Γείωση είναι η ένωση ενός σημείου ενός κυκλώματος ή ενός ξένου προς το κύκλωμα μεταλλικού αντικειμένου με μια εγκατάσταση γείωσης. Εγκατάσταση γείωσης είναι ένα ή περισσότερα συνδεδεμένα ηλεκτρόδια γείωσης, τα οποία εξασφαλίζουν την απευθείας σύνδεση με την γη. Σκοπός της γείωσης είναι να κάνει δυνατή την εκφόρτιση ρευμάτων προερχόμενων από σφάλμα ή από πλήγμα κεραυνού διαμέσου των ηλεκτροδίων γείωσης, τα οποία βρίσκονται θαμμένα στην γη, προστατεύοντας έτσι τον εξοπλισμό αλλά και τα άτομα που βρίσκονται εκείνη την στιγμή στην περιοχή. Τα συστήματα γείωσης είναι πολύ σημαντικά και για αυτό το λόγο έχει μελετηθεί η συμπεριφορά τους από πολλούς ερευνητές και έχουν προταθεί διάφορα μοντέλα εξομοίωσης τους. Το σημαντικότερο κομμάτι από την μελέτη ενός συστήματος γείωσης είναι η μεταβατική κατάσταση, γιατί εκεί εμφανίζονται τα πιο επικίνδυνα φαινόμενα και οι τάσεις που εμφανίζονται παρουσιάζουν μεγαλύτερες τιμές καθώς και πιο απότομες κυματομορφές. Η ειδική αντίσταση του εδάφους είναι ένας παράγοντας που επηρεάζει την απόκριση του συστήματος γείωσης. Κατά την μεταβατική συμπεριφορά, το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους, που εμφανίζεται, δημιουργεί μη γραμμική συμπεριφορά στα συστήματα γείωσης και επηρεάζει με την σειρά του την απόκριση τους. Αντικείμενο αυτής της εργασίας είναι η προσομοίωση της μεταβατικής συμπεριφοράς του πλέγματος γείωσης υποσταθμού ανύψωσης τάσης 20/150 kV στην Αρκαδία. Σκοπός της είναι η επιλογή του κατάλληλου μοντέλου για την προσομοίωση, συμπεριλαμβάνοντας το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους, και με την χρήση του προγράμματος εξομοίωσης ATP-EMTP, λαμβάνονται τα αποτελέσματα υπό μορφή γραφημάτων και μελετάται η μεταβατική συμπεριφορά του πλέγματος γείωσης στην περίπτωση πλήγματος κεραυνού. Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή των θεμάτων που καλύπτονται σε κάθε κεφάλαιο. Στο Κεφάλαιο 1 της παρούσας εργασίας γίνεται εισαγωγή στην έννοια της γείωσης, αναφέρονται τα είδη και οι μέθοδοι γείωσης, καθώς επίσης και οι τύποι των ηλεκτροδίων και οι βασικές διατάξεις γείωσης όπως προκύπτουν από τους διεθνείς κανονισμούς και τα ελληνικά πρότυπα. Το Κεφάλαιο 2 αναφέρεται στην αντίσταση γείωσης και αναλύεται ο κυριότερος παράγοντας που την επηρεάζει, η ειδική αντίσταση του εδάφους. Στην συνέχεια αναφέρονται οι παράγοντες που επηρεάζουν την ειδική αντίσταση του εδάφους και τέλος, μερικοί τρόποι μέτρησης της. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται μία εκτενής αναφορά στο φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους, στις μεθόδους με τις οποίες μοντελοποιείται το φαινόμενο και τέλος γίνεται καθορισμός του πεδίου ιονισμού του εδάφους. Το φαινόμενο του ιονισμού λήφθηκε υπόψη στην προσομοίωση του πλέγματος γείωσης του υποσταθμού που μελετήθηκε στην παρούσα εργασία. Στο Κεφάλαιο 4, μετά από μία σύντομη επεξήγηση της κρουστικής σύνθετης αντίστασης, ακολουθεί μια βιβλιογραφική ανασκόπηση των προγενέστερων αλλά και των μεταγενέστερων μοντέλων προσομοίωσης της μεταβατικής συμπεριφοράς των συστημάτων γείωσης. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται μια σύντομη παρουσίαση του προγράμματος εξομοίωσης ATP-EMTP που χρησιμοποιήθηκε στην εργασία, δίνοντας περισσότερη σημασία στα δύο υποπρογράμματα ATPDraw και PlotXY μέσω των οποίων βγήκαν τα αποτελέσματα. Στο Κεφάλαιο 6 αναφέρονται τα στοιχεία του πλέγματος γείωσης του υποσταθμού υψηλής τάσης και του περιβάλλοντός του, επιλέγεται το μοντέλο που θα χρησιμοποιηθεί για την περιγραφή της μεταβατικής συμπεριφοράς του, καθώς επίσης παρουσιάζονται και οι παράμετροι των διαφόρων προσομοιώσεων που πραγματοποιήθηκαν. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης. Δίνονται αναλυτικά όλα τα γραφήματα των δυναμικών που μετρήθηκαν καθώς και συγκεντρωτικά γραφήματα και τέλος παρατίθενται και τα συμπεράσματα της προσομοίωσης. / Grounding is the union of one point of a circuit or of a foreign metal object with a grounding installation. A grounding installation is one or more connected grounding electrodes, which ensure a direct connection to the earth. The purpose of grounding is to make the discharge of the currents that arise from fault or lightning strike possible, through the grounding electrodes, which are buried in the earth, thus protecting the equipment as well as the people who are in the region at that moment. Grounding systems are very important and for this reason, their behavior has been studied by many researchers and various models for their simulation have been proposed. The most important part of the study of a grounding system is the transient response, because it is then when the most dangerous phenomena appear and the