Search

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας γίνεται αναφορά και μελέτη στις επαγώμενες υπερτάσεις σε δίκτυα διανομής Χαμηλής Τάσης, όταν αυτές προκαλούνται από πτώση κεραυνού στις γραμμές μεταφοράς. Παράλληλα, γίνεται μελέτη της συμπεριφοράς ενός τύπου απαγωγέων υπερτάσεων (SPDs), ως μέρος του εσωτερικού συστήματος αντικεραυνικής προστασίας μιας εγκατάστασης. Όλα τα παραπάνω έγιναν μέσω προσομοιώσεων που πραγματοποιήθηκαν με χρήση του λογισμικού ATP – EMTP. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη της αποτελεσματικότητας των απαγωγέων υπερτάσεων όσον αφορά την προστασία οικιακών καταναλωτών και η εξαγωγή παρατηρήσεων όσον αφορά την επιρροή των διαφόρων χρόνων μετώπου και ουράς ενός κεραυνού στην δημιουργία και εξάπλωση υπερτάσεων. Αρχικά, στο πρώτο κεφάλαιο, περιγράφεται το φυσικό φαινόμενο του κεραυνού, τα είδη του, ο μηχανισμός των ατμοσφαιρικών εκκενώσεων και τα φυσικά χαρακτηριστικά του. Επίσης γίνεται αναφορά στους παράγοντες που τον επηρεάζουν, αλλά και μια σύντομη παρουσίαση των επιπτώσεων των κεραυνικών πληγμάτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο δίνεται μια συνοπτική εικόνα των δικτύων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, και γίνεται εκτενέστερη αναφορά στις γραμμές μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, τα χαρακτηριστικά τους και τον τρόπο μοντελοποίησής τους. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις υπερτάσεις και τις αιτίες από τις οποίες προκαλούνται. Στο τέταρτο κεφάλαιο κάνουμε μια εισαγωγή στους απαγωγείς υπερτάσεων και αναφορά στα χαρακτηριστικά τους, την τοποθέτηση, τον συγχρονισμό και τα διαφορετικά είδη τους. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται το μοντέλο που σχεδιάσαμε ώστε να πραγματοποιηθούν οι προσομοιώσεις, ο υπολογισμός των στοιχείων και των παραμέτρων του και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα και οι γραφικές παραστάσεις των μεγεθών που προέκυψαν από τις δοκιμές, καθώς και τα συμπεράσματα που εξήγαμε. Τέλος παρατίθεται ένα παράρτημα όπου περιγράφεται εν συντομία το λογισμικό ATP – EMTP, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για τις προσομοιώσεις In this thesis reference and study is made concerning the induced over-voltages in Low - Voltage distribution networks, when such are caused by lightning strikes on the transmission lines. In parallel, there is made study of the behavior of one type of Surge Protection Devices (SPDs), as part of an internal lightning protection system. All of the above came as a result of simulations using the ATP – EMPT software. The main objective of this thesis is to study the effectiveness of surge arresters concerning the protection of home consumers (loads) and the observation of the impact of various lightning types in the emergence and spreading of over-voltages. Chapter 1 describes the natural phenomena of lightning, its categories, the mechanism of atmospheric discharges and natural features. There is also reference to the factors that affect such phenomena and the consequences of lightning strikes. Chapter 2 makes an introduction to the electrical energy distribution networks and a more detailed reference to the transmission lines, their characteristics and the way that can me modeled. Chapter 3 makes a reference to over-voltages and the reasons they are caused. Chapter 4 introduces the various types of surge arresters, their characteristics, installation and synchronization. Chapter 5 describes the model we designed in order to make the simulations and the calculation of its parameters and elements. In addition, the simulation results and graphs are presented along with our conclusions. Finally an appendix is cited, describing the basics of ATP – EMTP, the simulation software we used to study our case.

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας γίνεται αναφορά και μελέτη των επιπτώσεων κεραυνικών πληγμάτων σε διατάξεις χαμηλής τάσης και των τρόπων με τους οποίους ο άνθρωπος μπορεί να προστατέψει αυτές τις κατασκευές. Μετά την παρουσίαση των βασικών παραμέτρων του κεραυνού και των συνεπειών των πληγμάτων στις κατασκευές, μελετήθηκε και σχεδιάστηκε ένα σύστημα αντικεραυνικής προστασίας για ένα μοντέλο (υπάρχουσα κτηριακή κατασκευή στην Αχαΐα), το οποίο εν συνεχεία υποβλήθηκε σε κεραυνικό ρεύμα, μέσω προγράμματος εξομοίωσης, ώστε να παρατηρηθεί η συμπεριφορά του και να διαπιστωθούν τα επίπεδα ασφάλειας του. Σκοπός είναι η αποφυγή ζημιών λόγω κεραυνικών πληγμάτων. Η μελέτη έγινε σύμφωνα με τους διεθνείς κανονισμούς και πρότυπα ασφαλείας. Κάνοντας χρήση του λογισμικού προσομοίωσης EMTP – ATP , μελετήθηκε η μεταβατική συμπεριφορά δύο διαφορετικών συστημάτων γείωσης, ώστε να κριθεί αν είναι αποτελεσματικά ή όχι. Στο Κεφάλαιο 1 περιγράφεται το φυσικό φαινόμενο του κεραυνού, τα είδη του, ο μηχανισμός των ατμοσφαιρικών εκκενώσεων και τα φυσικά χαρακτηριστικά του. Στο Κεφάλαιο 2 αναφέρονται οι άσχημες συνέπειες που προκαλούν τα κεραυνικά πλήγματα σε κατασκευές, τη φύση και τον άνθρωπο. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται οι μέθοδοι προστασίας κατασκευών από κεραυνούς. Αναλύεται και περιγράφεται πλήρως η μελέτη και η διαδικασία επιλογής του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας. Εν συνεχεία, παρουσιάζεται αναλυτικά η σχεδίαση του εξωτερικού συστήματος αντικεραυνικής προστασίας μιας κατασκευής τηρώντας τους κανονισμούς. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται η υπό μελέτη κτηριακή κατασκευή και αναλυτικά τα επιμέρους τμήματα του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας που σχεδιάσαμε. Στο Κεφάλαιο 5 αναφέρονται διάφοροι τρόποι μοντελοποίησης του συστήματος και παρουσιάζεται ο επικρατέστερος, που χρησιμοποιήθηκε και στην παρούσα εργασία. Στη συνέχεια υπολογίζονται τα στοιχεία του κυκλώματος γείωσης, καθώς και του συστήματος συλλογής και των αγωγών καθόδου. Μετά τον υπολογισμό των παραμέτρων αυτών σχεδιάζεται το [5] ισοδύναμο κύκλωμα της εγκατάστασης και γίνεται η εισαγωγή τους στο πρόγραμμα εξομοίωσης ATP. Στο Κεφάλαιο 6 γίνεται η επιβολή του κεραυνικού ρεύματος στο κύκλωμα και παρατηρείται η συμπεριφορά του δυναμικού στα σημεία εκχύσεως καθώς και σε γειτονικούς κόμβους. Έπειτα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα υπό μορφή γραφημάτων και συγκεντρωτικών πινάκων. Στο τέλος, παρατίθενται παρατηρήσεις και συμπεράσματα. In this thesis reference and study is made concerning the impact of lightning strikes in low voltage systems and the ways in which humans can protect such structures. After the presentation of the basic parameters of lightning and its consequences on structures, a lightning protection system model was studied and designed (for an actual house in Achaia). After been subjected to lightning current through emulation, observation of its behavior is made, and conclusion to the safety levels. Its purpose is to prevent damage due to lightning strikes. The emulation was made according to the international regulations and standards. Using the simulation software EMTP - ATP, we studied the transient behavior of two different grounding systems, to determine whether they are effective or not. Chapter 1 describes the natural phenomena of lightning, the categories, the mechanism of atmospheric discharges and natural features. Chapter 2 deals with the bad consequences caused by lightning strikes to structures, nature and man. Chapter 3 presents the methods of construction of lightning protection. Fully analyzed and described the study and selection process of the lightning protection system. It then gives a detailed design of the external lightning protection system of a structure in compliance with the regulations. Chapter 4 presents the study brick and mortar construction and detail the individual parts of the lightning protection system that we designed. Chapter 5 suggests several ways of modeling the system and the dominant, the one that we preferred in this thesis, is presented. Then there is the calculation of the grounding circuit elements, the collection system and conductors. After the calculation of these parameters, an equivalent circuit of the installation is designed and they are imported into the simulation software ATP. In Chapter 6 we impose the lightning current in the circuit and observe the dynamic behavior of the discharge points and adjacent nodes. Then follows the presentation of the results in forms of graphs and concentrated tables. In the end, remarks and conclusions are made.

