Υψηλές Τάσεις Ι

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές/ήτριες θα διαθέτουν:

• Γνώση γενικά περί υψηλών τάσεων και των εφαρμογών τους .
• Γνώση των βασικών αέριων μονωτικών των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς τους υπό συνθήκες υψηλών τάσεων, των φαινομένων που προκαλούνται κατά τη διάσπαση τους και τους μηχανισμούς που προκαλούν και ενισχύουν τη διάσπαση τους.
• Γνώση των βασικών υγρών μονωτικών με έμφαση στα ηλεκτρομονωτικά λάδια των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς τους υπό συνθήκες υψηλών τάσεων, των φαινομένων που προκαλούνται κατά τη γήρανση και διάσπαση τους και τους μηχανισμούς που προκαλούν και ενισχύουν τη διάσπαση τους.
• Γνώση των βασικών στερεών μονωτικών υλικών των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς τους υπό συνθήκες υψηλών τάσεων, των φαινομένων που προκαλούνται κατά τη γήρανση και διάσπαση τους και τους μηχανισμούς που προκαλούν και ενισχύουν τα φαινόμενα αυτά.
• Γνώση των διατάξεων και μεθόδων παραγωγής υψηλών τάσεων δοκιμής, κατανόηση της αναγκαιότητας εκτέλεσης τέτοιων δοκιμών στον εξοπλισμό υψηλών τάσεων, και γνώση των διαδικασιών εκτέλεσης δοκιμών.
• Ικανότητα εφαρμογής των γνώσεων αυτών στον έλεγχο των εγκαταστάσεων υψηλών τάσεων, στον έλεγχο των επιμέρους ηλεκτροτεχνικών υλικών και διατάξεων. Ικανότητα σύνθεσης της γνώσης αυτής ώστε να αναλύουν και να αξιολογούν την κατάσταση των μονώσεων, να εντοπίζουν σημεία πιθανών αστοχιών και να προτείνουν και να υλοποιούν τεχνικές λύσεις αντιμετώπισης και πρόληψης αστοχιών.

 

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση των απαραίτητων τεχνολογιών
• Λήψη Αποφάσεων
• Ομαδική εργασία
• Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
• Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Α. ΘΕΩΡΙΑ
Το αντικείμενο του θεωρητικού μέρους του μαθήματος αποτελείται από τις ακόλουθες ενότητες:

1. 1η Ενότητα: Βασικές Έννοιες και Ορισμοί: Ορισμοί υψηλών τάσεων και υψηλών πεδίων. Χρήση και εφαρμογές Υψηλών Τάσεων. Μορφές του ηλεκτρικού πεδίου. Ηλεκτρόδια, γεωμετρίες.
2. 2η Ενότητα: Διατάξεις Παραγωγής και Μέτρησης Υψηλών Τάσεων: Συνήθεις Μορφές των Τάσεων Δοκιμής. Παραγωγή Υψηλών Εναλλασσόμενων Τάσεων. Διατάξεις Μετασχηματιστών Δοκιμής. Κατασκευή Μετασχηματιστών Δοκιμής. Παραγωγή Υψηλών Συνεχών Τάσεων. Ανορθωτικές Διατάξεις. Διάταξη Villard. Διάταξη Greinacher. Διάταξη Cockroft. Πολυβάθμια Ανορθωτική Διάταξη. Γεννήτριες Κρουστικών Τάσεων. Μονοβάθμιες και Πολυβάθμιες Γεννήτριες Κρουστικών Τάσεων. Γεννήτριες Εκθετικών Κρουστικών Ρευμάτων. Καταμεριστές Υψηλών Τάσεων. Απώλειες Διηλεκτρικού. Μέτρηση του Συντελεστή Απωλειών με τη Γέφυρα Schering. Διάγραμμα της Διάταξης Μέτρησης.
3. 3η Ενότητα: Θεωρία Διάσπασης του Ατμοσφαιρικού Αέρα: Κατηγορίες Ηλεκτρομονωτικών Αερίων. Διάσπαση του Ατμοσφαιρικού Αέρα στο Ομοιογενές Πεδίο. Σχηματισμός Ηλεκτρονικών Στοιβάδων. Χαρακτηριστικά και Ιονισμός των Ηλεκτρομονωτικών Αερίων. Συμπεράσματα για την Μελέτη του Ιονισμού με Κρούσεις. Η Θεωρία κατά J.S. Towsend. Διάσπαση στο Ανομοιογενές Ηλεκτρικό Πεδίο. Στεμματοειδής Εκκένωση. Μονοφασική Γραμμή με καθαρό και λείο Αγωγό. Επιφάνεια του Αγωγού και Καιρικές Συνθήκες. Απώλειες Corona Τριφασικών Γραμμών Μεταφοράς.
4. 4η Ενότητα: Θεωρία Διάσπασης SF6 και Μειγμάτων Αερίων: Φυσικοχημικές και ηλεκτρικές ιδιότητες του SF6. Συμπεριφορά εντός ηλεκτρικών πεδίων. Αποσύνθεση του SF6 κατά την εκδήλωση ηλεκτρικού τόξου. Η υγρασία στο SF6
5. 5η Ενότητα: Υγρά Μονωτικά Υλικά: Ηλεκτρομονωτικά έλαια. Φυσικοχημικές και ηλεκτρικές ιδιότητες των ηλεκτρομονωτικών ελαίων. Συμπεριφορά εντός ηλεκτρικών πεδίων. Γήρανση και διάσπαση ηλεκτρομονωτικών ελαίων.
6. 6η Ενότητα: Στερεά Μονωτικά – Γήρανση και Διάσπαση: Καθορισμός Όρων και Εννοιών. Συντελεστής Απωλειών (tgδ). Ειδική Ηλεκτρική Αγωγιμότητα. Επιφανειακή Αγωγιμότητα. Συντελεστής Θερμικής Αγωγιμότητας. Μηχανική Αντοχή. Μερικές Εκκενώσεις. Τάση Ενάρξεως και Τάση Σβέσεως των Μ.Ε.. Μεγέθη Διαταραχής. Υπολογισμός του Φορτίου των Μερικών Εκκενώσεων. Πειραματικός Προσδιορισμός των Μερικών Εκκενώσεων. Κρούσεις Φορτίου. Κυματομορφή της Τάσης στον Πυκνωτή Μέτρησης Cm. Μακροσκοπική και Κβαντομηχανική Θεωρίες Γήρανσης και Διάσπασης Στερεών Μονωτικών.