voltages are showing higher rates as well as steeper waveforms. The resistivity of the soil is a factor that affects the response of the grounding system. During the transient behavior the phenomenon known as soil ionization appears and creates non-linear behavior and affects the response of the grounding system. The subject of this study is to simulate the transient behavior of the grounding grid of an electric substation 20/150 kV in Arcadia. Its purpose is the selection of the appropriate model for the simulation of the grounding grid, taking into account the phenomenon of soil ionization, and by using the simulation program ATP-EMTP to obtain the results in graphical form and study the transient behavior of the grounding grid in case of a lightning strike Afterwards there is a brief description of the topics covered in each chapter. In Chapter 1 of this paper there is an introduction to the meaning of grounding, listed types and grounding methods, as well as types of electrodes and the basic grounding rules as they are derived from the international regulations and the Greek standards. Chapter 2 refers to the ground resistance and analyzes the main factor that influences the ground resistance, the soil resistivity. Then the factors affecting the resistivity of the soil are listed and finally, some ways of measuring are proposed. Chapter 3 elaborates on the phenomenon of soil ionization, the methods with which the phenomenon is modeled and finally the soil ionization gradient determination. The phenomenon of soil ionization has been taken into account during the simulation of the substation’s grounding grid that was studied in this paper. In Chapter 4, after a brief explanation of the impulse impedance follows a literature review of previous and modern mathematical modeling of the transient behavior of grounding systems. Chapter 5 includes a brief presentation of the simulation program ATP-EMTP that was used for this study, emphasizing on the two subprograms ATPDraw and PlotXY, through which the results were drawn. In Chapter 6 the data of the grounding grid of the high voltage substation 20/150 kV and its environment are presented, the simulation model is selected and its different simulations follow. Chapter 7 presents the simulation results. All the graphs of measured potential are given in detail and finally the results are discussed and observations and conclusions are quoted.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Romulo Bainy2.pdf: 2925977 bytes, checksum: f7adb8982457ac4631549de0def5054e (MD5) Previous issue date: 2015-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work evaluated the effect of the variation of some factors over the transient behavior of a feeder from a Distribution Power System where there are Distributed Generator (DG) connected. Two types of distributed generation were evaluated, which are photovoltaic and wind power. The chosen Distribution Power System has 32 nodes and was presented by (de Abreu, 2005) and (Salim, 2010). First of all, this feeder was characterized and the nodes were separated on four clusters, comply some electric characteristics from each one. Each cluster has a chosen node that represents the center of the group from the cluster, which resulted on four candidates nodes. Than, it was time to build the scenarios for simulation, they were made by two candidate node and fault node, which means that there are six possible scenarios. To chose the fault node, there is some premises: None of GD can generate on a islanded operation; It is not necessary that all scenarios has the same fault node; and, the more important one, the fault node must have fault current similar on all scenarios. The studied factors were: Loading of the feeder; Power factor of the loads; X/R relation of lines; GFV conexion; FSIG conexion. The simulation evaluated the influence of each factors. Among the five , only two showed influence in the transient behavior of the system: the connection ratio X/R and the FSIG conexion . The other three did not shown influence. Thus, the two factors correspond to valuable study object , and should be considered when evaluating the transient behavior at Distribution System with DG. / Este trabalho avaliou a influência de alguns fatores sobre o comportamento transitório de um alimentador de um sistema de distribuição com geradores distribuídos conectados. Dois tipos de geração distribuída foram avaliados, sendo eles a fotovoltaica e a eólica. O sistema elétrico de distribuição (SED) escolhido possui 32 nós e foi apresen-tado por (de Abreu, 2005) e em (Salim, 2010). Primeiramente este alimentador foi caracterizado