Επαγόμενες υπερτάσεις από κεραυνούς σε υπόγειους μεταλλικούς αγωγούς

• Main Author: Πετράτου, Παναγιώτα
• Other Authors: Πυργιώτη, Ελευθερία
• Language: gr
• Published: 2011
• Subjects: Αντικεραυνική προστασία; Υπόγειοι μεταλλικοί αγωγοί; 621.381 044; Lightning protection; Underground metallic pipelines
• Online Access: http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/4586

Ο κεραυνός είναι μία ηλεκτρική εκκένωση ατμοσφαιρικής προέλευσης απλή ή πολλαπλή μεταξύ νέφους και γης. Αποτελεί ένα φυσικό φαινόμενο με επικίνδυνα αποτελέσματα για την ασφάλεια των ανθρώπων, των κτιρίων και των ηλεκτρικών συστημάτων. Αν και είναι τόσο παλιό όσο και ο πλανήτης μας, μπόρεσε να εξηγηθεί μόνο κατά τους τελευταίους δύο αιώνες. Από το 1753 όπου ο B. Franklin απέδειξε την ύπαρξη ατμοσφαιρικού ηλεκτρισμού μέχρι σήμερα, με πολλές μοντέρνες μεθόδους και πειράματα έχει αποκτηθεί αρκετή γνώση επάνω στο φαινόμενο αυτό και κατά συνέπεια έχουν αναπτυχθεί αρκετά ασφαλείς τρόποι προστασίας από τους κινδύνους ενός κεραυνού. Όταν ένας κεραυνός πλήξει το έδαφος, το ρεύμα του εκφορτίζεται στη μάζα της γης. Η τελική κατανομή του ρεύματος εξαρτάται κατά πολύ από την ανομοιογένεια του εδάφους, επειδή το ρεύμα θα ρέει όπου είναι πιο εύκολο δηλαδή κατά μήκος αγώγιμων κοιτασμάτων ή γεωλογικών σφαλμάτων που είναι διάχυτα σε έδαφος με μικρή αγωγιμότητα. Εξ αιτίας αυτού του γεγονότος, όταν υπάρχει ένας μεταλλικός αγωγός μεγάλου μήκους , η μεταλλική του επιφάνεια θα βραχυκυκλώσει τμήμα του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται στο έδαφος από πλήγμα κεραυνού. Το ρεύμα του κεραυνού συγκεντρώνεται στην επιφάνεια του αγωγού, ενώ το βάθος διείσδυσης του κεραυνού είναι κυρίως συνάρτηση της επικρατούσας ειδικής αντίστασης του εδάφους. Επίσης, ένας κεραυνός που πλήττει το έδαφος παράγει ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, το οποίο επάγει τάσεις σημαντικού ύψους στους υπόγειους μεταλλικούς αγωγούς που βρίσκονται σε γειτνιάζουσα περιοχή με το σημείο του πλήγματος, οι οποίες θα καταπονήσουν τους υπόγειους αγωγούς προκαλώντας ακαριαία καταστροφή ή ισχυρή καταπόνηση οδηγώντας σε βαθμιαία φθορά. Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και η ανάλυση των επαγόμενων υπερτάσεων οι οποίες εμφανίζονται σε υπόγειους μεταλλικούς αγωγούς λόγω των κεραυνικών πληγμάτων. Για αυτούς τους λόγους κάνουμε μια εκτενή ανάλυση της δημιουργίας κεραυνών καθώς και των επιπτώσεών τους στη γήινη επιφάνεια. Ακόμη γίνεται αναφορά στο είδος των υπερτάσεων που δημιουργούνται από τους κεραυνούς καθώς και στο τρόπο με τον οποίο προστατεύονται οι υπόγειοι αγωγοί από τις υπερτάσεις. Στη συνέχεια με την χρήση του λογισμικού ATP-EMTP γίνεται ανάλυση των υπερτάσεων που δημιουργούνται στους αγωγούς όταν ένας κεραυνός πλήξει μια γειτονική γραμμή μεταφοράς. Η εργασία ολοκληρώθηκε με παρατηρήσεις επάνω στα αποτελέσματα των εξομοιώσεων. === Lightning is an electrical discharge atmospheric origin single or multiple between cloud and earth. It is a natural phenomenon with dangerous results for the safety of people, buildings and electrical systems. Although it is as old as our planet, could be explained only in the last two centuries. Since 1753 when the B. Franklin proved the existence of atmospheric electricity up to today, with many modern methods and experiments has been acquired enough knowledge on this phenomenon and accordingly have been developed several safe ways to protect against the risks of lightning. When a lightning struck the ground, his current discharged to the mass of earth. The final distribution of current depends by far from the heterogeneity of the soil, because the current flows where it is easier, that is to say at length of conductive deposits or geological faults that are diffuse in the soil with low conductivity. Because of this, when there is a long metal pipeline, his metal surface will fuse department of electric field that is created in the ground by hurt of lightning. The lightning current is concentrated on the surface of the pipeline, while the depth of infiltration of lightning is mainly a function of the prevailing soil resistivity. Also, a lightning that affects the ground produces a altered electromagnetic field, which induces voltages considerable amount of underground metallic pipelines located in nearby locations to point to the shock, which stresses the underground pipes, causing immediate destruction or high stress leading to a gradual deterioration. Aim of this work is the study and analysis of induced voltages that occur in underground metallic pipelines due to lightning strikes. For these reasons, we do an extensive analysis of the creation of lightning and its impact on the earth's surface. Also refers to the type of over voltages caused by lightning and the way protect underground pipes from the over voltages. Afterwards, with the use of ATP-EMTP software becomes analysis of the over voltages that are created in the pipelines when a lightning struck a nearby transmission line. The work was completed with observations on the results of the simulation.