Σε ένα διάκενο που αποτελείται από ένα ηλεκτρόδιο υψηλής τάσεως πλαισιωμένο από έναν αριθμό γειωμένων αγωγών, η κατάληξη μίας εκκένωσης σε ένα συγκεκριμένο σημείο έχει μια στοχαστική εξάρτηση από τη γενική διαμόρφωση του ηλεκτρικού πεδίου που επικρατεί στο διάκενο. Η λέξη «στοχαστική» έχει την έννοια ότι πρακτικά οποιοδήποτε γειωμένο σημείο μέσα στο διάκενο κατέχει μία πιθανότητα να δεχθεί την εκκένωση, αλλά αυτή η πιθανότητα μπορεί να είναι διαφορετική για τα διάφορα σημεία. Επιπλέον, αν το διάκενο αποτελείται από περισσότερα από ένα διηλεκτρικά, το σημείο κατάληξης της εκκένωσης, όπως και οι παράμετροι της διάσπασης, επηρεάζονται από την παρουσία και τα ηλεκτρικά και γεωμετρικά χαρακτηριστικά των διηλεκτρικών αυτών. Σε ένα απλό διάκενο ακίδας-πλάκας με αέρα, τα σημεία κατάληξης όλων των εκκενώσεων είναι συγκεντρωμένα γύρω από το ίχνος του άξονα της ακίδας, που είναι η θέση της μέγιστης πιθανότητας. Η πιθανότητα μία εκκένωση να καταλήξει σε μία συγκεκριμένη θέση του επιπέδου, διαφορετική από τον άξονα της εκκένωσης, μειώνεται όσο μεγαλώνει η απόσταση της θέσης αυτής από τον άξονα. Αν ένας γειωμένος αγωγός εισαχθεί στο διάκενο, όπως για παράδειγμα ένας ή περισσότεροι γειωμένοι αγωγοί παράλληλα στο επίπεδο (σχήμα 1), η πιθανότητα μία εκκένωση να καταλήξει, είτε στα σύρματα είτε στο επίπεδο, εξαρτάται από τη συγκεκριμένη θέση των καλωδίων. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να καθορίσει: α) τη συνδυασμένη επίδραση διαφόρων παραγόντων στην πιθανότητα μια εκκένωση να καταλήξει σε γειωμένους αγωγούς, τοποθετημένους σε ένα διάκενο ακίδας-πλάκας, β) την επίδραση των παραγόντων αυτών στα χαρακτηριστικά της διάσπασης, από τα οποία το σημαντικότερο είναι η τάση διάσπασης και γ) την μορφή του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται μεταξύ ακίδας-πλάκας καθώς και την επίδραση των παραπάνω παραγόντων σε αυτό. . Πιο συγκεκριμένα στη μελέτη που έγινε η απόσταση των γειωμένων συρμάτων από το πλέγμα ήταν d2=2,5 cm και μελετήθηκε η επίδραση της πυκνότητας του πλέγματος (χρησιμοποιήθηκαν 7 διαφορετικά πλέγματα και λαμαρίνα) και της απόστασης των συρμάτων α cm. Τα δεδομένα που προέκυψαν από την πειραματική διαδικασία, δηλαδή η τιμή της τάσης διάσπασης σε κάθε περίπτωση, κανονικοποιήθηκαν με τους συντελεστές διόρθωσης υγρασίας και πυκνότητας του αέρα, έγινε δηλαδή αναγωγή των τιμών σε κανονικές συνθήκες. Έπειτα γραφικά προέκυψε μία πρώτη προσέγγιση της τιμής της τάσεως U50% και της διασποράς σ. Χρησιμοποιήσαμε ένα πρόγραμμα σε γλώσσα προγραμματισμού C, το οποίο υλοποιούσε τη μέθοδο της μέγιστης πιθανοφάνειας, προκειμένου να προκύψει με μεγαλύτερη ακρίβεια η τιμή της τάσης διάσπασης U50%, η διασπορά σ και τα όρια αξιοπιστίας τους. Σαν αρχικές τιμές των U50% και σ, χρησιμοποιήθηκαν αυτές που προέκυψαν από τη γραφική εκτίμηση. Τέλος, οι τελικές τιμές της τάσης διάσπασης, καθώς και οι τιμές της ικανότητας σύλληψης των γειωμένων συρμάτων, δηλαδή η πιθανότητα οι εκκενώσεις να καταλήξουν σε αυτά, ομαδοποιήθηκαν και προέκυψαν τα τελικά διαγράμματα. Η εργασία ολοκληρώθηκε με παρατηρήσεις σχετικά με τη συμπεριφορά της τάσης διάσπασης και της ικανότητας σύλληψης των γειωμένων συρμάτων και έγινε μια προσπάθεια αιτιολόγησής. / -

