Thesis: Safety Performance Evaluation of Fence Grounding Configurations in HV Installations by Andreas Teneketzoglou

ΑΡΙ΢ΣΟΣΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙ΢ΣΘΜΙΟ ΘΕ΢΢ΑΛΟΝΙΚΘ΢ ΠΟΛΤΣΕΧΝΙΚΘ ΢ΧΟΛΘ ΣΜΘΜΑ ΘΛΕΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΘΧΑΝΙΚΩΝ KAI ΜΘΧΑΝΙΚΩΝ ΤΠΟΛΟΓΙ΢ΣΩΝ ΣΟΜΕΑ΢ ΘΛΕΚΣΡΙΚΘ΢ ΕΝΕΡΓΕΙΑ΢ ΕΡΓΑ΢ΣΘΡΙΟ ΤΨΘΛΩΝ ΣΑ΢ΕΩΝ

ΔΙΠΛΩΜΑΣΙΚΗ ΕΡΓΑ΢ΙΑ:

ΔΙΕΡΕΤΝΘ΢Θ Α΢ΦΑΛΕΙΑ΢ ΜΕΘΟΔΩΝ ΓΕΙΩ΢Θ΢ ΦΡΑΧΣΘ ΤΠΟ΢ΣΑΘΜΩΝ ΤΨΘΛΘ΢ ΣΑ΢Θ΢

Σηικασ Δθμιτριοσ Σενεκετηόγλου Ανδρζασ

Επιβλζπων κακθγθτισ: Π.Ν Μικρόπουλοσ

Θεςςαλονίκθ 2013

Πρόλογος Σο ςφςτθμα γείωςθσ είναι θ βάςθ προςταςίασ θλεκτρικϊν εγκαταςτάςεων. Αςτοχία ςτθ ςχεδίαςθ αποτελεςματικισ γείωςθσ ακυρϊνει τθν αποτελεςματικότθτα των μζςων προςταςίασ βραχυκυκλϊςεων, ςυςτιματοσ αντικεραυνικισ προςταςίασ και κζτει ςε κίνδυνο εγκατάςταςθ και προςωπικό. Ζνα αποτελεςματικό δίκτυο γείωςθσ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ μπορεί να εξαςφαλίηει τθν προςταςία εντόσ τθσ εγκατάςταςθσ αλλά να οδθγεί ςε ανάπτυξθ επικίνδυνων βθματικϊν ι τάςεων επαφισ ςτθν περιφζρεια τθσ εγκατάςταςθσ. Σο πρόβλθμα αυτό είναι πιο ζντονο ςε εγκαταςτάςεισ υψθλισ ιςχφοσ που λαμβάνονται υπόψθ για μελζτθ γειϊςεων υψθλά ρεφματα ςφάλματοσ. Σζτοιεσ εγκαταςτάςεισ είναι οι Τποςτακμοί (Τ΢) Τψθλισ Σάςθσ (ΤΣ) του δικτφου μεταφοράσ θλεκτρικισ ενζργειασ που ςυνίςταται ιδιαίτερθ προςοχι ςτθ μζκοδο γείωςθσ (ι μθ) του φράχτθ τουσ και είναι το κζμα που κα απαςχολιςει τθν παροφςα διπλωματικι εργαςία. Θ ςχεδίαςθ αποτελεςματικισ γείωςθσ φράχτθ Τ΢ είναι κρίςιμθ γιατί είναι και το μόνο τμιμα υποςτακμϊν οποιαδιποτε ςτιγμι προςβάςιμο ςτο ευρφ κοινό. ΢το 2ο κεφάλαιο διερευνάται θ αςφάλεια μεκόδου γείωςθσ φράχτθ υποςτακμοφ ΤΣ (150/20kV) για περιπτϊςεισ γείωςισ του ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ ι ςτο πλζγμα Τ΢ ι τμθματικι του γείωςθ ςτο πλζγμα Τ΢ – τμθματικι ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο με γαλβανικι απομόνωςθ επιμζρουσ τμθμάτων. Εξετάηεται θ επίδραςθ κζςθσ φράχτθ, διαςτάςεων και γεωμετρίασ ςυςτιματοσ γείωςθσ

για κάκε μζκοδο γείωςθσ φράχτθ.

Διερευνάται θ αςφάλεια από βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ Μζςθσ Σάςθσ (ΜΣ) και ςτο φράχτθ ΤΣ για περιπτϊςεισ ςφάλματοσ γθσ ΤΣ και ΜΣ. ΢το 3ο κεφάλαιο διερευνάται θ αςφάλεια μεκόδου γείωςθσ φράχτθ ςτο πλζγμα υποςτακμοφ υπερυψθλισ τάςθσ (ΤΤΣ - 400/150kV). Εξετάηεται θ επίδραςθ γεωμετρίασ πλζγματοσ γείωςθσ ςτουσ υπολογιςμοφσ γειϊςεων φράχτθ. Οι υπολογιςμοί ςυςτθμάτων γείωςθσ, βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ γίνονται με προςομοιϊςεισ ςτα λογιςμικά CYMgrd και GSA. Γίνεται ςφγκριςθ αποτελεςμάτων και υπολογιςμόσ απόκλιςθσ τουσ. Ευχαριςτοφμε κερμά τον κ. Παντελι Ν. Μικρόπουλο Αναπλθρωτι Κακθγθτι του Σμιματοσ, για τθν ανάκεςθ τθσ διπλωματικισ εργαςίασ, τθν άψογθ ςυνεργαςία του και τθ βοικεια του ςτθν επίλυςθ οποιουδιποτε προβλιματοσ παρουςιάςτθκε. Επίςθσ κα κζλαμε να ευχαριςτιςουμε κερμά τον κ. Ηαχαρία Δάτςιο, υποψιφιο διδάκτορα του Eργαςτθρίου Yψθλϊν Tάςεων, για τισ πολφτιμεσ ςυμβουλζσ του και το χρόνο που μασ αφιζρωςε. Θεςςαλονίκθ, Νοζμβριοσ 2013

Περιεχόμενα

ΟΡΟΛΟΓΙΑ ...................................................................................................... 7

ΔΙΕΡΕΤΝΗ΢Η Α΢ΦΑΛΕΙΑ΢ ΦΡΑΧΣΗ Τ΢ ΤΣ ΢Ε ΠΕΡΙΠΣΩ΢Η ΢ΦΑΛΜΑΣΟ΢ ΓΗ΢ .. 15 2.1 ΑΡΧΙΚΟ ΢ΧΕΔΙΟ ΢Τ΢ΣΘΜΑΣΟ΢ ΓΕΙΩ΢Θ΢ ........................................................................................ 18 2.1.1 Περίπτωςη 1: Γείωςη Φράχτη ωσ αυτόνομο ηλεκτρόδιο .................................................... 19 2.1.2 Περίπτωςη 2: Κοινό ηλεκτρόδιο γείωςησ φράχτη-Τ΢ (διαςφνδεςη ανά 10m) ..................... 26 2.1.3 Περίπτωςη 3: Κοινό ηλεκτρόδιο γείωςησ φράχτη-Τ΢ (διαςφνδεςη ανά 20m) ..................... 39 2.2. ΣΕΛΙΚΟ ΢ΧΕΔΙΟ ΢Τ΢ΣΘΜΑΣΟ΢ ΓΕΙΩ΢Θ΢ ........................................................................................ 48 2.2.1 Γείωςη φράχτη ωσ αυτόνομο ηλεκτρόδιο ............................................................................ 50 2.2.2 Γείωςη φράχτη ςτο πλζγμα γείωςησ Τ΢ ............................................................................... 60 2.2.3 Σμηματική γείωςη φράχτη ςτο πλζγμα γείωςησ Τ΢ ............................................................. 69 2.3 ΔΙΕΡΕΤΝΘ΢Θ Α΢ΦΑΛΕΙΑ΢ ΦΡΑΧΣΘ ΜΣ ΚΑΙ ΦΡΑΧΣΘ ΤΣ ΢Ε ΠΕΡΙΠΣΩ΢Θ ΢ΦΑΛΜΑΣΟ΢ ΓΘ΢ ........... 77 2.3.1 ΢φάλμα ΤΣ ............................................................................................................................ 78 2.3.2 ΢φάλμα ΜΣ ........................................................................................................................... 85 2.3.3 ΢υμπεράςματα ..................................................................................................................... 89 2.4 ΢ΤΜΠΕΡΑ΢ΜΑΣΑ .......................................................................................................................... 90

ΔΙΕΡΕΤΝΗ΢Η Α΢ΦΑΛΕΙΑ΢ ΦΡΑΧΣΗ Τ΢ ΤΤΣ ΢Ε ΠΕΡΙΠΣΩ΢Η ΢ΦΑΛΜΑΣΟ΢ ΓΗ΢ . 93 3.1 ΓΕΙΩ΢Θ ΦΡΑΧΣΘ ΢ΣΟ ΠΛΕΓΜΑ ΓΕΙΩ΢Θ΢ Τ΢ ................................................................................... 96 3.2 ΕΠΙΔΡΑ΢Θ ΓΕΩΜΕΣΡΙΑ΢ ΠΛΕΓΜΑΣΟ΢ ΓΕΙΩ΢Θ΢ ........................................................................... 108 3.3 ΢ΤΜΠΕΡΑ΢ΜΑΣΑ ........................................................................................................................ 119

΢ΤΜΠΕΡΑ΢ΜΑΣΑ........................................................................................ 121

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ .................................................................................................. 125 ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ Α ................................................................................................. 127 Α.1. ΕΙΔΙΚΘ ΑΝΣΙ΢ΣΑ΢Θ ΕΔΑΦΟΤ΢ .................................................................................................... 127 A.1.1. Τπολογιςμοί γειώςεων ςε ςχζςη με την ειδική αντίςταςη εδάφουσ ............................... 127 Α.1.2 Διερεφνηςη επίδραςησ ειδικήσ αντίςταςησ εδάφουσ ςε υπολογιςμοφσ γειώςεων ......... 128

ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ B ................................................................................................. 133 B.1 ΛΟΓΙ΢ΜΙΚΟ CYMGRD ................................................................................................................... 133 B.2 ΛΟΓΙ΢ΜΙΚΟ GSA .......................................................................................................................... 134

1. ΟΡΟΛΟΓΙΑ ΢το κεφάλαιο αυτό γίνεται αναφορά ςτθν ορολογία που χρθςιµοποιείται ςτθν ανάπτυξθ τθσ διπλωµατικισ εργαςίασ. Θ επεξιγθςθ των όρων γίνεται ςφµφωνα µε το πρότυπο IEEEStd 80-2000 [1] το οποίο αποτελεί τθν ανακεωρθµζνθ ζκδοςθ του προτφπου IEEEStd 80 – 1986.

Γεύωςη Θ αγϊγιµθ ςφνδεςθ, ςκόπιµθ ι τυχαία, µζςω τθσ οποίασ ζνα θλεκτρικό κφκλωµα ι µια ςυςκευι ςυνδζεται µε τθ γθ ι µε αγϊγιµο ςϊµα τζτοιασ ζκταςθσ που να κεωρείται γθ.

Ηλεκτρόδιο Γεύωςησ Θλεκτρόδιο τοποκετθµζνο µζςα ςτο ζδαφοσ µζςω του οποίου γίνεται ςυλλογι και διάχυςθ των θλεκτρικϊν ρευµάτων ςφάλµατοσ ςτθ γθ.

Πλϋγµα γεύωςησ ΢φςτθµα από οριηόντια θλεκτρόδια γείωςθσ που αποτελοφνται από ζναν αρικµό διαςυνδεδεµζνων αγωγϊν καµμζνων ςτο ζδαφοσ και ςυνιςτοφν γείωςθ για θλεκτρικζσ ςυςκευζσ ι µεταλλικζσ καταςκευζσ. Σο ςφςτθµα αυτό περιορίηεται ςε µια οριςµζνθ περιοχι.

Ρϊβδοι Γεύωςησ Μεταλλικοί ράβδοι καµµζνοι κατακόρυφα ι πλάγια µζςα ςτο ζδαφοσ, ςυνικωσ περιµετρικά του πλζγµατοσ και αγϊγιµα ςυνδεδεµζνοι µε αυτό, που εξαςφαλίηουν µικρότερθ αντίςταςθ γείωςθσ.

Αντύςταςη γεύωςησ (Rg) Θ ωµικι αντίςταςθ του ςυςτιµατοσ γείωςθσ προσ τθν άπειρθ γθ. Εξαρτάται από τθν ειδικι αντίςταςθ ρ του εδάφουσ όπου είναι εγκατεςτθµζνθ θ γείωςθ, τθν επιφάνεια A που θ γείωςθ καταλαµβάνει, κακϊσ και το βάκοσ h, όπου είναι τοποκετθµζνθ. Ζνα καλό ςφςτθµα γείωςθσ χαρακτθρίηεται από χαµθλι αντίςταςθ προσ µείωςθ του µζγιςτου δυναµικοφ

γείωςθσ. Οι ςυνικεισ τιµζσ για µεγάλουσ υποςτακµοφσ είναι µικρότερεσ του 1Ω και για υποςτακµοφσ διανοµισ από 1 ωσ 5Ω *1+.

