Μελέτη Κατανομής Δυναμικού Και Ηλεκτρικού Πεδίου Σε Καθοδικά Αλεξικέραυνα

Abstract

Τα καθοδικά αλεξικέραυνα μέσης και υψηλής τάσης παρέχουν προστασία στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας έναντι των εσωτερικών και εξωτερικών υπερτάσεων που εμφανίζονται. Η σωστή λειτουργία των καθοδικών αλεξικεραύνων εξασφαλίζει την ομαλή λειτουργία του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας καθώς και του εξοπλισμού του. Καταλυτικό ρόλο στην σχεδίαση, στην λειτουργία και την συμπεριφορά ενός καθοδικού αλεξικέραυνου έχει η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου γύρω από αυτό όπως επίσης και η κατανομή του δυναμικού και του ηλεκτρικού πεδίου κατά μήκος της μη γραμμικής αντίστασης (βαρίστορ). Η ανομοιόμορφη κατανομή του δυναμικού και του ηλεκτρικού πεδίου κατά μήκος της μη γραμμικής αντίστασης έχει ως αποτέλεσμα την καταπόνηση των μερών του καθοδικού αλεξικέραυνου που είναι πιο κοντά στο ηλεκτρόδιο υψηλής τάσης. Επιπρόσθετα, η ύπαρξη σημείων με υψηλή ένταση ηλεκτρικού πεδίου μπορεί να οδηγήσει σε διάτρηση των πτερυγίων του καθοδικού αλεξικέραυνου καθώς και σε υπερπηδήσεις. Σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν τόσο το ηλεκτρικό πεδίο όσο και το δυναμικό που αναπτύσσονται μέσα και γύρω από το καθοδικό αλεξικέραυνο είναι η γεωμετρία των μερών που απαρτίζουν το καθοδικό αλεξικέραυνο και οι ηλεκτρικές τους ιδιότητες.Στην παρούσα διπλωματική εργασία διενεργούνται μετρήσεις της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου γύρω από το καθοδικό αλεξικέραυνο, οι οποίες συγκρίνονται με τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων που διεξάγονται με την χρήση του υπολογιστικού πακέτου PC OPERA (2D και 3D). Επιπλέον, λαμβάνοντας υπόψη την άμεση εξάρτηση της κατανομής του δυναμικού και της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου από την γεωμετρία των μερών του καθοδικού αλεξικέραυνου, διενεργήσαμε μερικές αλλαγές στο σχήμα και στο μέγεθος της μη γραμμικής αντίστασης και του υαλώδους περιβλήματος, και συγκρίναμε τα αποτελέσματα που προέκυψαν τόσο μεταξύ τους όσο και με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την προσομοίωση του πραγματικού μοντέλου.Τέλος, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου γύρω από το ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να καταδείξει την ύπαρξη κάποιας δυσλειτουργίας, δυσμορφίας ή σφάλματος στο καθοδικό αλεξικέραυνο. Γι’ αυτό τον λόγο, στην παρούσα διπλωματική εργασία, δημιουργήθηκαν και προσομοιώθηκαν ένα καθοδικό αλεξικέραυνο με έντονη ρύπανση και υγρασία στα πτερύγιά του και ένα άλλο με σπασμένο το ένα του πτερύγιο. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων συγκρίθηκαν με αυτά του πραγματικού μοντέλου.