Η μόνωση του εξοπλισμού και των εγκαταστάσεων υψηλής τάσης είναι αναγκαία για τη διατήρηση της διαφοράς δυναμικού μεταξύ των υπό υψηλή τάση αγώγιμων μερών. Οι μονωτήρες είναι οι διατάξεις οι οποίες χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρικά δίκτυα και στηρίζουν, διαχωρίζουν και περιέχουν αγωγούς υψηλής τάσης. Όλοι οι μονωτήρες έχουν διπλή λειτουργικότητα, μηχανική και ηλεκτρική, κάτι που δημιουργεί αντικρουόμενες απαιτήσεις στο σχεδιασμό τους. Επιπλέον, αποτελούν βασικά δομικά στοιχεία ενός συστήματος μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. / -

Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται το φαινόμενο του κεραυνού και οι επιπτώσεις αυτού του φαινομένου στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας. Για καλύτερη κατανόηση των διαφόρων ηλεκτρικών φαινομένων μοντελοποιήθηκε ένα τριφασικό δίκτυο μέσης και χαμηλής τάσης έτσι ώστε να εξαχθούν μετρήσεις που αντικατοπτρίζουν τις επιπτώσεις που έχουν τα κεραυνικά πλήγματα στον εξοπλισμό και στο φορτίο του δικτύου. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μία σύντομη εισαγωγή στο φαινόμενο του κεραυνού. ΣτοΚεφάλαιο 2 δίνεται ένας ορισμός για να περιγραφεί ακριβέστερα το φαινόμενο του κεραυνού και παρουσιάζονται τα διάφορα είδη του. Στο Κεφάλαιο 3 μελετούνται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά ενός κεραυνού οπότε παρουσιάζονται λεπτομερώς θέματα που έχουν να κάνουν με το ρεύμα, την τάση και το φορτίο που μπορεί να οδηγήσει ένας κεραυνός. Στο Κεφάλαιο 4 μελετούνται οι επιπτώσεις που προκαλούνται από κεραυνούς τόσο στη φύση όσο και στις τεχνικές υποδομές της περιοχής όπου πέφτει ο κεραυνός. Στο Κεφάλαιο 5 εισάγεται ο αναγνώστης στη θεωρία δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας ενώ στο Κεφάλαιο 6 γίνεται εισαγωγή στη θεωρία υπερτάσεων. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται αναλυτικά το μοντέλο προσομοιώσεων που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της εργασίας χρησιμοποιώντας το περιβάλλον προσομοίωσης Matlab/Simulink, παρατίθενται οι μετρήσεις που εξήχθησαν και παρουσιάζονται τα τελικά συμπεράσματα του πρακτικού μέρους της εργασίας. / This thesis examines the phenomenon of lightning and the effectsof this phenomenon in electricity networks. For a better understanding of the various electrical phenomena modeled a three-phase network medium and low voltage so as to extract measurements that reflect the impact of the lightning strike on equipment and network load. Chapter 1 gives a brief introduction to the lightning strike. Chapter 2 gives a definition to describ eaccurately the lightning strike and presents the various types of this. In Chapter 3 we study the electrical characteristics of a lightning strike. Are presented in detail issues that have to do with the current, voltage and the load can lead thunder bolt. In Chapter 4 we study the effects caused by lightning strike in both nature and the technical infrastructure of the area where the lightning falls. Chapter 5 introduces the reader to the theory of electricity networks while Chapter 6 is introduced in the theory over voltages. Chapter 7 presents detailed simulation model developed in this thesis using the simulation environment Matlab / Simulink, given the measurements obtained are presented and the final conclusions of the practical part of the work.