΢υµµετρικό Ρεύµα ΢φϊλµατοσ Γεύωςησ (Ιf) Θ µζγιςτθ ενεργόσ τιµι του ςυµµετρικοφ ρεφµατοσ ςφάλµατοσ γείωςθσ αµζςωσ µόλισ εκδθλωκεί το ςφάλµα, δθλαδι τθ ςτιγµι t = 0+. Για ςφάλµα φάςθσ – γθσ και I0, θ ενεργόσ τιµι του ρεφµατοσ µθδενικισ ακολουκίασ, που ρζει αµζςωσ µετά τθν εκδιλωςθ του ςφάλµατοσ είναι[1]:

I f  3I 0

(1)

΢υντελεςτόσ Διαύρεςησ Ρεύματοσ ΢φϊλματοσ(Sf) Σο ρεφμα ςφάλματοσ κατανζμεται μζςω γθσ ςτο ςφςτθμα γείωςθσ υποςτακμοφ (Rg), ςτον αγωγό προςταςίασ πυλϊνων εναζριων ΓΜ ΤΣ (Rtg)και ςτον ουδζτερο Μ΢ διανομισ (Rdg). Θεωρϊντασ Zeq ιςοδφναμθ ςφνκετθ αντίςταςθ γείωςθσ του παράλλθλου ςυνδυαςμοφ αντιςτάςεων γειϊςεων πυλϊνων εναζριων ΓΜ και ουδετζρωςθσ Μ/΢ ο ςυντελεςτισ διαίρεςθσ ρεφματοσ είναι:

Sf 

Z eq

(2)

Z eq  Rg

Μπορεί να υπάρχουν επιπλζον δρόμοι διοχζτευςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ, όπωσ υπόγειεσ ςωλθνϊςεισ ι μεταλλικζσ κωρακίςεισ καμμζνων καλωδίων, που μειϊνουν περαιτζρω το ςυντελεςτι Sf , αλλά δε κα μασ απαςχολιςουν.

΢υµµετρικό ρεύµα πλϋγµατοσ (Ig) Σο µζροσ εκείνο του ρεφµατοσ ςφάλµατοσ γείωςθσ, If, που ρζει ςτο πλζγµα γείωςθσ ΤΣ. ∆ίνεται από τον τφπο :

Ig  S f  I f

(3)

DC ςυνιςτώςα Θ διαφορά του ςυµµετρικοφ ρεφµατοσ ςφάλµατοσ από το ςυνολικό ρεφµα. Πρόκειται για ζναν παράγοντα ενιαίασ και ςτακερισ πολικότθτασ το πλάτοσ του οποίου µπορεί να µεταβάλλεται χρονικά µε οριςµζνο ρυκµό [1].

ΛόγοσX/R Ο λόγοσ τθσ αντίδραςθσ προσ τθν αντίςταςθ του ςυςτιµατοσ. Είναι ενδεικτικόσ του βακµοφ εξαςκζνθςθσ τθσ dc ςυνιςτϊςασ. Αυτό ςθµαίνει ότι µεγάλοσ λόγοσ X/R αντιςτοιχεί ςε µεγάλθ χρονικι ςτακερά (Ta) και αργι εξαςκζνθςθ τθσ dc ςυνιςτϊςασ *1+, αφοφ χρονικι ςτακερά dc ςυνιςτϊςασ ιςοφται με:

Ta 



(4)

΢υντελεςτόσ Εξαςθϋνιςησ(Df) ΢υντελεςτισ που προςδιορίηει το ενεργό ιςοδφναµο του µθ

ςυµµετρικοφ ρεφµατοσ

ςφάλµατοσ για µια δεδοµζνθ διάρκεια ςφάλµατοσ tf , εκφράηοντασ τθν επίδραςθ τθσ παρουςίασ dc offset ςτο ρεφµα ςφάλµατοσ και τθ µείωςι του µε τθν πάροδο του χρόνου.

Df  1

T tf

2 t f  Ta  1   e   

(5)

Ενεργό µη ςυµµετρικό ρεύµα ςφϊλµατοσ, (IF) Προκφπτει από το γινόµενο του ςυντελεςτι εξαςκζνθςθσ Df , επί τθν ενεργό τιµι του ςυµµετρικοφ ρεφµατοσ ςφάλµατοσ If [1]:

I F  Df  I f

(6)

Μϋγιςτο ρεύµα πλϋγµατοσ (IG) ∆ίνεται από το γινόµενο του ςυντελεςτι εξαςκζνθςθσ Df, επί τθν ενεργό τιµι του ρεφµατοσ πλζγµατοσ Ig [1]:

IG  D f  I g  D f  S f  I f

(7)

Ανύψωςη Δυναμικού Γησ (GPR) Σο µζγιςτο θλεκτρικό δυναµικό

που αποκτά το ςφςτθµα γείωςθσ ςε ςχζςθ µε ζνα

αποµακρυςµζνο ςθµείο, κεωροφµενο ωσ άπειρθ γθ. Σο δυναµικό αυτό ιςοφται µε το γινόµενο του µζγιςτου ρεφµατοσ γείωςθσ επί τθν αντίςταςθ γείωςθσ:

GPR  IG  Rg  D f  S f  I f  Rg

(8)

΢ε κανονικζσ ςυνκικεσ το δυναµικό του ςυςτιµατοσ γείωςθσ είναι ςχεδόν ίςο µε το µθδζν. Κατά τθ διάρκεια ενόσ ςφάλµατοσ προσ γθ το ρεφµα ςφάλµατοσ που άγεται µζςω τθσ γείωςθσ ςτο ζδαφοσ προκαλεί τθν αφξθςθ του εν λόγω δυναµικοφ *1+.

Σϊςη Βρόχου (Εm) Θ µζγιςτθ τάςθ επαφισ µζςα ςε ζνα βρόχο πλζγµατοσ γείωςθσ, ςυγκεκριµζνα ςτο µζςο του γωνιακοφ βρόχου ςε περίπτωςθ ςυµµετρικοφ πλζγµατοσ *1+.

ΒηµατικόΣϊςη (Εs) Θ διαφορά δυναµικοφ ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ µεταξφ των ποδιϊν ενόσ ανκρϊπου. Θεωροφµε άνοιγµα βιµατοσ 1m και ότι ο άνκρωποσ δεν ζρχεται ςε επαφι µε γειωµζνο αντικείµενο. Θ μζγιςτθ βθματικι τάςθ που μπορεί να αναπτυχκεί κατά τθ διάρκεια ενόσ ςφάλματοσ γθσ δεν πρζπει να ξεπερνάει τα όρια:

E step  (1000  6C s   s ) 

0.116

(9)

για βάροσ ςϊματοσ 50Kg

E step  (1000  6C s   s ) 

0.157 ts

(10)

για βάροσ ςϊματοσ 70Kg 0.09  (1  CS  1 

 ) S

2hS  0.09

(11)

Όπου Εstep (V) θ βθματικι τάςθ, ρs (Ωm) θ ειδικι αντίςταςθ του υλικοφ επιφάνειασ, hs (m) πάχοσ υλικοφ επιφάνειασ, ts (s) θ διάρκεια του ρεφματοσ ςφάλματοσ1.

Σϊςη Επαφόσ(Εt) Θ διαφορά δυναµικοφ µεταξφ του GPR και του δυναµικοφ ςτθν επιφάνεια τθσ γθσ τθ ςτιγµι που ζνασ άνκρωποσ ςτζκεται και ταυτόχρονα

ακουµπά µε το χζρι του τθ γειωµζνθ

εγκατάςταςθ. Αντίςτοιχα, τα όρια για τθ μζγιςτθ τάςθ επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν, ορίηονται ωσ εξισ:

Etouch  (1000  1.5C s   s ) 

0.116

(12)

για βάροσ ςϊματοσ 50Kg

Etouch  (1000  1.5C s   s ) 

0.157

(13)

για βάροσ ςϊματοσ 70Kg 0.09  (1  CS  1 

 ) S

2hS  0.09

(14)

Όπου Εtouch (V) θ τάςθ επαφισ, ρs (Ωm) θ ειδικι αντίςταςθ του υλικοφ επιφάνειασ, hs (m) πάχοσ υλικοφ επιφάνειασ, ts (s) θ διάρκεια του ρεφματοσ ςφάλματοσ2.

Άπειρη Γη Είναι ζνα ςθµείο ςτθν επιφάνεια του εδάφουσ ςε άπειρθ απόςταςθ από το γειωτι. Λαµβάνεται ςαν ςθµείο αναφοράσ των δυναµικϊν. Θ τάςθ τθσ άπειρθσ γθσ κεωρείται µθδενικι. Για πρακτικοφσ ςκοποφσ θ «άπειρθ απόςταςθ» είναι 5-10 φορζσ επί

τθ

µεγαλφτερθ διάςταςθ του γειωτι.

΢ε περίπτωςθ που δε χρθςιμοποιείται κάποιο υλικό επιφάνειασ τότε ο ςυντελεςτισ Cs λαμβάνεται ίςοσ με τθ μονάδα και ρs=ρ. 2 Βλ. υποςθμείωςθ 1

Αποτελεςµατικό γεύωςη Ζτςι ονοµάηεται µια γείωςθ που κακιςτά αδφνατθ τθν εκδιλωςθ επικίνδυνων τάςεων επαφισ και βθµατικϊν τάςεων ςτθν περιοχι που καλφπτει.

Πολυςτρωµατικό δοµό εδϊφουσ Ανοµοιογενζσ ζδαφοσ που µοντελοποιείται µε τουλάχιςτον δφο οριηόντια ι κατακόρυφα ςτρϊµατα. Κάκε ςτρϊµα ζχει ξεχωριςτι οµοιογενι ειδικι αντίςταςθ.

Ειδικό Αντύςταςη Εδϊφουσ (ρ) Ειδικι αντίςταςθ εδάφουσ ρ (Ωm) είναι θ αντίςταςθ ανάμεςα ςτισ δφο απζναντι πλευρζσ ενόσ κφβου του υλικοφ, με διάςταςθ πλευράσ 1m. Θ ειδικι αντίςταςθ εδάφουσ δεν είναι παρά ζνα μζτρο που δείχνει το πόςο αντιςτζκεται ζνα ζδαφοσ ςτθ ροι του θλεκτριςμοφ και είναι απαραίτθτθ θ μζτρθςι τθσ, ζτςι ϊςτε να αποκτθκοφν οι βαςικζσ πλθροφορίεσ ςχετικά με το ζδαφοσ, ςφμφωνα με τισ οποίεσ κα πρζπει να ςχεδιάςουμε ζνα αποτελεςματικό ςφςτθμα γείωςθσ.

Παράγοντεσ που επθρεάηουν τθν ειδικι αντίςταςθ εδάφουσ: -Είδοσ εδάφουσ-προςμίξεισ Θ ειδικι αντίςταςθ εδάφουσ εξαρτάται από τθν πυκνότθτα και τθ ςφςταςι του. Τπάρχει ποικιλία εδαφϊν και ειδικϊν αντιςτάςεων, όπωσ εδάφθ χωματϊδθ, αμμϊδθ, βραχϊδθ, υγρά, ξθρά, ανομοιογενι, κλπ. με αντίςτοιχθ ποικιλία τιμϊν ειδικϊν αντιςτάςεων. Όςο ξθρότερο και πετρϊδεσ είναι το ζδαφοσ, τόςο μεγαλφτερθ είναι θ ειδικι αντίςταςι του ρ, μετροφμενθ ςυνικωσ ςε Ωm. ΢ε ανιςότροπα εδάφθ, θ ειδικι αντίςταςθ είναι διαφορετικι, περιφερειακά του θλεκτροδίου γειϊςεωσ και μθ γραμμικι.

-Τγραςία Θ αντίςταςθ μειϊνεται αυξανομζνθσ τθσ υγραςίασ του εδάφουσ. Πρζπει εδϊ να επιςθμάνουμε ότι το ζδαφοσ ξθραίνεται επιφανειακά, αλλά ςε βάκοσ κάτω του μιςοφ μζτρου (0,5 m) διατθρείται ςυνικωσ υγρό, ςε όλεσ τισ εποχζσ του ζτουσ. Ζτςι, ςε γειωτζσ ράβδων παςςαλωμζνων λαμβάνεται ςαν ενεργό μικοσ αυτό που είναι κάτω

από 0,5 m. Για τον ίδιο λόγο τοποκετοφμε τουσ γειωτζσ ταινίασ ςε βάκθ μεγαλφτερα από 0,5 m.

-Θερμοκραςία Θ μεταβολι τθσ ειδικισ αντίςταςθσ του εδάφουσ λόγω τθσ μεταβολισ τθσ κερμοκραςίασ φκάνει περίπου τo 130% κατά τθ διάρκεια του ζτουσ: από τον Iανουάριο ζωσ το φεβρουάριο είναι υψθλότερθ και από τον Ιοφλιο ζωσ τον Αφγουςτο χαμθλότερθ. Θ ειδικι αντίςταςθ μειϊνεται με τθν αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ.

-Επίδραςθ των διαλυμζνων αλάτων ςτο νερό Σο ζδαφοσ περιζχει αρκετά μεγάλεσ ποςότθτεσ νεροφ, με αποτζλεςμα να επθρεάηεται και θ ειδικι αντίςταςθ του εδάφουσ. Σο νερό περιζχει επίςθσ κάποια διαλυμζνα άλατα, τα οποία με τθ ςειρά τουσ επθρεάηουν τθν τιμι τθσ ειδικισ αντίςταςθσ.