Στην παρούσα διπλωματική μελετάμε την προστασία μεγάλης δεξαμενής πλωτής οροφής, και συγκεκριμένα της 7-ΤΚ-102 των ΕΛΠΕ Βιομηχανικές Εγκαταστάσεις Ελευσίνας, από κεραυνούς και στατικό ηλεκτρισμό, και αποτελείται από τρία μέρη. Στο πρώτο μέρος παρουσιάζουμε την προστασία από κεραυνούς. Στα δέκα οκτώ πρώτα κεφάλαια παρουσιάζουμε την γενική θεωρία της προστασίας από κεραυνούς, σύμφωνα με τα πρότυπα και άλλες πηγές (που και αυτές βασίζονται στα πρότυπα). Με τη θεωρία αυτή θα μελετήσουμε την προστασία της δεξαμενής, αλλά μπορούμε γενικά να μελετήσουμε και την προστασία μιας οποιασδήποτε άλλης κατασκευής. Έτσι στα πρώτα κεφάλαια κάνουμε εισαγωγή στα γενικά περί κεραυνών, τα ηλεκτρικά ατμοσφαιρικά φαινόμενα, τη δημιουργία και τα είδη των κεραυνών, τους μηχανισμούς των ατμοσφαιρικών εκκενώσεων καθώς και τα είδη των κεραυνών μεταξύ σύννεφου - γης με τα οποία και θα ασχοληθούμε. Στη συνέχεια παρουσιάζουμε το θέμα αντιμετώπισης της αντικεραυνικής προστασίας από το πρότυπο IEC 62305 μέρη 1, 2, 3, 4 που θα αποτελέσει και τη βασική πηγή της μελέτης μας. Ακολούθως δίνουμε τις βασικές παραμέτρους του κεραυνικού ρεύματος, τα Επίπεδα Αντικεραυνικής Προστασίας και τις Κλάσεις του Συστήματος Αντικεραυνικής Προστασίας (I, II, III, IV), και ανά επίπεδο τα μέγιστα ρεύματα βάσει των οποίων γίνεται ο σχεδιασμός του Συστήματος Αντικεραυνικής Προστασίας (ΣΑΠ) από πλευράς αντοχής των υλικών και τα ελάχιστα ρεύματα βάσει των οποίων γίνεται ο σχεδιασμός του ΣΑΠ από πλευράς αναχαίτισης των κεραυνών (ύψος και πυκνότητα στοιχείων συστήματος συλλογής). Κατόπιν, δίνουμε ορισμένα στοιχεία σχετικά με τις προκαλούμενες βλάβες από κεραυνούς σε έμβια όντα, κατασκευές και εσωτερικά συστήματα, τα μέτρα προστασίας αυτών καθώς και τις διαδικασίες επιλογής των μέτρων. Ακολουθεί η αναλυτική παρουσίαση του ΣΑΠ. Τα μέρη αυτού (συστήματα συλλογής, αγωγοί καθόδου και γειώσεις), οι βασικές λειτουργίες και ιδιότητες ενός ΣΑΠ, το εξωτερικό και εσωτερικό ΣΑΠ, το απομονωμένο και μη- 5 απομονωμένο ΣΑΠ, τις απαιτήσεις υλικών του ΣΑΠ, τα φυσικά στοιχεία ως τμήματα του ΣΑΠ και οι απαιτούμενες προδιαγραφές αυτών. Τις μεθόδους σχεδιασμού των συστημάτων συλλογής για αναχαίτιση των κεραυνών (μέθοδος κυλιόμενης σφαίρας, μέθοδος πλέγματος και μέθοδος γωνίας προστασίας). Πληροφορίες για τους αγωγούς καθόδου, απαιτούμενος αριθμός, αποστάσεις και ύψη διασύνδεσης αυτών. Τύποι συστημάτων γείωσης και σύγκριση αυτών. Μέθοδοι και υποδείξεις τοποθέτησης των μερών του ΣΑΠ, ισοδυναμικές συνδέσεις και αποστάσεις ασφαλείας. Διαμοιρασμός ρεύματος, απαιτήσεις περιοριστών κρουστικών τάσεων και εντάσεων και σχεδιασμός του ΣΑΠ. Έλεγχοι, μετρήσεις και επιθεωρήσεις του ΣΑΠ. Έχοντας τελειώσει με τις γενικές πληροφορίες μπαίνουμε στο κύριο μέρος του υπολογισμού των κινδύνων από κεραυνούς (R1 κίνδυνος ανθρώπινης ζωής, R2 κίνδυνος απώλειας υπηρεσίας στο κοινό, R3 κίνδυνος απώλειας πολιτιστικής κληρονομιάς, R4 κίνδυνος οικονομικής απώλειας), αναλύοντας πρώτα τις πηγές των βλαβών, τους τύπους των βλαβών, τους τύπους των απωλειών, τις σχέσεις μεταξύ πηγής βλάβης, τύπου βλάβης και απώλειας. Δίνουμε τα βασικά για τον διαχωρισμό μιας κατασκευής ή υπηρεσίας σε ζώνες για υπολογισμό των συνιστωσών των κινδύνων ανά ζώνη και την οικονομικότερη λήψη μέτρων ανά ζώνη αντί γενικών μέτρων. Ο κάθε κίνδυνος υπολογίζεται σαν άθροισμα των συνιστωσών αυτού ανά ζώνη και η κάθε συνιστώσα προκύπτει από το άθροισμα των όρων της, όλων των ζωνών. Η κάθε συνιστώσα υπολογίζεται από μία βασική εξίσωση. Τα δεδομένα που απαιτούνται για τον υπολογισμό δίνονται στη συνέχεια και είναι πρώτον ο υπολογισμός του μέσου ετησίου αριθμού επικινδύνων περιστατικών λόγω κεραυνικών πληγμάτων που απαιτεί τις ημέρες καταιγίδας ανά έτος από τον ισοκεραυνικό χάρτη της Ελλάδος, τις επιφάνειες συλλογής, κατασκευών διαφόρων σχημάτων απλών και συνθέτων και υπηρεσιών και διαφόρους απαιτούμενους συντελεστές σχετικούς με το περιβάλλον. Δεύτερον ο υπολογισμός των πιθανοτήτων βλάβης για μία κατασκευή ή υπηρεσία που εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά της κατασκευής, των γραμμών υπηρεσιών και περιβάλλοντος. Τρίτον ο υπολογισμός των διαφόρων τύπων απωλειών σε μία κατασκευή (ανθρώπινης ζωής, υπηρεσίας στο κοινό, πολιτιστικής κληρονομιάς και οικονομικής) που εξαρτώνται από την παρουσία ατόμων που δυνητικά κινδυνεύουν, την συνολική παρουσία ατόμων καθώς και από τα χαρακτηριστικά της κατασκευής, τον κίνδυνο φωτιάς, τα κατασταλτικά κατά της φωτιάς μέτρα και τυχόν ειδικούς κινδύνους (για τον R1). Αντίστοιχα για τους άλλους κινδύνους και για τους κινδύνους σε μία υπηρεσία. Τέλος συγκρίνουμε τον κάθε κίνδυνο με ένα επίπεδο ανεκτού κινδύνου, καθορισμένου από επίσημες αρχές ή ελλείψει αυτών από το IEC62305-2, και αν είναι μεγαλύτερος από αυτόν προτείνουμε τα κατάλληλα μέτρα ώστε να μειωθεί στον ανεκτό κίνδυνο ή κάτω από αυτόν και μετά γίνεται υπολογισμός της κοστολογικής αποτελεσματικότητας της προστασίας. Ακολουθούν μερικά χρήσιμα στοιχεία αφ’ ενός μεν για τον σχεδιασμό, αφ’ ετέρου δε για την επιλογή διαφόρων συντελεστών και μέτρων προστασίας σε υπάρχουσες κατασκευές όπως η ελαχίστη διατομή της θωράκισης για αυτοπροστασία ενός εισερχομένου καλωδίου για αποφυγή επικινδύνων σπινθήρων, το κρουστικό ρεύμα κεραυνού που ρέει σε εξωτερικά αγώγιμα τμήματα και σε εισερχόμενες γραμμές στην κατασκευή για τις διάφορες πηγές βλάβης, τους συντελεστές που επηρεάζουν το διαμοιρασμό του κεραυνικού 6 ρεύματος σε γραμμές ισχύος και γενικές πληροφορίες σχετικά με τους περιοριστές κρουστικών φαινομένων. Στο δέκατο ένατο κεφάλαιο μελετάμε την προστασία από κεραυνούς της μεγάλης δεξαμενής πλωτής οροφής 7-ΤΚ-102 των ΕΛΠΕ (Ελληνικών Πετρελαίων στις Βιομηχανικές Εγκαταστάσεις Ελευσίνας). Εφαρμόζοντας τα προηγούμενα κεφάλαια της μελέτης και βάσει των δεδομένων και χαρακτηριστικών της δεξαμενής, των γραμμών υπηρεσιών (ισχύος και ελέγχου) και του περιβάλλοντος αρχικά διαχωρίζουμε τη δεξαμενή σε τρεις ζώνες (εκτός, εντός και επί της δεξαμενής), υπολογίζουμε τις συλλεκτήριες επιφάνειες, τον αναμενόμενο ετήσιο αριθμό των επικινδύνων συμβάντων, τους διάφορους εμπλεκόμενους συντελεστές, τις πιθανότητες βλάβης, τις απώλειες και τέλος τις συνιστώσες κινδύνου και τον συνολικό κίνδυνο ανθρώπινης ζωής (R1) που μας ενδιαφέρει και τον συγκρίνουμε με τον ανεκτό κίνδυνο RT = 10-5. Λόγω των διαφορετικών συνθηκών λειτουργίας και δεκαετούς μεγάλης συντήρησης της δεξαμενής ο R1 υπολογίσθηκε και για τις δύο περιπτώσεις. Για την περίοδο λειτουργίας βρέθηκε R1 = 2,968x10-5 > 10-5 = RT και για μείωση του κινδύνου προτείνεται η απαγόρευση της ανόδου επί της δεξαμενής σε ημέρες καταιγίδας οπότε θα έχουμε R1 = 0. Για την περίοδο δεκαετούς συντήρησης βρέθηκε R1 = 2,011x10-6 < 10-5 = RT οπότε δεν απαιτούνται μέτρα προστασίας. Στο δεύτερο μέρος μελετάμε την προστασία της δεξαμενής από στατικό ηλεκτρισμό κάνοντας αρχικά μια εισαγωγή στον στατικό ηλεκτρισμό σε σχέση με τα πετρελαιοειδή δηλαδή την γενική ταξινόμηση των πετρελαιοειδών, τους στατικούς και μη συσσωρευτές, τα εύφλεκτα χαρακτηριστικά των πετρελαιοειδών, την επικίνδυνη ατμόσφαιρα και την αποθήκευση αυτών. Στη συνέχεια αναφέρουμε τους κινδύνους στατικού ηλεκτρισμού από τη δημιουργία και συγκέντρωση αυτού, τη δημιουργία προαγωγών σπινθήρων, τη δημιουργία χώρου εύφλεκτων ατμών και τη δημιουργία σπινθήρων εναύσεως. Κατόπιν προτείνουμε μέτρα αποφυγής ή μείωσης του κινδύνου από στατικό ηλεκτρισμό όπως έλεγχο δημιουργίας και συσσώρευσης ηλεκτροστατικών φορτίων, οδηγίες αποφυγής ηλεκτροστατικής ανάφλεξης για δεξαμενές αποθήκευσης σε διάφορες λειτουργίες όπως γέμισμα, άδειασμα, μείξη, ανάδευση, καθαρισμός, αδρανοποίηση, κ.λπ. Στο τέλος του δευτέρου μέρους δίνουμε συγκεκριμένες οδηγίες επαρκούς γείωσης της δεξαμενής (και γενικότερα παρομοίων δεξαμενών) με εναλλακτικές μεθόδους. Στο τρίτο μέρος προτείνονται συγκεντρωτικά και επιγραμματικά τα μέτρα ασφαλείας από κεραυνό και στατικό ηλεκτρισμό για την 7-ΤΚ-102 σε δύο κατηγορίες. Πρώτον τα βασικά μέτρα σχεδιασμού και τα προληπτικά μέτρα λειτουργίας, επιθεώρησης και συντήρησης και δεύτερον τα κατασταλτικά μέτρα που θα πρέπει να υπάρχουν για καταστολή του οποιουδήποτε κινδύνου, που θα εκδηλωθεί παρά τα προληπτικά μέτρα, και περιορισμού της βλάβης στο ελάχιστο δυνατόν. Στο τέλος παρατίθενται τέσσερα υποβοηθητικά παραρτήματα.

Έχει περάσει περισσότερο από ένας αιώνας από τότε, που ο Χαρίλαος Τρικούπης, Πρωθυπουργός της Ελλάδας οραματίστηκε τη κατασκευή μιας γέφυρας, η οποία θα ένωνε την δυτική Πελοπόννησο με την ηπειρωτική Ελλάδα, το Ρίο με το Αντίρριο. Την εποχή εκείνη, τα τρία χιλιόμετρα θάλασσας, που μεσολαβούσαν μεταξύ των δυο πόλεων, φάνταζαν αδύνατο να γεφυρωθούν. Οι δυσκολίες ήταν πάρα πολλές και η τεχνογνωσία δεν είχε ακόμη φτάσει σε τέτοια επίπεδα, έτσι ώστε να δώσει πνοή σ’ αυτό το μεγαλόπνοο όραμα. Τελικά, στα μέσα της δεκαετίας του 90’, μια γαλλοελληνική σύμπραξη, αποτελούμενη από όμιλο εταιριών και από τις δυο χώρες, ανέλαβε τη σχεδίαση και κατασκευή της γέφυρας. Τα έργα ξεκίνησαν τον Ιούλιο του 1998 υπό την επίβλεψη και καθοδήγηση του αρχιτέκτονα Berdj Mikaelian. Η κατασκευή της γέφυρας αναμένετο να ολοκληρωθεί το χρονικό διάστημα μεταξύ Σεπτεμβρίου και Νοεμβρίου του 2004, άλλα οι εργασίες επισπεύτηκαν ένεκα των Ολυμπιακών Αγώνων, που θα λάβαιναν χώρα στην Αθήνα την ίδια χρονιά. Η γέφυρα θεωρήθηκε ως ένα θαύμα της σύγχρονης μηχανικής και όλα τα απαραίτητα μέτρα είχαν ληφθεί για την άρτια λειτουργία της. Παρ’ όλα αυτά στις 27 Ιανουαρίου του 2005, έξι μόλις μήνες μετά τα εγκαίνια, ένας κεραυνός έπληξε ένα από τα καλώδια στήριξης, τα οποία ενώνουν το κατάστρωμα της γέφυρας με τους πυλώνες. Το υψηλής περιεκτικότητας σε πολυαιθυλένιο καλώδιο τυλίχτηκε στις φλόγες με αποτέλεσμα να καταστραφεί ολοσχερώς και να καταρρεύσει στο κατάστρωμα. Όλες οι απαραίτητες ενέργειες έγιναν ταχύτατα, έτσι ώστε να αντικατασταθεί το καλώδιο και να παραδοθεί η γέφυρα και πάλι στη κυκλοφορία το συντομότερο δυνατό. Όμως πλέον ήταν φανερό ότι η αντικεραυνική προστασία της γέφυρας δεν ήταν αρκετή και αποτελεσματική. Στη συνέχεια του κειμένου θα γίνει ανάλυση του παραπάνω συμβάντος, αφού πρώτα γίνει αναφορά σε κάποιες βασικές αρχές γύρω από το φαινόμενο του κεραυνού και των συστημάτων αντικεραυνικής προστασίας. More than a century has passed, since Charilaos Trikoupis, Prime Minister of Greece had contemplated the construction of a bridge that would connect western Peloponnese with the mainland of Greece, the city of Rion with Antirio. Back then, the three kilometers of sea water which separated the two cities, seemed impossible to be bridged. The difficulties were many and the know how had not reached that level, where it would make a great vision such as this, possible. Eventually, in the mid 90s, a greek-french collaboration, composed by a group of companies from both countries, took over the design and the building of the bridge. Construction works started in July of 1998 under the supervision and guidance of the architect Berdj Mikaelian. The construction of the bridge was expected to be completed during the period of September to November of 2004, but works were accelerated because of the Olympic games that would take place in Athens, that same year. The bridge was considered to be a miracle of modern mechanics and all the necessary measures were taken for its perfect operation. However, on January 27 of 2005, just six months after the opening of the bridge, a lightning stroke cut down one of the longest stay cables that connected the deck of the bridge to the pylons. The high density polyethylene cable was set on fire, and as a result of that the cable was completely destroyed and fell on the deck. All the necessary means were taken, in order to replace the cable and get traffic back on the bridge as soon as possible. It was obvious at that point that the lightning protection of the bridge was neither sufficient or effective enough. In the following chapters there are an analysis on the lightning incident on the bridge, after mentioning the natural phenomenon of lightning and the definition and the mail principals of the lightning protection system of a structure.

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τον έλεγχο και τη μέτρηση των γειώσεων από τα συστήματα αντικεραυνικής προστασίας των κτιρίων του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός του συστήματος γείωσης είναι να υλοποιεί την απαγωγή και διάχυση του ρεύματος από τον κεραυνό μέσα στη γη, χωρίς να δημιουργούνται επικίνδυνες υπερτάσεις που μπορεί να πλήξουν τον άνθρωπο ή τον εξοπλισμό. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή βασικών εννοιών σχετικά με τα ηλεκτρικά φαινόμενα που εμφανίζονται στην ατμόσφαιρα. Συγκεκριμένα αναλύεται πως δημιουργούνται οι κεραυνοί και ποια είναι τα είδη τους, η συχνότητα των κεραυνικών πληγμάτων, οι συνέπειές τους και η αρχή λειτουργίας των αλεξικεραύνων. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται βασικές έννοιες για το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας, πως γίνεται η σχεδίασή του, τα υλικά που απαιτούνται και πως καθορίζεται η στάθμη προστασίας για την εκάστοτε κατασκευή και τον εκάστοτε τόπο. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι συνθήκες και η επίδρασή τους στο αποτέλεσμα των μετρήσεων όπως οι καιρικές συνθήκες και οι διάφοροι μέθοδοι μέτρησης των γειώσεων. Τέλος παρουσιάζονται οι μετρήσεις των γειώσεων από όλα τα κτίρια του Πανεπιστημίου Πατρών. Ακολουθούν τα συμπεράσματα αυτής της μελέτης και το παράρτημα με τις εικόνες που επισημαίνουν διάφορα σημεία του Πανεπιστημίου Πατρών. Τέλος παρουσιάζεται η βιβλιογραφική αναφορά των πηγών για αυτή την εργασία. The subject of this study deals with the control and measurement of earthing systems of lightning protection of buildings in the University of Patras. The purpose of the grounding system is to implement the kidnapping and diffusion current from the lightning into the earth without creating dangerous power surges that can harm humans or equipment. The first chapter is a description of basic concepts relating to electrical phenomena that occur in the atmosphere. It is analyzed that generated lightning and what are their types, the frequency of lightning strikes, their consequences and the operating principle of lightning conductors. The second chapter describes basic concepts for the lightning protection system, the way that this system can be designed, the materials needed and how the level of protection can be determined for each building and each site. The third chapter presents the conditions and their effect on outcome measurements such as weather conditions and the various methods of earthing measurement. Finally measurements of the ground are presented from all the buildings in the University of Patras. Following the conclusions of this study, is included the appendix with images that highlight various points. At the end, is the bibliographic reference sources for this work.