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 πραγματεύεται τις ηλεκτρικές διασπάσεις διηλεκτρικών. Είναι γνωστό ότι η ηλεκτρική διάσπαση των διηλεκτρικών επέρχεται μέσω της ανάπτυξης λεπτών καναλιών πλάσματος(streamers – leaders). Η πειραματική μελέτη των μηχανισμών διάσπασης και κυρίως η οπτική παρατήρηση των διαδοχικών φάσεων της εκκένωσης οδήγησε στο συμπέρασμα ότι η διάδοση στο χώρο τόσο των streamers όσο και των leaders παρουσιάζει έντονα στοχαστικά και fractal χαρακτηριστικά. Η διαπίστωση αυτή οδήγησε την κοινότητα των επιστημόνων στη ανάπτυξη των λεγόμενων στοχαστικών μοντέλων διάσπασης διηλεκτρικών τα οποία παρουσιάζουν πλεονεκτήματα σε σχέση με τα φυσικά μοντέλα που είχαν αναπτυχθεί μέχρι τότε. Στα πλαίσια της εργασίας παρουσιάζονται τα κυριότερα στοχαστικά μοντέλα όπως το NPW από τα αρχικά των Niemeyer , Pietronero και Wiesmann, το μοντέλο FFC, το μοντέλο Δανίκα καθώς και το μοντέλο biller το οποίο μάλιστα χρησιμοποιήθηκε έπειτα στην υλοποίηση του προγράμματος. Επίσης γίνονται αναφορές στον τρόπο που διαδίδονται οι streamers στο χώρο καθώς και στον τρόπο δημιουργίας ηλεκτρονικών στοιβάδων σε ομογενές Η.Π κάτι το οποίο είναι απαραίτητο για την καλύτερη κατανόηση του θέματος Όπως αναφέρθηκε οι δενδρίτες αποτελούν ουσιαστικά fractal σχήματα. Η έννοια του fractal μας είναι γνωστή από το χώρο των μαθηματικών ωστόσο στη παρούσα εργασία γίνεται μια σχετικά λεπτομερής αναφορά στα fractal, σε ιδιότητες που τα χαρακτηρίζουν όπως η αυτό-ομοιότητα και η μη ακέραια διάσταση για παράδειγμα. Ωστόσο κύριος στόχος της διπλωματικής αποτελεί όπως αναφέρει και ο τίτλος της άλλωστε η ανάπτυξη προγράμματος μέσω του οποίου θα μπορεί να υπολογίζεται η fractal διάσταση ενός δενδρίτη. Η fractal διάσταση ενός fractal ουσιαστικά είναι το μέγεθος που το διαφοροποιεί από τα υπόλοιπα fractals και δηλώνει το βαθμό της πολυπλοκότητας του. Όσο πιο μεγάλη είναι αυτή η μη ακέραια διάσταση τόσο μεγαλύτερη πολυπλοκότητα υπάρχει. Το πρόγραμμα γράφτηκε σε c++ και ουσιαστικά είναι σε θέση να διαβάζει μια fractal εικόνα και να μπορεί να υπολογίζει την fractal διάστασή της μέσω της box counting μεθόδου. Η προαναφερθείσα μέθοδος δεν είναι η μόνη αλλά αυτή αποφασίστηκε από κοινού με τον Δρ Χαραλαμπάκο Βασίλειο λόγω της σχετικής ευκολίας της εφαρμογής της αλλά και της ευρύτερης αποδοχής που λαμβάνει. Κάποιες άλλες μέθοδοι υπολογισμού παρουσιάζονται στα πλαίσια της εργασίας στις οποίες γίνεται και η κατηγοριοποίηση αν μιλούμε για διδιάστατη fractal εικόνα ή τρισδιάστατη(πραγματικού δενδρίτη). Το γεγονός ότι συναντούμε αρκετά διαφορετικά αποτελέσματα στον υπολογισμό της fractal διάστασης ανάλογα με το ποια μέθοδο χρησιμοποιούμε γεννά το ερώτημα ποια μέθοδος είναι η κατάλληλη σε κάθε εφαρμογή κάτι το οποίο δεν βρίσκει απάντηση στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας. / The current graduate thesis is about the electrical break of dielectrics. It is well known that electrical breaks are followed by thin channels of plasma (streamers-leaders). Experimental analysis of the electrical break process and mainly the observation of the sequential phases of the electrical discharge lead to the conclusion that the propagation of streamers and leaders contains stochastic and fractal characteristics. Main scope of this thesis is to find analytical methods on the calculation of the fractal dimension of the electrical break dendrites.

Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση των εξελίξεων και των μελλοντικών προοπτικών με βάση ερευνητικά δεδομένα στη χρήση των δικτύων υψηλής τάσης για τηλεπικοινωνιακούς σκοπούς. / Purpose of this paper is the analysis of the development and the future perspectives based on research information and papers on the use of high voltage network for telecommunication reasons.

