Academic literature on the topic 'Διανομή ηλεκτρικής ενέργειας'

Η διπλωματική αυτή εργασία έχει ως στόχο να δώσει στον αναγνώστη της μια σαφή εικόνα των μεθόδων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας που υπάρχουν σήμερα, αναφέροντας εφαρμογές αυτών σε διάφορα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας ανά τον κόσμο. Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια αναφορά στους λόγους που επιβάλουν την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας, παρουσιάζοντας εν συντομία όλες τις μεθόδους αποθήκευσης που θα αναλυθούν στα επόμενα κεφάλαια. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται αρχικά η μέθοδος αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας με υπεραγώγημα πηνία και στη συνέχεια βλέπουμε τα αποτελέσματα εφαρμογής των συστημάτων αυτών τόσο σε επίπεδο εξομοίωσης όσο και σε πραγματικές περιπτώσεις. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας με μπαταρίες. Αφού αναφερθούν οι κατηγορίες τους και τα χαρακτηριστικά μεγέθη τους, γίνεται μοντελοποίηση των μπαταριών και στη συνέχεια περιγράφονται δυο πραγματικές περιπτώσεις εφαρμογής των συστημάτων αυτών αποθήκευσης στο δίκτυο της Αμερικής. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται τα συστήματα αποθήκευσης με στρεφόμενες μάζες. Αναφέρονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους, καθώς και τα χαρακτηριστικά των συστημάτων αυτών. Τέλος περιγράφεται η εφαρμογή των συστημάτων αυτών στην ρύθμιση της συχνότητας του δικτύου. Το πέμπτο κεφάλαιο μελετάει τα συστήματα αντλησιοταμίευσης στην αποθήκευσης ενέργειας. Αφού γίνει μια αναφορά στην υδροδυναμική ενέργεια, τα φράγματα και τους υδροστρόβιλους, εξετάζεται η περίπτωση εφαρμογής ενός τέτοιου συστήματος στο αυτόνομο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας της Κρήτης. Στο έκτο κεφάλαιο μελετάται η χρήση των υπέρ-πυκνωτών στην αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Υπολογίζεται η ισοδύναμη χωρητικότητα συστήματος υπέρ-πυκνωτών καθώς και η απόδοση φόρτισης και εκφόρτισής του. Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή των συστημάτων αποθήκευσης με συμπιεσμένο αέρα και αναφέρονται δυο πραγματικές εφαρμογές των μονάδων αυτών καθώς και εκτιμώμενα μελλοντικά σχέδια ανάπτυξης νέων τέτοιων μονάδων. Στο όγδοο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη αναφορά στην πιθανή μελλοντική χρήση των κυψέλων υδρογόνου για αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας ενώ στο ένατο κεφαλαίο γίνεται μια σύντομη σύγκριση όλων των προαναφερόμενων διατάξεων αποθήκευσης βάση την ταχύτητα εκφόρτισής τους και βάση του κόστους εγκατάστασης ανά μονάδα παραγόμενης ενέργειας. Η διπλωματική εργασία κλείνει με ένα κεφάλαιο στο οποίο μελετάται η ενσωμάτωση των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας στους ελεγκτές FACTS στο επίπεδο μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και στις συσκευές CUSTOM POWER στο επίπεδο της διανομής.
-

Η εργασία αυτή παρουσιάζει τους σημαντικότερους μηχανισμούς με τους οποίους οι υπερτάσεις προκύπτουν από κεραυνό στα εναέρια δίκτυα διανομής ισχύος μέσης και χαμηλής τάσης, όπως επίσης και τυπικές κυματομορφές υπερτάσεων. Η αποτελεσματικότητα των πιο σημαντικών μεθόδων για να μετριάσουμε τέτοιες υπερτάσεις σε δίκτυα μέσης και χαμηλής τάσης συζητούνται επίσης. Αρχικά γίνεται αναφορά στο φαινόμενο του κεραυνού, στο πως δημιουργείται ο κεραυνός καθώς και στα προβλήματα που μπορεί να δημιουργήσει. Στη συνέχεια γίνεται μια σύντομη αναφορά στον τρόπο που είναι δομημένο το εναέριο δίκτυο διανομής και στον τρόπο λειτουργίας του, πριν ξεκινήσει η ανάλυση της αντικεραυνικής συμπεριφοράς του και η μελέτη τρόπων για τη βελτίωση αυτής. Τέλος, παρουσιάζεται η προσομοίωση ενός ελληνικού δικτύου εναέριας διανομής ηλεκτρικής ενέργειας με τη χρήση του προγράμματος ΑΤΡ - ΕΜΤΡ και μελετάται η συμπεριφορά του μετά την πτώση κεραυνού σε αυτή εξάγοντας συμπεράσματα και προτείνοντας λύσεις για τη βελτίωση της.