e os nós separados em 4 clusters, conforme algumas características elétricas de cada um. Para cada cluster um nó foi escolhido como representante das centroide, ou seja, mais similar com a identidade do grupo. O trabalho seguiu com a concepção dos cenários de simulação, estes compostos pela junção destes quatro nós em duplas, além do nó de falta, o que se traduz em seis possíveis cenários. A escolha do nó para inserção de um curto-circuito trifásico respeitou três premissas: não causar ilhamento em nenhum dos geradores distribuídos; não é necessário que o nó de falta de todos os cenários seja igual; e, a premissa mais importante, que ele deve gerar uma corrente de falta com valor similar em todos os cenários.Os fatores avaliados foram: Carregamento do Alimentador; Fator de Potência das Cargas; Relação X/R das linhas de distribuição; Conexão do GFV; Conexão do FSIG.Cada um dos fatores sofreu uma quantidade específica de variações para que seu efeito sobre o comportamento transitório fosse investigado. Dentre esses cinco, apenas dois se mostraram capazes de influenciar no comportamento transitório do sistema: a relação X/R e a conexão do FSIG. Os outros três não demonstraram grande influência, sendo sempre imperceptível o efeito de sua variação. Dessa forma, a variação dos dois fatores corresponde a valioso objeto de estudo, sendo necessário considerá-los quando se deseja avaliar o comportamento transitório de um Sistema de Distribuição com geradores distribuídos.

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς ενός υποσταθμού υψηλής τάσης. Πιο συγκεκριμένα, με τη χρήση του προγράμματος εξομοίωσης EMTP μετρώνται τα δυναμικά σε ορισμένα σημεία του πλέγματος γείωσης του υποσταθμού όταν κεραυνός πλήττει τον πυλώνα του υποσταθμού και όταν εμφανίζεται ρεύμα βραχυκύκλωσης στον μετασχηματιστή. Πιο αναλυτικά, σε αυτή την εργασία περιλαμβάνονται τα εξής: Στο κεφάλαιο 1 περιγράφονται τα χαρακτηριστικά του κεραυνού και ο μηχανισμός δημιουργίας του ενώ αναλύονται τα είδη των υπερτάσεων που προκαλούνται από τα κεραυνικά πλήγματα. Στο κεφάλαιο 2 περιγράφονται τα είδη και οι μορφές των γειώσεων ενώ γίνεται αναφορά και στα συστήματα γειώσεων που χρησιμοποιούνται. Στο κεφάλαιο 3 αναλύεται το φαινόμενο ιονισμού του εδάφους το οποίο λάβαμε υπόψιν στην προσομοίωση του πλέγματος γείωσης του υποσταθμού. Περιγράφεται ο μηχανισμός διάσπασης του εδάφους και αναλύονται τα διάφορα μοντέλα που έχουν προταθεί για τη περιγραφή της διαδικασίας του ιονισμού. Στο κεφάλαιο 4 γίνεται μια αναλυτική περιγραφή των διαφόρων μοντέλων που έχουν αναπτυχθεί για τη μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς των συστημάτων γείωσης. Από τα μοντέλα αυτά επιλέγεται το κατάλληλο που θα χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση του πλέγματος γείωσης του υποσταθμού. Στο κεφάλαιο 5 περιγράφεται το πρόγραμμα ανάλυσης ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων που χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση του υποσταθμού. Στο κεφάλαιο 6 δίνονται τα στοιχεία για το πλέγμα γείωσης του υποσταθμού και γίνεται η επιλογή του μοντέλου προσομοίωσης για το πλέγμα ενώ παρουσιάζεται και η μορφή του πλέγματος γείωσης που σχεδιάστηκε στο EMTP. Επίσης, αναλύεται η διαδικασία της εξομοίωσης που περιλαμβάνει μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς του υποσταθμού σε πλήγμα κεραυνού στον πύργο των 150 kV και σε ενδεχόμενη εμφάνιση ρεύματος βραχυκύκλωσης στον μετασχηματιστή. Επίσης, μελετάμε και την περίπτωση όπου προσθέτουμε επιπλέον κατακόρυφες ράβδους γείωσης. Στο κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εξομοίωσης. Δίνονται αναλυτικά όλα τα γραφήματα των δυναμικών που μετρήθηκαν καθώς και συγκεντρωτικά γραφήματα ενώ παρατίθενται και τα συμπεράσματα της προσομοίωσης. Έτσι, καταλήγουμε στο ότι οι μεγαλύτερες τιμές των δυναμικών εμφανίζονται στους κόμβους που εγχέουμε το ρεύμα κεραυνού και το ρεύμα βραχυκύκλωσης ενώ με την προσθήκη των επιπλέον κατακόρυφων ράβδων οι τιμές των δυναμικών μειώνονται. / The aim of this diploma thesis is the study of the transient behavior of a high voltage substation. First, basic senses such as the grounding and the lightning are analyzed. Sesondly, the bibliography related to the phenomenon of soil ionization of the ground and the transient behavior simulation models is presented while there is an analytical description of the simulation program that is used, EMTP-ATP. Moreover, the appropriate model for the simulation of the grounding grid is selected, including the phenomenon of the soil ionization, and the process of the simulation is explained. Finally, the simulation results are presented as well as the conclusions.