Βασικός σκοπός της εργασίας αυτής, είναι η μελέτη και σχεδίαση ενός κυκλώματος ανάγνωσης χωρητικού βιοαισθητήρα χρησιμοποιώντας τάση αναφοράς. Τα κυκλώματα αυτά αποτελούν βασικό τμήμα σε πολλά ολοκληρωμένα κυκλώματα, καθώς μπορούν να παρέχουν σταθερή τάση. Αρχικά εξετάζεται η αρχή λειτουργίας τους, και παρουσιάζοντα κάποιες βασικές τοπολογίες που εφαρμόσθηκαν σε CMOS τεχνολογίες. Καθώς οι τεχνολογικές εξελίξεις επιβάλλουν όσο το δυνατόν χαμηλότερη κατανάλωση και οικονομία σε επιφάνεια πυριτίου η σχεδίαση επιλέγεται να πραγματοποιηθεί σε γνωστή CMOS τεχνολογία 90nm, με την βοήθεια του εργαλείου Cadence. Σκοπός είναι από την τάση εξόδου του κυκλώματος να μπορει να βρεθεί η διαφορά της χωρητικότητας των πυκνωτών της εισόδου. Αυτή η τάση στη συνέχεια μπορεί να δοθεί για ψηφιακή επεξεργασία, αφού περάσει από έναν ADC.Η τροφοδοσία του κυκλώματος ήταν στα 2.5 Volts και στις εξομοιώσεις που παρατίθενται παρουσιάστηκαν ικανοποιητικά επίπεδα θορύβου στην συχνότητα 1kHZ. / The subject of this thesis is the study and analysis of a readout circuit with capacitive biosensor using voltage reference. Being able to provide a stable output voltage, these circuits are indispensable building block of many analog integrated circuits. The first and second chapters discuss the operating principle and some conventional bandgap circuits, which have been introduced in CMOS technologies. As the process technologies are developing and impose constraints, such as low-power consumption and downscaling the expense of silicon area, the design option was a popular CMOS 90 nm technology, with the aid of the software program Cadence. The purpose of the circuit studied is to find the input capacitors differences from the output voltage. This output voltage can then be paid for digital processing, after passing through an ADC. The power circuit was at 2.5 Volts and at the simulations presented satisfactory noise level at 1kHZ.

Ένα μεγάλο ποσοστό των σφαλμάτων στα δίκτυα διανομής μέσης τάσης οφείλεται σε πλήγματα από κεραυνούς. Οι κεραυνοί μπορεί να προκαλέσουν στις γραμμές είτε απλές υπερτάσεις ή και καταστροφή των μονώσεων και του εξοπλισμού. Σαν αποτέλεσμα, τα σφάλματα μπορεί να είναι στιγμιαία (τα οποία αποτελούν και πλειοψηφία) ή μόνιμα που είναι και τα πιο σοβαρά και συνοδεύονται από οικονομικές επιπτώσεις. Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της συμπεριφοράς των γραμμών σε καταπονήσεις από κεραυνούς. Αναλύονται οι βασικοί παράγοντες που σχετίζονται με τα σφάλματα από κεραυνούς όπως, η πυκνότητα των κεραυνών στο έδαφος (GFD), ο αριθμός των σφαλμάτων από άμεσα πλήγματα και από πλήγματα σε παραπλήσια αντικείμενα και η σχέση αυτών με το σύνολο των πραγματικών σφαλμάτων που έχουν καταγραφεί. Επίσης παρουσιάζονται κάποια διαγράμματα όπου συγκρίνεται το ποσοστό των σφαλμάτων από κεραυνούς με τα υπόλοιπα είδη σφαλμάτων και η συχνότητα των σφαλμάτων από κεραυνούς ανά εποχή του έτους. Στόχος της μελέτης είναι η εφαρμογή της μεθόδου, που θα χρησιμοποιήσουμε για τη θεωρητική εκτίμηση σφαλμάτων, σε ένα πραγματικό σύστημα και οι αποκλίσεις που παρουσιάζει από τα πραγματικά δεδομένα, η πρόβλεψη των σφαλμάτων από κεραυνούς στις γραμμές διανομής και ο εντοπισμός των «ευάλωτων» τμημάτων του δικτύου μέσης τάσης. Τα αποτελέσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της συμπεριφοράς των γραμμών σε πλήγματα από κεραυνούς και την ελάττωση των σφαλμάτων. Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται μια γενική περιγραφή των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας (ΣΗΕ). Συγκεκριμένα, παρουσιάζεται η δομή των ΣΗΕ, οι βασικές τους λειτουργίες και τα είδη των σφαλμάτων που επηρεάζουν την λειτουργία τους και διαταράζουν την ευστάθειά τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναλύεται το φαινόμενο του κεραυνού και οι βασικές έννοιες που τον διέπουν. Περιγράφεται ο τρόπος δημιουργίας των εκκενώσεων, τα είδη των κεραυνών και γίνεται μια αναφορά στη γενική αρχή λειτουργίας των αλεξικέραυνων. Στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται ο οδηγός του IEEE για την βελτίωση της συμπεριφοράς των γραμμών διανομής έναντι κεραυνών, πάνω στην οποία βασίστηκε και η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία. Σκοπός του οδηγού αυτού είναι να προσδιορίσει τους παράγοντες που συνεισφέρουν στις βλάβες από κεραυνό στις εναέριες γραμμές διανομής και να παρουσιάσει εναλλακτικές λύσεις για την μείωση των βραχυκυκλωμάτων. Στο τέταρτο κεφάλαιο, γίνεται η μελέτη των γραμμών διανομής της περιοχής των Τρικάλων. Αρχικά