This work presents the major mechanisms by which the overvoltages are stemmed from lightning in both medium and low voltage overhead power distribution networks, as well as typical surge waveforms. The effectiveness of the main protective measures that can be utilized to improve the line lightning performance are also discussed. Initially what is briefly described is the lightning phenomenon, the ways it is created and the problems it can cause as well. Afterwards the way that the overhead distribution power network is structured is presented as well as the way it works, ending with the complete method of its lightning protection in theoretical basis and the ways this can be improved. Finally, we performed the simulation of a greek overhead power distribution network using the ATP - EMTP software, we studied its lightning performance by making conclusions and proposing ways it can be improved.

Η παρούσα εργασία πραγματεύεται το πρόβλημα της συγκριτικής αξιολόγησης των Μονάδων Διανομής της ΔΕΗ, και ειδικότερα των 14 Περιοχών της Διεύθυνσης Περιφέρειας Πελοποννήσου – Ηπείρου, με τη βοήθεια της μεθόδου περιβάλλουσας ανάλυσης δεδομένων, της DEA (Data Envelopment Analysis). Οι εξεταζόμενες Περιοχές είναι: Αγρίνιο, Αίγιο, Άρτα, Ζάκυνθος, Ιωάννινα, Καλαμάτα, Κέρκυρα, Κεφαλονιά, Κόρινθος, Ναύπλιο, Πάτρα, Πύργος, Σπάρτη και Τρίπολη. Η ΔΕΗ είναι η μοναδική εταιρεία διανομής ηλεκτρικής ενέργειας στη χώρα, η οποία έχει στην ιδιοκτησία της το δίκτυο διανομής και είναι υπεύθυνη για τη διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας σε όλη την ελληνική επικράτεια. Η κάθε Περιοχή αποτελεί καταρχήν ανεξάρτητη οικονομική – διοικητική μονάδα, η οποία έχει αποστολή την ανάπτυξη, την συντήρηση και την λειτουργία του Δικτύου του γεωγραφικού χώρου ευθύνης της, καθώς και την παροχή πρόσβασης σ’ αυτό προς όλους του δικαιούμενους, σύμφωνα με τις σχετικές διατάξεις του Κώδικα Διαχείρισης Δικτύου. Η επίτευξη της αποστολής αυτής θα πρέπει να γίνεται με την καλύτερη δυνατή διαχείριση και αξιοποίηση των πόρων που διαθέτει η κάθε Περιοχή. Ως εισροές για κάθε Περιοχή είναι η εργασία (αριθμός των μισθωτών), ο κύριος εξοπλισμός (δίκτυα διανομής και μετασχηματιστές διανομής) και τα λειτουργικά έξοδα (ελέγξιμες δαπάνες εκμετάλλευσης). Ο Κώδικας Διαχείρισης Δικτύου δίνει ιδιαίτερη σημασία στην ποιότητα της παρεχόμενης ενέργειας και εξυπηρέτησης προς τους πελάτες. Για τον λόγο αυτό, υιοθετούνται επίσης ως εισροές, αντιπροσωπευτικά τους μεγέθη όπως: αριθμός βλαβών στο δίκτυο διανομής και χρόνος αποκατάστασης αυτών, καθώς και χρόνοι παροχών (μελέτη & κατασκευή). Ως εκροές, για μια Περιοχή Διανομής είναι ο αριθμός των πελατών (Χαμηλής Τάσης και Μέσης Τάσης), και η αντίστοιχη πωληθήσα ηλεκτρική ενέργεια. Η σχετική αποδοτικότητα των Περιοχών υπολογίσθηκε με βάση την δυνατότητά τους να μειώσουν τις εισροές με δεδομένα τα υφιστάμενα επίπεδα εκροών (προσανατολισμός στην εισροή). Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν αφορούν στοιχεία για το έτος 2007. Χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Warwick DEA Software, (Warwick Business School, Warwick University, UK). Επίσης υπολογίσθηκαν οι συντελεστές συσχέτισης Pearson και Kendall, προκειμένου να εξεταστεί η ύπαρξη πιθανών συσχετίσεων μεταξύ των δεικτών αποδοτικότητας που προκύπτουν από την εφαρμογή της μεθόδου DEA και των απλών δεικτών αποδοτικότητας, ορισμένοι από τους οποίους χρησιμοποιούνται από τη ΔΕΗ, εκτιμούν όμως μεμονωμένους μόνο παράγοντες των Μονάδων. Από την ανάλυση των δεδομένων προέκυψαν τα ακόλουθα, (τα οποία δεν υιοθετούνται απαραίτητα από την ΔΕΗ): • Γενικά η αποδοτικότητα των Περιοχών είναι σχετικά υψηλή (>80%), πλην μιας Περιοχής. • Ο κύριος εξοπλισμός των Περιοχών (δίκτυο διανομής και μετασχηματιστές διανομής) και οι υπηρεσίες που προσφέρουν στους πελάτες τους (αριθμός πελατών και πωληθήσα ηλεκτρική ενέργεια) αποτελούν καθοριστικούς παράγοντες για την καταρχήν κατάταξή τους με βάση την τεχνική τους αποδοτικότητα. • Λαμβάνοντας όμως υπόψη στη μελέτη και άλλα κριτήρια, όπως οι ελέγξιμες δαπάνες, η ποιότητα της παρεχόμενης ενέργειας και η ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών, προκύπτει διαφοροποίηση στην αρχική κατάταξη των μη αποδοτικών Περιοχών, οι οποίες εν γένει βελτιώνουν την αποδοτικότητά τους, εκτός από τρεις περιοχές, οι οποίες παραμένουν στάσιμες. • Εξετάζοντας την αποδοτικότητα κλίμακας (σύγκριση της τεχνικής αποδοτικότητας κάθε Περιοχής, υπό κλίμακα σταθερών και μεταβλητών αποδόσεων), προκύπτει ότι υπάρχει επίπτωση του μεγέθους της κλίμακας στην παραγωγικότητα της αποτιμώμενης Περιοχής σε 6 Περιοχές, (αποδοτικότητα κλίμακας < 1). • Ορισμένοι από τους απλούς δείκτες αποδοτικότητας, οι οποίοι χρησιμοποιούνται και από τη ΔΕΗ, έχουν σημαντική συσχέτιση με τους δείκτες αποδοτικότητας που προκύπτουν από την εφαρμογή της μεθόδου DEA και μπορούν να εξηγήσουν την βαρύτητα ορισμένων παραγόντων στην διαμόρφωση της τεχνικής αποδοτικότητας των Μονάδων. Δεν παύουν όμως αυτοί οι απλοί δείκτες να εκτιμούν μεμονωμένους μόνο παράγοντες των Μονάδων, χωρίς να μπορούν να εκτιμήσουν την συνολική τεχνική αποδοτικότητα, όπως κάνει η μεθοδολογία DEA. • Η μέθοδος DEA μπορεί να αποτελέσει ένα βασικό και χρήσιμο εργαλείο πληροφόρησης και κατεύθυνσης για την ιεραρχία των Περιοχών, χωρίς όμως απαραίτητα να αποτελεί πανάκεια για τη λήψη αποφάσεων, αφήνοντας κατ’ αυτό τον τρόπο περιθώρια πρωτοβουλιών στη διοίκηση των Μονάδων. Η μέθοδος DEA συμβάλλει επίσης στην ανάπτυξη ενός εσωτερικού ανταγωνισμού μεταξύ των Μονάδων Διανομής. Περαιτέρω έρευνα με την εφαρμογή της μεθόδου σε δεδομένα περισσότερων ετών (π.χ. πενταετία), θα οδηγούσε σε ποιο ασφαλή και αξιόπιστα αποτελέσματα, λαμβάνοντας υπόψη κατ’ αυτό τον τρόπο και την εξέλιξη – πορεία των Περιοχών στο χρόνο. Η έρευνα θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί για όλες της Περιοχές της Διανομής (59 Περιοχές) και να προκύψουν συγκριτικά αποτελέσματα για τις 5 Περιφερειακές Διευθύνσεις της Γενικής Διεύθυνσης Διανομής.
