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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/5318 |
| Date | 05 June 2012 |
| Creators | Βενετίου, Ευάγγελος |
| Contributors | Πυργιώτη, Ελευθερία, Venetiou, Evangelos, Σπύρου, Νικόλαος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0026 seconds