-Μορφι Σάςθσ Αν θ ζνταςθ του θλεκτρικοφ πεδίου ξεπεράςει μια κρίςιμθ τιμι, τότε επθρεάηεται θ τιμι τθσ ειδικισ αντίςταςθσ του εδάφουσ. Θ κρίςιμθ τιμι διαφζρει για κάκε τφπο εδάφουσ, το οποίο όμωσ ςυνικωσ κυμαίνεται ςε μζγεκοσ μερικϊν kV/cm. ΢ε περίπτωςθ που θ ζνταςθ του θλεκτρικοφ πεδίου υπερβεί τθν κρίςιμθ τιμι, δθμιουργοφνται θλεκτρικά τόξα γφρω από τθν επιφάνεια του θλεκτροδίου που αυξάνουν το ενεργό του μζγεκοσ, μζχρι θ τιμι του πεδίου να πζςει κάτω από τθν κρίςιμθ. Λόγω του ότι ςυνικωσ τα ςυςτιματα γείωςθσ, ειδικά ςε υποςτακμοφσ, ςχεδιάηονται, ϊςτε να υπακοφν ςε πολφ αυςτθρότερα κριτιρια, το πεδίο μπορεί πάντα να κεωρείται κάτω από τθν κρίςιμθ τιμι.

-Θλεκτρικό Ρεφμα Θ ειδικι αντίςταςθ ςτθν περιοχι των θλεκτροδίων γείωςθσ μπορεί να επθρεαςτεί από τθ ροι ρεφματοσ με φορά από τα θλεκτρόδια προσ το περιβάλλον ζδαφοσ. Θ κερμοκραςία του εδάφουσ και το περιεχόμενό του ςε υγραςία κα κακορίςουν εάν ζνα

ρεφμα ςυγκεκριμζνθσ ζνταςθσ και διάρκειασ κα προκαλζςει ξιρανςθ του εδάφουσ και, επομζνωσ, αφξθςθ τθσ αντίςταςισ του.

Τλικό επιφϊνειασ ΢τθν επιφάνεια του εδάφουσ, πάνω από το ςφςτθμα γείωςθσ, πολλζσ φορζσ τοποκετοφμε ζνα υλικό επιφάνειασ μεγάλθσ ειδικισ αντίςταςθσ, ζτςι ϊςτε να μεγαλϊςουμε τθν αντίςταςθ μεταξφ του εδάφουσ και των ποδιϊν ενόσ ανκρϊπου. Σο αποτζλεςμα αυτισ τθσ διαδικαςίασ είναι να αυξθκοφν τα επιτρεπτά όρια των βθματικϊν τάςεων επαφισ.

2. ΔΙΕΡΕΤΝΗ΢Η Α΢ΥΑΛΕΙΑ΢ ΥΡΑΦΣΗ Τ΢ ΤΣ ΢Ε ΠΕΡΙΠΣΩ΢Η ΢ΥΑΛΜΑΣΟ΢ ΓΗ΢

Ειςαγωγό

Διερευνάται θ μζκοδοσ γείωςθσ περίφραξθσ υποςτακμοφ (Τ΢) Τψθλισ Σάςθσ (ΤΣ) 150/20kV. Σο οικόπεδο του Τ΢ είναι απομακρυςμζνο από περιοχζσ κατοικίασ-εργαςίασ του ευρφ κοινοφ. Θ περίφραξθ του Τ΢ γίνεται με δικτυωτό ςυρματόπλεγμα με τοιχίο, για το τμιμα ΤΣ, και με απλό δικτυωτό ςυρματόπλεγμα, για τμιμα των ςτφλων διανομισ ΜΣ. ΢τθν ενότθτα 2.1 εξετάηεται το αρχικό ςχζδιο ςυςτιματοσ γειϊςεων ΤΣ. Διερευνάται γείωςθ φράχτθ ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο (2.1.1) και χριςθ κοινοφ θλεκτρόδιου γείωςθσ με διαςφνδεςθ θλεκτροδίου φράχτθ-πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ ανά 10m (2.1.2) και ανά 20m (2.1.3). Σο αρχικό ςχζδιο ςυςτιματοσ γειϊςεων απορρίφκθκε ςτο ςτάδιο μετριςεων. ΢τθν ενότθτα 2.2 εξετάηεται το τελικό ςχζδιο ςυςτιματοσ γειϊςεων που εγκαταςτάκθκε ςτον Τ΢ ΤΣ. Οι αλλαγζσ ςε ςχζςθ με το αρχικό ςχζδιο ςυςτιματοσ γειϊςεων ιταν θ επζκταςθ και διαςφνδεςθ πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ με γειτονικό πυλϊνα εναζριων Γραμμϊν Μεταφοράσ (ΓΜ). Διερευνάται γείωςθ φράχτθ ωσ απομονωμζνο θλεκτρόδιο (2.2.1) και γείωςθ φράχτθ ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢ με επζκταςθ πλζγματοσ Τ΢ ζωσ 1m εξωτερικά του φράχτθ (2.2.2). ΢τθν υποενότθτα 2.2.3 μελετάται μζκοδοσ γείωςθσ φράχτθ με τμθματικι γείωςθ του ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢, τμθματικι γείωςθ ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο και γαλβανικι απομόνωςθ των δφο τμθμάτων με χριςθ μθ αγϊγιμου φράχτθ (αγείωτου). ΢τθν ενότθτα 2.3 διερευνάται θ αςφάλεια από βθματικζσ και τάςεισ επαφισ φράχτθ ΤΣ και φράχτθ Μζςθσ Σάςθσ (ΜΣ) ςε περιπτϊςεισ ςφάλματοσ ΤΣ και ΜΣ. ΢τθν ενότθτα 2.4 παρουςιάηονται τα ςυμπεράςματα του 2ου κεφαλαίου. Παρακάτω παρατίκενται θλεκτρικά χαρακτθριςτικά εγκατάςταςθσ, δεδομζνα ρεφματοσ ςφάλματοσ και ορίων αςφαλείασ, που λαμβάνονται υπόψθ ςτισ προςομοιϊςεισ.

Ηλεκτρικϊ χαρακτηριςτικϊ εγκατϊςταςησ και δεδομϋνα ρεύματοσ ςφϊλματοσ -΢αν ειδικι αντίςταςθ τοφ εδάφουσ ελιφκθςαν τα 87.1Ωm που είναι ο μζςοσ όροσ όλων των

μετριςεων

που

ζγιναν

ςτο

γιπεδο

τοφ

Τ/΢.

Χρθςιμοποιείται

μοντζλο

μονοςτρωματικοφ εδάφουσ (uniform soil). -Θεωροφμε ςφάλμα 30kA ςτο δίκτυο γείωςθσ Τ΢ (main grid) διάρκειασ 0,5sec. -Ζχουμε ονομαςτικι ςυχνότθτα θλεκτρικοφ δικτφου ςτα 50Hz. -Λαμβάνεται ςυντελεςτισ διαίρεςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ (split factor) ςφμφωνα με τθν Προδιαγραφι του ζργου για δφο πφλεσ Γ.Μ., ίςοσ με 0,8. ΢τον Πίνακα 1 παρουςιάηονται ςυνοπτικά τα παραπάνω δεδομζνα.

Πίνακας 1:Θλεκτρικά χαρακτθριςτικά και δεδομζνα ρεφματοσ ςφάλματοσ Τ΢ ΤΣ.

ρ(Ωm) If(kA) tf(sec) Sf X/R 87.1 30 0.5 0.8 10

Διαςταςιολόγηςη Αγωγών & ρϊβδοι γεύωςησ Θ διαςταςιολόγθςθ αγωγϊν και ράβδων γείωςθσ γίνεται ςτο CYMgrd και παρουςιάηεται ςτον Πίνακα 2. Για τισ προςομοιϊςεισ λαμβάνεται ιςοδφναμθ διάμετροσ για αγωγοφσ 14mm και για ράβδουσ γείωςθσ 17mm.

Πίνακας 2: Χαρακτθριςτικά και διαςταςιολόγθςθ αγωγϊν και ράβδων γείωςθσ. Type Conductor Rod

Material

Conductivity

αr (1/C°)

pr(µΩcm)

TCAP(J/cm °C)

Tm( C)

D(mm)

Copper commercial hard-drawn

97%

0.00381

1.78

3.42

1084

Copper_cladsteel 20%

27%

0.00378

8.62

3.85

1084

Ανϊλυςη ορύων αςφαλεύασ Από τισ Εξιςϊςεισ 9 ζωσ 14 για ειδικι αντίςταςθ εδάφουσ ρ=87.1Ωm, παραδοχι υλικοφ επιφάνειασ πάχουσ hs=0,15m, αναφορά 70 ι 50 κιλϊν και ανάλογα με τθν ειδικι αντίςταςθ υλικοφ επιφάνειασ (ρs) προκφπτουν τα όρια αςφαλείασ βθματικϊν τάςεων και τάςεων επαφισ. Σα αποτελζςματα των υπολογιςμϊν παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 3.

Πίνακας 3: Όρια Αςφαλείασ βθματικϊν και τάςεων επαφισ Τ΢ ΤΣ.

ρs(Ω) χωρίσ 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Estep70(V) 338 1274 2272 3296 4348 5346 6371 7395 8420 9445 10470

Etouch70(V) 251 485 734 991 1253 1503 1759 2015 2272 2528 2784

ρs(Ω) χωρίσ 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Estep50(V) 250 941 1698 2455 3212 3970 4727 5484 6241 6998 7755

Etouch50(V) 185 358 548 737 926 1115 1305 1494 1683 1873 2062

2.1 ΑΡΦΙΚΟ ΢ΦΕΔΙΟ ΢Τ΢ΣΗΜΑΣΟ΢ ΓΕΙΩ΢Η΢ Οι διαςτάςεισ του γθπζδου Τ΢ ανφψωςθσ είναι 105Χ103m. Σο πλζγμα γείωςθσ του Τ΢ βρίςκεται ςε βάκοσ z=0.6m, με εξαίρεςθ τθν περιοχι κτιρίου, που βρίςκεται ςε z=1.7m. Οι ράβδοι γείωςθσ ζχουν ανϊτερο ςθμείο z=0.6m και μικοσ 3m. Σο θλεκτρόδιο γείωςθσ τθσ περίφραξθσ οδεφει κάτω από το τοιχίο του φράκτθ ςε βάκοσ 0.6m, ςυνδζεται με το ςυρματόπλεγμα κάκε 5m και βρίςκεται ςε αποςτάςεισ 5-17m από το πλζγμα γείωςθσ Τ΢. Εκατζρωκεν του ςθμείου ειςόδου των εναζριων ΓΜ ςτον Τ/΢ (δυτικι όψθ), γίνεται γαλβανικι διακοπι τθσ περίφραξθσ για 0.8m. Σο απομονωμζνο αυτό τμιμα φράχτθ ςυνολικϊν διαςτάςεων 15.45m (μαηί με το τμιμα γαλβανικισ απομόνωςθσ) δεν λαμβάνεται υπόψθ ςτουσ υπολογιςμοφσ λόγω περιοριςμοφ του λογιςμικοφ προςομοίωςθσ CYMgrd ςτο πλικοσ απομονωμζνων θλεκτροδίων. Ζγιναν διορκϊςεισ ςτο αρχικό ςχζδιο ςε απομονωμζνεσ ράβδουσ γείωςθσ που μετακινικθκαν ςτο πλθςιζςτερο ςθμείο ςφνδεςθσ με το πλζγμα γείωςθσ Τ΢ και προςτζκθκαν επιπλζον αγωγοί γείωςθσ ςτο πλζγμα γείωςθσ κτιρίου, ςε ςθμεία όπου αυτό ιταν αςφνδετο με το υπόλοιπο ςφςτθμα γείωςθσ του Τ΢. ΢τθν Εικόνα 1 παρουςιάηεται γραφικά το αρχικό ςχζδιο γειϊςεων.

Εικόνα 1:Αρχικό ΢χζδιο ΢υςτιματοσ Γειϊςεων Τ΢ ΤΣ.

΢τον Πίνακα 4 παρουςιάηεται το μικοσ αγωγϊν και ράβδων γείωςθσ, για το πλζγμα γείωςθσ Τ΢, το θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ και το άκροιςμά τουσ.

Πίνακας 4:Διαςτάςεισ ΢υςτιματοσ Γείωςθσ.

Μικοσ(m) Πλζγμα Γείωςθσ Θλεκτρόδιο Φράχτθ ΢φνολο Αγωγοί γείωςθσ 2851.7 359.4 3301.1 Ράβδοι γείωςθσ 90 -

2.1.1 Περίπτωςη 1: Γείωςη Υράχτη ωσ αυτόνομο ηλεκτρόδιο Τπολογιςμού ΢υςτόματοσ Γεύωςησ Αυτι θ περίπτωςθ ταυτίηεται με τo αρχικό ςχζδιο ςυςτιματοσ γειϊςεων (Εικόνα 2). ΢τθν Εικόνα 2 παρουςιάηεται θ προςομοίωςθ του ςχεδίου γειϊςεων ςτο λογιςμικό CYMgrd. ΢υμβολίηεται με πράςινο χρϊμα το αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ περίφραξθσ (distict electrode) και με κόκκινο χρϊμα το δίκτυο γείωςθσ Τ΢, όπου ειςάγεται το ρεφμα ςφάλματοσ (κφριο θλεκτρόδιο).

Εικόνα 2: ΢χζδιο γειϊςεων αυτόνομθσ γείωςθσ περίφραξθσ Τ΢ ΤΣ ςτο CYMgrd.