Σε αυτή τη διπλωματική εργασία γίνεται μελέτη του δικτύου διανομής και των σφαλμάτων που συμβαίνουν στις γραμμές μεταφοράς. Τα σφάλματα αναφέρονται σε ένα χρονικό διάστημα 15 ετών, από το 1989 ως το 2003 και καλύπτουν 35 γραμμές της Δυτικής Ελλάδας. Στη συνέχεια γίνεται επεξεργασία των δεδομένων και ταξινόμηση τους, ανάλογα με το έτος, την γραμμή μεταφοράς και το αίτιο που προκάλεσε το σφάλμα. Αναλυτικότερα, στο 1ο κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας γίνεται: - γενική ανάλυση των στοιχείων μιας γραμμής μεταφοράς. - συνοπτική παρουσίαση των αγωγών, των μονωτήρων, των μετασχηματιστών και των πυλώνων που χρησιμοποιούνται για τη λειτουργία μιας γραμμής μεταφοράς. - κατηγοριοποίηση των εναέριων γραμμών μεταφοράς ανάλογα με το μήκος τους. Επίσης, αναφέρονται οι απαιτήσεις των γραμμών μεταφοράς αλλά και οι τύποι που υπάρχουν. Τέλος, αναπτύσσεται διεξοδικότερα ο ρόλος που παίζει η διαδρομή της γραμμής στην αντικεραυνική συμπεριφορά. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται σύντομη αναφορά στο κλίμα της Ελλάδας, στην κεραυνική συχνότητα και σε βασικά χαρακτηριστικά των γραμμών και των πυλώνων στο υπό εξέταση δίκτυο. Στη συνέχεια, παρατίθενται κάποια τεχνικά στοιχεία του συστήματος μεταφοράς, όπως το πλήθος των εναέριων, υπόγειων και υποβρύχιων γραμμών μεταφοράς και κάποια βασικά μεγέθη του δικτύου ηλεκτρισμού. Τέλος τα χαρακτηριστικά του δικτύου είναι μια ευγενική παραχώρηση της Δ.Ε.Η. όπως βέβαια και όλα τα στοιχειά που εξετάζουμε. Το 3ο κεφάλαιο αναφέρεται στον εντοπισμό σφαλμάτων και αφιερώνεται σε μια γενική θεώρηση της λογική και της χρησιμότητας του εντοπισμού σφαλμάτων. Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται: - ιστορική αναδρομή για τη συγκεκριμένη θεωρία και παρουσιάζονται συνοπτικά τα πλεονεκτήματα της. - μικρή αναφορά στα είδη σφαλμάτων που συμβαίνουν στους αγωγούς. - παρουσίαση πλεονεκτημάτων του “fault locator”. - αναφορά των μεθόδων εντοπισμού σφαλμάτων. Στο 4ο κεφάλαιο αναφέρονται τα είδη σφαλμάτων(χωρίζονται σε κατηγορίες με βάση τη χρονική τους διάρκεια και τις επιπτώσεις αυτών στο δίκτυο) που παρουσιάζονται στις γραμμές και γίνεται επεξεργασία αυτών. Οι κατηγορίες των σφαλμάτων είναι: - Παροδικά - Παραμένοντα - Μόνιμα Τα κριτήρια κατηγοριοποίησης είναι η διάρκεια των σφαλμάτων και το ύψος της ζημιάς που προκαλούν. Βέβαια οι δυο αυτές ποσότητες είναι αλληλένδετες και ανάλογες. Μια ζημιά που θα καταστρέψει παραδείγματος χάρη έναν πυλώνα θα διαρκέσει ως βλάβη, στην καλύτερη , περίπτωση μερικές μέρες. Έτσι τα παροδικά σφάλματα διαρκούν το πολύ μερικά δευτερόλεπτα και το δίκτυο στο οποίο εμφανίζεται το σφάλμα επανέρχεται σε λειτουργία από μόνο του, δίχως την ανάγκη παρέμβασης. Τα μόνιμα σφάλματα είναι τα σοβαρότερα και τα πλέον απευκταία. Απαιτούν την παρέμβαση συνεργείου της Δ.Ε.Η. στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων τους. Τα παροδικά είναι τα σφάλματα με χαρακτηριστικά κάπου ενδιάμεσα των δυο προηγούμενων κατηγοριών. Στο 5ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αιτία που προκαλούν τα σφάλματα στις γραμμές. Η πλειονότητα των σφαλμάτων προκαλείται εξαιτίας κακών ατμοσφαιρικών συνθηκών. Με τον όρο αυτό στη συγκεκριμένη περίπτωση εννοούμε κυρίως τα κεραυνικά πλήγματα πάνω σε μια γραμμή ή πολύ κοντά σε αυτή. Αρκετά πιο σπάνια μπορεί να προκαλέσει σοβαρό σφάλμα σε μια γραμμή ο δυνατός αέρας. Γίνεται, επίσης, ταξινόμηση σε πίνακες, ακολουθούμενα από διαγράμματα, των σφαλμάτων από το 1989 ως το 2003 ανάλογα με την γραμμή μεταφοράς και τον υποσταθμό που εμφανίστηκαν. Τέλος, στο 6ο κεφάλαιο γίνεται: - αναφορά της ανάγκης κατασκευής ενός ΣΑΠ (Σύστημα Αντικεραυνικής Προστασίας) - αναφορά σε ορισμούς που αφορούν ένα ΣΑΠ - αναφορά στο σχεδιασμό ενός ΣΑΠ - παρουσίαση διάφορων μεθόδων προστασίας από κεραυνούς, που όπως αναλύθηκε είναι ένα από τα βασικότερα αίτια πρόκλησης σφαλμάτων - ανάλυση της συχνότητας των κεραυνών και πόσο συχνά πλήττουν τις γραμμές μεταφοράς - παρουσίαση μεθόδων υπολογισμού σφαλμάτων - θεωρητικός υπολογισμός σφαλμάτων για τις γραμμές R-11 και R-23. This diploma thesis studies the transmission network and the faults that happened on the transmission lines. The faults referred to an interval of 15 years, between years 1989 and 2003 and they are about 35 transmission lines of Western Greece. Also, there is a treatment and a clarification of the data according to the year, the transmission line and the reason that caused the fault. Specifically, in the first chapter of the diplomatic there is: - a general analysis of the data transmission lines. - a summary of the actions of insulators, transformers and posts used in the operation of a transmission line. - a classification of overhead transmission lines according to their length. Also, there is a reference of the requirements of transmission lines and the types of them. Finally, is developed more extensively the role that has the path of the line (routing) in the protection of lines of high voltage. In the second chapter follows short report in the climate of Greece, in the thunder frequency and in basic characteristics of lines and pylons in the network under review. After that, there are the technical date of the transmission system, such as the amount of airspace, underground and underwater transmission lines and some key figures of electricity network. Finally the characteristics of network are a polite concession of Δ.Ε.Η. as of course and the data that we examine. The third chapter referred to debug devoted to an overview about the logic and usefulness of the fault location. In this chapter: - originally presented a history that had to accept the theory and summarizes the advantages - there is also a small reference to the types of faults that occur in the ducts - a summary of advantages of “fault locator” - reference to the methods of faults locating. In the fourth chapter are reported the types of faults (are separated in categories with base their time duration and the repercussions of these in the network) that are presented in the lines and takes place treatment of these. The categories of faults are: - Transitory - Remaining - Permanently The criteria of categorization are the duration of faults and the height of damage that they cause. Of course these two quantities are interrelated and proportional. A damage that will destroy for example pylon will last as damage, in better, case certain days. Thus the transitory faults lasts at maximum certain seconds and the network in which is presented the fault is back on line on his own, without the need of intervention. The permanent faults are most serious. They require the intervention of repair crew of Δ.Ε.Η. in the overwhelming majority of their cases. Transitory are the faults with characteristically somewhere in-between the two previous categories. In the fifth chapter is presented the reason that cause the faults in the lines. The majority of faults are caused because of the bad atmospheric conditions. With this term in the particular case we mainly mean the thunder strokes on a line or a lot near it. Enough more seldom it can cause serious fault in a line the strong air wind. There is, also, a clarification in tables (with the corresponding charts) of the faults between years 1989 and 2003 depending on the transmission line and the substation they took place. Finally, in the sixth chapter there is: - a reference to the construction need of lightning protection system (LPS) - a reference to definitions about the LPS - a reference to the designing of LPS - a presentation of several methods of protection from lightning, which is one of the main reasons faults. - an analysis of lightning frequency and how often they strike the transmission lines. - a presentation of methods of faults calculation - A theoretical calculation of faults in transmission lines R-11 and R-23.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η συμπεριφορά των γραμμών μέσης τάσης της ΔΕΗ και συγκεκριμένα των εναέριων γραμμών μέσης τάσης του δικτύου της ΔΕΗ σε κεραυνικά πλήγματα. Οι κεραυνοί συνιστούν ένα φυσικό φαινόμενο που σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να γίνει επικίνδυνο τόσο για την ασφάλεια των ανθρώπων όσο και την ασφάλεια των κτηρίων ή λοιπών εγκαταστάσεων. Οι εγκαταστάσεις της ΔΕΗ λοιπών και κυρίως οι γραμμές διανομής είναι ευάλωτες σε πλήγματα από κεραυνούς τα οποία συνήθως οδηγούν το σύστημα της ΔΕΗ σε μόνιμο ή παροδικό σφάλμα. Παροδικό ορίζεται όταν το κύκλωμα ξαναμπεί σε λειτουργία χωρίς να χρειαστεί ο ανθρώπινος παράγοντας καθώς επενεργούν οι προστατευτικές διατάξεις του ενώ το μόνιμο έχει την έννοια ότι για να ξαναμπεί το κύκλωμα που έχει πληγεί χρειάζεται η επέμβαση του ανθρώπου συγκεκριμένα των τεχνικών της ΔΕΗ. Η συμπεριφορά των εναέριων γραμμών μέσης τάσης καθορίζεται από αρκετούς παράγοντες μερικοί από τους πιο σημαντικούς είναι οι εξής: η πυκνότητα των κεραυνών για μια συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή (GFD) η οποία μετριέται με την πυκνότητα των κεραυνών απευθείας στο έδαφος, ή ο αριθμός των άμεσων κεραυνικών πληγμάτων απευθείας στη γραμμή. Βέβαια η συμπεριφορά μιας γραμμής εμπεριέχει μεγάλη αβεβαιότητα και τα θεωρητικά αποτελέσματα δύναται να διαφέρουν από τα πραγματικά. Μελετώντας την εργασία αυτή μπορούμε να κάνουμε μια καλή εκτίμηση της συμπεριφοράς μια γραμμής διανομής με μεγάλη σχετικά ακρίβεια όσο αναφορά βεβαίως τα πιθανά σφάλματα της γραμμής από πτώση κεραυνού. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η IEEE οδηγία η οποία αναλύει την συμπεριφορά των εναέριων γραμμών διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Αντικείμενο της είναι η εύρεση λύσεων για την μείωση των βραχυκυκλωμάτων που προκαλούνται από κεραυνό στις εναέριες γραμμές. Στο δεύτερο κεφάλαιο εκτιμούνται τα θεωρητικά σφάλματα που αναμένονται από πτώση κεραυνού στις πέντε υπό εξέταση εναέριες γραμμές διανομής μέσης τάσης του δικτύου της ΔΕΗ στη περιοχή της Τρίπολης Αρκαδίας βάση της προαναφερθείσας οδηγίας. Αναπτύσσεται στη συνέχεια η καταγραφή των σφαλμάτων και των βλαβών για τις πέντε γραμμές διανομής με βάση τα στοιχεία που συλλέχθηκαν από τη ΔΕΗ για τα έτη 2008 έως 2011. Τέλος γίνεται σύγκριση μεταξύ των θεωρητικών και πραγματικών μετρήσεων, σύγκριση η οποία παρουσιάζεται με ραβδογράματα για την ευκολότερη εξαγωγή συμπερασμάτων. This thesis studies the behavior of medium voltage lines of PPC in lightning strikes. The thunderbolts are a natural phenomenon which in some cases can be extremely dangerous for human safety and the safety of buildings or other facilities. The facilities of PPC and most specific the distribution lines are vulnerable to a lightning strike which usually leads to a permanent or a transient error. Transient error occurs when the circuit is put back into operation without having the human interaction , while the permanent error has to rejoin the circuit affected needs human intervention. The behavior of medium voltage overhead lines is determined by several factors. Certainly the behavior of a line involves great uncertainty and the theoretical results may differs from real. We can make a good estimate of a distribution line behavior with relatively high accuracy as reference certainly possible errors of the line from lightning strikes. In the first chapter is analyzed the IEEE directive which explains the behavior of overhead distribution lines for electricity. The purpose is to find solutions to reduce short-circuit caused by lightning to lines. In the second chapter is estimated the theoretical errors expected from lightning strikes in the five overhead medium voltage distribution network of electricity in the region of Tripolis based on the directive of IEE. Furthermore are displayed the recordings of errors and failures in the five distribution lines based on data collected by DEI for the years 2008 to 2011. Finally is held a comparison between theoretical and actual measurements.