The present thesis deals with the problem of comparative evaluation of Distribution Districts of Power Public Corporation (PPC), and more specifically the 14 Districts of Peloponnese – Epirus Region Department, with the use of DEA (Data Envelopment of Analysis). The examined Districts are: Aegio, Agrinio, Arta, Corfu, Ioannina, Kalamata, Kefalonia, Korinthos, Nauplio, Patras, Pyrgos, Sparti, Tripoli and Zakynthos. PPC is the only company of electric energy distribution in the country, which is the ownership of the distribution network. Every District constitutes an independent economic–administrative unit, which has the mission of development, operation and maintenance of its network. It is also responsible to assure the access to the network of the beneficiaries (consumers & producers), according to the Distribution Network Operation Code. As inputs for each District are the work (personnel), the main equipment (distribution network and distribution transformers) and the functional expenses (controllable expenses). The Distribution Network Operation Code gives particular importance in the quality of provided energy and service to the customers. For this reason, they are adopted also as inputs: the number of network interruptions and the duration of interruptions, as well as the connection time to the network (study and construction). As outputs for each District are the number of customers (Low Voltage and Medium Voltage) and the supplied energy. The relative efficiency of Districts was calculated based on their possibility to decrease their inputs keeping their outputs constant (input orientation). The data that were used concern the year 2007. The Warwick DEA Software used for the calculations (Warwick Business School, Warwick University, UK). The Pearson and Kendall correlation coefficient were also calculated and the DEA technical efficiencies were compared with simple indices of efficiency, which PPC uses. From the analysis of data resulted following, (that are not necessarily adopted by PPC): • Generally the Districts efficiency is relatively high (> 80%), except one District. • The main equipment of Districts (distribution network and distribution transformers) and the offered services to their customers (number of customers and supplied energy) constitute decisive factors for their initial classification based on their technical efficiency. • Taking into consideration more criteria, as the controllable expenses, the quality of provided energy and the quality of provided services, result differentiation in the initial classification of not efficient Districts, what in general improve their efficiency, apart from three Districts, what remain stagnant. • Examining the scale efficiency (comparison of technical efficiency of each District, under variable and constant returns to scale), it results that exists effect of scale size in the productivity of 6 Districts, (scale efficiency < 1). • Some of simple indices of efficiency, which are also used by PPC, have important correlation with the DEA efficiencies and may explain the importance of some factors in the configuration of technical efficiency of Districts. However these simple indices continue to estimate only individual factors of Districts and not the total technical efficiency, as DEA does. • DEA can be a basic and useful tool of information and direction for the Districts Directors, without however be panacea for the decision-making, leaving in this way margins of initiatives in the Districts administration. DEA also contributes to the promotion of internal competition between the Distribution Districts.