περιγράφεται το κλίμα και η μορφολογία της περιοχής που θα μελετηθεί. Στη συνέχεια, δίνεται η μεθοδολογία της μελέτης των γραμμών όπως συγκεντρώθηκε από τον οδηγό του προηγούμενου κεφαλαίου και στη συνέχεια γίνεται εφαρμογή της μεθοδολογίας αυτής στις γραμμές διανομής που τροφοδοτούν με ενέργεια τους οικισμούς και την πόλη των Τρικάλων. Τέλος, παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα αποτελέσματα για το δίκτυο μέσης τάσης για να δοθεί μια συνολική εικόνα και δίνονται κάποια στατιστικά σε σχέση με τις βλάβες από τα οποία θα εξάγουμε σημαντικά συμπεράσματα. Στο πέμπτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από τα αποτελέσματα της μελέτης. Σχολιάζονται τα αποτελέσματα της θεωρητικής εκτίμησης των σφαλμάτων και της σχέσης τους με τα πραγματικά δεδομένα. Επίσης, αναλύονται τα διαγράμματα της μελέτης που δείχνουν τον αριθμό των πραγματικών σφαλμάτων από κεραυνούς σε κάθε γραμμή, το πλήθος αυτών ανά εποχή του έτους και η σχέση των σφαλμάτων από κεραυνούς με τα υπόλοιπα καταγεγραμμένα σφάλματα του δικτύου. / A significant share of faults on overhead distribution lines is caused by lightning. Lightning strikes may cause overvoltage or total destruction of insulation and equipment. As a result, faults are considered temporary (the majority of them) or permanent which are the most severe and are followed by economic consequences. This diploma thesis studies the lightning performance of electric power overhead distribution lines. Some of the basic factors such as lightning intensity measured by ground flash density (GFD), the number of direct strokes, the number of induced voltages from nearby strokes and their relation with the actual faults on overhead lines, are thoroughly studied. Moreover, diagrams comparing the faults caused by lightning with the rest of the faults that occur on overhead distribution lines are presented and finally the density of lightning strikes on each season is analyzed. The purpose of this diploma thesis is the application of the guide (that will be used for the estimation of the number of faults by lightning) on a real distribution system, the divergence between the guide’s estimations and the actual faults that occurred on the lines, the provision of faults caused by lightning on overhead distribution lines and the detection of the “weak” parts on the distribution system. The results can be used for the improvement of the lightning performance of overhead distribution lines and the reduction of faults caused by lightning. The first chapter provides general information about the electrical power systems. The general structure, their basic functions and the faults that occasionally occur and disrupt their stability are presented. The second chapter analyzes the incidence of lightning and its basic characteristics. The production of lightning discharges, the types of lighting and the general function of the arresters is described. The third chapter presents the IEEE guide for the improvement of the lightning performance of electric power overhead distribution lines which is used on this diploma thesis. The purpose of the guide is to define the parameters that contribute to faults by lightning and to present alternatives for reducing lightning-caused flashovers on overhead distribution lines. The fourth chapter contains the application of the guide on the distribution lines in the area of Trikala-Greece. In the beginning, the climate and the morphology of the area is described. Also, the methodology of the calculations which was extracted from the IEEE guide is given in specific steps and it is applied on the distribution lines that provide with energy the villages and the city of Trikala-Greece. Additionally, the final results are organized and presented in order to provide an overview of the area’s distribution system and important statistics and diagrams are provided that lead to significant conclusions. The fifth chapter contains the conclusions that were extracted from the fourth chapter’s calculations. The results of the theoretical fault estimation and their relation with the actual faults that were detected on the distribution system are analyzed. Furthermore, the diagrams that present the number of the actual lightning-faults that were detected on each distribution line, the number of faults by lightning that occur on every season and the number of faults by lightning in comparison with the rest of the faults that were detected on the distribution system are also explained and analyzed.