Σε αυτήν την διπλωματική εργασία γίνεται η μελέτη της συμπεριφοράς των γραμμών μέσης τάσης σε καταπονήσεις από κεραυνούς της νήσου Χίου. 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. 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 onoverhead 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.

Το θέμα της παρούσας διπλωματικής είναι η αντικεραυνική προστασία σε κατασκευές που περιέχουν φωτοβολταϊκές διατάξεις και η λήψη κατάλληλων μέτρων προστασίας ώστε το πλήγμα ενός κεραυνού να μην προκαλέσει ανθρώπινες ή οικονομικές και υλικές απώλειες. Στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας αναπτύχθηκε μια εφαρμογή υπολογισμού του κινδύνου μιας κατασκευής. Το περιβάλλον του προγράμματος είναι κατανοητό από τον χρήστη και απαλλαγμένο όσο κατέστη δυνατό από ανάγκη εισαγωγής αριθμητικών παραμέτρων που αφορούν σε τεχνικά χαρακτηριστικά. Το πρόγραμμα δίνει την δυνατότητα επιλογής στον χρήστη γενικών αλλά και ειδικών χαρακτηριστικών της κατασκευής και του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας και εκτελεί πράξεις για τον υπολογισμό του κινδύνου με αντιστοίχιση των χαρακτηριστικών αυτών με αριθμητικές τιμές σύμφωνα με το πρότυπο IEC 62305. Το πρώτο μέρος αποτελείται από μια απαραίτητη θεωρητική μελέτη και ορισμένες γενικές πληροφορίες για το φαινόμενο του κεραυνού. Στο δεύτερο μέρος αναλύονται τα χαρακτηριστικά και οι προδιαγραφές που οφείλει να καλύπτει ένα σύστημα αντικεραυνικής προστασίας σύμφωνα με το πρότυπο IEC 62305-2 του οργανισμού IEC. Γίνεται ανάλυση όλων των παραγόντων που συντελούν στον υπολογισμό του κινδύνου , το πώς τα τεχνικά χαρακτηριστικά ενός συστήματος αντικεραυνικής προστασίας επηρεάζουν τους παράγοντες αυτούς καθώς και μια βήμα προς βήμα μέθοδος για τον υπολογισμό του κινδύνου. Με την ολοκλήρωση της μελέτης και την ανάλυση αυτή δίνονται τα αποτελέσματα περί επάρκειας ή μη του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας . Σε περίπτωση αρνητικού πορίσματος ο εξοικειωμένος με το πρότυπο IEC 62305 χρήστης καλείται να μεταβάλει παραμέτρους του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας και να προσθέσει νέα μέτρα προστασίας για την μείωση του κινδύνου σε ανεκτά επίπεδα. Για την λήψη μέτρων προστασίας προσφέρεται κατάλληλος αλγόριθμος ώστε να υπάρχει αποτελεσματική εφαρμογή τους και ικανοποιητική μείωση του κινδύνου. Το τρίτο μέρος περιλαμβάνει μια αναλυτική παρουσίαση του προγράμματος με οδηγίες χρήσης και εξήγηση των βασικών λειτουργιών του. Στο μέρος αυτό ο χρήστης μπορεί να βρει αναλυτικές πληροφορίες για κάθε μεταβαλλόμενη παράμετρο που υπάρχει στις σελίδες εισαγωγής στοιχείων. Αφού ολοκληρωθεί η παρουσίαση του προγράμματος και όλων των σελίδων που αυτό περιέχει ακολουθεί ένα αναλυτικό παράδειγμα χρήσης του και σύγκριση των αποτελεσμάτων του με μια θεωρητική μελέτη για μια ρεαλιστική κατασκευή που περιέχει διατάξεις φωτοβολταϊκών στην οροφή. The subject of this project is the protection against lightning in constructions that contain photovoltaic systems and also taking the necessary ways of protection, in order for the blow of lightning not to cause human or economical and material losses. Within this project ,an application which calculates the danger of one construction ,in an environment has developed. The environment of the program is understandable of its user and free as far as possible of need for introduction of arithmetical parameters that concern technical characteristics. The program gives the user the opportunity to choose among general and specific characteristics of the construction and the lightning protection system and also performs calculations in order to calculate the danger by matching these characteristics with arithmetical prices according to the standard IEC 62305. The first part is consisted of a necessary theoretical study and some general information about the lightning phenomenon. In the second part, the characteristics and the standards that a lightning protection system should cover according to the standard IEC 62305-2 of the organization IEC, are being analyzed. There is an analysis of all the factors that are contracting to the calculation of danger , about how the technical characteristics of a lightning system affect those factors and also , one step by step method in order to calculate danger. With the completion of the study and this analysis , the results about the adequacy or not of the lightning system . In the situation of a negative result , the familiar with the standard IEC 62305 user ,has the opportunity to change the lightning system’s parameters and to add new protection measures in order to decrease the danger in tolerable levels. When it comes to take protection measures, the most suitable algorithm is being offered in order to attain an effective application of them and a satisfying decrease of danger. The third part ,contains a detailed feature of the program with use instructions and explanation of its basic operations. In this part, the user can find detailed information about each and every one changing parameter that exists in the pages that data have been introduced. When the feature of the program and all of its contained pages will come to the end , then it comes a detailed example of its use and comparison of its results by one theoretical study referring to a realistic construction that contains photovoltaic systems in its roof.

Το θέμα της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εγκατάσταση αντικεραυνικής προστασίας σε εγκατεστημένο σε περιοχή της Κύπρου φωτοβολταϊκό πάρκο και η μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς του πλέγματος γείωσης της φωτοβολταϊκής συστοιχίας του, μέσω της εξομοίωσης του με το λογισμικό EMTP-ATP, λαμβάνοντας υπόψη και το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους. Στο 1ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις πηγές ενέργειας και στις συνέπειες που αυτές επιφέρουν στο περιβάλλον. Ακολούθως, γίνεται περιγραφή των ήπιων μορφών ενέργειας και παρουσιάζονται τα βασικά τους χαρακτηριστικά. Το 2ο κεφάλαιο παρουσιάζει την βασική δομή των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Αρχικά αναφέρονται τα πλεονεκτήματα της χρήσης των φωτοβολταϊκών έναντι των υπολοίπων μορφών ενέργειας. Έπειτα, γίνεται η περιγραφή των φωτοβολταϊκών κυττάρων όσον αφορά την αρχή λειτουργίας που στηρίζεται στο φωτοβολταϊκό φαινόμενο, το ισοδύναμο κύκλωμα του οποίου η ανάλυση ξεκινά με την εξίσωση της διόδου n-p επαφής και την I-V χαρακτηριστική τους. Στη συνέχεια αναλύονται λεπτομερώς οι φωτοβολταϊκές συστοιχίες, οι μονάδες μετατροπής ισχύος και οι συσσορευτές που αποτελούν τη δομή ενός φωτοβολταϊκού συστήματος. Κλείνοντας παρουσιάζονται οι λόγοι που τα φωτοβολταϊκά συστήματα χρίζουν αντικεραυνικής προστασίας. Εν συνεχεία, στο 3ο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι μέθοδοι προστασίας κατασκευών από τα πλήγματα κεραυνού. Περιγράφεται το φυσικό φαινόμενο του κεραυνού και αναφέρονται τυπικές τιμές όσον αφορά τα πλήγματα ανά έτος. Η μελέτη αντικεραυνικής προστασίας που αναλύεται στη συνέχεια, περιέχει την αποτίμηση κινδύνου από κεραυνικό πλήγμα και την περιγραφή της στάθμης προστασίας. Αναφέρονται οι μέθοδοι υπολογισμού της συχνότητας άμεσων κεραυνικών πληγμάτων σε μια κατασκευή μέσω της εύρεσης της μέσης ετήσιας πυκνότητας πλήγματος κεραυνού στο έδαφος και της ισοδύναμης συλλεκτήριας επιφάνειας. Έτσι, περιγράφεται πλήρως η διαδικασία επιλογής του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας. Το κεφάλαιο συνεχίζει με την σχεδίαση του συστήματος που αποτελείται από την εξωτερική και την εσωτερική εγκατάσταση αντικεραυνικής προστασίας. Την εξωτερική εγκατάσταση αντικεραυνικής προστασίας αποτελούν ουσιαστικά το συλλεκτήριο σύστημα το οποίο επιλέγεται με τη βοήθεια των μεθόδων της γωνίας προστασίας, της κυλιόμενης σφαίρας ή των βρόχων, οι αγωγοί καθόδου που πρέπει να πληρούν τους κανονισμούς που αναφαίρονται σε αυτούς και το σύστημα γείωσης του οποίου τα είδη και ο τρόπος επιλογής αναλύονται λεπτομερώς. Η εσωτερική εγκατάσταση αντικεραυνικής προστασίας επιτυγχάνεται με τις ισοδυναμικές συνδέσεις, την σωστή δρομολόγιση των καλωδίων, την μαγνητική θωράκιση και τις διατάξεις προστασίας έναντι υπερτάσεων στο εσωτερικό της κατασκευής. Στο 4ο κεφάλαιο περιγράφεται το υπό μελέτη φωτοβολταϊκό πάρκο και υπολογίζονται οι απαραίτητες διαστάσεις για τις ανάγκες της μελέτης αντικεραυνικής προστασίας. Με τις μέθοδους που αναπτύχθηκαν στο προηγούμενο κεφάλαιο, επιλέγεται κατάλληλη στάθμη προστασίας και ξεκινά η σχεδίαση. Αρχικά, πραγματοποιείται εξωτερική και εσωτερική εγκατάσταση αντικεραυνικής προστασίας του κτιρίου ελέγχου. Παρουσιάζονται οι διαστάσεις και διατομές καθώς και ο τρόπος τοποθέτησης του συλλεκτήριου συστήματος, των αγωγών καθόδου και των ηλεκτροδίων γείωσης και στη συνέχεια οι διατάξεις προστασίας έναντι υπερτάσεων στην ac πλευρά του φωτοβολταϊκού συστήματος. Στη συνέχεια, γίνεται η μελέτη της συστοιχίας φωτοβολταϊκών και αφού επιλεγεί η στάθμη προστασίας σχεδιάζονται οι αγωγοί καθόδου και το πλέγμα γείωσης. Παρουσιάζονται οι διαστάσεις, διατομές και το ύψος του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας και το κεφάλαιο κλείνει με την εσωτερική εγκατάσταση αντικεραυνικής προστασίας στην dc πλευρά του συστήματος. Στο 5ο και τελευταίο κεφάλαιο, γίνεται η επιλογή του μοντέλου πλέγματος γείωσης και πραγματοποιείται εξομοίωση. Αναφέρεται η πορεία της τελικής μορφής των σχέσεων και του ισοδύναμου κυκλώματος της κυκλωματικής προσέγγισης ξεκινώντας από το 1980 μέχρι σήμερα και παρουσιάζονται τα βασικά πλεονεκτήματα της έναντι των υπόλοιπων μέθοδων. Με τη βοήθεια των σχέσεων υπολογίζονται όλες οι παράμετροι και περιγράφεται η κυματομορφή του ρεύματος κεραυνού όπως επιβάλλεται από τους κανονισμούς. Ακολούθως, γίνεται η εισαγωγή τους στο πρόγραμμα εξομοίωσης και παρουσιάζονται οι γραφικές και τα αποτελέσματα πάνω σε αυτές. Τέλος, εξάγονται τα συμπεράσματα όσον αφορά τις τάσεις που αναπτύσσονται στους προς μελέτη κόμβους και πως επηρέασαν σε αυτό οι παράμετροι των σχέσεων που χρησιμοποιήθηκαν. Στο Παράρτημα Α, στο τέλος της εργασίας, παρουσιάζεται η διαδικασία της προσομοίωσης με το λογισμικό EMTP-ATP. Γίνεται παρουσίαση του τρόπου εισαγωγής των στοιχείων και της κυματομορφής του ρεύματος κεραυνού στο πρόγραμμα για την κατασκευή του ισοδύναμου κυκλώματος. Επεξηγείται ο τρόπος επιλογής των εξόδων της προσομοίωσης καθώς επίσης και οι παράμετροι που χρειάζονται για να τρέξει το πρόγραμμα. Στο τέλος, περιγράφεται ο τρόπος εξαγωγής των γραφημάτων στα σημεία του κυκλώματος που ενδιαφέρουν. The subject of this thesis is to install lightning protection installed in the area of Cyprus photovoltaic park and to study the transient behavior of grounding grid photovoltaic array through the assimilation of the EMTP-ATP software taking into account the phenomenon of ionization soil. The first chapter is referring to the sources of energy and their consequences to the environment. Subsequently, a description is given of renewable energy and a presentation of their key characteristics. The second chapter presents the basic structure of photovoltaic systems. Firstly, the advantages of the use of photovoltaic over other forms of energy are mentioned. Then, a description is given of photovoltaic cells regarding its operating principle which is based on the photovoltaic effect, the equivalent circuit of which the analysis starts with the equation n-p diode contact and the IV characteristic. Later on , the paper analyzes in detail the solar arrays, power conversion units and accumulator which form the structure of a photovoltaic system. At the end, reasons are presented that photovoltaic systems are built so as to be protected from lightning. Then, the third chapter presents the construction methods of protection from lightning strikes. The natural phenomenon of lightning is described and the typical values for the attacks per year are reported. The study of lightning protection which is analyzed later includes the assessment of risk from lightning strike and the description of the level of protection. Reference is given to the methods for calculating the frequency of direct lightning strikes a structure by finding the average annual density of lightning hitting the ground and the equivalent collector surface. Therefore, the selection process on lightning protection is fully described. The chapter continues with the design of the system consisting of external and internal lightning protection installation. External lightning protection installation is essentially comprise of the collector system that is selected using the methods of protection angle, the rolling ball or loop, the conductor which must meet the regulations regarding them and of the grounding system of the species and the method of selection are analyzed in detail. The internal installation of lightning protection is achieved by equivalent connections, the right itinerary cables, magnetic shielding and protections against overvoltage inside the structure. Within the fourth section is been describe the solar farm under study and the necessary dimensions are been calculated for the needs of the study of lightning protection. With the methods developed in the previous chapter, the appropriate level of protection is selected and the design begins. Initially, an external and internal lightning protection installation of building control is accomplished. The dimensions and profiles are presented while how to load the interceptor system, of the conductors and grounding electrodes, and later on the protections against overvoltage on ac side of the photovoltaic system. Then the paper presents the study of solar array and having selected the levels of protection ,conductors are designed and the grounding grid. The dimensions, cross sections and the height of the lightning protection system are mentioned and lastly the chapter mentions the internal installation of lightning protection in the dc side of the system. In the fifth and final chapter, the selection of grounding grid model and simulation is carried out. It is mentioning the course of the final shape of relations and the equivalent circuit of the circuit approach, which starts from 1980 until today while the key advantages over other methods are mentioned as well. By means of the relations, all the parameters are calculated and the lightning current waveform is described as required by the regulations. Next, there are inducted in the program of simulation and graphics and effects regarding them are presented. Finally, drawing conclusions on trends in developed nodes for study and how this affected the relations of parameters used. In Appendix A, at the end of the study, the process of simulation is presented with the software EMTP-ATP. There is an explanation of how the input data and lightning current waveform in the program for the construction of the equivalent circuit. It is been explained how to choose the cost of simulation as well as the parameters needed to run the program. In the end, it is been described how to export the graph points in the circuit of interest.