΢τον Πίνακα 5 παρουςιάηονται οι υπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ. ΢ε περίπτωςθ ςφάλματοσ ζχουμε ανφψωςθ δυναμικοφ γθσ για το κφριο θλεκτρόδιο (GPR) τάξθσ 11.95kV με μικρζσ αποκλίςεισ προςομοιϊςεων CYMgrd - GSA. To ρεφμα ςφάλματοσ φάςθσ-γθσ των 30kA λαμβάνοντασ υπόψθ μειωτικοφσ ςυντελεςτζσ (Εξιςϊςεισ 3 ζωσ 7) οδθγεί ςε μζγιςτο ρεφμα πλζγματοσ (ΙG) ςτο κφριο θλεκτρόδιο 24.752kA. Θ αντίςταςθ γείωςθσ ςυςτιματοσ(Rg) διαμορφϊνεται κφρια από τθν αντίςταςθ γείωςθσ κφριου θλεκτροδίου όπου ειςάγεται το ςφάλμα3 ςε 0.48Ω. ΢το αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ θ ανφψωςθ δυναμικοφ του ωσ προσ άπειρθ γθ ςυμβολίηεται ωσ DEP (Distinct Electrode Potential) 4 και εμφανίηει αποκλίςεισ ςτισ προςομοιϊςεισ CYMgrd - GSA.

Πίνακας 5: Τπολογιςμοί ΢υςτιματοσ Γείωςθσ.

CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%)

Rg(Ω) 0.4827 0.4822 -0.104

GPR(V) 11948 11934 -0.12

DEP(V) 7171 7398 -3.17

Ο τρόποσ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςε μια εγκατάςταςθ, όπωσ θ διαμόρφωςθ δυναμικοφ επιφάνειασ, μπορεί να μασ δείξει ποφ αναμζνεται να ςυναντιςουμε υψθλζσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ. ΢τθν επιφάνεια που αντιςτοιχεί ςτο ιςοδυναμικό5 κφριο θλεκτρόδιο ζχουμε ομοιόμορφα υψθλά επίπεδα δυναμικϊν επιφάνειασ και απότομθ μείωςθ όταν ξεπερνοφμε τα όρια του όπωσ φαίνεται ςτθν Εικόνα 3. Ο ρυκμόσ μεταβολισ δυναμικοφ επιφάνειασ ςε ςχζςθ με κζςθ είναι πιο ζντονοσ ςε κάκετεσ κατευκφνςεισ προσ το πλζγμα γείωςθσ Τ΢ και ιδίωσ ςε κατεφκυνςθ απομάκρυνςθσ από τισ γωνίεσ του και δείχνει τισ περιοχζσ που μπορεί να αναπτυχκοφν επικίνδυνεσ βθματικζσ τάςεισ6. Από τθν Εικόνα 4 μπορεί να γίνει μια πρϊτθ εκτίμθςθ για το πϊσ οι μζγιςτεσ βθματικζσ αναπτφςςονται ςτα όρια του πλζγματοσ

Ο υπολογιςμόσ αντίςταςθσ γείωςθσ γίνεται με τθ μζκοδο πεπεραςμζνων ςτοιχείων (Finite Element Method) ςτισ προςομοιϊςεισ γίνεται με καταμζριςθ θλεκτροδίων ςε τμιματα (elements) και υπολογιςμό ςε αυτά κατανομισ ρεφματοσ ςφάλματοσ. Σο άκροιςμα ρευμάτων των επιμζρουσ τμθμάτων ιςοφται με το μζγιςτο ρεφμα πλζγματοσ(IG). Ακολουκεί υπολογιςμόσ αμοιβαίων και ιδίασ αντίςταςθσ κάκε ςτοιχείου. Σο άκροιςμα των γινομζνων ιδίου τμιματοσ ρεφματοσ ςφάλματοσ επί ιδία αντίςταςθσ κάκε ςτοιχείου και αμοιβαίων αντιςτάςεων αυτοφ επί αντίςτοιχα ρεφματα ςφάλματοσ υπολοίπων ςτοιχείων δίνει το υπολογιηόμενο GPR. H αντίςταςθ γείωςθσ ςυςτιματοσ προκφπτει από το αποτζλεςμα τθσ διαίρεςθ GPR με IG. 4 ΢ε επιπλζον θλεκτρόδια που δεν ειςάγεται ρεφμα ςφάλματοσ γίνεται ανφψωςθσ δυναμικοφ τουσ ωσ προσ τθν άπειρθ γθ με βάςθ τθν μεταφερόμενθ τάςθ ςε αυτά από κφρια θλεκτρόδια. 5 ΢τισ προςομοιϊςεισ γίνεται παραδοχι πωσ δεν ζχουμε απϊλειεσ ςτα θλεκτρόδια βάςθ ΙΕΕΕ 80/2000. Με χριςθ χάλκινων αγωγϊν γείωςθσ (97% αγωγιμότθτα) θ παραδοχι αυτι δεν οδθγεί ςε ςφάλμα ςχεδίαςθσ (λάκοσ υπολογιςμό GPR). 6 Βθματικι τάςθ είναι θ μεταβολι δυναμικοφ επιφάνειασ ςε απόςταςθ 1m.

γείωςθσ. Οι τάςεισ επαφισ7 ςτο εςωτερικό του Τ΢ εντόσ ορίων πλζγματοσ γείωςθσ ζχουν ομοιόμορφο χαμθλό επίπεδο λόγω αντίςτοιχου ομοιόμορφου υψθλοφ δυναμικοφ επιφάνειασ.

Εικόνα 3: Δυναμικό επιφάνειασ ευρφτερθσ περιοχισ Τ΢ ΤΣ (CYMgrd).

΢τθν Εικόνα 4 παρουςιάηεται θ κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ΢υςτιματοσ Γειϊςεων. Τψθλζσ κατανομζσ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ οδθγοφν ςτισ αντίςτοιχεσ περιοχζσ ςε ανάπτυξθ υψθλϊν τάςεων επαφισ. Σο πλζγμα γείωςθσ Τ΢ με τθ γεωμετρία κάλυψθσ μεγάλθσ επιφάνειασ με μικροφσ βρόχουσ εξαςφαλίηει ομαλι διάχυςθ ρεφματοσ ςφάλματοσ με καταγραφι χαμθλότερων ρευματικϊν πυκνοτιτων ανά μζτρο θλεκτροδίου όςο κινοφμαςτε προσ το κζντρο του. Σο αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ ςε περιοχζσ μικρισ απόςταςθσ από πλζγμα Τ΢ εμφανίηει αρνθτικζσ τιμζσ ρευματικϊν πυκνοτιτων (πορτοκαλί χρϊμα) που δείχνουν τθ φορά διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςτισ αντίςτοιχεσ περιοχζσ από το ζδαφοσ προσ το θλεκτρόδιο. ΢ε εκείνεσ τισ περιοχζσ το δυναμικό επιφάνειασ είναι μεγαλφτερο του

Θ τάςθ επαφισ μεταξφ ανκρϊπου και αγϊγιμου αντικειμζνου ιςοφται με τθ διαφορά δυναμικοφ θλεκτροδίου γείωςθσ (ςτο οποίο ανυψϊνεται το γειωμζνο ςε αυτό αγϊγιμο αντικείμενο) με το δυναμικό επιφάνειασ.

δυναμικοφ αυτόνομου θλεκτροδίου (DEP). Οι υψθλζσ κατανομζσ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςτισ γωνίεσ αυτόνομου θλεκτροδίου ζωσ 12A/m οδθγοφν ςε ανάπτυξθ υψθλϊν τάςεων επαφισ ςε αυτζσ.

Εικόνα 4: Κατανομι Διάχυςθσ Ρεφματοσ ΢φάλματοσ ΢υςτιματοσ Γειϊςεων.

Τπολογιςμού βηματικών και τϊςεων επαφόσ ςτο φρϊχτη ΢τθν παροφςα υποενότθτα γίνονται αναλυτικοί υπολογιςμοί ςτο θλεκτρόδιο γείωςθσ περίφραξθσ τμθματικά κατά αξονικζσ διευκφνςεισ κάκετων και παράλλθλων δρόμων προσ το φράχτθ. ΢τθν Εικόνα 5 ςυμβολίηονται με ροη (Α1-Α14) τα ςθμεία υπολογιςμϊν βθματικϊν κάκετα ςτο φράχτθ ςε αποςτάςεισ ζωσ 100m από αυτόν και με μαφρο χρϊμα (Σ1-Σ15, -α: εντόσ, -β: εκτόσ φράχτθ) τα ςθμεία υπολογιςμϊν των βθματικϊν και των τάςεων επαφισ παράλλθλων δρόμων ςτο φράχτθ ςε απόςταςθ 1m από αυτόν8.

Ενϊ πραγματοποιικθκαν υπολογιςμοί βθματικϊν τάςεων και τάςεων επαφισ και εντόσ του πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ και βρζκθκαν αποτελζςματα εντόσ ορίων αςφαλείασ, αυτά δεν αναλφονται, κακϊσ δεν εμπίπτουν ςτο κζμα τθσ διπλωματικισ εργαςίασ.

Εικόνα 5: Δρόμοι υπολογιςμϊν Βθματικϊν και Σάςεων Επαφισ (a:εντόσ , b:εκτόσ φράχτθ) Τ΢ ΤΣ.

Για τθν τυπικι περίπτωςθ που ο φράχτθσ είναι απομονωμζνοσ, θ τάςθ επαφισ ςε ζνα ςθμείο του φράχτθ υπολογίηεται ωσ θ διαφορά δυναμικοφ επιφάνειασ απόςταςθσ 1m εντόσ ι εκτόσ φράχτθ (πικανι κζςθ ανκρϊπου) από το μζγιςτο δυναμικό του αυτόνομου θλεκτροδίου (DEP) ςτο οποίο γειϊνεται και ζτςι ανυψϊνεται ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ο αγϊγιμοσ φράχτθσ. Οι μζγιςτεσ τιμζσ τάςεων επαφισ δρόμων υπολογιςμοφ Σ1-Σ15 Αεςωτερικά, Β - εξωτερικά του φράχτθ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 6. Θ αρχικι εκτίμθςθ από τθν απεικόνιςθ κατανομισ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ (Εικόνα 6) για μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ ςτισ γωνίεσ του αυτόνομου θλεκτροδίου επιβεβαιϊνεται. ΢ε όλα τα τμιματα του φράχτθ αναπτφςςονται υψθλζσ τάςεισ επαφισ και απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ για τθν αςφάλεια από αυτζσ. Ζχουμε αποκλίςεισ ςτα αποτελζςματα προςομοιϊςεων CYMgrd-GSA που εν μζρει προκφπτουν από τθν απόκλιςθ υπολογιςμοφ DEP. Θ ανομοιομορφία αποκλίςεων δείχνει πωσ υπάρχει απόκλιςθ και ςτον υπολογιςμό δυναμικϊν επιφάνειασ.

Πίνακας 6: Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ εςωτερικά (A) και εξωτερικά (Β) του φράχτθ.

Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%)

T1A 172 188 -9 T5A 626 615 2 T9A 1288 1325 -3 T13A 185 171 7

T1B 331 330 0 T5B 849 873 -3 T9B 1740 1933 -11 T13B 435 433 0

T2A 651 682 -5 T6A 1202 1176 2 T10A 424 395 7 T14A 638 673 -5

T2B 562 497 11 T6B 452 466 -3 T10B 725 708 2 T14B 215 236 -10

T3A 552 558 -1 T7A 1111 1171 -5 T11A 220 209 5 T15A 618 594 4

T3B 820 806 2 T7B 457 493 -8 T11B 517 522 -1 T15B 331 330 0

T4A T4B 1380 1862 1633 2023 -18 -9 T8A T8B 957 623 974 647 -2 -4 T12A T12B 220 469 213 459 3 2 Απόλυτο Μζγιςτο 1862 2023

Οι βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμο κάκετο ςτο φράχτθ (Πίνακασ 7) είναι αρκετά χαμθλζσ. ΢ε όλα τα τμιματά του είναι αςφαλισ από αυτζσ, ακόμθ και αν δεν γίνει χριςθ υλικοφ επιφάνειασ, που αντιςτοιχεί ςε όριο αςφαλείασ ESTEP70=338V μεγαλφτερο των υπολογιςμϊν. Οι αποκλίςεισ ςτισ προςομοιϊςεισ επιβεβαιϊνουν πωσ υπάρχει απόκλιςθ ςτον τρόπο που υπολογίηονται τα δυναμικά επιφάνειασ ςε CYMgrd-GSA, αφοφ θ βθματικι τάςθ είναι θ μεταβολι δυναμικοφ επιφάνειασ ςε απόςταςθ 1m και οι αποκλίςεισ τθσ δεν είναι ομοιόμορφεσ.

Πίνακας 7: Μζγιςτεσ Βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ κάκετουσ προσ το φράχτθ.

Esmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Esmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%)

A1 273 259 5 A8 268 299 -12

A2 241 254 -5 A9 147 162 -10

A3 150 222 -48 A10 178 182 -2

A4 155 172 -11 A11 134 314 -134

A5 208 215 -3 A12 163 257 -57

A6 228 245 -8 A13 137 148 -8

A7 148 252 -71 A14 168 181 -8

΢υμπερϊςματα Παρατθρικθκαν αποκλίςεισ μεταξφ υπολογιςμϊν λογιςμικϊν CYMgrd-GSA. Ζντονθ απόκλιςθ είχε ο υπολογιςμόσ δυναμικοφ αυτόνομου θλεκτροδίου. Διαπιςτϊκθκε απόκλιςθ ςτον υπολογιςμό δυναμικϊν επιφάνειασ που ειςάγει περαιτζρω απόκλιςθ ςε τάςεισ επαφισ. Εκτιμάται πωσ γίνεται με διαφορετικό τρόπο θ ανάλυςθ των θλεκτροδίων ςε ςτοιχειϊδθ τμιματα (elements) γιατί δεν ζχουμε ζντονεσ αποκλίςεισ ςε υπολογιςμοφσ Rg,GPR. Για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτο φράχτθ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢ απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ πάχουσ 0.15m ςε αποςτάςεισ ζωσ 1m εςωτερικά και εξωτερικά του φράχτθ. Οι απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικϊν επιφανείασ προσ επίςτρωςθ ανά περιοχι φράχτθ αντίςτοιχου δρόμου υπολογιςμοφ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 8. Σο ςυνολικό εμβαδό επίςτρωςθσ υλικοφ επιφάνειασ ανά ελάχιςτθ απαιτοφμενθ ειδικι αντίςταςθ με αντίςτοιχα όρια αςφαλείασ δίνονται ςτον Πίνακα 9. Πίνακας 8: Απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικοφ επιφανείασ ανά περιοχι φράχτθ.