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως γενικό σκοπό την ανάλυση, μελέτη και εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη διαδικασία μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας, που πραγματοποιείται μέσω των γραμμών μεταφοράς που έχουν οδευτεί στην πόλη της Χαλκίδας, καθώς και στην ευρύτερη ημιαστική περιοχή. Επίσης, παρατίθενται και επεξεργάζονται τα σφάλματα που έχουν καταγραφεί από την αρμόδια υπηρεσία του Διαχειριστή Ελληνικού Δικτύου Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΔΕΔΗΕ). Επιπροσθέτως, για την εξαγωγή συμπερασμάτων, τα εν λόγω σφάλματα αντιπαραβάλλονται στα μετεωρολογικά δεδομένα που έχουν αντληθεί για την περιοχή ενδιαφέροντος. Τέλος, ακολουθεί αναλυτικός υπολογισμός των θεωρητικών σφαλμάτων που προκύπτουν από κεραυνικές εκκενώσεις στις γραμμές μεταφοράς, με σκοπό την ανάλυση και των συσχετισμό των αποτελεσμάτων που προέκυψαν, με τα σφάλματα που παρατηρήθηκαν σε πραγματικό χρόνο. Αναλυτικά, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια περιγραφή και σύγκριση μεταξύ της κατάστασης που επικρατούσε στο παρελθόν και την σημερινή εποχή, όσον αφορά στον τρόπο που αντιμετωπίζεται η εμφάνιση των σφαλμάτων στις γραμμές μεταφοράς σε ένα σύστημα διανομής και μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο που σχετίζεται με τα είδη των υπερτάσεων, τις συνέπειές τους στις γραμμές μεταφοράς και κάποιοι στοιχειώδεις τρόποι αντιμετώπισης. Επίσης, αναλύονται συνοπτικά οι μηχανισμοί που οδηγούν στην εμφάνιση των εξωτερικών υπερτάσεων, δηλαδή των κεραυνικών εκκενώσεων, καθώς επίσης γίνεται αναφορά στη μοντελοποίησή τους για την περαιτέρω κατανόηση του φαινομένου του κεραυνού. Τέλος, παρατίθενται οι κατηγορίες των σφαλμάτων που προκαλούνται από τις προαναφερθέντες υπερτάσεις. Στο τρίτο κεφάλαιο, ακολουθεί ο ορισμός, η περιγραφή και η δομή ενός Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ), με σκοπό την καλύτερη εποπτεία και κατανόηση της λειτουργίας του συστήματος υπομεταφοράς της Χαλκίδας. Το τέταρτο κεφάλαιο αφιερώνεται στην περιγραφή και ανάλυση των δύο υποσταθμών της Χαλκίδας με τις κωδικές ονομασίες ΧΑΛΚΙΔΑ 1 και ΧΑΛΚΙΔΑ 2 αντίστοιχα, καθώς επίσης στην παράθεση των κυκλωματικών διαγραμμάτων των γραμμών μεταφοράς που υπάγονται στην εποπτεία και στον έλεγχο των ανωτέρω υποσταθμών. Στο κεφάλαιο 5, καταγράφονται και κατηγοριοποιούνται τα δεδομένα που πάρθηκαν από τους υποσταθμούς, σε μορφή πινάκων, ανά μήνα και ανά ημερολογιακό έτος για κάθε γραμμή μεταφοράς ξεχωριστά. Επιπρόσθετα, παρατίθενται τα μετεωρολογικά δεδομένα των ετών 2008 έως 2013, όπως αυτά αντλήθηκαν από το μετεωρολογικό σταθμό Χαλκίδας, με σκοπό την σύγκρισή τους με τα σφάλματα των γραμμών και την εξαγωγή συμπερασμάτων. Στο κεφάλαιο 6, πραγματοποιείται ο θεωρητικός υπολογισμός των σφαλμάτων από κεραυνό στις γραμμές μεταφοράς των δυο υποσταθμών, καθώς επίσης και ο συγκριτικός σχολιασμός των αποτελεσμάτων που προέκυψαν σε συνδυασμό με τα σφάλματα που καταγράφηκαν σε πραγματικό χρόνο. Τέλος, το έβδομο κεφάλαιο αφιερώνεται στην περιγραφή των γενικών συμπερασμάτων από την σύγκριση των μετεωρολογικών δεδομένων με τα καταγραφέντα σφάλματα των γραμμών μεταφοράς, καθώς επίσης και με τα θεωρητικά σφάλματα όπως αυτά υπολογίστηκαν στο κεφάλαιο 6. Η εργασία αυτή καταλήγει στην περιγραφή των λύσεων που προτείνονται με σκοπό τη μείωση των εμφανιζόμενων σφαλμάτων και στην ασφαλέστερη, αποδοτικότερη και ορθότερη γενικά λειτουργία του συστήματος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας της Χαλκίδας και της ημιαστικής περιοχής που αυτό τροφοδοτεί. / This diploma thesis has as general aim to study, analyze, and extract conclusions referring to the procedure of electric power distribution, which is accomplished with the distribution lines that have been placed in the city of Chalkida and in the wider suburban region around it. Also, the faults that have been recorded from the qualified service of the Administrator of the Greek Network’s Distribution of Electric Power, are going to be opposed and processed. Furthermore, for the extraction of conclusions, these faults are going to be collated with the meteorological data that have been taken from the region of interest. Finally, it has been analytically calculated the theoretical faults due to lightning strikes at the distribution