Η αιολική ενέργεια είναι μια ανανεώσιμη, «καθαρή» μορφή ενέργειας, που δε μολύνει το περιβάλλον και είναι ανεξάντλητη. Οι ανεμογεννήτριες βρίσκονται συνήθως σε τοποθεσίες με υψηλό υψόμετρο καθώς και σε επίπεδη ύπαιθρο, κάτι που δικαιολογεί τον υψηλό αριθμό κεραυνικών πληγμάτων, τα οποία προκαλούν πολλά προβλήματα στις εγκαταστάσεις. Ο κεραυνός αποτελεί ένα ατμοσφαιρικό ηλεκτρικό φαινόμενο το οποίο θα μπορούσε να ορισθεί ως μια μορφή ηλεκτρικής διάσπασης, χαρακτηριζόμενης από υψηλό ρεύμα, που συμβαίνει σε πολύ μεγάλα διάκενα. Για την καλλίτερη κατανόηση του φαινομένου αυτού, αρχικά περιγράφηκε η ηλεκτρική κατάσταση της γης και η ηλεκτρική συμπεριφορά των νεφών καθώς και οι επιπτώσεις των πληγμάτων των κεραυνών. Αυτά αφορούν στην ανθρώπινη ζωή και στις κατασκευές, στις οποίες διακρίνονται σε θερμικές, μηχανικές και ηλεκτρικές επιπτώσεις. Η αντικεραυνική προστασία των ανεμογεννητριών παρουσιάζει σημαντικές δυσκολίες, με σημαντικότερη την προστασία των περιστρεφόμενων πτερυγίων. Τα κεραυνικά πλήγματα επηρεάζουν αρχικά τα συστήματα ελέγχου, στη συνέχεια τα υπόλοιπα ηλεκτρονικά συστήματα και τελευταία τα πτερύγια και τους αισθητήρες. Τα μηχανικά τμήματα, όπως τα συστήματα πέδησης (αν υπάρχουν), τα μηχανικά φρένα και η ηλεκτρική γεννήτρια δεν επηρεάζονται σε υψηλό βαθμό. Καθώς ο ακριβής τρόπος που το κεραυνικό πλήγμα δρα πάνω στην ανεμογεννήτρια δεν είναι απόλυτα γνωστός, είναι απαραίτητο να βρεθούν ασφαλείς μέθοδοι αντικεραυνικής προστασίας των ανεμογεννητριών που να βασίζονται στο πρότυπο IEC 61400-24. Στο τρίτο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας παρουσιάζεται η δομή και τα χαρακτηριστικά λειτουργίας των ανεμογεννητριών. Η ανεμογεννήτρια αποτελείται από τρία βασικά μέρη, κάθε ένα από τα οποία αποτελούνται από άλλα επιμέρους δομικά στοιχεία. Τα τρία βασικά δομικά μέρη μιας ανεμογεννήτριας είναι η νασέλλα, ο πύργος και η βάση. Ο πλέον δημοφιλής τύπος ανεμογεννήτριας είναι ο οριζόντιος τύπος, ο οποίος χαρακτηρίζεται από ένα στροφέα τύπου προπέλας που στηρίζεται πάνω ένα οριζόντιο άξονα με δύο ή τρία πτερύγια. Η ολική ισχύς που υπάρχει στον άνεμο και μπορεί να δεσμευτεί με ένα ανεμοκινητήρα είναι: PA=1/2*p*S*V3. Διακρίνουμε τρεις ταχύτητες στην λειτουργία μιας ανεμογεννήτριας: α) την ταχύτητα έναρξης, β) την ονομαστική ταχύτητα και γ) την ταχύτητα αποσύζευξης. Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι επιπτώσεις του κεραυνικού πλήγματος στις ανεμογεννήτριες. Στο σημείο αυτό γίνεται αναφορά στο πρότυπο IEC 61400-24 και κυρίως στις παραγράφους που αφορούν στα πτερύγια των ανεμογεννητριών. Εκτός από τις βλάβες στα πτερύγια που είναι τα πιο εκτεθειμένα μέρη της ανεμογεννήτριας το πλήγμα του κεραυνού έχει επιπτώσεις στα έδρανα κύλισης, στο κιβώτιο ταχυτήτων και στο ανεμόμετρο. Επίσης οι περιελίξεις της γεννήτριας και ο εξοπλισμός ελέγχου και παρακολούθησης μπορεί να υποστούν σοβαρές βλάβες. Οι επαγόμενες τάσεις είναι η τάση επαφής, η βηματική τάση και οι υπερτάσεις. Το πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο αφορά στην αντικεραυνική προστασία των ανεμογεννητριών. Αρχικά παρουσιάζεται η αντικεραυνική μέθοδος που εφαρμόστηκε από τους Παστρομά και συν. σε ένα αιολικό πάρκο στο Παναχαϊκό κοντά στην Πάτρα στην Ελλάδα [10]. Γίνεται υπολογισμός του επιπέδου προστασίας των ανεμογεννητριών με δύο τρόπους: α) εκτιμώντας την παράμετρο Nd για κτήρια που έχει ως μεταβλητή τον περιβαλλοντικό παράγοντα Ce και β) με το Nd να αφορά τις εκτιμήσεις για τις ανεμογεννήτριες έχοντας μια μεταβλητή, το ύψος της κατασκευής. Η παράμετρος E είναι ίδια και στις δύο περιπτώσεις. Στη συνέχεια περιγράφεται το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας που εφαρμόζεται για την προστασία των πτερυγίων των ανεμογεννητριών, καθώς και τα αποτελέσματα πειραματισμών για την ανάπτυξη ενός υποδοχέα, ο οποίος να έχει επαρκή χωρητικότητα για «σκληρές» κεραυνικές συνθήκες [21]. Στα πειράματα για τη μελέτη των επιπτώσεων των κεραυνικών πληγμάτων σε πτερύγια, χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικοί τύποι πτερυγίων, που διέθεταν τρείς διαφορετικούς τύπους υποδοχέων. Ο πρώτος τύπος διέθετε έναν στερεό μεταλλικό υποδοχέα στην άκρη του πτερυγίου, ο δεύτερος τύπος έναν κυκλικό υποδοχέα εγκατεστημένο στην πλευρά του πτερυγίου και ο τρίτος τύπος τρείς υποδοχείς. Ο ένας είχε σχήμα ράβδου και βρισκόταν στο άκρο του πτερυγίου και οι άλλοι ήταν μικροί μεταλλικοί υποδοχείς που βρίσκονταν και στις δύο επιφάνειες του πτερυγίου. Αυτοί οι τρείς τύποι υποδοχέων καλύπτουν τους περισσότερους τύπους που χρησιμοποιούνται γενικώς. Οι εύκαμπτες συνδέσεις στο εσωτερικό της νασέλλας προκαλούν μια παράκαμψη του ρεύματος του κεραυνού που καταλήγει στην βάση του πύργου. Οι ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούν δαχτυλίδια ολίσθησης για να συνδέσουν την καλωδίωση της γεννήτριας με την σταθερή καλωδίωση. Το μεταλλικό πλαίσιο μέσα στην νασέλλα είναι συνδεμένο με την βάση της ανεμογεννήτριας με 50mm2 με XLPE μονωμένα καλώδια. Η νασέλλα, τα ρουλεμάν εκτροπής και ο πύργος συνδέονται και καταλήγουν στη βάση του πύργου. Οι αγωγοί καθόδου χρησιμοποιούνται για να οδηγήσουν με ασφάλεια το ρεύμα του κεραυνού στο σύστημα γείωσης. Το σύστημα γείωσης θα πρέπει να οδηγεί το ρεύμα του κεραυνού και να προστατεύει το προσωπικό από πτώσεις τάσης επαφής και βηματικές. Το ανεμόμετρο προστατεύεται επίσης από κεραυνικά πλήγματα. Στη συνέχεια παρουσιάζεται μία οδηγία για αντικεραυνική προστασία ανεμογεννητριών στη Ιαπωνία η οποία συνοψίζει τα αποτελεσματικά μέτρα για την αντικεραυνική προστασία στις εγκαταστάσεις ανεμογεννητριών, με βάση το ρεύμα των κεραυνών του χειμώνα, τις εργαστηριακές δοκιμές εφαρμογής ρευμάτων υψηλής τάσης σε πτερύγια ανεμογεννητριών και τη μελέτη των κεραυνικών σφαλμάτων σε μονάδες παραγωγής αιολικής ενέργειας [27]. Τελειώνοντας παρουσιάζεται μια πρόταση για μια καινούργια έννοια ζωνών αντικεραυνικής προστασίας των πτερυγίων των ανεμογεννητριών, σύμφωνα με την οποία η άκρη του πτερυγίου θεωρείται ως διαφορετική ζώνη από το υπόλοιπο πτερύγιο [28]. Wind energy is a renewable, "pure" form of energy that does not pollute the environment and is inexhaustible. Wind turbines are usually sited on high altitude as well as flat countryside, explaining the high number of reported direct lightning strikes. Lightning is an atmospheric electrical phenomenon, characterized by high current, which occurs in very large gaps. For a better understanding of this phenomenon, it is firstly described the electrical behavior of the Earth and the clouds. It is also described the effects of lightning strikes, which are related to human life and structures (thermal, mechanical and electrical effects). Lightning protection of wind turbines presents several difficulties; the main is the protection of the rotating blades. Lightning strikes have impact firstly on control systems, then the rest electrical system and lastly the blades and sensors. Mechanical parts like gearbox (if exists), mechanical brakes and the electric generator are not affected in high degree. Additionally, taking into account that the way a lightning strike acts on a wind turbine is not clear at this time, makes it necessary to find a quite safe method based on the basics of lightning protection of equipment and wind turbines according to IEC 61400-24. The third chapter presents the structure and operation of wind turbines. The wind turbine consists of three major parts, each of which consist of other sub-components. The three main components of a wind turbine are the nasella, the tower and the base. The most popular type is the horizontal wind turbine type, which is characterized by a propeller-type rotor, resting on a horizontal axis with two or three blades. The total power produced by the generator is: PA = 1/2 * p * S * V3. The three operating speeds of a wind turbine are a) Cut-in speed, b) Rated speed and c) Cut-out speed. The fourth chapter presents the effects of lightning strikes on wind turbines. Standard IEC 61400-24 describes lighting protection of wind turbines. The lighting strike firstly affects the blades. Also affects the bearings, the gearbox and the anemometer. The generator and the control system may be seriously damaged from a lighting strike. The fifth and last chapter describes the lightning protection of wind turbines. Firstly, a practical lightning protection method is presented which was applied by Pastromas et al [10] to a wind park sited on Panachaiko area, near Patras Greece. This method seems to minimize the risk of damages to the turbines from eventual lightning strikes. It derived considering the damage statistics, the consequences on energy production and the evaluation of the risk of lightning damage to a wind turbine, based on IEC 61400-24. Then, the lightning protection applied to protect the turbine blades is described, as well as the results of lightning experiments and simulations for various lightning receptors that are generally used in wind turbines, in order to develop the lightning receptor to protect wind turbine blades under hard lightning condition [21]. The flexible connections, to the internal of nacelle cause a lightning current bypass from the plate, around the blade bearing and the main bearings via the nacelle frame to the tower foundation. The slip ring is an electromagnetic device which allows the transmission of power from a stationary to a rotating structure and connects the turbine wiring to the fixed wiring. The metal frame in the nacelle is bonded to the wind turbine foundation with 50mm2 Cu with XLPE insulation wires. Nacelle, yaw rings and tower are connected and ending to the tower foundation. The down conductor in the tower base is connected with the tower and the grounding system, which is constructed inside the foundation of the tower. The grounding system should lead the lightning current and protect the personnel from contact and step voltage drops. The wind turbine has an ultrasonic anemometer which is protected against lightning strikes by a steel ring around it. Then guidelines for wind power generation business toward selection of sites and protection of wind turbines against natural hazards in Japan are presented. This guideline summarizes effective measures on lightning protection of wind power generation equipments, based on measurement of lightning currents in winter, laboratory high-voltage and high-current tests on wind turbine blades investigation on lightning faults of wind power generation plants [27]. Finally, a new zoning concept of the lighting protection of the blades is presented, where the tip of the blade is treated as a different zone than the remaining part of the blade. The background of the new zoning concept is explained, and the principle is demonstrated used on existing blade