Αναφορά Βάρουσ A(mm2) 14.2 T1 130.9 T2 30.3 T3 26.4 T4 29.9 T5 33.7 T6 52.1 T7 40.7 T8 28.0 T9 137.1 T10 6.0 T11 26.1 T12 23.2 T13 114.0 T14 59.2 T15

70kg ρs(Ωm) 1000 4000 4000 7000 4000 4000 4000 4000 7000 4000 4000 1000 1000 2000 4000

50kg ρs(Ωm) 4000 4000 4000 8000 4000 6000 6000 5000 10000 4000 4000 4000 4000 3000 4000

Πίνακας 9: ΢υνολικό εμβαδό επίςτρωςθσ υλικϊν επιφάνειασ.

ρs(Ωm) 1000 2000 4000 7000

Es70(V) 1274 2272 4348 7422

Et70(V) Εμβαδό(mm2) 63 485 734 114 520 1253 54 2022

΢τθν επόμενθ ενότθτα (2.1.2) κα γίνει διερεφνθςθ μεκόδου γείωςθσ με χριςθ κοινοφ θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ-Τ΢.

2.1.2 Περίπτωςη 2: Κοινό ηλεκτρόδιο γείωςησ φράχτη-Τ΢ (διαςύνδεςη ανά 10m)

Τπολογιςμού ΢υςτόματοσ Γεύωςησ Επιλζγουμε διαςφνδεςθ ανά 10m του θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ με το πλζγμα γείωςθσ Τ΢ και ςυνεπϊσ, χριςθ ενόσ κοινοφ θλεκτροδίου γείωςθσ, το οποίο ςυμβολίηεται με κόκκινο χρϊμα ςτο ςχζδιο γειϊςεων (Εικόνα 6). Όλοι οι υπολογιςμοί τθσ περίπτωςθσ αυτισ κα ςυγκρικοφν με τουσ υπολογιςμοφσ τθσ Περίπτωςθσ 1.

Εικόνα 6: ΢χζδιο ΢υςτιματοσ Γείωςθσ με χριςθ κοινοφ θλεκτρόδιου γείωςθσ περίφραξθσ-Τ΢ ΤΣ.

Για τθ διαςφνδεςθ προςκζτουμε 36 αγωγοφσ γείωςθσ και ζχουμε αφξθςθ του ςυνολικοφ μικουσ του κφριου θλεκτροδίου γείωςθσ κατά 370m διαςφνδεςθσ και 359m από

θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ, ςυνολικά +24,8%. Αναλυτικά, οι νζεσ διαςτάςεισ του ςυςτιματοσ γείωςθσ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 10. Πίνακας 10: Διαςτάςεισ ΢υςτιματοσ Γείωςθσ.

Μικοσ(m) Πλζγμα Γείωςθσ Θλεκτρόδιο φράχτθ διαςυνδ. Αγωγοί γείωςθσ 2851.7 3671.5 24.8 359.4 370.4 Ράβδοι γείωςθσ 90 ΢φνολα 2941.7 Θλεκτρόδιο ΚΤΡΙΟ ΢φνολο MET.(%) Με τθ διαςφνδεςθ πετυχαίνουμε μείωςθ τθσ αντίςταςθσ γείωςθσ κατά 0.07Ω (5%), θ οποία δε μειϊνεται κατά το ίδιο ποςοςτό με αντίςτοιχθ αφξθςθ μικουσ θλεκτροδίου γείωςθσ (+24.8%), αφοφ εξαρτάται κυρίωσ από το χϊρο που καταλαμβάνει το ςφςτθμα γείωςθσ. Με τθ ςειρά τθσ, θ μείωςθ αντίςταςθσ γείωςθσ οδθγεί ςε ανάλογθ μείωςθ του μζγιςτου δυναμικοφ επιφάνειασ (GPR) ςτο δίκτυο γείωςθσ κατά 1850V (-15.5%), όπωσ φαίνεται ςτον Πίνακα 11. Οι αποκλίςεισ προςομοιϊςεων είναι μικρζσ.

Πίνακας 11:Τπολογιςμοί ΢υςτιματοσ Γείωςθσ.

CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%)

Rg(Ω) 0.4079 0.4075 0.10

GPR(V) 10098 10087 0.11

΢τθν Εικόνα 7 παρατθροφμε πωσ θ διαςφνδεςθ θλεκτροδίων «μεταφζρει» τισ υψθλζσ κατανομζσ ρεφματοσ των ορίων του πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ Περίπτωςθσ 1 (Εικόνα 4) ςτο θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ που πλζον αποτελεί το νζο εξωτερικό όριο του κοινοφ θλεκτροδίου γείωςθσ. Αναμζνεται θ καταπόνθςθ του φράχτθ με υψθλότερεσ τάςεισ επαφισ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ για τθ χριςθσ κοινοφ θλεκτρόδιου γείωςθσ φράχτθ-Τ΢.

Εικόνα 7: Κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

΢τθν Εικόνα 8 παρουςιάηονται οι τάςεισ επαφισ ςτθν περιοχι Τ΢ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ και επαφισ ανκρϊπου με αγϊγιμα αντικείμενα γειωμζνα ςτο κοινό θλεκτρόδιο γείωςθσ. ΢τθν Περίπτωςθ 1 με αυτόνομο θλεκτρόδιο φράχτθ είχαμε αρκετά μικρότερεσ τάςεισ επαφισ

ςτθν

περίμετρο

περίφραξθσ (172-1493V). Με τθ διαςφνδεςθ υπερδιπλαςιάηονται οι τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ.

Εικόνα 8:Σάςεισ επαφισ – Περιοχι (Χ,Τ): (-5-5) ζωσ (110,108).

Τπολογιςμού βηματικών και τϊςεων επαφόσ ςτο φρϊχτη ΢ε αυτι τθν υποενότθτα παρουςιάηονται υπολογιςμοί βθματικϊν και τάςεων επαφισ για τθν περίπτωςθ χριςθσ κοινοφ θλεκτροδίου (Εικόνα 9) ςαν μζκοδο γείωςθσ φράχτθ ςε κοινοφσ δρόμουσ με τθν Περίπτωςθ 1 και όλα τα αποτελζςματα ςυγκρίνονται. Επιπλζον παρουςιάηονται πίνακεσ με μζγιςτεσ τιμζσ των υπολογιηόμενων τάςεων και επιλεκτικά αναλυτικά διαγράμματα διαμόρφωςθσ των τάςεων ςε ςχζςθ με τθ κζςθ υπολογιςμοφ.

Εικόνα 9: Δρόμοι υπολογιςμϊν Βθματικϊν και Σάςεων Επαφισ.

Θ διαςφνδεςθ θλεκτροδίων γείωςθσ οδθγεί ςε επζκταςθ του κφριου θλεκτροδίου ςτα όρια του φράχτθ, με ςυνζπεια καταπόνθςθ τθσ περιφζρειασ εκτόσ του Τ΢ με υψθλότερεσ βθματικζσ τάςεισ. Ζχουμε ςθμαντικι ποςοςτιαία αφξθςθ των βθματικϊν τάςεων (Πίνακασ 12), με αποτζλεςμα πολλζσ περιοχζσ του φράχτθ να είναι εκτόσ ορίου αςφαλείασ αν δεν γίνει επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ (ESTEP70=338V). Ζχουμε αποκλίςεισ χωρίσ ομοιομορφία ςτισ προςομοιϊςεισ CYMgrd-GSA.

Πίνακας 12: Μζγιςτεσ Βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ κάκετουσ προσ το φράχτθ.

Esmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Esmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%)

A1 670 613 8 A8 563 632 -12

A2 646 705 -9 A9 256 284 -11

A3 506 558 -10 A10 511 533 -4

A4 569 514 10 A11 381 421 -11

A5 533 593 -11 A12 452 503 -11

A6 636 657 -3 A13 234 257 -10

A7 477 514 -8 A14 501 540 -8

΢το Διάγραμμα 1 παρουςιάηονται οι μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ (CYMgrd) για τουσ 14 δρόμουσ υπολογιςμοφ κάκετουσ προσ το φράχτθ και ςυγκρίνονται με τουσ αντίςτοιχουσ Περίπτωςθσ 1. Παρατθροφμε ςτον δρόμο Α1 μζγιςτο υπολογιςμό και μζςθ μεταβολι, ςτον Α4 μζγιςτθ μεταβολι και ςτον Α9 ελάχιςτθ μεταβολι ςε ςχζςθ με Περίπτωςθ 1.

800

Περίπτωςθ 1

Περίπτωςθ 2

700

Esmax(V)

600 500 400 300 200 100

0 1

9 10 11 12 13 14

A1-A14 Διάγραμμα 1: ΢φγκριςθ βθματικϊν τάςεων ςε δρόμουσ κάκετουσ ςτο φράχτθ Περίπτωςθσ 1 και 2.

Αναλυτικοί υπολογιςμοί βθματικϊν τάςεων (CYMgrd) ςε ςχζςθ με κζςθ υπολογιςμοφ για τουσ δρόμουσ που επιςθμάνκθκαν Α1,Α4,Α9 παρουςιάηονται ςτα Διαγράμματα 2, 3 ,4 αντίςτοιχα. Παρατθροφμε εκκετικι μείωςθ ςτισ υπολογιηόμενεσ τιμζσ ςε ςχζςθ με τθ κζςθ και ςυγκζντρωςθ μζγιςτων τιμϊν ςτα όρια του φράχτθ.

Βθματικι Σάςθ(V)

800

Περίπτωςθ 2

700

Περίπτωςθ 1

600

500 400 300 200 100 0 0

90 100

A1 (m)

Βθματικι Σάςθ(V)

Διάγραμμα 2: Θ βθματικι τάςθ δρόμου υπολογιςμϊν Α1 για Περιπτϊςεισ 1,2.

600

Περίπτωςθ 2

500

Περίπτωςθ 1

400 300

200 100 0 0

90 100

Α4(m) Διάγραμμα 3:Βθματικι τάςθ δρόμου υπολογιςμϊν Α4 για Περιπτϊςεισ 1,2.

Βθματικι Σάςθ(V)

300

Περίπτωςθ 2 Περίπτωςθ 1

250 200 150 100 50 0 0

100

Α9(m) Διάγραμμα 4: Βθματικι τάςθ δρόμου υπολογιςμϊν Α9 για Περιπτϊςεισ 1,2.

΢τον Πίνακα 13 παρουςιάηονται οι τάςεισ επαφισ ςε δρόμουσ παράλλθλουσ ςτο φράχτθ Ζχουμε αποκλίςεισ χωρίσ ομοιομορφία ςτισ προςομοιϊςεισ CYMgrd-GSA.

Πίνακασ 13: Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ εςωτερικά (A) και εξωτερικά (Β) του φράχτθ. Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%)

T1A 1521 1229 19 T5A 1616 1330 18 T9A 1928 1657 14 T13A 1693 1347 20

T1B 2110 1849 12 T5B 2065 1837 11 T9B 2118 1812 14 T13B 1993 1555 22

T2A 1490 1198 20 T6A 1421 1126 21 T10A 1599 1314 18 T14A 1953 1678 14

T2B 2125 1847 13 T6B 1761 1481 16 T10B 2119 1839 13 T14B 2397 2136 11

T3A 1605 1334 17 T7A 1123 825 27 T11A 1578 1604 -2 T15A 1456 1165 20

T3B 2103 1806 14 T7B 1559 1275 18 T11B 2013 1772 12 T15B 2108 1900 10

T4A T4B 2016 2103 1735 2622 14 -25 T8A T8B 1506 2061 1258 1812 16 12 T12A T12B 1550 1888 1304 1606 16 15 Απόλυτο Μζγιςτο 2742 2622 14

Οι μεταβολζσ ςτισ μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ δρόμων υπολογιςμοφ Σ1 ζωσ Σ15 ςε ςχζςθ με τθν Περίπτωςθ 1 φαίνονται και ςτα Διαγράμματα 5,6. Παρατθροφμε μεγαλφτερεσ

μεταβολζσ ςτουσ εξωτερικοφσ δρόμουσ που αντιςτοιχοφν ςτα νζα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ που ταυτίηονται με τθ κζςθ τθσ περίφραξθσ.

2500

Περίπτωςθ 1

Περίπτωςθ 2

Etmax(V)

2000 1500 1000 500 0

9 10 11 12 13 14 15

εςωτερικοί δρόμοι υπολογιςμϊν T1-T15 Διάγραμμα 5: Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ εςωτερικά του φράχτθ για Περιπτϊςεισ 1 και 2.