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται το ζήτημα της προστασίας σε Συστήματα Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας με παρουσία Κατανεμημένης Παραγωγής. Η παραδοσιακή ακτινική μορφή των Συστημάτων Διανομής μεταβάλλεται με την παρουσία μονάδων Κατανεμημένης Παραγωγής, καθώς αυτές αποτελούν ενεργά στοιχεία και συμβάλλουν στο ρεύμα βραχυκύκλωσης. Συνεπώς ανακύπτει ένα σύνολο προβλημάτων στην λειτουργία του Συστήματος Προστασίας, όπως αύξηση του επιπέδου σφάλματος και διαταραχή στην επιλογική συνεργασία των διατάξεων προστασίας. Συχνά, τα προβλήματα που επιφέρει η παρουσία μονάδων Κατανεμημένης Παραγωγής στο Σύστημα Προστασίας του δικτύου διανομής, θέτουν το όριο στην εγκατάσταση περαιτέρω μονάδων. Αρχικά, παρουσιάζονται γενικές έννοιες, που έχουν σχέση με την προστασία σε δίκτυα διανομής , και παρατίθενται γενικά στοιχεία για την Κατανεμημένη Παραγωγή. Στην συνέχεια, παρέχεται η μεθοδολογία υπολογισμού των ρευμάτων βραχυκύκλωσης και τα μοντέλα των στοιχείων σε περίπτωση σφάλματος. Με τα ανωτέρω, επεξηγούνται οι αλλαγές στο ισοδύναμο κύκλωμα σε περίπτωση σφάλματος του Συστήματος Διανομής με την παρουσία Κατανεμημένης Παραγωγής και αναφέρεται το ζήτημα της αύξησης του επιπέδου σφάλματος. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα επιμέρους ζητήματα που έχουν σχέση με τις επιπτώσεις της παρουσίας Κατανεμημένης Παραγωγής στο Σύστημα Προστασίας του Συστήματος Διανομής, όπως το ζήτημα της διαταραχής στην επιλογική συνεργασία ηλεκτρονόμων, ασφαλειών και διακοπτών αυτόματης επαναφοράς, το ζήτημα της μείωσης της επέκτασης των ηλεκτρονόμων απόστασης κ.α. Ακολούθως, επεξηγείται η Προστασία Διασύνδεσης και οι μέθοδοι και πρακτικές που χρησιμοποιούνται ώστε να προσαρμόζεται μία μονάδα Κατανεμημένης Παραγωγής στην παραδοσιακή λειτουργία του Συστήματος Προστασίας του Συστήματος Διανομής. Ιδιαίτερα αναλύεται το φαινόμενο της λειτουργίας νησίδος ενώ επεξηγείται και ο ρόλος του μετασχηματιστή διασύνδεσης στην λειτουργία του Συστήματος Προστασίας του δικτύου. Με βάση την ανάλυση και τη θεωρητική εξέταση εννοιών, μεθόδων και επιμέρους ζητημάτων (Μέρος Α), στο Β Μέρος της παρούσας εργασίας, παρουσιάζονται χαρακτηριστικά παραδείγματα εγκατάστασης Κατανεμημένης Παραγωγής σε εναέρια ακτινικά δίκτυα Μέσης Τάσης του ελληνικού Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας, στα οποία διερευνώνται οι επιπτώσεις στην λειτουργία του Συστήματος Προστασίας. Μέσω της μελέτης περιπτώσεων καταδεικνύεται ο ρόλος των χαρακτηριστικών των μονάδων Κατανεμημένης Παραγωγής και της θέσης εγκατάστασης τους στην εμφάνιση πιθανών προβλημάτων. Η διαταραχή στην επιλογική συνεργασία διακόπτη αυτόματης επαναφοράς και ασφαλειών, η εσφαλμένη λειτουργία του διακόπτη αυτόματης επαναφοράς λόγω ρευμάτων βραχυκύκλωσης και η αύξηση του επιπέδου σφάλματος, προκύπτουν ως τα σημαντικότερα προβλήματα. Τέλος, εξάγονται γενικά συμπεράσματα και προτείνονται λύσεις.
-

Σε αυτήν την διπλωματική εργασία γίνεται η μελέτη της συμπεριφοράς των γραμμών μέσης τάσης σε καταπονήσεις από κεραυνούς. Οι κεραυνοί αποτελούν ένα φυσικό φαινόμενο με επικίνδυνα αποτελέσματα για την ασφάλεια των ανθρώπων, των κτιρίων και των ηλεκτρικών συστημάτων. Έτσι, κεραυνοί που πλήττουν άμεσα γραμμές διανομής ή γειτονικό σε αυτές έδαφος, είναι υπεύθυνοι για τα σφάλματα που λαμβάνουμε στο ηλεκτρικό σύστημα. Το αποτέλεσμα της πτώσης κεραυνού μπορεί να οδηγήσει σε στιγμιαίο ή και μόνιμο σφάλμα. Οι προβλέψεις για την συμπεριφορά των εναερίων γραμμών διανομής εμπεριέχουν πολλές αβεβαιότητες. Μερικές βασικές παράμετροι όπως η πυκνότητα των κεραυνών, που μετριέται με την πυκνότητα των κεραυνών στο έδαφος (GFD), ή ο υπολογισμός του αριθμού των απευθείας πληγμάτων στην γραμμή απέχουν από την πραγματικότητα. Μελετώντας την εργασία αυτή μπορούμε να κάνουμε προβλέψεις σφαλμάτων λόγω κεραυνών σε μια γραμμή διανομής με μια αρκετά καλή ακρίβεια. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η δομή των δικτύων διανομής και των γραμμών μέσης τάσης και γίνεται εκτενέστερη αναφορά στις εναέριες γραμμές που είναι και το αντικείμενο της εργασίας αφού αυτές δέχονται τα κεραυνικά πλήγματα. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στα σφάλματα που μπορούν να προκληθούν στα δίκτυα διανομής και στα αίτια πρόκλησής τους. Τα συχνότερα είναι αυτά από ατμοσφαιρικά αίτια. Παρουσιάζονται επίσης οι διάφορες μέθοδοι αντικεραυνικής προστασίας των γραμμών. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι κεραυνοί και τα χαρακτηριστικά τους. Εξετάζεται ο κεραυνός ως φυσικό αίτιο, τα είδη των κεραυνών καθώς και η μοντελοποίησή του ως κρουστική τάση. Τέλος γίνεται αναφορά στις σημαντικές έννοιες της κεραυνικής στάθμης και των ισοκεραυνικών καμπυλών που θα χρησιμοποιηθούν παρακάτω. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η οδηγία της ΙΕΕΕ στην οποία και έχει βασιστεί αυτή η εργασία και αναφέρεται στην συμπεριφορά των εναέριων γραμμών σε κεραυνικά πλήγματα. Σκοπός της είναι να παρουσιάσει λύσεις για την μείωση των προκληθέντων βραχυκυκλωμάτων. Προσδιορίζεται η συμπεριφορά των γραμμών σε περίπτωση πτώσης κεραυνού, πλήγματα κεραυνών και βραχυκυκλώματα από επαγόμενη τάση, το επίπεδο μόνωσης των γραμμών και η προστασία των γραμμών με προστατευτικό αγωγό και αλεξικέραυνα. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο γίνεται ο θεωρητικός υπολογισμός των αναμενόμενων σφαλμάτων στις γραμμές βάση της οδηγίας του τετάρτου κεφαλαίου. Αναπτύσσεται η καταγραφή των σφαλμάτων και των βλαβών στο δίκτυο Μ.Τ. σε τέσσερις διαφορετικές γραμμές διανομής για τα έτη από το 2003 έως το 2010 στην περιοχή της Καλαμάτας και της Πύλου. Τέλος γίνεται μια σύγκριση μεταξύ των πραγματικών και των θεωρητικών μετρήσεων και μεταξύ των τεσσάρων γραμμών και παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της μελέτης.
This diploma thesis studies the lightning performance of electric power overhead distribution lines. The lightning is a natural phenomenon with dangerous effects on the safety of people, buildings and electrical systems. So a lightning that strikes directly to a distribution line, or to the nearby area is responsible for the damage happening to the electric circuit. Lightning usually causes temporary faults on overhead distribution lines. Estimates of the lightning performance of distribution lines contain many uncertainties. Some of the basics such as lightning intensity measured by ground flash density (GFD), or estimating the number of direct strikes to a distribution line may have significant errors. Often, rough estimates or generally accepted practices are just as effective as detailed calculations. This guide is intended to provide straightforward estimates of lightning-caused faults. The first chapter presents the structure of the electrical distribution network and lines of medium voltage and a more extensive reference is made to the overhead lines which are exposed to lightning. The second chapter refers to errors that can occur in the distribution and the causes of its occurrence. The most common are those of atmospheric origin. Also presents several methods for grounding lines. The third chapter presents the thunderbolts and their characteristics. Examine the lightning as a natural cause, types of lightning and the modeling of a voltage impulse. Finally refer to the important concepts of lightning and isokeravnic level curves which will be used below. The fourth chapter presents the guide of IEEE, to which this thesis is based and refers to the behavior of overhead lines to lightning strikes. The aim is to provide solutions to reduce induced short circuits. Determine the behavior of the lines in case lightning, lightning strikes and short circuits induced by voltage, the insulation level of lines and the protection of lines with a protective conductor and lightning arresters. The fifth and final chapter is a theoretical calculation of the expected flashovers to the lines under the IEEE guide of the fourth chapter. The flashovers and faults in four separate distribution lines are recorded for the years 2003 to 2010 in the area of Kalamata and Pylos. A comparison takes place between actual and theoretical measurements and between the four lines, and finally the conclusions of the study are presented.