lines, in order to analyze and correlate the results that have been extracted, with the real time faults that occurred. To begin with, in the first chapter a description and comparison takes place between the situation of the past and nowadays, about the way the faults of the distribution lines in an electric power system are being exerted. In the second chapter, there is an analysis of the theoretical knowledge background about the categories of the electrical surges, their consequences on the distribution lines and some ways of settlement. In addition, the mechanisms that lead to lightning strikes are being analyzed and there is a description of their modeling for further understanding. Last but not least, the categories of faults that occur because of the above electrical surges, are being opposed and described. The third chapter presents the definition, description and general structure of an electrical power system, in order to better supervise and understand the function of the sub-transferring electric power system of Chalkida. The fourth chapter refers to the description and analysis of the two electric substations of Chalkida with the code names CHALKIDA 1 and CHALKIDA 2, and also includes the circuits of function of the distribution lines that are under the control and supervision of these two electric power substations. In the fifth chapter, the data that has been taken from the electric power substations, is being recorded and categorized. In the sixth chapter, the theoretical faults due to lightning strikes are being calculated and also annotated in comparison with the real time faults. Finally, the seventh chapter focuses on the apposition and description of the general conclusions of the meteorological data that has been combined with the recorded data that refers to the distribution lines, and also with the theoretical faults as they have been calculated on the previous chapter. This diploma thesis ends with the description of the solutions that are being recommended in order to minimize the real time faults and also turn the electric power system of Chalkida and the wider region around it, safer, more efficient and fully functional, as far as the distribution of electric power is concerned.

Τα Σύνθετα Υλικά χρησιμοποιούνται από την αρχαιότητα αλλά η ουσιαστική τους ανάπτυξη άρχισε από τον 20ο αιώνα. Είναι πολυφασικά υλικά τα οποία μπορούν να οριστούν ως ένας συνδυασμός από δύο ή περισσότερα υλικά που είναι ευδιάκριτα με φυσικό τρόπο και εύκολα διαχωρίσιμα με μηχανικό τρόπο. Ο συνδυασμός αυτός οδηγεί στη δημιουργία ενός υλικού με ανώτερες ιδιότητες από αυτές των διακριτών συστατικών. Τα επιμέρους συστατικά δεν είναι διαλυτά το ένα στο άλλο και μπορούν να αναμιχθούν μεταξύ τους με ελεγχόμενο τρόπο και με καθορισμένες αναλογίες. Τα σύνθετα υλικά αποτελούνται από δυο φάσεις: τη μήτρα και τη φάση ενίσχυσης ή φάση διασποράς ή έγκλεισμα. Η μήτρα είναι αυτή που δίνει στο υλικό την ακαμψία και το σχήμα του. Μεταφέρει, επίσης, τις μηχανικές τάσεις μέσα στο σύνθετο υλικό, διατηρεί τον προσανατολισμό των συστατικών και προστατεύει τα εγκλείσματα από τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Τα εγκλείσματα διαφέρουν σε μέγεθος, γεωμετρία και σύσταση. Βρίσκονται σφηνωμένα στη μήτρα και είναι αυτά που προσδίδουν τις ιδιαίτερες ιδιότητες στο Σύνθετο Υλικό. Στη παρούσα εργασία γίνεται μια πειραματική διερεύνηση με ηλεκτρικές μεθόδους της επίδρασης νανοενισχύσεων στη μήτρα πολυμερών ινωδών σύνθετων υλικών συνεχούς ενίσχυσης. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν πολυμερή ινώδη σύνθετα υλικά με ενίσχυση υαλονημάτων, στη μήτρα των οποίων προσμίχθηκαν σε δύο περιπτώσεις πολυφλοιικοί νανοσωλήνες άνθρακα και πολύστρωτο γραφένιο σε συγκεντρώσεις της τάξης του 1%. Και τα δύο υλικά φημίζονται για τις εξαιρετικές ηλεκτρικές τους ιδιότητες. Στη συνέχεια διενεργήθηκαν τρεις τύποι ηλεκτρικών μετρήσεων. Αρχικά διενεργήθηκαν μετρήσεις της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των υλικών υπό συνεχές ρεύμα, έπειτα διενεργήθηκαν μετρήσεις ηλεκτρικής αγωγιμότητας υπό την επίδραση εναλλασσόμενου ρεύματος και τέλος πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις κρουστικής υψηλής τάσης προκειμένου να ελεγχθεί η ικανότητα των πολυλειτουργικών νανοσύνθετων υλικών να φέρουν κεραυνικά