3000

Περίπτωςθ 1

Περίπτωςθ 2

Etmax(V)

2500 2000 1500 1000 500 0 1

9 10 11 12 13 14 15

εξωτερικοί δρόμοι υπολογιςμϊν T1-T15 Διάγραμμα 6: Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ εξωτερικά του φράχτθ για Περιπτϊςεισ 1 και 2.

Από το γράφθμα ςτο Διάγραμμα 7 επιβεβαιϊνεται θ ζντονθ επιρροι εςωτερικοφ δρόμου Σ14a - Περίπτωςθ 2 (εντόσ) που βρίςκεται πάνω ςτθ νζα τοπολογία γειϊςεων (Εικόνα 10) με χαρακτθριςτικι κυμάτωςθ και βυκίςεισ ςε κζςεισ που βρίςκονται κοντά ςε διαςταυρϊςεισ αγωγϊν διαςφνδεςθσ με θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ. Οι νζοι βρόχοι ζχουν καλι γεωμετρία (10Χ8.5m) με εξαίρεςθ τον ανοιχτό βρόχο ςθμείου διζλευςθσ εναζριων ΓΜ ςτον οποίο ζχουμε τισ υψθλότερεσ τάςεισ επαφισ9. Αυτό ςυμβαίνει γιατί το δυναμικό επιφάνειασ μειϊνεται περιςςότερο όςο κινοφμαςτε προσ τμιματα που ζχουμε μικρότερθ Εικόνα 10: Δρόμοσ υπολογιςμϊν Σ14.

κάλυψθ επιφάνειασ από το κφριο θλεκτρόδιο γείωςθσ

(Εικόνα 11) και ζτςι οι τάςεισ επαφισ αυξάνονται. Σζτοια τμιματα είναι και οι «γωνίεσ» ςυςτθμάτων γείωςθσ γι’ αυτό παρατθροφμε «κοιλιά» ςτα διαγράμματα δρόμου Σ14 που ζχει αρχι και τζλοσ κοντά ςε γωνίεσ πλζγματοσ. Οι αρνθτικζσ τιμζσ τάςεων επαφισ προκφπτουν όταν το δυναμικό επιφάνειασ είναι μεγαλφτερο από το δυναμικό του

Σάςθ Επαφισ(V)

αυτόνομου θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ (DEP).

Σ14(m)

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 -500 -1000 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Περίπτωςθ 2 (εκτόσ) Περίπτωςθ 2 (εντόσ)

Περίπτωςθ 1 (εκτόσ) Περίπτωςθ 1 (εντόσ)

Διάγραμμα 7: Σάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ - Δρόμοσ υπολογιςμοφ Σ14 για Περίπτωςθ 1 και 2.

Σο τμιμα διζλευςθσ ΓΜ κεωρείται μθ αγϊγιμο και αγείωτο και λαμβάνονται υπόψθ υπολογιςμοί τάςεων επαφισ για τα ανοιχτά άκρα αγϊγιμου φράχτθ που αντιςτοιχοφν ςτο δρόμο Σ14 για 0-25m και 36-60m (μζγιςτθ τάςθ επαφισ ςε Περίπτωςθ 2: 2397V).

΢τθν Περίπτωςθ 1 με κφριο θλεκτρόδιο το πλζγμα γείωςθσ Τ΢ ζχουμε μεγάλο ρυκμό μείωςθσ δυναμικοφ επιφάνειασ ςτθν περιοχι φράχτθ, επειδι βρίςκεται ςτα εξωτερικά όρια πλζγματοσ γείωςθσ (μζςθ απόςταςθ 10m). Σο δυναμικό αυτόνομου θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ (DEP) είναι μικρότερο ςε ςχζςθ με το δυναμικό επιφάνειασ εςωτερικϊν δρόμων και εκεί εμφανίηονται πάντα αρνθτικζσ τάςεισ επαφισ10. Αντιςτοίχωσ ςε τμιματα που ζχουμε διακοπι του αυτόνομου θλεκτροδίου γείωςθσ ζχουμε αρνθτικζσ τάςεισ επαφισ λόγω ανφψωςθσ δυναμικοφ επιφάνειασ ςε ςχζςθ με δυναμικό θλεκτροδίου φράχτθ.

Εικόνα 11: Δυναμικό επιφάνειασ δρόμου υπολογιςμϊν Σ14 Περίπτωςθσ 1(αριςτερά) και 2(δεξιά).

΢τον δρόμο Σ10 (Εικόνα 12), επιβεβαιϊνονται οι παρατθριςεισ που ζγιναν και προθγουμζνωσ.

΢το

Διάγραμμα

βλζπουμε τισ μζςεσ τιμζσ τάςεων επαφισ να αυξάνονται όςο πλθςιάηουμε γωνίεσ πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ που αντιςτοιχοφν ςτθν αρχι και ςτο τζλοσ του δρόμου Σ10, ενϊ μεγαλφτερθ επιρροι ςτισ μεταβολζσ ςθμειϊνεται

ςτον

εςωτερικό

δρόμο.

Εικόνα 12: Δρόμοσ υπολογιςμϊν Σ10.

Σο πρόςθμο τάςθσ επαφισ πρακτικά δείχνει και τθ γενικι κατεφκυνςθ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ με κετικζσ τιμζσ να δείχνουν φορά προσ το ζδαφοσ και αρνθτικζσ φορά προσ θλεκτρόδιο γείωςθσ.

T10(m)

Σάςθ Επαφισ(V)

2500 2000 1500 1000 500 0 -500 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Περίπτωςθ 2 (εκτόσ) Περίπτωςθ 2 (εντόσ)

Περίπτωςθ 1 (εκτόσ) Περίπτωςθ 1 (εντόσ)

Διάγραμμα 8: Σάςεισ επαφισ δρόμου υπολογιςμϊν Σ10 ςε ςχζςθ με κζςθ.

΢τα ςθμεία διαςφνδεςθσ ζχουμε υψθλότερο δυναμικό επιφάνειασ, όπωσ φαίνεται ςτθν Εικόνα 13 (δεξιά) και κατά ςυνζπεια βυκίςεισ ςτισ τάςεισ επαφισ ςτα αντίςτοιχα ςθμεία εςωτερικοφ δρόμου Περίπτωςθσ 2 που παρατθροφνται ςτο Διάγραμμα 8.

Εικόνα 13: Δυναμικό επιφάνειασ δρόμου υπολογιςμϊν Σ10 Περίπτωςθσ 1(αριςτερά) και 2(δεξιά).

΢υμπερϊςματα Θ διαςφνδεςθ θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ με πλζγμα Τ΢ οδθγεί ςε ανάπτυξθ υψθλότερων βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτθν περιοχι του φράχτθ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ. Θ μζκοδοσ γείωςθσ φράχτθ απορρίπτεται ωσ μθ ςυμφζρουςα τεχνικοοικονομικά, αφοφ απαιτεί, πζρα από χριςθ υλικϊν επιφανείασ υψθλϊν αντιςτάςεων, και εγκατάςταςθ επιπλζον αγωγϊν γείωςθσ για τθ διαςφνδεςθ. ΢υνίςταται μόνο ςε περίπτωςθ που υπάρχουν κίνδυνοι ζμμεςθσ ι άμεςθσ γαλβανικισ ςφνδεςθσ θλεκτροδίου γείωςθσ του φράχτθ – πλζγματοσ Τ΢. Για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτο φράχτθ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢ απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ πάχουσ 0.15m ςε αποςτάςεισ ζωσ 1m εςωτερικά και εξωτερικά του φράχτθ. Οι απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικϊν επιφανείασ προσ επίςτρωςθ ανά περιοχι φράχτθ αντίςτοιχου δρόμου υπολογιςμοφ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 14. Σο ςυνολικό εμβαδό επίςτρωςθσ υλικοφ επιφάνειασ ανά ελάχιςτθ απαιτοφμενθ ειδικι αντίςταςθ με αντίςτοιχα όρια αςφαλείασ δίνονται ςτον Πίνακα 15.

Πίνακας 14: Απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικοφ επιφανείασ ανά περιοχι φράχτθ. Αναφορά Βάροσς 2

A(mm ) T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15

14.2 130.9 30.3 26.4 29.9 33.7 52.1 40.7 28.0 137.1 6.0 26.1 23.2 114.0 59.2

70kg

50kg

ρs(Ωm) 8000

ρs(Ωm) -

8000

10000

8000

6000

9000

6000

8000

7000

10000

8000

7000

10000

7000

10000

7000

10000

9000

8000

Πίνακας 15: ΢υνολικό εμβαδό επίςτρωςθσ υλικϊν επιφάνειασ

ρs(Ωm) 6000 7000 8000 9000 10000

Es70(V) 6397 7422 8447 9445 10496

Et70(V) Εμβαδό(mm2) 86 1766 96 2022 430 2278 2528 114 26 2791

Ακολουκεί θ Περίπτωςθ 3 ςτθν οποία γίνεται διερεφνθςθ επιδράςεων διαςφνδεςθσ θλεκτροδίων φράχτθ-Τ΢ ανά 20m.

2.1.3 Περίπτωςη 3: Κοινό ηλεκτρόδιο γείωςησ φράχτη-Τ΢ (διαςύνδεςη ανά 20m)

Τπολογιςμού ΢υςτόματοσ Γεύωςησ ΢ε αυτό το ςενάριο εξετάηουμε τθ χριςθ κοινοφ θλεκτροδίου γείωςθσ με διαςφνδεςθ θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ-πλζγματοσ Τ΢ ςε μεγαλφτερθ απόςταςθ, ανά 20m φράχτθ. Σο όφελοσ είναι ότι εξοικονομείται θ εγκατάςταςθ 18 λιγότερων αγωγϊν γείωςθσ ςυνολικοφ μικουσ 181.2m για τθ διαςφνδεςθ ςε ςχζςθ με τθν Περίπτωςθ 2. Θ διαμόρφωςθ του νζου ςυςτιματοσ γείωςθσ φαίνεται ςτθν Εικόνα 14.

Εικόνα 14: ΢χζδιο ςυςτιματοσ γείωςθσ για διαςφνδεςθ θλεκτροδίων φράχτθ-Τ΢ ανά 20m.

Με τθ νζα εγκατάςταςθ και ςυγκρίνοντάσ τθν με τθν Περίπτωςθ 2 (Π2) όπου υπιρχε διαςφνδεςθ ανά 10m φράχτθ, πετυχαίνουμε μείωςθ του ςυνολικοφ μικουσ του θλεκτροδίου γείωςθσ κατά -4.9% και αφξθςθ κατά 5.7% ςε ςχζςθ τθν Περίπτωςθ 1 (Π1). Αναλυτικά, οι νζεσ διαςτάςεισ του πλζγματοσ γείωςθσ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 16.

Πίνακας 16: Διαςτάςεισ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Μικοσ(m) Πλζγμα γείωςθσ φράχτθσ διαςυνδ. Μετ.(%)Π1 5.7 Αγωγοί γείωςθσ 2851.7 3490.3 Ράβδοι γείωςθσ 90 359.4 189.2 Mερ.(%)Π2 -4.9 ΢φνολα 2941.7 Θλεκτρόδιο κφριο ΢φνολο Οι υπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 17. Γίνονται ςυγκρίςεισ αποτελεςμάτων με Περίπτωςθ 1 και Περίπτωςθ 2 βάςθ αποτελεςμάτων προςομοιϊςεων ςτο CYMgrd. Λαμβάνοντασ υπόψθ και τθ ςθμαντικι επίδραςθ τθσ γεωμετρίασ γειϊςεων, που διαμορφϊνεται κάκε φορά, ζχουμε: -Μικρι αφξθςθ Rg από 0.4079Ω ςε 0.4129Ω και GPR από 10098V ςε 10222V ςε ςχζςθ με τθν Περίπτωςθ 2(Π2). -΢θμαντικι βελτίωςθ Rg -14%, GPR -14.4% ςε ςχζςθ με τθν Περίπτωςθ 1(Π1) που είχαν τιμζσ 0.48Ω και 11948V αντίςτοιχα.

Πίνακας 17:Τπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ.

GSA CYMgrd MET.(%)Π1 MET.(%)Π2

Rg(Ω) 0.4125 0.4130 -14.0 1.2

GPR(V) 10210 10222 -14.4 1.2

΢τθν Εικόνα 15 παρουςιάηεται θ κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γειϊςεων. Παρατθροφμε ότι ςε τμιματα μεγαλφτερθσ απόςταςθσ θλεκτροδίων που διαμορφϊνονται μεγαλφτεροι βρόχοι ζχουμε ςυγκζντρωςθ υψθλότερων ρευματικϊν πυκνοτιτων. Σο ίδιο φαίνεται καλφτερα και με τθ ςφγκριςθ με τθν κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γειϊςεων Περίπτωςθσ 2(Εικόνα 7). Ζχουμε καταγραφι μεγαλφτερθσ μζγιςτθσ πυκνότθτασ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςε ςχζςθ με τθ διαςφνδεςθ θλεκτροδίων ανά 10m (28Α/m ζναντι 25Α/m).

