Συμβολή στον υπολογισμό της επαγωγικής επίδρασης γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε υπόγειους μεταλλικούς αγωγούς
Creators: name: Χριστοφορίδης, Γεώργιος Χ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2004
Subjects: Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα
Επαγωγική επίδραση
Electromagnetic compatibility
Inductive interference

description: Το βασικό αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου υπολογισμού των επαγωγικών επιδράσεων των Γραμμών Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΓΜΗΕ) σε υπόγειους μεταλλικούς σωλήνες. Η νέα αυτή μέθοδος είναι υβριδική, χρησιμοποιώντας τη Μέθοδο Πεπερασμένων Στοιχείων (ΜΠΣ) για τον ακριβή υπολογισμό των ιδίων και αμοιβαίων συνθέτων αντιστάσεων των αγωγών του προβλήματος και την κυκλωματική ανάλυση ενός ισοδυνάμου κυκλώματος για τον υπολογισμό των επαγόμενων τάσεων και ρευμάτων στους σωλήνες. Η μέθοδος πλεονεκτεί από τις ήδη υπάρχουσες στην ακρίβεια των υπολογισμών, αφού με τη χρήση της ΜΠΣ μπορεί να αντιμετωπιστεί οποιαδήποτε πολύπλοκη γεωμετρία και στρωματοποίηση του εδάφους. Παράλληλα, η χρήση κυκλωματικού ισοδύναμου δίνει τη δυνατότητα στην προτεινόμενη μέθοδο να μπορεί να αντιμετωπίζει πρακτικές περιπτώσεις επαγωγικής επίδρασης, χωρίς την παραδοχή της τέλειας μόνωσης, που δεν ισχύει στην πράξη. Τα αποτελέσματα της ερευνητικής εργασίας είναι τα παρακάτω: α) Πακέτο υπολογιστικών προγραμμάτων λογισμικού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον ακριβή υπολογισμό των επαγωγικών επιδράσεων των ΓΜΗΕ σε υπόγειους σωλήνες. β) Ενδεικτικές καμπύλες, πίνακες και γραφικές παραστάσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση των επαγόμενων μεγεθών σε υπόγειους σωλήνες, σε σχετικά απλές περιπτώσεις, χωρίς τη χρήση υπολογιστικών προγραμμάτων, σε περιπτώσεις σφαλμάτων στη ΓΜΗΕ. γ) Ενδεικτικές καμπύλες και γραφικές παραστάσεις, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση των επαγόμενων μεγεθών σε υπόγειους σωλήνες, σε περιπτώσεις κανονικής ή ασύμμετρης λειτουργίας της ΓΜΗΕ. δ) Συνεισφορά στην κατανόηση της επίδρασης του ανομοιογενούς εδάφους, αποτελούμενο από οριζόντια ή κατακόρυφα στρώματα με διαφορετική ειδική αντίσταση. ε) Εφαρμογή της προτεινόμενης μεθόδου σε μια πραγματική περίπτωση επαγωγικής επίδρασης πολλαπλών ΓΜΗΕ σε υπόγειο αγωγό φυσικού αερίου, πολύπλοκης όδευσης, όπου πιστοποιείται η ακρίβεια της μεθόδου συγκρίνοντας μετρήσεις με υπολογισμούς. στ) Εφαρμογή Τεχνητών Νευρωνικών Δικτύων (ΤΝΔ) για το γρήγορο υπολογισμό των ιδίων και αμοιβαίων συνθέτων αντιστάσεων των αγωγών του προβλήματος
description: This PhD Dissertation deals with the problem of inductive interference of electric power lines, including transmission and distribution lines and electric traction lines, to underground metallic conductors, such as gas or oil pipelines, water pipes etc. This electromagnetic interference is present both during normal operating conditions and faults and, generally, it consists of an inductive, a conductive and a capacitive component. Out of the three, the inductive part is the dominant one. The capacitive component may be ignored for buried pipelines, whereas the conductive part arises only in fault conditions and, specifically, in cases where the pipeline is located near the faulted structure. The inductive interference is the result of the magnetic field generated by the power line, which induces voltages in adjacent metallic conductors, like pipelines. The scope of this dissertation is to device a new calculation method for the above interference, removing certain simplifications and assumptions that previous methods utilize. Specifically, the proposed method consists of two discreet steps. In the first step, the self and mutual impedances of all conductors of a problem are calculated with a procedure that involves the calculation of the two-dimensional electromagnetic field using finite element calculations. In the second part, a suitable equivalent electrical circuit is constructed and solved, artificially extending the problem into three dimensions, in order to determine the induced voltages and currents at any point of a metal conductor. The main advantage of the proposed method is its ability to accurately model a soil structure of arbitrary complexity. Previous methods could only model horizontally layered soils, using approximated formulas. Moreover, the method may be used to model terrain irregularities, such as mountains, which was not possible before.