ηλεκτρικά φορτία τα οποία επιφέρουν μεγάλα πλήγματα στη δομή των αεροπορικών κατασκευών. Για τις μετρήσεις της ηλεκτρικής αγωγιμότητας συνεχούς ρεύματος DC χρησιμοποιήθηκε ένα ψηφιακό πολύμετρο “Keithley DMM 2002”. Για τις μετρήσεις ηλεκτρικής αγωγιμότητας υπό εναλλασσόμενο ρεύμα χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας. Ο ηλεκτρικός χαρακτηρισμός των δειγμάτων πραγματοποιήθηκε σε εύρος συχνοτήτων από 10-1Hz έως 107Hz, με χρήση της ηλεκτρικής γέφυρας Alpha-N Analyser (High resolution dielectric analyzer) της εταιρείας Novocontrol. Όλα τα εξετασθέντα δείγματα υποβλήθηκαν σε ισόθερμες σαρώσεις συχνοτήτων. Η κυψελίδα μετρήσεων που χρησιμοποιήθηκε ήταν η BDS 1200 της ίδιας εταιρείας. Τέλος, οι μετρήσεις κρουστικής υψηλής τάσης πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Υψηλών Τάσεων με χρήση της διβάθμιας κρουστικής γεννήτριας HAEFELY. Από την πειραματική διαδικασία και τα αντίστοιχα αποτελέσματα, που παρουσιάζονται αναλυτικά στα κεφάλαια 8 και 9 προέκυψαν τα συμπεράσματα που περιγράφονται στο κεφάλαιο 10. Συνοπτικά σημειώνεται ότι σε τρεις διαφορετικές πειραματικές διαδικασίες και σε καθεστώς διαφορετικών συνθηκών (στατική φόρτιση, εναλλασσόμενη φόρτιση και επιβολή κρουστικών τάσεων) το υλικό 1% CNT παρουσίασε σε όλες τις περιπτώσεις αισθητά καλύτερη αγώγιμη συμπεριφορά. / The Composite materials have been used since ancient times but their actual development did not start till the 20th century. These are polyphase materials which can be identified as a combination of two or more components which are distinguishable in a natural way and easily separable in a mechanical way. This combination leads to the development of a material with superior qualifies to those of distinct components. The particular components are not dissolvable but they can mix with each other when under control and in specific proportions. The composite materials are composed by two phases. The matrix and the reinforcement phase. The matrix is the one responsible for the rigidness and the shape of the material. It also transfers the mechanical stretches within the composite material, it sustains orientation of the components and protects the reinforcement phase from environmental conditions. Particulates of the reinforcement phase differ in size, geometry and composition. They are firmly located in the matrix and they are the ones to add specific qualities to the Composite. This work aims to survey experimentally through electric methods the impact of the nano-reinforcements in the matrix of fiber polymers. For this purpose fibre polymer composites with fiberglass reinforcement were used. In the matrix of these materials multi-walled carbon nanotubes και multi-layer graphene in concentration of about 1% were blended. Both materials are known for their exceptional electrical properties. Then, three types of electric conductivity measurements were carried out. Initially measurements of electric conductivity of the material was performed under dc, then measurements of electric conductivity under ac and finally there were measurements of impulse high voltage in order to check the ability of multifunctional nano-composite material to conduct thunder electric charges which may gravely afflict aeroplanes. For the specific measurements of the electric conductivity under dc, a digital polymeter “Keithley DMM 2002” was used. For the measurements under ac the method of dielectric spectroscopy was used. The electric characterization of the materials was carried out in frequency range of 10-1Hz έως 107Hz, using the Alpha-N Analyser (high resolution dielectric analyzer) of Novocontrol company. All the materials were subjected to frequency scanning of constant temperature. For this experiment the BDS 1200 device of the same company was used. Finally, the impulse high voltage measurements were performed in High Voltage Lab using the HAEFELY two stage impulse generator. The results which occurred from the experimental procedure and the respective results and which are presented in chapters 8 & 9 are described in chapter 10. In summary, it is noted that in three different experimental procedures and different status conditions (DC, AC and impulse high voltage) the material 1% CNT showed in all cases significantly better conductive behavior.