Γείωση είναι η αγώγιμη σύνδεση ενός σημείου κάποιου κυκλώματος ή ενός μη ¬ρευματοφόρου μεταλλικού αντικειμένου μιας εγκατάστασης με το έδαφος, με σκοπό να αποκτήσουν το ίδιο δυναμικό με τη γη, το οποίο θεωρείται -κατά σύμβαση-ίσο με μηδέν. Σκοπός του συστήματος γείωσης είναι να επιτυγχάνει την απαγωγή και διάχυση του κεραυνικού ρεύματος ή ρευμάτων βραχυκύκλωσης μέσα στη γη, με ταχύτητα και ασφάλεια, χωρίς να δημιουργούνται επικίνδυνες υπερτάσεις στον περιβάλλοντα χώρο, που δύνανται να πλήξουν τον άνθρωπο, καθώς και να προκαλέσουν ανεπανόρθωτες βλάβες στον εξοπλισμό. Η απόδοση των συστημάτων γείωσης που υπόκεινται σε κρουστικά ρεύματα διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην ασφαλή και αξιόπιστη λειτουργία ενός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Η συμπεριφορά της αντικεραυνικής προστασίας των κτιρίων, σχετίζεται με τα κρουστικά χαρακτηριστικά των διατάξεων γείωσης. Αντικείμενο της παρούσης διπλωματικής εργασίας αφορά τον έλεγχο και μέτρηση γειώσεων συστημάτων αντικεραυνικής προστασίας των προκατασκευασμένων κτιρίων , του μουσείου και άλλων επιλεγμένων κτιρίων του πανεπιστήμιου Πατρών. Στο Πρώτο Κεφάλαιο γίνεται περιγραφή κάποιων εισαγωγικών εννοιών σχετικά με τα μεγέθη του κεραυνού, τα είδη των κεραυνών, τον υπολογισμό της συχνότητας κεραυνικών πληγμάτων αλλά και τις επιπτώσεις που έχουν στις κατασκευές και στην ανθρώπινη ζωή. Στο Δεύτερο Κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στην έννοια της γείωσης, η εξοικείωση του αναγνώστη με βασικούς ορισμούς, αναφέρονται οι μέθοδοι γείωσης, οι τύποι των ηλεκτροδίων ενώ στη συνέχεια παρουσιάζονται τα κύρια χαρακτηριστικά μεγέθη που σχετίζονται με την απόκριση ενός συστήματος γείωσης. Στο Τρίτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στην θεμελιακή γείωση η οποία παρουσιάζει αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλους τύπους γείωσης όπως είναι το χαμηλό κόστος, η χαμηλή τιμή αντίστασης αλλά και η ευελιξία που παρέχει αφού μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για γείωση ΣΑΠ λαμβάνοντας υπόψη τις πρόσθετες ειδικές απαιτήσεις σύμφωνα με τα προτυπο ΕΛΟΤ EN 62305-3:2006 και το διεθνές IEC 62305-3:2006. Στο Τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο σχεδιασμός ενός Συστήματος Αντικεραυνικής Προστασίας (ΣΑΠ). Αρχικά γίνεται μια περιγραφή τον ενεργών διατάξεων σύλληψης κεραυνών ενώ στη συνέχεια αναφέρονται αναλυτικά όλα τα στάδια που απαιτούνται για την εγκατάσταση ενός ΣΑΠ . Στο Πέμπτο Κεφάλαιο παραθέτονται οι πίνακες με τις μετρήσεις και τις συνθήκες που επικρατούσαν κατά την διάρκεια των μετρήσεων καθώς και τα σημεία που μετρηθήκαν πάνω στην κάτοψη των κτιρίων . Η εργασία περατώνεται με την αναφορά συμπερασμάτων και τις βιβλιογραφικές αναφορές από όπου άντλησα το υλικό μου . Grounding is the conductive connection of a circuit’s point, or of a non-current carrying metallic object of an installation to the ground, in order to obtain the same potential as the earth, which is, by convention, equal to zero. The purpose of the grounding system is to successfully carry off and diffuse the lightning current or short-circuit currents into the earth, quickly and safely, without causing dangerous overvoltages in the surrounding area, which can affect humans, and cause irreparable damages to the equipment . The performance of grounding systems subjected to impulse currents, play an important role in safe and reliable operation of a power system. The behavior of lightning protection of buildings, associated with impact characteristics of grounding arrangements. The subject of this study is the control and measurement of earthing systems, lightning protection of prefabricated buildings, the museum and other selected buildings in the University of Patras. The first chapter contains a description of some import concepts on sizes of lightning, types of lightning, calculating the frequency of lightning shocks and their effects on structures and human life. The second chapter is an introduction to the concept of grounding, to familiarize the reader with basic definitions, referred to the grounding methods, types of electrodes and then present the main featured items associated with the response of a grounding system. The third chapter is extensively referred to the foundational ground which presents several advantages over other types of ground such as low cost, low resistance value and the flexibility provided, that can be used for grounding LPS with the additional specific requirements in accordance with the standard ELOT EN 62305-3:2006 and international IEC 62305-3:2006. The fourth chapter presents the design of a lightning protection system (LPS). At the start there is a description of the active devices capture lightning and then details all the steps required to install an LPS. In the fifth chapter are given the tables of measurements and conditions prevailed during the measurements and the points measured on the layout of buildings. The work ends with the report conclusions and bibliographical references from which I draw my material.

Σκοπός της εργασίας είναι η βιβλιογραφική ανασκόπηση όσον αφορά τη συμπεριφορά γραμμών μεταφοράς σε καταπονήσεις από κεραυνούς, την περιγραφή των μέσων προστασίας και εγκαταστάσεων της ΔΕΗ καθώς επίσης και την ανάλυση σφαλμάτων μιας πραγματικής γραμμής μεταφοράς λόγω πτώσεων κεραυνούστην περιοχή της Αχαΐας. The purpose of work is the bibliographic examination, which concerns the lightning perfomance of electric power overhead distribution lines, the description protection's methods and installations of National Electricity Company, as well as faults analysis of real transmission line in the region of Achaia.

Το θέμα της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η Μελέτη των παραμέτρων του κεραυνού σε πληγέν κτίριο. Πριν αναλυθούν οι επιπτώσεις του κεραυνού στο κτίριο είτε αυτό έχει αντικεραυνική προστασία είτε όχι, με την βοήθεια μαθηματικών μοντέλων, πρέπει να γίνει εκτενής αναφορά σε έννοιες αναγκαίες ως προς την κατανόηση των ατμοσφαιρικών ηλεκτρικών φαινομένων και ειδικότερα του κεραυνού. Έτσι στο πρώτο μέρος της εργασίας γίνεται εκτενής αναφορά και περιγραφή των ηλεκτρικών ατμοσφαιρικών φαινομένων και τον τρόπο που δημιουργείται ηλεκτρικό φορτίο στην ατμόσφαιρα. Στην συνέχεια γίνεται αναφορά και περιγραφή στο τρόπο με το οποίο φορτίζεται το σύννεφο και γενικότερα στην ηλεκτρική συμπεριφορά του για να φθάσουμε στην ανάλυση του κεραυνού. Στην προσπάθεια ανάλυσης των κεραυνών επιχειρείται η περιγραφή της φυσικής των κεραυνών, του ρεύματος του οποίου έχει και των σχετικών παραμέτρων που τον διέπουν, καθώς και της συχνότητας με την οποία συμβαίνουν οι κεραυνοί, χαρακτηριστικό το οποίο είναι πολύ σημαντικό για την μελέτη της αντικεραυνικής προστασίας ενός κτιρίου. Επίσης στην συνέχεια της εργασίας αναφέρονται οι τρόποι προσδιορισμού της ζώνης προστασίας ενός κτιρίου. Στο τελευταίο μέρος χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα MATLAB (και συγκεκριμένα το γραφικό περιβάλλον Simulink) θα γίνει προσομοίωση του πλέγματος προστασίας για το υπό μελέτη κτίριο στον υπολογιστή. Για την μοντελοποίηση θα πρέπει να καθοριστούν η μορφή του ρεύματος που εισέρχεται στην κατασκευή λόγω του κεραυνού, το μοντέλο κάθε ράβδου και της συνολικής κατασκευής, καθώς και οι τιμές των ηλεκτρικών παραμέτρων. This thesis attends to analyze the parameters of lightning in a directly stricken building. Before analyzing the effects of lightning in the building either has lightning protection or not, with the help of mathematical models, should be made extensive reference to concepts necessary to understand the atmospheric electrical phenomena and especially the lightning. So the first part of this thesis is a detailed report and description of electrical atmospheric phenomena and the way that electric charge generated in the atmosphere. The following sections discuss and describe the way in which the cloud is charged and the general electrical behavior of it, to get to the analysis of lightning. In the effort to analyze the lightning, is attempted describing the physics of lightning, the power which has and the relevant parameters that it has and the frequency with which lightings occur, a feature which is very important for the study of a building lightning protection. Also this thesis tries to describe methods of public buildings protection, the way they are placed and how we determine the buffer zone of a building. In the final part using the program MATLAB (namely the graphical Simulink) we will simulate the grid protection for the building under study in the computer. For modeling should specify the form of electricity entering the building due to lightning, the model of each bar and the overall design and the values of electrical parameters.

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.

