Επίδραση Μήκους Καλωδιώσεων στην Λειτουργία Απαγωγών Υπερτάσεων σε Εγκαταστάσεις Χαμηλής Τάσης

Abstract

Η εν λόγω διπλωματική εργασία αποτελεί μία πειραματική διερεύνηση της επίδρασης του μήκους καλωδιώσεων στην ορθή λειτουργία των απαγωγών υπερτάσεων σε εγκαταστάσεις χαμηλής τάσης. Αρχικά, γίνεται μία αναφορά στο φαινόμενο του κεραυνού, τις συνθήκες δημιουργίας, τις κατηγορίες και τα χαρακτηριστικά ατμοσφαιρικών εκκενώσεων, τις βλάβες σε κατασκευές και τις ανθρώπινες επιπτώσεις. Έπειτα, αναλύονται οι εξωτερικές και εσωτερικές υπερτάσεις που καταπονούν μία εγκατάσταση χαμηλής τάσης. Οι εξωτερικές υπερτάσεις οφείλονται στο φαινόμενο του κεραυνού, ενώ οι εσωτερικές υπερτάσεις οφείλονται σε φαινόμενα είτε μεταβατικά είτε λειτουργικά, που λαμβάνουν χώρα στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Στη συνέχεια, παρατίθενται οι μέθοδοι σχεδιασμού του αναγκαίου εσωτερικού και εξωτερικού συστήματος αντικεραυνικής προστασίας, από όπου προκύπτει η χρησιμότητα των απαγωγών υπερτάσεων, που εκτρέπουν τα κρουστικά ρεύματα από την υπό προστασία εγκατάσταση και καταστέλλουν το πλάτος των υπερτάσεων σε επίπεδο που να μην είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο και τον εξοπλισμό. Στο κεφάλαιο 4 γίνεται λόγος για τις κατηγορίες των στοιχείων που χρησιμοποιούν οι απαγωγοί υπερτάσεων, τους τύπους και τα χαρακτηριστικά τους, τον τρόπο εγκατάστασης, συνδεσμολογίας και επιλογής τέτοιων διατάξεων προστασίας έναντι υπερτάσεων. Έμφαση, επιπλέον, δίνεται στα φαινόμενα όδευσης που λαμβάνουν χώρα αλλά και στις επαγόμενες τάσεις που εμφανίζονται με την αύξηση του μήκους καλωδιώσεων, λόγω των οποίων υπονομεύεται η λειτουργία των απαγωγών υπερτάσεων. Σύμφωνα με το πρότυπο IEC 62305-4, μάλιστα, «εάν το μήκος του κυκλώματος μεταξύ των απαγωγών υπερτάσεων και του εξοπλισμού είναι πολύ μεγάλο, η διάδοση των κυμάτων μπορεί να οδηγήσει σε φαινόμενο ταλάντωσης». Στο κεφάλαιο 6, παρουσιάζεται η πειραματική διαδικασία, ο εξοπλισμός και η διάταξη των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν. Πιο συγκεκριμένα, διεξήχθησαν δύο πειράματα χρησιμοποιώντας την γεννήτρια κρουστικών ρευμάτων «HILO/TEST: EMC-2004» 8/20μs 25kA και έναν ηλεκτρικό πίνακα που αναπαριστά μία εγκατάσταση χαμηλής τάσης. Στα δύο πειράματα εγχέονται κρουστικά ρεύματα 8/20μs διαφορετικών επιπέδων έντασης, δοκιμάζονται εφτά μήκη καλωδιώσεων και δύο διατάξεις προστασίας έναντι υπερτάσεων. Καθώς το πρότυπο IEC 62305-4 αναφέρει πως «στην περίπτωση που το φορτίο είναι ανοιχτοκυκλωμένο, ενδέχεται να εμφανιστούν υπερτάσεις διπλάσιας μέγιστης τιμής από την αποτελεσματική στάθμη προστασίας του απαγωγού υπερτάσεων», στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν εξετάσαμε την εμφανιζόμενη υπέρταση σε έναν ρευματοδότη του ηλεκτρικού πίνακα, δηλαδή σε ένα υπό προστασία ανοιχτοκυκλωμένο φορτίο της εγκατάστασης χαμηλής τάσης που χρησιμοποιούμε.