Εικόνα 15: Κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

΢τθ γενικι εικόνα των τάςεων επαφισ ςτον Τ΢ μζχρι 5m εκτόσ του φράχτθ (Εικόνα 16) ςε ςχζςθ με Περίπτωςθ 2 ζχουμε μεταβολζσ πλάτουσ τθσ τάξθσ των +100V (1.5%), θ οποία είναι ανάλογθσ τάξθσ με τθν αντίςτοιχθ μεταβολι GPR (1.2%). Αυτό δείχνει και τθ μεγάλθ ςθμαςία του GPR, του οποίου ελζγχοντασ τθ μεταβολι, μποροφμε να ζχουμε μια γενικι εικόνα των μεταβολϊν ςτισ τιμζσ τάςεων επαφισ που αναμζνουμε ςε τροποποιιςεισ μεκόδων γείωςθσ με χριςθ κοινοφ θλεκτροδίου. ΢τθν περίπτωςθ 3, που εξετάηεται εδϊ, θ μορφι των τάςεων επαφισ ςε ςχζςθ με κζςθ ακολουκεί

κυματϊςεισ

μεγαλφτερθσ διάρκειασ 20m, όςο

το

διάςτθμα

διαςυνδζςεων θλεκτροδίων φράχτθ-Τ΢.

Εικόνα 16: Σάςεισ επαφισ (CYMgrd) – Περιοχι (Χ,Τ): (-5-5) ζωσ (110,108).

Τπολογιςμού βηματικών και τϊςεων επαφόσ ςτο φρϊχτη ΢τθν παροφςα ενότθτα γίνονται αναλυτικοί υπολογιςμοί βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςε δρόμουσ κοινοφσ με τισ προθγοφμενεσ περιπτϊςεισ και ςτθ ςυνζχεια ακολουκοφν ςυγκρίςεισ με αυτζσ. Οι μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ κάκετουσ ςτο φράχτθ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 18. Ζχουμε πάλι αποκλίςεισ ςτισ προςομοιϊςεισ CYMgrd-GSA χωρίσ ομοιομορφία.

Πίνακας 18: Μζγιςτεσ Βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ κάκετουσ προσ το φράχτθ.

Esmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Esmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%)

A1 695 633 9 A8 589 665 -13

A2 593 622 -5 A9 255 284 -11

A3 516 575 -11 A10 539 563 -4

A4 587 530 10 A11 402 445 -11

A5 538 607 -13 A12 468 524 -12

A6 648 665 -3 A13 234 258 -10

A7 487 530 -9 A14 498 548 -10

Οι μεταβολζσ ςε ςχζςθ με τθν Περίπτωςθ 1 και 2 παρουςιάηονται ςτο Διάγραμμα 9. Οι ζντονεσ αυξιςεισ βθματικϊν τάςεων ςε ςχζςθ με Περίπτωςθ 1 οφείλονται ςτθν «μεταφορά» ορίων πλζγματοσ γείωςθσ ςτο φράχτθ που γίνεται λόγω τθσ διαςφνδεςθσ θλεκτροδίων γείωςθσ. ΢ε ςχζςθ με τθν Περίπτωςθ 2 ζχουμε μικρι αφξθςθ γιατί με τθ γεωμετρία μεγαλφτερων βρόχων ζχουμε μεγαλφτερθ αςυμμετρία ςε ςχζςθ με τουσ μικροφσ βρόχουσ πλζγματοσ γείωςθσ (6Χ6m) και μεγαλφτερο ρυκμό μείωςθσ δυναμικοφ επιφάνειασ ςε ςχζςθ με κζςθ.

800

Περίπτωςθ 1

Περίπτωςθ 2

Περίπτωςθ 3

700

Esmax(V)

600 500 400 300 200 100 0 1

9 10 11 12 13 14

A1-A14 Διάγραμμα 9: Μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ δρόμων Α1-Α14 των Περιπτϊςεων 1,2,3.

Για τισ τάςεισ επαφισ παρουςιάηεται θ μεταβολι ςε ςχζςθ με διαςφνδεςθ ανά 10m (Περίπτωςθ 2) 11 . Θ διαςφνδεςθ ανά 20m ςε ςχζςθ με αυτιν ανά 10m οδθγεί ςε μεγαλφτερουσ βρόχουσ και κάλυψθ μικρότερθσ επιφάνειασ από θλεκτρόδιο γείωςθσ, που ςυνεπάγεται μικρότερα δυναμικά επιφάνειασ ςτθν περιοχι του φράχτθ. Επίςθσ, όπωσ υπολογίςκθκε, θ νζα γεωμετρία μικρότερου ςυνολικοφ μικουσ θλεκτροδίου γείωςθσ οδθγεί ςε μικρι αφξθςθ Rg, GPR, με ςυνζπεια οι τάςεισ επαφισ που προκφπτουν από τθ διαφορά δυναμικοφ επιφάνειασ από GPR να αυξάνονται, όπωσ φαίνεται ςτον Πίνακα 19. ΢τουσ εςωτερικοφσ δρόμουσ που βρίςκονται πάνω ςτθ γεωμετρία μεγαλφτερων βρόχων ςθμειϊνονται μεγαλφτερεσ μειϊςεισ δυναμικοφ επιφάνειασ και ζτςι μεγαλφτερεσ αυξιςεισ τάςεων επαφισ. Αναπαράςταςθ των μζγιςτων τάςεων επαφισ δρόμων υπολογιςμοφ Σ1Σ15 εντόσ και εκτόσ φράχτθ για Περιπτϊςεισ 2,3 γίνεται ςτα Διαγράμματα 10,11. ΢θμειϊνεται πωσ για τμιμα φράχτθ ςτθν περιοχι διζλευςθσ ΓΜ που κεωρείται μθ αγϊγιμο (αγείωτο) και αντίςτοιχο δρόμο υπολογιςμοφ Σ15Α,Σ15Β λαμβάνονται υπόψθ υπολογιςμοί τάςεων επαφισ 0-25m και 36-60m γιατί εκεί μποροφν να αναπτυχκοφν.

΢ε ςχζςθ με τθν Περίπτωςθ 1, είναι προφανζσ ότι τάςεισ επαφισ αυξάνονται ακόμθ περιςςότερο από ότι με τθ διαςφνδεςθ ανά 10m.

Πίνακας 19: Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ εςωτερικά (A) και εξωτερικά (Β) του φράχτθ.

Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%)

T1A 1772 1487 16 T5A 2055 1761 14 T9A 2253 1976 12 T13A 2097 1707 19

T1B 2244 1987 11 T5B 2341 2112 10 T9B 2270 2014 11 T13B 2120 1708 19

T2A 1604 1310 18 T6A 1567 1271 19 T10A 1812 1555 14 T14A 2021 1744 14

T2B 2239 1947 13 T6B 1884 1602 15 T10B 2234 1957 12 T14B 2477 2215 11

2500

T3A 1852 1576 15 T7A 1253 942 25 T11A 1814 1802 1 T15A 1626 1342 17

Περίπτωςθ 2

T3B 2242 1948 13 T7B 1632 1347 17 T11B 2203 1957 11 T15B 2244 2570 -15

T4A T4B 2343 2341 2055 2864 12 -22 T8A T8B 1833 2270 1549 2014 15 11 T12A T12B 1735 2013 1449 1730 16 14 Απόλυτο Μζγιςτο 1492 2742 12

Περίπτωςθ 3

Etmax(V)

2000 1500 1000

500 0 1

9 10 11 12 13 14 15

εςωτερικοί δρόμοι T1-T15 Διάγραμμα 10: Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ ςε παράλλθλουσ δρόμουσ ςτο φράχτθ Περιπτϊςεων 2,3.

Περίπτωςθ 2

2500

Περίπτωςθ 3

Etmax(V)

2000 1500 1000 500 0 1

9 10 11 12 13 14 15

εξωτερικοί δρόμοι T1-T15 Διάγραμμα 11: Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ ςε παράλλθλουσ δρόμουσ ςτο φράχτθ Περιπτϊςεων 2,3.

΢υμπερϊςματα Με διαςφνδεςθ ανά 20m αντί ανά 10m ζχουμε μικρζσ αυξιςεισ ςε βθματικζσ και τάςεισ επαφισ και τεχνικοοικονομικό όφελοσ λόγω εγκατάςταςθσ 50% λιγότερων αγωγϊν διαςφνδεςθσ. Βζβαια, θ πιο ςυμφζρουςα λφςθ είναι να διατθρθκεί το αρχικό ςχζδιο με τθν εγκατάςταςθ αυτόνομου θλεκτροδίου φράχτθ (Περίπτωςθ 1). Χριςιμο ςυμπζραςμα είναι πωσ το επίπεδο των βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ με τθ μζκοδο χριςθσ κοινοφ θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ-Τ΢ εξαρτάται κφρια από τισ διαςτάςεισ και τθ γεωμετρία ανάπτυξθσ του θλεκτροδίου. Γεωμετρία κάλυψθσ μεγαλφτερθσ επιφάνειασ ςτο οριηόντιο επίπεδο πετυχαίνει μεγαλφτερθ επίδραςθ και γίνεται με επζκταςθ – πφκνωςθ βρόχων πλζγματοσ12. ΢ε ςθμεία, όπωσ τα εξωτερικά όρια πλεγμάτων γείωςθσ ι οι «γωνίεσ» τουσ, όπου αναπόφευκτα ζχουμε περιοριςμό οριηόντιασ επιφάνειασ που μποροφμε να καλφψουμε με τα οριηόντια θλεκτρόδια, τοποκετοφνται οι ράβδοι γείωςθσ που ςυμβάλλουν ςτον περιοριςμό επικίνδυνων τάςεων ςτα ςθμεία αυτά. Σο αρχικό ςχζδιο είχε τθ ςυνιςτϊμενθ τοποκζτθςθ ράβδων γείωςθσ ςτθν περίμετρο ςυςτιματοσ γείωςθσ Τ΢. Με τθ διαςφνδεςθ θλεκτρόδιων γείωςθσ Τ΢-φράχτθ πρακτικά επεκτείνουμε το δίκτυο γείωςθσ Τ΢ μζχρι τθν περίφραξθ και ζχουμε τθ νζα περίμετρό του

΢ε περίπτωςθ που ειςάγονται ζντονεσ αςυμμετρίεσ με πφκνωςθ βρόχων γείωςθσ περιμετρικά για τον περιοριςμό τάςεων επαφισ, μπορεί να ζχουμε ανάπτυξθ επικίνδυνων βθματικϊν τάςεων ςτθν αντίςτοιχθ περιοχι.

ςτο φράχτθ με τισ ράβδουσ γείωςθσ κοντά μεν αλλά ςτο εςωτερικό του δικτφου γείωςθσ. Ζγινε δοκιμι τοποκζτθςθσ επιπλζον ράβδων γείωςθσ ςτθ νζα περίμετρο δικτφου γείωςθσ Τ΢, ςτο επίπεδο του φράχτθ ανά 30m για τθν Περίπτωςθ 3, αλλά θ επίδραςθ ςτισ τάςεισ επαφισ φράχτθ ιταν μικρι (μειϊςεισ τάξθσ 100V) και για αυτό επιλζχκθκε μθ περεταίρω διερεφνθςθ του ςεναρίου αυτοφ. Δραςτικι επζμβαςθ για μείωςθ τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ ςε περίπτωςθ γείωςθσ του ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢ είναι θ επζκταςθ πλζγματοσ ςτα όρια του που κα εξεταςτεί ςε επόμενθ υποενότθτα (2.2.2). Για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτο φράχτθ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢ απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ πάχουσ 0.15m ςε αποςτάςεισ ζωσ 1m εςωτερικά και εξωτερικά του φράχτθ. Οι απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικϊν επιφανείασ προσ επίςτρωςθ ανά περιοχι φράχτθ αντίςτοιχου δρόμου υπολογιςμοφ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 20. Σο ςυνολικό εμβαδό επίςτρωςθσ υλικοφ επιφάνειασ ανά ελάχιςτθ απαιτοφμενθ ειδικι αντίςταςθ με αντίςτοιχα όρια αςφαλείασ δίνονται ςτον Πίνακα 21. Τπάρχουν τμιματα φράχτθ εκτόσ ορίων αςφαλείασ τάςεων επαφισ και θ περίπτωςθ αυτι απορρίπτεται.

Πίνακας 20: Απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικοφ επιφανείασ ανά περιοχι φράχτθ. Αναφορά Βάροσς 2

A(mm ) T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15

14.2 130.9 30.3 26.4 29.9 33.7 52.1 40.7 28.0 137.1 6.0 26.1 23.2 114.0 59.2

70kg

50kg

ρs(Ωm) 8000

ρs(Ωm) -

8000

9000

7000

9000

7000

8000

7000

10000

8000

9000

10000

Πίνακας 21: ΢υνολικό εμβαδό επίςτρωςθσ υλικϊν επιφάνειασ.

ρs(Ωm) 7000 8000 9000 10000

Es70(V) Et70(V) Εμβαδό(mm2) 112 7422 2022 410 8447 2278 144 9472 2534 59 10496 2791 26 Μθ αςφαλι

2.2. ΣΕΛΙΚΟ ΢ΦΕΔΙΟ ΢Τ΢ΣΗΜΑΣΟ΢ ΓΕΙΩ΢Η΢ Σο αρχικό ςχζδιο γειϊςεων Τ΢ ΤΣ απορρίφκθκε ςτο ςτάδιο μετριςεων. Οι μετριςεισ επικίνδυνων τάςεων ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢ ιταν μεγαλφτερεσ από τα αποτελζςματα προςομοιϊςεων. Σο τελικό δίκτυο γειϊςεων που εγκαταςτάκθκε ςτον Τ΢ ζχει μεταβολζσ ςτθ γεωμετρία του πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ και ςτθ κζςθ τθσ περίφραξθσ ΤΣ. Σο νζο ςχζδιο γειϊςεων παρουςιάηεται ςτθν Εικόνα 17 και οι αλλαγζσ που γίνονται είναι: - Επζκταςθ πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ (γαλάηιο χρϊμα) και διαςφνδεςθ με θλεκτρόδιο γείωςθσ γειτονικοφ πυλϊνα εναζριων ΓΜ ΤΣ που βρίςκεται εντόσ ορίων οικοπζδου εγκατάςταςθσ. - Επζκταςθ κζςθσ περίφραξθσ ΤΣ (κόκκινο χρϊμα) ςτα όρια του νζου πλζγματοσ γείωςθσ ΤΣ.