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.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διεξαγωγή και επεξεργασία μετρήσεων με στόχο την μελέτη καταπονημένων φωτοβολταϊκων πλαισίων από υπερτάσεις, που δημιουργούνται λόγω κεραυνικών πληγμάτων, για την εξαγωγή συμπερασμάτων για την λειτουργία τους και την απόδοσή τους. Η διάρθρωση της διπλωματικής εργασίας έχει ως εξής: Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία θεωρητική αναφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και πιο συγκεκριμένα στα φωτοβολταϊκά συστήματα. Περιγράφονται συνοπτικά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας, οι κατηγορίες των φωτοβολταϊκών συστημάτων και η σύγχρονη αγορά παγκοσμίως και ειδικότερα στην Ελλάδα. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται μια θεωρητική ανάλυση του φωτοβολταϊκού φαινομένου καθώς επίσης και των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Επίσης αναφέρονται οι παράγοντες και πως αυτοί επηρεάζουν την απόδοση ενός φ/β στοιχείου. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται σε θεωρητικό επίπεδο ο ολοκληρωμένος τρόπος αντικεραυνικής προστασίας φωτοβολταϊκών διατάξεων, όπως ορίζουν οι σχετικοί διεθνείς κανονισμοί και γίνεται αναφορά και στις ζώνες αντικεραυνικής προστασίας. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιήθηκαν οι μετρήσεις με στόχο την σύγκριση των αποδόσεων ενος καταπονημένου φωτοβολταϊκου πλαισίου κι ενός καινούριου. Στην συνέχεια παρατίθενται οι μετρήσεις που διεξήχθησαν κατά τη διάρκεια δύο μηνών (Οκτώβριος – Νοέμβριος, 2009) και επιπρόσθετα οι χαρακτηριστικές Ι – V και P – V των δοκιμαστικών φωτοβολταϊκών πλαισίων που προέκυψαν από κάθε μέτρηση. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται η εξαγωγή συμπερασμάτων και η παράθεση προτάσεων για την περαιτέρω μελέτη των επιπτώσεων των κεραυνικών πληγμάτων, σε φωτοβολταϊκές διατάξεις. The object of the following essay is the conduct and elaboration of measurements aiming at the study of stressed photovoltaic frames from hypertensions caused by lightning strikes, for the inference regarding their operation and their efficiency. The structure of this essay is the following: In the first chapter there is a theoretical report in the renewable sources of energy and more precisely in the photovoltaic systems. The advantages and disadvantages of this technology, the categories of photovoltaic systems and the modern market worldwide and more specifically in Greece are briefly described. The second chapter presents a theoretical analysis of the photovoltaic phenomenon as well as the electric characteristics of PV modules. Tthe factors and the influence on the efficiency of PV modules are also reported. The third chapter presents in theoretical level the completed way of lightning protection of PV arrays, as the relevant international regulations define and a briefly report in the areas of lightning protection. The fourth chapter describes the way the measurements were conducted aiming at the comparison of the efficiency between a stressed PV module and a new one. Then, the measurements carried out during two months (October - November, 2009) as well as the characteristics I - V and P - V of the tested PV modules resulted from each measurement are cited. Finally, in the fifth chapter, conclusions are exported and proposals are cited for further study of the lightning strikes consequences , in PV arrays.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο υπολογισμός των επικίνδυνων τάσεων επαφής σε μια κατασκευή μετά από πλήγμα κεραυνού και των αντίστοιχων συνιστωσών κινδύνου σύμφωνα με το πρότυπο IEC 62305. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη αλλά απαραίτητη θεωρητική ανάλυση του φαινομένου του κεραυνού. Δίνονται επίσης κάποια στοιχεία για την επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος στον άνθρωπο για να φανεί η σπουδαιότητα της αντικεραυνικής προστασίας. Περιγράφονται οι βασικές αρχές της αντικεραυνικής προστασίας και οι στάθμες των συστημάτων αντικεραυνικής προστασίας. Στη συνέχεια αναλύονται οι διάφορες περιπτώσεις ανάπτυξης επικίνδυνων τάσεων επαφής σε μια κατασκευή και οι μέθοδοι προστασίας που επιβάλλονται από τα διεθνή πρότυπα για την προστασία των ατόμων. Οι πιθανές συνέπειες των τάσεων επαφής και οι απώλειες που μπορεί ανά προκαλέσουν αναλύονται στο επόμενο κεφάλαιο. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται σύντομα το πρότυπο IEC 62305 ,το οποίο εισάγει την έννοια των συνιστωσών κινδύνου σαν εργαλείο για τη μελέτη αναγκαιότητας συστήματος αντικεραυνικής προστασίας για μια κατασκευή. Το πρότυπο ορίζει τέσσερις πηγές βλαβών , τρεις τύπους βλαβών και τέσσερις κατηγορίες απωλειών. Σύμφωνα με αυτούς τους ορισμούς εκφράζει όλους τους πιθανούς κινδύνους σε μια κατασκευή λόγω πλήγματος κεραυνού με συνιστώσες κινδύνου. Κάθε συνιστώσα εκφράζεται ως γινόμενο των επικίνδυνων συμβάντων ετησίως επί την πιθανότητα βλάβης επί την επακόλουθη απώλεια. Οι όροι αυτής της εξίσωσης αναλύονται διεξοδικά για όλες τις συνιστώσες κινδύνου. Επίσης δίνονται οι αλγόριθμοι λήψης αποφάσεων για την εγκατάσταση συστήματος αντικεραυνικής προστασίας και την αξιολόγηση κόστους-αποτελεσματικότητας. Για να γίνει αυτό εκτός από το συνολικό κίνδυνο ορίζεται, σύμφωνα πάντα με το πρότυπο IEC 62305,ο αποδεκτός κίνδυνος για κάθε κατασκευή. Εκτός από τη θεωρητική διερεύνηση και τη μελέτη του προτύπου αναπτύχθηκε λογισμικό αξιολόγησης επικινδυνότητας (Risk Assessment Manager).Το πρόγραμμα υλοποιήθηκε στο Visual Studio 2008 με τη γλώσσα προγραμματισμού Visual Basic 2008, μια απ’ τις πιο δημοφιλείς γλώσσες καθοδηγούμενες από συμβάντα(event driven). Η γλώσσα αυτή επέτρεψε το σχεδιασμό ενός γραφικού περιβάλλοντος φιλικού προς το μηχανικό, ο οποίος δε χρειάζεται να είναι εξοικειωμένος με πρότυπο. Αρκεί να εισάγει τα βασικά χαρακτηριστικά της κατασκευής και στη συνέχεια να επιλέξει από λίστα επιλογών τις ρυθμίσεις που ταιριάζουν σε κάθε κατασκευή. Το πρόγραμμα δίνει επίσης τη δυνατότητα στο μηχανικός να χωρίσει την κατασκευή σε ζώνες να αποθηκεύσει και να αναζητήσει προηγούμενες μελέτες. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύεται ο τρόπος εισαγωγής των δεδομένων και η παρουσίαση των αποτελεσμάτων μέσω εικόνων(screenshots).Δίνεται επίσης παράδειγμα αξιολόγησης κινδύνου για κτίριο γραφείων με τρεις ζώνες(χώρος γραφείων), χώρος διακομιστών (servers) και στάθμευσης. Αρχικά γίνεται μελέτη της κατασκευής χωρίς αντικεραυνική προστασία και στη συνέχεια εφαρμόζονται συνδυασμοί μέτρων αντικεραυνικής προστασίας. Φαίνονται έτσι οι δυνατότητες που δίνει το πρόγραμμα για εύκολο υπολογισμό των συνιστωσών κινδύνου με ρύθμιση διαφόρων παραμέτρων. Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από αυτή τη διπλωματική εργασία και προτείνονται βελτιώσεις που θα μπορούσε να περιλαμβάνει η δεύτερη έκδοση του προγράμματος. Στο Παράρτημα δίνεται ο κώδικας του προγράμματος. Αποτελείται από τον κώδικα για τα 3 παράθυρα της εφαρμογής και για τις 3 μονάδες(module) οι οποίες περιλαμβάνουν τις απαραίτητες για την εφαρμογή συναρτήσεις. The subject of this essay is the calculation of hazardous touch voltages inside a structure after a lightning strike according to international standard IEC 62305. First chapter is a brief but essential theoretical approach on the lightning phenomenon. The effects of electrical current to human bodies are also briefly analyzed in order to point out the importance of lightning protection. The fundamentals of lightning protection are stated, as well as the level of it as defined from the international standards. At the end of the first chapter the various scenarios of the development of touch voltages in a structure after a lightning strike are developed. The possible consequences and losses of these voltages are discussed in the next chapter. The second chapter is a thorough study of the international standard IEC 62305 and introduces the risk assessment method and the calculation of risk components for structures. The standard defines four (4) possible sources of damage, three (3) possible types of damage and 4 possible types of losses. Based on this categorization all risk components can be expressed. Each risk component can be expressed as a product of the number of annual dangerous event, of the probability of damage of a structure and of the consequent loss. The terms of this equation are thoroughly explained and calculated as well as the procedures for evaluating the need of a lightning protection system and the cost-effectiveness of the protection measures. For this study to be complete the tolerable risk for each type of loss is introduced. Along with the writing of this essay a computer program (Risk Assessment Manager) was developed. The program calculates the risk to a structure due to a lightning strike according to IEC 62305 and was written in Visual Basic 2008, one of the most popular event-driven program languages. The use of Visual Basic 2008 permitted the development of a utility friendly to users not familiar with the standard IEC 62305.The user has to insert the basic attributes of the structure and then choose from a variety of advanced characteristics of the structure. The program also allows the division of the structure to more than one zone, to save and load older studies. At the third chapter the way the program works is examined with the use of screenshots. A case study of a three zone structure (offices, server’s room and parking) is presented. Initially the risks of the structure without lightning protection are calculated and then different types of measures are applied. In the last chapter results are examined and conclusions are extracted and presented. Further optimizations on the code are discussed leading to possible, future software’s improvement. The code of the program consisting of 3 Window’s Forms and 3 modules including various functions is appended in the annex of the thesis.

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.

