ca2/3MnO3(AF)]15, που αποτελούνται από αντισιδηρομαγνητικά, La1/3Ca2/3MnO3 (AF), και σιδηρομαγνητικά, La2/3Ca1/3MnO3 (FM), στρώματα επειδή αυτή η κατηγορία ενώσεων ανήκει στα ισχυρώς συσχετιζόμενα ηλεκτρονικά συστήματα (strongly correlated electronic systems), όπου οι μαγνητικές-, ηλεκτρονικές-, και κρυσταλλικές-δομές αλληλεπιδρούν ισχυρά μεταξύ τους. Στην παρούσα διατριβή χρησιμοποιήθηκαν μετρήσεις περίθλασης και σκέδασης συντονισμού ακτίνων-Χ στην Κ-ακμή του Mn για την μελέτη της επίδρασης των ελαστικών τάσεων επιταξίας στο μηχανισμό της μαγνητικής πόλωσης ανταλλαγής της πολυστρωματικής δομής [La2/3Ca1/3MnO3/La1/3Ca2/3MnO3]15 που εμφανίζεται κάτω από την θερμοκρασία εμπλοκής ΤΒ≈80 Κ. Οι μετρήσεις περίθλασης ακτίνων-Χ έδειξαν ότι ο λόγος c/a, που αποτελεί το μέτρο της τετραγωνικής πλεγματικής παραμόρφωσης της ψευδοκυβικής δομής, φθάνει στην μέγιστη τιμή της, και ότι το μήκος συσχετίσεως εντός των (101) και (102) κρυσταλλογραφικών επιπέδων μεταβάλλεται σημαντικά κοντά στην ΤΒ. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στο γεγονός ότι στην ΤΒ η ψευδοκυβική πλεγματική σταθερά aML του φιλμ προσεγγίζει την τιμή της ψευδοκυβικής πλεγματικής σταθερά της ένωσης La1/3Ca2/3MnO3 από την οποία αποτελούνται τόσο το ενδιάμεσο στρώμα (buffer layer) όσο και τα AF στρώματα, αποδεικνύοντας έτσι ότι το EB φαινόμενο σχετίζεται με την εξισορρόπηση των επιταξιακών τάσεων εντός των AF και FM στρωμάτων. Οι μετρήσεις σκέδασης συντονισμού ακτίνων-Χ (RXS) αποκαλύπτουν ότι οι επιταξιακές τάσεις εξωθούν τα πολύεδρα MnO6 σε σιδηροπαραμορφωτική (ferrodistortive, FD) ευθυγράμμιση, όπου η FD υπερκυψελίδα συμπίπτει με την μοναδιαία κυψελίδα της κρυσταλλικής δομής. Εφαρμογή της τεχνικής συμβολής στα RXS φάσματα αποκαλύπτει μια κορυφή συντονισμού από την κύρια ακμή απορρόφησης των ιόντων Mn στα ~6.555 keV και μια, μικρότερης έντασης, δευτερεύουσα κορυφή συντονισμού στα ~6.55 keV, του οποίου η ενεργειακή μετατόπιση ελαττώνεται γραμμικά με την θερμοκρασία και το λόγο c/a μέχρι τους 80 Κ. Η εξαφάνιση της δευτερεύουσας κορυφής πάνω από τους 80 Κ(≈ΤΒ) μπορεί να σχετίζεται με κάποια αναδιάταξη των γωνιών που σχηματίζουν οι δεσμοί Mn-O-Mn εξαιτίας της εξισορρόπησης των επιταξιακών τάσεων στις FM/AF διεπιφάνειες κάτω από 80 Κ. / The exchange bias (EB) phenomenon has received considerable attention because of its important applications in magnetic storage devices. Of particular interest are the EB properties of colossal magnetoresistance (CMR) compositionally modulated structures consisting of antiferromagnetic (AF) and ferromagnetic (FM) (La,Ca)MnO3 layers because manganites are strongly correlated electron systems, in which the magnetic, electronic and crystal structures interact strongly with each other. Complementary x-ray synchrotron radiation diffraction (XRD) and resonant scattering (RXS) measurements were performed at the Mn K-edge between 10 and 300 K in order to analyze the effect of epitaxial strain and tetragonal lattice distortions on the exchange bias (EB) mechanism observed in [La2/3Ca1/3MnO3(FM)/La1/3Ca2/3MnO3(AF)]15 multilayers below a blocking temperature, TB, of 80 K. XRD measurements showed that the c/a axial ratio, an indication of the tetragonal lattice distortion in pseudocubic lattice settings, reaches its maximum at the onset of the EB effect and the corresponding structural correlation length varies substantially at the onset of TB. The in-plane lattice parameter a at TB is close to the bulk lattice parameters of the AF layers, thus indicating that the EB effect is related with the accommodation of strain inside the FM and AF layers. RXS measurements revealed that such anisotropic lattice strains force the MnO6 octahedral sites into a ferrodistortive (FD) alignment, where the FD supercell coincides with the unit cell of the crystalline lattice. The RXS intensity difference signal exhibits a main-edge feature and a post-edge feature at 6.57 keV that scales linearly with temperature and the c/a ratio up to 80 K. The disappearance of the post-edge feature above 80 K(=TB) may signify a rearrangement of Mn-O-Mn bonding angles due to strain-driven effects at the FM/AF interfaces, inducing disorder in FD octahedral tilt ordering which may pin the local distortions below the TB.