 

Β. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΜΕΡΟΣ
Το αντικείμενο του Εργαστηρίου αποτελείται από τις ακόλουθες ανεξάρτητες ενότητες :

1. 1η Ενότητα: Ενημέρωση και εξοικείωση με το εργαστήριο και τον εξοπλισμό του – Κανονισμός του εργαστηρίου
2. 2η Ενότητα: Παραγωγή και μέτρηση υψηλών εναλλασσόμενων και συνεχών τάσεων.
3. 3η Ενότητα: Παραγωγή και μέτρηση υψηλών κρουστικών τάσεων. Σχεδιασμός της παραγόμενης κρουστικής τάσης κατά VDE και υπολογισμός των παραμέτρων της.
4. 4η Ενότητα: Μελέτη της διάσπασης του ατμοσφαιρικού αέρα. Μέτρηση της τάσης διάσπασης σε διάκενα αέρα μεταβλητού πάχους σε ομοιογενή και ανομοιογενή ηλεκτρικά πεδία.
5. 5η Ενότητα: Υπερπήδηση μονωτήρων. Μελέτη της συμπεριφοράς μονωτήρα με υγρή και στεγνή επιφάνεια κατά την επιβολή υψηλής τάσης. Δοκιμή υπερπήδησης μονωτήρα σύμφωνα με της κανονισμούς.
6. 6η Ενότητα: Μελέτη του φαινομένου Corona σε γραμμές υψηλής τάσης. Μέτρηση των απωλειών Corona σε πειραματικές εναέριες ηλεκτρικές γραμμές διαφόρων διατομών. Σύγκριση των αποτελεσμάτων και συμπεράσματα.
7. 7η Ενότητα: Μελέτη της κατανομή της τάσης σε αλυσοειδή μονωτήρα. Μέτρηση της τάσης κατά μήκος των τμημάτων του αλυσοειδούς μονωτήρα και προσδιορισμός της κατανομής.
8. 8η Ενότητα: Μελέτη της διηλεκτρικής αντοχής μονωτικών λαδιών. Δοκιμή διηλεκτρικής αντοχής για την εξακρίβωση της μονωτικής ικανότητας αυτών.
9. 9η Ενότητα: Μέτρηση του συντελεστή ισχύος και της γωνίας απωλειών διηλεκτρικών υλικών με τη γέφυρα Schering.
10. 10η Ενότητα: Μέτρηση της αντίστασης μόνωσης μονωτήρων με χρήση Megger 5kV
11. 11η Ενότητα: Παραγωγή υψηλών τάσεων και μέτρηση των ηλεκτρικών μεγεθών που συνοδεύουν την ανάπτυξη των μερικών εκκενώσεων.

 

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Γλώσσα Αξιολόγησης: Ελληνική, Αγγλική για φοιτητές Erasmus
Θεωρία
Γραπτή Εξέταση: 100%
Εργαστήριο
Γραπτή Εξέταση: 70%
Ομαδική Εργασία: 30%
Ο βαθμός του μαθήματος προκύπτει:
70% x Βαθμός θεωρίας + 30% x Βαθμός εργαστηρίου

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Νικολόπουλος Π.Ν. (1993), Υψηλές Τάσεις – Τόμος Α΄, Αθήνα.
2. Σταθόπουλος Ι. (1988), Yψηλές Τάσεις Ι, Εκδόσεις Συμεών, Αθήνα
3. Σταθόπουλος Ι. (1989), Προστασία τεχνικών εγκαταστάσεων έναντι υπερτάσεων, Εκδόσεις Συμεών, Αθήνα.
4.  Οικονόμου Λ., Φώτης Γ., (2008), Εισαγωγή στις υψηλές τάσεις, Εκδόσεις Τζιόλα, Αθήνα
5. Kind D., (1978), An Introduction to High Voltage Experimental Technique, Vieweg.
6. Kuffel E., Abdullah M. (1970), High-Voltage Engineering, Pergamon Press, Oxford.
7. Schwab A.J., (1972), High-Voltage Measurement Techniques, MIT Press Cambridge, Massachusetts.
8. Kuffel E., W.S. Zaengl (1984), High Voltage Engineering Fundamentals, Pergamon Press, Oxford.
9. Σημειώσεις του διδάσκοντα