Το θέμα της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αντικεραυνική προστασία όσον αφορά τα κυκλώματα γραμμής των ηλεκτρικών σιδηροδρομικών συστημάτων. Προτού όμως αναφερθούν τρόποι και συσκευές προστασίας ή δoθούν κάποια παραδείγματα εφαρμογών στις σιδηροδρομικές γραμμές κάποιων χωρών, πρέπει να γίνει μια εισαγωγική αναφορά γύρω από τον πυρήνα αυτής της εργασίας: τον κεραυνό. Έτσι, στο 1 κεφάλαιο γίνεται περιγραφή κάποιων εισαγωγικών εννοιών σχετικά με τον κεραυνό. Ξεκινώντας από τη φόρτιση των σύννεφων και στο πως αυτή γίνεται, καταλήγουμε στα διάφορα είδη κεραυνών. Ακολουθεί η εξομοίωση στο εργαστήριο με ορισμένα μεγάλα διάκενα εκκένωσης για την εξαγωγή κάποιων συμπερασμάτων της εκκένωσης του κεραυνού. Στη συνέχεια αναλύεται ο μηχανισμός των ατμοσφαιρικών εκκενώσεων μέσα από τρεις φάσεις: έναρξη οχετού (οχετός προεκκένωσης), φάση του οχετού επιστροφής και ο συνδετικός οχετός. Τέλος γίνεται ανάλυση του ρεύματος κεραυνού και των παραμέτρων του, ενώ δίνονται και κάποιες σχέσεις για τη συχνότητα εμφάνισης των κεραυνών. Στο 2 κεφάλαιο γίνεται ανάλυση των συνδέσεων ασφαλειών (fuse link), μιας εφαρμογής που χρησιμοποιείται για την αντικεραυνική προστασία των κυκλωμάτων γραμμής. Αρχικά γίνεται περιγραφή των ειδικών παραμέτρων του συστήματος της συγκεκριμένης εφαρμογής που χρησιμοποιείται στα κινητήρια συστήματα. Στη συνέχεια δίνεται μια σύντομη επισκόπηση του πλήρους σχεδίου. Ακολούθως περιγράφονται οι προσομοιώσεις υπολογιστών, στις οποίες καθορίστηκε η κατανομή του ρεύματος κεραυνού σ’ ένα κινητήριο σύστημα. Στην παράγραφο 2.1.3.δ, εξηγείται η εργαστηριακή δοκιμή της συσκευής περιορισμού της τάσης, ειδικά της συμπεριφοράς (με τη χαρακτηριστική) του ρεύματος κεραυνού. Επιπλέον, γίνεται περιγραφή της πρακτικής εφαρμογής των ασφαλειών που είναι ανθεκτικές σε κεραυνούς, παρουσιάζοντας μια πρακτική δοκιμή. Δίνονται επίσης ορισμένες τυποποιημένες εφαρμογές. Τέλος, εξηγείται το σχέδιο των συνδέσεων των ασφαλειών που είναι ανθεκτικές σε κεραυνούς. Στο 3 κεφάλαιο αναλύονται τα αλεξικέραυνα μεταλλικών οξειδίων (ΜΟ). Τα συστήματα ισχύος των ηλεκτρικών σιδηρόδρομων μπορούν να προστατευτούν έναντι υπερτάσεων με τη χρήση αυτών των συσκευών. Στο κεφάλαιο περιγράφεται η αρχή λειτουργίας των αλεξικέραυνων ΜΟ, η οποία βασίζεται στη μη γραμμική χαρακτηριστική τάσης - ρεύματος συγκεκριμένων κεραμικών στοιχείων, αποκαλούμενα MO varistors. Ακολουθούν οι τρεις τύποι αλεξικέραυνων υπέρτασης ΜΟ για τα ηλεκτρικά συστήματα σιδηρόδρομων: με περίβλημα πορσελάνης, με συνθετικό πολυμερές περίβλημα και με άμεσα διαμορφωμένο πολυμερές περίβλημα. Τέλος, γίνεται λόγος για τη χρήση των αλεξικέραυνων ΜΟ στα DC κινητήρια συστήματα σύμφωνα με την Ένωση των Γερμανικών Επιχειρήσεων Μεταφορών (VDV), σε διάφορες σιδηροδρομικές εφαρμογές. Στο 4 κεφάλαιο γίνεται ανάλυση ενός πλάνου αντικεραυνικής προστασίας για τα συνεχούς ρεύματος (DC) σιδηροδρομικά συστήματα. Αρχικά, γίνεται μια αναφορά στις τάσεις του συστήματος και τις διάφορες μορφές υπερτάσεων, των άμεσων και έμμεσων πληγμάτων κεραυνού. Στη συνέχεια περιγράφονται κάποιες συσκευές προστασίας (καθώς και τα χαρακτηριστικά αυτών), όπως είναι τα αλεξικέραυνα υπερτάσεων ΜΟ (τύπου Α1 και Α2), οι περιοριστές χαμηλής τάσης (LVL), ενώ εισάγεται ένας προσφάτως ανεπτυγμένος υβριδικός περιοριστής τάσης (HVL) ο οποίος συνδυάζει την προστασία από υπερτάσεις και την προστασία έναντι των επικίνδυνων τάσεων επαφής. Τέλος, γίνεται μία περιγραφή διαφόρων μέτρων προστασίας στις γραμμές μεταφοράς, στους υποσταθμούς καθώς επίσης και στα οχήματα κίνησης, ενώ δίνονται και κάποια αποτελέσματα δοκιμών με χρήση LVLs. Το 5 κεφάλαιο αναλύει την πρόβλεψη των σφοδρών εκκενώσεων κεραυνού που μπορούν να προκαλέσουν μια σοβαρή διαταραχή στη λειτουργία της αμαξοστοιχίας, με τη χρησιμοποίηση υπολογιστών βασισμένων στο Ιαπωνικό Δίκτυο Ανίχνευσης Κεραυνού (Japanese Lightning Detection Network - JLDN), προκειμένου να υποστηρίξουν πομπούς για να κάνουν μια αποτελεσματική λήψη απόφασης σχετικά με τη ρύθμιση των μηχανικών συντήρησης, τις γεννήτριες ηλεκτρικής ενέργειας έκτακτης ανάγκης και τις επιπλέον ηλεκτρικές συσκευές για γρήγορη ανάκτηση. Ένα πραγματικού χρόνου σύστημα υποστήριξης λήψης απόφασης έχει αναπτυχθεί. Τέλος, γίνεται αναφορά στις δύο κύριες τεχνικές εκτίμησης, που εχουν αποτιμηθεί με την εφαρμογή τους σε πραγματικά δεδομένα κεραυνού, οι οποίες χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση της τροχιάς της περιοχής που κινείται επικίνδυνα και της διάρκειας της δραστηριότητας του κεραυνού. Στο 6 κεφάλαιο περιγράφονται οι λεπτομέρειες του αισθητήρα υπερτάσεων/υπερρευμάτων κεραυνού για το σιδηρόδρομο. Πρόκειται για ένα νέο σύστημα ελέγχου του σιδηροδρομικού σήματος, το οποίο ελέγχει σιδηροδρομικά σήματα, διακόπτες, κυκλώματα γραμμής βασισμένα στο πρωτόκολλο IP. Σε αυτό το σύστημα, πολλές ηλεκτρονικές συσκευές εγκαθίστανται κατά μήκος του σκληρού περιβάλλοντος του σιδηροδρόμου. Επομένως, αυτές οι ηλεκτρονικές συσκευές πρέπει να έχουν αντοχή προς το περιβάλλον για υπέρταση/υπέρρευμα κεραυνού, για θερμοκρασία, για δόνηση, για βροχή και για ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο. Σαν αντίμετρο για την υπέρταση κεραυνού, χρησιμοποιούμε την προστατευτική συσκευή (το αλεξικέραυνο). Η υποβάθμιση της προστατευτικής συσκευής μπορεί να προκαλέσει την καταστροφή των ηλεκτρικών συσκευών. Έτσι αναπτύχθηκε ο αισθητήρας υπερτάσεων/υπερρευμάτων για την ανίχνευση της υποβάθμισης της προστατευτικής συσκευής. Στο 7 κεφάλαιο περιγράφονται οι μετρήσεις των υπερτάσεων και των μεταβατικών ρευμάτων κεραυνού που εισέρχονται σε μια εγκατάσταση σιδηροδρόμου κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού του 2003 στο Tierp της Σουηδίας. Οι μετρήσεις υπερτάσεων έγιναν σε μια τεχνητή βάση που παρέχει έναν αδιάκοπο εφοσδιασμό για τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα και τα συστήματα σηματοδότησης. Επίσης παρουσιάζονται και συζητούνται τα παραδείγματα των κυματομορφών των μεταβατικών ρευμάτων. Τέλος, το κεντρικό μήνυμα που περνάνε τα δύο τελευταία κεφάλαια, 8 και 9, είναι ότι πρέπει να ενισχυθούν τα αποτελεσματικά και οικονομικά αντίμετρα για την παρεμπόδιση των ζημιών κεραυνού στο σιδηροδρομικό σύστημα σηματοδότησης. Στο 8 κεφάλαιο μετρήθηκε η κατανομή του δυναμικού του κρασπέδου εδάφους όταν προκλήθηκε μια αύξηση δυναμικού της ράγας με την έγχυση ενός υπερρεύματος κεραυνού σε μια ράγα. Επιπλέον, διοχετεύθηκε ένα υπέρρευμα κεραυνού μέσα στη ράγα ή στο κράσπεδο εδάφους για να αυξηθεί το δυναμικό τους, προκειμένου να μετρηθούν οι υπερτάσεις κεραυνού σε μια ισόπεδη διάβαση έτσι ώστε να μπορέσουν να λάβουν βασικά δεδομένα για το σχεδιασμό της μόνωσης. Τέλος, αποδεικνύεται ότι ένα αποτελεσματικό αντίμετρο είναι να γειώσουμε τις συσκευές αντικεραυνικής προστασίας που συνδέονται με τους ηλεκτρονικούς ανιχνευτές τραίνων σε μια ισόπεδη διάβαση προκειμένου να κατασταλούν οι υπερτάσεις κεραυνού στην ισόπεδη διάβαση. Στο 9 κεφάλαιο μετρήθηκαν οι υπερτάσεις κεραυνού που προκλήθηκαν από την εισβολή των κυμάτων κεραυνού στο σιδηροδρομικό σύστημα ισόπεδης διάβασης, στην περίπτωση ενός πραγματικού πλήγματος κεραυνού, ώστε να μπορούν να κατανοηθούν οι υπερτάσεις αυτές ποσοτικά. Έτσι θα μπορούσαμε να διευκρινίσουμε τη συχνότητα εμφάνισης των υπερτάσεων κεραυνού στο σύστημα της ισόπεδης διάβασης στην κατάσταση του πραγματικού πλήγματος κεραυνού. The subject of this project is the lightning protection for track circuits of electrical railway systems. But before being reported ways and protection devices or given some examples of applications for rail lines in some countries, should be an introductory reference around the core of this work: the lightning. Thus, chapter 1 contains a description of some import concepts about lightning. Starting from the charge of the clouds and how it is, we arrive at the different types of lightning. Here the simulation in the laboratory with some major gaps evacuation for some of the conclusions of the lightning discharges. Then analyze the mechanism of atmospheric discharges through three phases: entry drain, phase of the return drain and the connecting drain. Finally an analysis of lightning current and his parameters became, while some relationships are given about occurrence frequency of lightning. In the 2nd chapter an analysis of fuse link, an application used for lightning protection on track circuits, is described. First the special system parameters for this specific application, used in traction systems will be described. Then a brief overview of the complete project is given. Following computer simulations will be described, in which the lightning current distribution in a traction system was determined. In the paragraph 2.1.3.δ, the laboratory testing of the voltage limiting device, especially its lightning current behavior is explained. Moreover the practical application of the lightning resistant fuse link both in a field test and following in stand applications is described. Finally the design of this lightning resistant fuse link is explained. In the 3rd chapter Metal-Oxide (MO) surge arresters are described. Power systems of electric railways may be protected against overvoltages by using them. The operating principle of an MO surge arrester is essentially based on the strongly non-linear current-voltage characteristic of specific ceramic elements, so-called MO varistors, is described. Following the three types of (MO) surge arresters for electrical railway systems: with a Porcelain Housing, with a Polymer Composite Housing and with a Directly Moulded Polymer Housing. Finally, talk about use of MO surge arresters in DC traction systems as per Association of German Transport Undertakings (VDV), in various railway applications. In the 4th chapter an overvoltage protection concept for DC railway systems, is analyzed. First, there is a reference about system voltages and on various forms of overvoltages, of direct and indirect lightning strokes. Below, some protection devices (and their characteristics), such as the (MO) lightning surge arresters (A1 and A2 type), the Low Voltage Limiters (LVLs), while a newly developed Hybrid Voltage Limiter (HVL), which combines overvoltage protection and the protection against dangerous touch voltages, is introduced, are quoted. Finally, a description about some protection measures on overhead lines, for substations, and also on traction vehicles, while some test results using LVLs, are given. The 5th chapter investigates the prediction of severe lightning discharges that might cause a serious disturbance in train operation, by using computers based on the Japanese Lightning Detection Network (JLDN), in order to support dispatchers to make an effective decision about arranging maintenance engineers, emergency electrical power generators and extra electrical devices for quick recovery. A real-time decision support system has been developed. Two principal estimation techniques, which are used for estimating the trajectory of moving hazardous area and the lifetime of the lightning activity, have been evaluated by applying them to the real lightning data. In the 6th chapter details of the lightning surge sensor for railway are described. This is a new railway signal control system, which controls railway signals, switches, track circuits based on IP protocol. In this system, much electronic devices are installed along harsh railway environment. Therefore, these electronic devices must have environment resistance for lightning surge, temperature, vibration, waterproof, and electromagnetic noise. As a countermeasure for the lightning surge, we utilize the protective device (cable arrester). The degradation of the protective device may cause the damage of the electric devices. So we develop a lightning surge sensor to detect the degradation of a protective device. In the 7th chapter the measurements of lightning transients entering a railway facility during the summer of 2003, in Tierp, Sweden, are described. The measurements of the transients were made in a technical house that supplies an uninterrupted supply for the telecommunication systems and the signal systems. Examples of transient waveforms are presented and discussed. Finally, the major idea of chapters 8 and 9 is that it’s required to build up effective and economical countermeasures for preventing lightning damages on the railway signalling system. In the 8th chapter the wayside ground potential distribution when a rail potential rise was caused by injecting a lightning surge current into a rail, are measured. Moreover, a lightning surge current into the rail or wayside ground is injected, to raise their potential, in order to measure the lightning overvoltages on a level crossing so that we can obtain basic data for insulation design. It is shown in the paper that an effective countermeasure is to earth lightning protective devices attached to electronic train detectors for a level crossing in order to suppress the lightning overvoltages on the level crossing. In the 9th chapter the lightning overvoltages caused by invading lightning surges into the railway level crossing system in the event of real lightning stroke so that we can grasp the lightning overvoltages quantitatively, are measured. So, we could clarify the occurrence frequency of lightning overvoltages on the level crossing system in the condition of the real lightning stroke.

Έγινε κατασκευή ενός προγράμματος το οποίο εξετάζει μια κατασκευή και υπολογίζει αναλυτικά τον κίνδυνο που αυτή διατρέχει λόγω κεραυνών. The subject of this project is protection against lightning, meaning the measures needed to be taken for a building so that a possible lightning strike will not cause human or material damage. The first part consists of an essential theoretical approach on the lightning phenomenon. Both the causes, the consequences and the conditions in which the lightning occurs are being analyzed. Furthermore, the characteristics and the qualifications a Lightning Protection System needs to comply with, are given, according to the Greek standard ΔΛΟΣ 1197 and the European standard IEC 62305-2. The factors one examines to determine the risk, the technical details of the LPS, and the -step by step- calculation of the risk are being mentioned. After this analysis, the criteria whether the building is adequately protected, or not, are given, and in case the answer is negative, the procedure to design a safe LPS is given. Along with writing this essay, a computer program was produced. The program calculates the risk a building faces due to lightning. In the second part of the essay one can read the way this program works and the description of its construction. First, an algorithm approach of the procedure of risk calculation is given in detail. The program runs in Microsoft Excel and includes functions, menus, graphics and other special features. Given that the procedure was so complicated at some point, we had to use Visual Basic nested programming to produce a functional program. In the final part, significant parts of the code and some programming methods are described. The results this program gives, allow an engineer to have a good overview on the protection the lightning building provides, and to choose an effective, cost efficient LPS, if needed.

Στις μέρες μας λόγω της εξάντλησης των αποθεμάτων πετρελαίου, έχουμε στραφεί σε άλλες μορφές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, μία από τις οποιές είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω φωτοβολταϊκών συστημάτων. Η ηλιακή ακτινοβολία μετατρέπεται απευθείας σε ηλεκτρική με την βοήθεια ημιαγωγικών στοιχείων χωρίς να επιβαρύνει το περιβάλλον. Το φαινόμενο της απευθείας μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική, ονομάστηκε φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Με την πάροδο του χρόνου το κόστος των φωτοβολταϊκών συστημάτων όλο και μειώνεται γι΄αυτο και περισσότερα φωτοβολταϊκα συστήματα προτιμώνται έναντι των συμβατικών μορφών ενέργειας. Στο πρώτο κεφάλαιο αυτής της διπλωματικής θα αναφερθούν γενικά στοιχεία των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Υπάρχουν δύο διαφορετικές κατηγορίες φωτοβολταϊκών συστημάτων, τα διασυνδεδεμένα στο δίκτυο φωτοβολταϊκά συστήματα και τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα. Τα διασυνδεδεμένα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούνται από τα φωτοβολταϊκά πλαίσια, τον πίνακα ελέγχου, τον αντιστροφέα τάσης και τον μετρητή της Δ.Ε.Η. Τα αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούνται από τα φωτοβολταϊκά πλαίσια, τον πίνακα ελέγχου, τον ρυθμιστή φόρτισης, τον συσσωρευτή (μπαταρία) και τον αντιστροφέα τάσης. Στο δεύτερο κεφάλαιο αυτής της διπλωματικής θα γίνει ανάλυση όλων των κύριων τμημάτων που απαρτίζουν ένα φωτοβολταϊκό σύστημα διασυνδεδεμένο ή αυτόνομο. Για να έχουμε μεγάλη διάρκεια ζωής σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα είναι απαραίτητη μια αποτελεσματική αντικεραυνική προστασία και μια καλή προστασία υπέρτασης. Η ανάλυση των μεθόδων αντικεραυνικής προστασίας και των μεθόδων προστασίας υπέρτασης είναι το αντικείμενο του τρίτου κεφαλαίου. Ενα κεραυνικό πλήγμα στα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορεί να προκαλέσει σοβαρές ζημιές στα πλαίσια και τους αντιστροφείς, καθώς και μεγάλες οικονομικές απώλειες (αντικατάσταση του εξοπλισμού, απώλεια παραγωγής κ.τ.λ) που το κόστος εγκατάστασης ενός πλήρους συστήματος αντικεραυνικής προστασίας συμφέρει οικονομικά. In our days because the exhaustion of reserves of oil, we have been turned in other forms of production of electric energy, one from that are the production of electric energy via photovoltaic systems. The solar radiation is changed directly in electric with the help of semiconductor elements without it overloads the environment. The phenomenon of direct transformation of solar energy in electric, was named photovoltaic phenomenon. With the byway of time the cost of photovoltaic systems is always decreased photovoltaic systems is preferred against the conventional forms of energy. In the first chapter this diplomatic will be reported in general elements of photovoltaic systems. Exist two different categories of photovoltaic systems, Connected in the electric grid photovoltaic systems and the stand alone photovoltaic systems. The stand alone photovoltaic systems are constituted by the photovoltaic frames, the table of control, inverter. The photovoltaic systems are autonomously constituted by the photovoltaic frames, the table of control, the regulator charge, the accumulator (battery) and inverter . In the second chapter this diplomatic will become analysis of all main departments that composes a photovoltaic system connected to the grid or stand alone. In order to we have big duration of life in a photovoltaic system are essential a effective lightning protection and a good protection of overvoltage. The analysis of methods of lightning protection and methods of protection of overvoltage is the object of third chapter. A lightning strike in the photovoltaic systems can cause serious damage in the frames and inverter, as well as big economic losses (replacement of equipment, loss of production ) that the cost of installation of complete system of lightning protection is advance economically.