Σε αυτή τη διπλωματική εργασία διερευνούνται οι προδιαγραφές που πρέπει να ικανοποιούνται ώστε να είναι εφικτή η σύνδεση εγκαταστάσεων κατανεμημένης παραγωγής στα δίκτυα διανομής και η εφαρμογή τους σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα που συνδέεται στο δίκτυο χαμηλής τάσης. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια επισκόπηση της παρούσας κατάστασης στην ηλεκτρική ενέργεια και αναλύονται οι λόγοι που οδήγησαν στην ανάπτυξη της κατανεμημένης παραγωγής οι οποίοι συνοψίζονται στους περιορισμούς στην κατασκευή νέων γραμμών μεταφοράς, στην αυξημένη ζήτηση παροχής ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής αξιοπιστίας, στην απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, στους προβληματισμούς για τις κλιματικές αλλαγές και στην εξάντληση των ορυκτών καυσίμων. Έπειτα αναλύεται ο ορισμός της κατανεμημένης παραγωγής σύμφωνα με τα διάφορα διεθνή ινστιτούτα ηλεκτρικής ενέργειας και αναπτύσσονται οι τεχνολογίες που περιλαμβάνει οι οποίες διαχωρίζονται σε τεχνολογίες φυσικού καυσίμου (fossil fuel technologies) και σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Στις πρώτες περιλαμβάνονται οι μηχανές εσωτερικής καύσης, οι αεριοστροβιλικοί σταθμοί, οι μικροστρόβιλοι ή μικροτουρμπίνες και οι σταθμοί συνδυασμένου κύκλου ενώ στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας περιλαμβάνονται οι ανεμογεννήτριες, τα κύτταρα καυσίμου (fuel cells), οι φωτοβολταϊκές γεννήτριες, τα μικρά υδροηλεκτρικά και οι μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα και φυσικό αέριο. Η λειτουργία ενός ηλεκτρικού δικτύου ελέγχεται από συσκευές προστασίας και ρύθµισης της τάσης, που έχουν σκοπό την παροχή προς τους καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας αποδεκτής ποιότητας, ελαχιστοποιώντας τον αριθµό των σφαλµάτων και προσφέροντας υψηλό επίπεδο ασφάλειας. Η σύνδεση στο δίκτυο µονάδων κατανεμημένης παραγωγής πρέπει να συµβαδίζει µε αυτές τις γενικές αρχές, ώστε αφενός µεν να µην προκαλούνται ενοχλήσεις στους λοιπούς καταναλωτές και αφετέρου να υπάρχει συµβατότητα µεταξύ του δικτύου διανοµής και των εγκαταστάσεων των παραγωγών. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται οι προϋποθέσεις που πρέπει να ισχύουν για τη σύνδεση και παράλληλη λειτουργία των εγκαταστάσεων παραγωγής µε τα δίκτυα διανοµής, καθώς και ο απαιτούµενος εξοπλισµός ζεύξης και προστασίας, µε στόχο την αποτελεσµατική αντιµετώπιση της πλειονότητας των περιπτώσεων. Οι τεχνικές προδιαγραφές που περιγράφονται αφορούν στη σύνδεση παραγωγών στο δίκτυο µέσης τάσης (ΜΤ) ή χαµηλής τάσης (ΧΤ). Βασικά κριτήρια και προϋποθέσεις που εξετάζονται προκειµένου να επιτραπεί η σύνδεση νέων εγκαταστάσεων παραγωγής είναι η επάρκεια του δικτύου (γραμμών, μετασχηματιστών κλπ.), η συµβολή στη στάθµη βραχυκύκλωσης, οι αργές µεταβολές της τάσης (µόνιµης κατάστασης), οι ταχείες µεταβολές της τάσης, οι εκποµπές flicker, οι εκπομπές αρμονικών, η διαµόρφωση των προστασιών της διασύνδεσης εγκαταστάσεων-δικτύου και η επίπτωση στη λειτουργία συστηµάτων Τηλεχειρισµού Ακουστικής Συχνότητας (ΤΑΣ). Τα κριτήρια και οι µέθοδοι εξέτασης που περιγράφονται στηρίζονται κατά κύριο λόγο στη σειρά προτύπων 61000 της IEC (International Electrotechnical Commission) και εξασφαλίζουν την ικανοποίηση των απαιτήσεων του ευρωπαϊκού προτύπου ΕΝ 50160 (πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 50160 και Οδηγία διανοµής 120 της ΔΕΗ Α.