Υπερτάσεις λόγω κεραυνών σε υποσταθμούς υψηλής τάσης: εκτίμηση της επίδρασης της κυματομορφής του κεραυνικού ρεύματος

Abstract

Ο κύριος σκοπός της πτυχιακής είναι να εκτιμηθούν υπερτάσεις που εισέρχονται σε υποσταθμούς AIS και GIS ως οδεύοντα κύματα σε περίπτωση που ένα κεραυνικό πλήγμα πλήξει κάποια γραμμή μεταφοράς κοντά στον υποσταθμό. Αυτός ο σκοπός επετεύχθη με τη βοήθεια του λογισμικού ATP-EMTP. Αρχικά περιγράφεται η γενική δομή των υποσταθμών, αναλύονται κάποια βασικά στοιχεία και περιγράφεται το πώς μπορεί να εισέλθει μια υπέρταση από κεραυνικό πλήγμα στον υποσταθμό σαν οδεύον κύμα. Στη συνέχεια περιγράφεται η κυματομορφή της CIGRE αρνητικών κατερχόμενων κεραυνών με την οποία πραγματοποιούνται οι προσομοιώσεις. Οι παράμετροι της κυματομορφής μεταβάλλονται βάσει των πιθανοτικών κατανομών τους. Οι περιπτώσεις προσομοίωσης που εξετάστηκαν είναι η διάσπαση μονωτήρων της γραμμής μεταφοράς και το απευθείας πλήγμα πάνω σε μια εκ των φάσεων της γραμμής. Μετά την παράθεση των αποτελεσμάτων προσομοίωσης εξετάζοντας τις κυματομορφές οι όποιες προέκυψαν από τις προσομοιώσεις του ATP-EMTP, αναλύονται τα αποτελέσματα και εκφράζονται συμπεράσματα σχετικά με την αντοχή του εξοπλισμού του υποσταθμού και κατά πόσο αυτές οι υπερτάσεις θα επηρεάσουν τη λειτουργία του.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

The main purpose of this thesis is to estimate the surges entering AIS and GIS substations as traveling waves in the event of a lightning strike at a transmission line near the substation. This purpose was achieved with the help of the ATP-EMTP software. At first, the general structure of substations is described analyzing some basic elements and describing how an overvoltage from a lightning strike can enter the substation as a traveling wave. Next, the CIGRE waveform of negative downward lightning is presented. The parameters of the latter were varied considering the statistical distributions. Then the simulation cases examined are given: breakdown of insulation of the transmission line due to strikes to towers and shield wires and a direct strike on one of the phases of the line. After the end of the simulations and the presentation of the results, by examining the waveforms produced by the ATP-EMTP simulations, results are analyzed and conclusions are derived regarding the stress on substation equipment and whether these stresses will affect its operation.