No description available.

Polyelectrolyte hydrogels are viscoelastic electroactive polymers which respond to external physical or chemical stimuli by a reversible volume phase transition. Novel fabrication methods allow the creation of hydrogel layer composites in which each layer shows a different sensitivity (e.g. to a different stimulus). This offers new opportunities, for example, in the design of new microsensors, microactuators and microfluidic devices as well as for high-selective membranes and target-specific drug delivery systems. Since only few research groups numerically investigated the transport mechanisms in hydrogel layer composites, a gap remains to describe the movement and transient distribution of ions inside the layer system. In this article, the multifield formulation is adopted to describe the transient distribution of ions in salt-sensitive hydrogel layer composites on the basis of a numerical simulation. For this, the Nernst-Planck and the Poisson equation are solved using one-dimensional finite elements for both anionic-anionic and anionic-cationic gel layer composites under chemical stimulation. Between adjacent gels, an additional interlayer is introduced to account for the physical and chemical bonding region between the gels. Adaptive mesh refinement provides a good resolution close to the interface between the adjacent gel layers. The obtained results are used to predict the osmotic pressure inside the gels and the dependent swelling of the gel layer composite. The excellent agreement of the obtained results with the Donnan equilibrium demonstrates the high potential of the method applied to predict the behavior of hydrogel layer composites.

Increasing vehicle performance requirements and virtualization of its development process require more understanding of physical background of tire behavior, especially in transient rolling conditions with combined slip. The focus of this research is physical description of transient generation of tire lateral force and aligning torque. Using acceleration measurement on the tire inner liner it was observed that the contact patch shape of the rolling tire changes nonlinearly with slip angle and becomes asymmetric. Optical measurement outside and inside the tire has clarified that carcass lateral bending features both shear and rotation angle of its cross-sections. A physical simulation model was developed, which considers the observed effects. A special iterative computing algorithm was proposed. The model was qualitatively validated using not only tire force and torque responses, but also deformation of the tire carcass. The model-based analysis explained which tire structural parameters are responsible for which criteria of tire performance. Contact patch shape change had a low impact on lateral force and aligning torque. Variation of carcass bending behavior perceptibly influenced aligning torque generation. As an example, the gained understanding was applied for feasibility analysis of a novel method to estimate the utilized friction potential rate of a rolling tire.:1 Introduction 1.1 Thesis structure 1.2 Motivation 1.3 State of the art 1.4 Mission statement 1.5 Main terms and hypotheses 1.6 Summary of chapter 1 2 Experimental investigation of tire deformation 2.1 Introduction to experimental research 2.2 Test samples 2.3 Experimental equipment 2.4 Contact patch pressure distribution 2.5 Contact patch geometry of the rolling tire 2.6 Tire carcass deformation 2.7 Tread block properties 2.8 Summary of chapter 2 3 Simulation method of tire deformation behavior 3.1 Concept development 3.2 Physical representation of the model 3.3 Model computing method 3.4 Model parameterization routine 3.5 Model validation 3.6 Summary of chapter 3 4 Model-based analysis 4.1 Understanding of the physical background 4.2 An example of application 4.3 Summary of chapter 4 5 Investigation summary and discussion 5.1 Key results 5.2 Discussion, critique and outlook References List of abbreviations List of symbols List of tables List of figures Appendix