Ε.). Στο τρίτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μια μελέτη εφαρμογής των παραπάνω προδιαγραφών σε ένα σύστημα που εξομοιώθηκε με χρήση του προγράμματος PSCAD. Το σύστημα αποτελείται από μια φωτοβολταϊκή συστοιχία μέγιστης ισχύος 4,8 kW, έναν μετατροπέα συνεχούς/εναλλασσόμενης τάσης ή αντιστροφέα (DC to AC converter) που λειτουργεί με τη μέθοδο PWM (Pulse Width Modulation ή διαμόρφωση εύρους παλμού), ένα σύστημα παρακολούθησης του σημείου μέγιστης ισχύος που αποδίδει η συστοιχία (MPPT Maximum Power Point Tracker), ένα μετασχηματιστή 150V/380V για την ανύψωση της τάσης στην έξοδο του αντιστροφέα στα επίπεδα τάσης του δικτύου, ένα δίκτυο χαμηλής τάσης και δύο φορτία RL. Εκτενής αναφορά γίνεται στις εκπομπές αρμονικών που παρουσιάζονται στο σύστημα στην έξοδο του αντιστροφέα. Αρχικά γίνεται μελέτη χωρίς φίλτρο LC στην έξοδο του αντιστροφέα και στη συνέχεια παρατηρούμε τον τρόπο με τον οποίο το φίλτρο LC επιδρά στη μείωση των αρμονικών σε επιτρεπτά πλαίσια. Τέλος διερευνούνται οι διακυμάνσεις τάσης του δικτύου κατά τη ζεύξη του φωτοβολταϊκού συστήματος με το δίκτυο, πραγματοποιείται μια μελέτη του συστήματος σε περίπτωση βραχυκυκλωμάτων και διερευνάται η επίπτωση σε συστήματα τηλεχειρισμού ακουστικής συχνότητας.
-

Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη και η καταγραφή των σφαλμάτων που έχουν προκληθεί από ποικίλες αιτίες στο Δίκτυο Διανομής (Μέση Τάση) της Ηλεκτρικής Ενέργειας της νήσου Κρήτης και πιο συγκεκριμένα στο εναέριο δίκτυο αυτού. Για την κατανόηση όμως του λόγου που οι εν λόγω αιτίες οδήγησαν σε σφάλματα, αλλά και για να έχουμε μια πιο πλήρη εικόνα επί του αντικειμένου, έπρεπε αρχικά να γίνει μια συνοπτική παρουσίαση ενός τυπικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, αφού πρώτα αναλυθεί στα επιμέρους τμήματά του. Εν συνεχεία αναλύουμε λεπτομερώς την διαμόρφωση των δικτύων διανομής και τον βασικό εξοπλισμό από τον οποίο αποτελείται. Ακολούθως μελετούμε τα εναέρια δίκτυα διανομής μέσης τάσης παρουσιάζοντας πλήρως όλα τα στοιχεία που συμβάλλουν στην ομαλή διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας στον καταναλωτή. Στο επόμενο βήμα παρουσιάζουμε την IEEE οδηγία για τη συμπεριφορά έναντι κεραυνών των εναέριων γραμμών διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, μιας και οι επικρατούντες κλιματολογικές - περιβαλλοντολογικές συνθήκες είναι από τις βασικές αιτίες πρόκλησης σφαλμάτων στα εναέρια δίκτυα. Τέλος, παρουσιάζουμε τα σφάλματα που έχουν καταγραφεί στα ημερήσια δελτία σημαντικών μη προγραμματισμένων διακοπών της νήσου Κρήτης για τα έτη από το 2005 έως το 2009.
The aim of this diploma thesis was the examination and comprehension of the aerial distribution networks of electrical power. In the beginning we briefly analyzed the electric power systems (power stations, transmission networks, distribution networks). After that we thoroughly examined the configuration of the distribution networks with the observation of the ways the networks are planned and their equipment, which is used for their protection and for the connection between them. Afterwards we examined the aerial distribution networks of medium voltage, by fully presenting all the elements which contribute in the normal distribution of the electric flow to the customers. Finally we present the faults that have happened to the middle voltage distribution circuit of the island Crete and we compare them with the theoretical number of faults, according the IEEE guide in order to come to some useful conclusions.