Εικόνα 17: Επζκταςθ πλζγματοσ γείωςθσ ςε πυλϊνα ΓΜ και αυτόνομο θλ. γείωςθσ φράχτθ ΤΣ.

΢τθν υποενότθτα 2.2.1 γίνονται υπολογιςμοί των γειϊςεων περίφραξθσ ΤΣ για τθν περίπτωςθ εγκατάςταςθσ αυτόνομου θλεκτρόδιου γείωςθσ (Εικόνα 17). Διερευνάται θ επίδραςθ γεωμετρίασ ςτροφισ (τόξου, γωνίασ) του θλεκτροδίου γείωςθσ του φράχτθ ςτισ γωνίεσ τθσ περίφραξθσ. ΢τθν υποενότθτα 2.2.2 εξετάηεται θ γείωςθ περίφραξθσ ΤΣ ςτο κφριο θλεκτρόδιο με επζκταςθ πλζγματοσ γείωςθσ ΤΣ, ςτα όρια του οικοπζδου 1m εξωτερικά τθσ περίφραξθσ (Εικόνα 18). Διερευνάται, επίςθσ, θ επίδραςθ γεωμετρίασ ςτροφισ (τόξου, γωνίασ) του πλζγματοσ γείωςθσ ςτισ γωνίεσ τθσ περίφραξθσ. ΢τθν υποενότθτα 2.2.3 μελετάται μια προτεινόμενθ μζκοδοσ γείωςθσ του φράχτθ με τμθματικι γείωςι του ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢, τμθματικι γείωςθ του ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο και γαλβανικι απομόνωςθ των δφο τμθμάτων, με χριςθ μθ αγϊγιμου φράχτθ (αγείωτου).

Εικόνα 18: Επζκταςθσ Πλζγματοσ Γείωςθσ ςτα όρια οικοπζδου και γείωςθ φράχτθ ΤΣ ςε αυτό.

2.2.1 Γείωςη φράχτη ωσ αυτόνομο ηλεκτρόδιο

Τπολογιςμού ΢υςτόματοσ Γεύωςησ ΢τθν Εικόνα 19 παρουςιάηεται το ςχζδιο δικτφου γειϊςεων ςτο CYMgrd με επζκταςθ πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ (κόκκινο χρϊμα) ςτα όρια ενόσ γειτονικοφ πυλϊνα εναζριων ΓΜ και αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ ΤΣ (πράςινο χρϊμα). Ζχει προςτεκεί και θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ ΜΣ (λευκό χρϊμα), αλλά, ςε αυτι τθν ενότθτα, κεωρείται ανενεργό, για καλφτερθ ςφγκριςθ των αποτελεςμάτων μεταξφ CYMgrd13, GSA κακϊσ και μεταβολϊν ςε ςχζςθ με τθν Περίπτωςθ 1 (2.1.1).

Εικόνα 19: ΢χζδιο ΢υςτιματοσ Γείωςθσ (CYMgrd).

΢τον Πίνακα 22 παρουςιάηονται οι νζεσ διαςτάςεισ του ςυςτιματοσ γείωςθσ και οι μεταβολζσ ςε ςχζςθ με τθν Περίπτωςθ 1 (2.1.1).

Tο CYMgrd δεν ζχει δυνατότθτα προςομοίωςθσ πάνω από ζνα αυτόνομο θλεκτρόδιο.

Πίνακας 22: Διαςτάςεισ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Θλεκτρόδια κφριο αυτόνομο ΢φνολα Μικοσ(m) Πλζγμα Γείωςθσ Θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ αγωγοί γείωςθσ 2852 φράχτθ ΤΣ 388 3708 νζοι αγωγοί γείωςθσ 270 ράβδοι γείωςθσ 90 φράχτθ ΜΣ ΢φνολο 3212 108 Μεταβολι ΠΕΡ1 (%) 11 11 7 Οι υπολογιςμοί του ςυςτιματοσ γείωςθσ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 23. Θ νζα γεωμετρία του ςυςτιματοσ γείωςθσ οδθγεί ςε βελτίωςθ Rg,GPR και ςε μικρι μείωςθ του δυναμικοφ του αυτόνομου θλεκτροδίου (DEP). Θ τελικι μεταβολι DEP προκφπτει από μείωςθ λόγω μείωςθσ GPR και αφξθςθ λόγω προςζγγιςθσ ορίων πλζγματοσ (περιοχι πυλϊνα ΓΜ).

Πίνακας 23: Τπολογιςμοί ςυτιματοσ γείωςθσ.

Rg(Ω) GPR(V) DEP(V) CYMgrd 0.4576 11326 7223 Μεταβολι ΠΕΡ1 (%) -5.09 -5.09 -0.41 GSA 0.4571 11313 7468 Μεταβολι ΠΕΡ1 (%) -5.08 -5.08 -0.74 ΢τθν Εικόνα 20 βλζπουμε τθ διαμόρφωςθ του δυναμικοφ επιφάνειασ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢ ανφψωςθσ με προςομοίωςθ ςτο GSA. Θ γενικι μορφι ιςοδυναμικϊν επιφανειϊν διαμορφϊνεται κφρια από τθ γεωμετρία του πλζγματοσ γείωςθσ (κφριο θλεκτρόδιο). Θ αςυμμετρία τθσ απόςταςθσ του αυτόνομου θλεκτρόδιου από το πλζγμα γείωςθσ οδθγεί ςε ανάπτυξθ διαφορετικϊν επιπζδων επικίνδυνων τάςεων ανά τμιμα φράχτθ και ειςάγει αςυμμετρία ςτθ γενικι μορφι των ιςοδυναμικϊν επιφανειϊν. Τψθλζσ βθματικζσ τάςεισ (Εικόνα 22) αναμζνεται να αναπτυχκοφν ςτα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ όπου ζχουμε γριγορθ αλλαγι ιςοδυναμικϊν επιφανειϊν (ροη, μωβ, ςκοφρο μωβ). ΢το θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ (λευκι γραμμι), ανάλογα με τθν απόςταςθ του από το πλζγμα γείωςθσ Τ΢, αντιςτοιχοφν επιφάνειεσ με δυναμικά τάξθσ 6.3-6.9kV (πράςινο χρϊμα), 6.97.5kV (γαλάηιο χρϊμα), 7.5-8.1kV (μπλε χρϊμα). Οι ελάχιςτεσ τάςεισ επαφισ (Εικόνα 23) εςωτερικά και εξωτερικά του φράχτθ εμφανίηονται όταν θ λευκι γραμμι βρίςκεται ςτα όρια γαλάηιασ-μπλε περιοχισ (περίπου 10m από πλζγμα Τ΢), όπου ζχουμε δυναμικά επιφάνειασ ίδιασ τάξθσ με DEP. Τψθλζσ τάςεισ επαφισ αναμζνεται να αναπτυχκοφν ςε τμιματα του φράχτθ όπου αυτόσ πλθςιάηει πολφ (διείςδυςθ ςε επιφάνειεσ μπλε χρϊματοσ) ι απομακρφνεται πολφ (διείςδυςθ ςε επιφάνειεσ πράςινου χρϊματοσ) από το πλζγμα

γείωςθσ. Αρνθτικζσ τάςεισ επαφισ (DEP>δυναμικοφ επιφάνειασ) εμφανίηονται όταν θ λευκι γραμμι βρίςκεται ςε μπλε περιοχι και δείχνουν τθ φορά διάχυςθσ του ρεφματοσ ςφάλματοσ από το ζδαφοσ προσ το αυτόνομο θλεκτρόδιο. Αντίςτοιχα, ςε αυτζσ τισ περιοχζσ, που το αυτόνομο θλεκτρόδιο βρίςκεται ςε απόςταςθ ζωσ 5m από το πλζγμα γείωςθσ Τ΢, εμφανίηει αρνθτικι κατανομι ρεφματοσ ςφάλματοσ ζωσ -16.5Α/m και ςτθν Εικόνα 21 ςυμβολίηεται με κίτρινο, πορτοκαλί ι κόκκινο χρϊμα.

Εικόνα 20: Δυναμικό Επιφάνειασ περιοχισ Τ΢ ςτο GSA.

Εικόνα 21: Κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ.

Εικόνα 22: Βθματικζσ Σάςεισ ςτθν περιοχι Τ΢ ΤΣ.

Εικόνα 23: Σάςεισ Επαφισ ςτο φράχτθ Τ΢ ΤΣ.

΢τθν Εικόνα 24 βλζπουμε πωσ, χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ (Εt70=251V, Εs70=338V), ζχουμε τμιματα φράχτθ αςφαλι από βθματικζσ και τάςεισ επαφισ (πράςινο χρϊμα), τμιματα αςφαλι μόνο από βθματικζσ (κίτρινο χρϊμα) και μθ αςφαλι τμιματα (κόκκινο χρϊμα).

Εικόνα 24: Αςφαλείσ Περιοχζσ Τ΢ ΤΣ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ.

Τπολογιςμού Βηματικών και τϊςεων Επαφόσ Οι δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ παρουςιάηονται ςτθν Εικόνα 25. Οι κάκετοι προσ το φράχτθ δρόμοι υπολογιςμοφ Α1-Α14 (ροη χρϊμα) είναι κοινοί με αυτοφσ ςτο αρχικό ςχζδιο (2.1). Με τθ μετακίνθςθ του φράχτθ ςτα νζα όρια ζχουν γίνει μεταβολζσ ςτουσ παράλλθλουσ προσ το φράχτθ δρόμουσ υπολογιςμοφ Σ11-Σ14 του αρχικοφ ςχεδίου και προςτζκθκαν επιπλζον δρόμοι ςε γωνίεσ, για καλφτερθ μελζτθ των ακραίων τιμϊν. Οι νζοι παράλλθλοι δρόμοι υπολογιςμοφ 1m εντόσ (a) και εκτόσ (b) του φράχτθ, Μ1-Μ16, ςυμβολίηονται με κόκκινο χρϊμα. Με διακεκομμζνθ μαφρθ γραμμι ςυμβολίηονται τα ςθμεία διαχωριςμοφ (αρχισ-τζλουσ) των δρόμων Μ1-Μ16.

Εικόνα 25: Δρόμοι Τπολογιςμοφ Βθματικϊν και Σάςεων Επαφισ (a:εντόσ, b:εκτόσ) φράχτθ.

Οι μζγιςτεσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ που αναπτφςςονται ςτο φράχτθ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢ για τουσ δρόμουσ υπολογιςμοφ Μ1-Μ16, κακϊσ και οι αποκλίςεισ των προςομοιϊςεων CYMgrd ςε ςχζςθ με GSA παρουςιάηονται ςτουσ Πίνακα 24 και Πίνακα 25, αντίςτοιχα. Επιβεβαιϊνονται οι γενικζσ εκτιμιςεισ που ζγιναν ςτουσ υπολογιςμοφσ του ςυςτιματοσ γείωςθσ βάςθ τθσ διαμόρφωςθσ του δυναμικοφ επιφάνειασ. Τψθλζσ τάςεισ

επαφισ ζχουμε ςε τμιματα του φράχτθ, αποςτάςεων μικρότερων από 5m (M14,M15) ι μεγαλφτερων από 10m (M4,M5,M9,M10). Τψθλζσ βθματικζσ τάςεισ ζχουμε ςε περιοχζσ όπου ο φράχτθσ πλθςιάηει τα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ (Μ14,Μ15). Περιςςότερεσ και μεγαλφτερεσ αποκλίςεισ των προςομοιϊςεων CYMgrd-GSA ζχουμε ςε υπολογιςμοφσ των τάςεων επαφισ. Πίνακας 24: Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ εςωτερικά (A) και εξωτερικά (Β) του φράχτθ.

Etmax(V) M1A M1B M2A M2B M3A M3B M4A M4B CYMgrd 168 776 450 236 259 671 1451 2009 GSA 331 809 453 239 249 698 1516 2123 Αποκλίςεισ(%) -97 -4 -1 -1 4 -4 -4 -6 Etmax(V) M5A M5B M6A M6B M7A M7B M8A M8B CYMgrd 1451 2009 927 463 860 272 716 741 GSA 1472 2061 881 482 877 278 718 775 Αποκλίςεισ(%) -1 -3 5 -4 -2 -2 0 -5 Etmax(V) M9A M9B M10A M10B M11A M11B M12A M12B CYMgrd 1416 1880 1416 1880 534 830 271 714 GSA 1404 1872 1466 1950 542 822 287 745 Αποκλίςεισ(%) 1 0 -4 -4 -1 1 -6 -4 Etmax(V) M13A M13B M14A M14B M15A M15B M16A M16B CYMgrd 325 506 1783 279 2225 427 719 776 GSA 321 530 1815 319 2451 560 736 814 Αποκλίςεισ(%) 1 -5 -2 -14 -10 -31 -2 -5 Μζγιςτο(V) CYMgrd 2225 GSA 2451 Πίνακας 25: Μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ παράλλθλα ςτο φράχτθ (A: εςωτερικά, Β:εξωτερικά).

Esmax(V) M1A M1B M2A M2B M3A M3B M4A M4B CYMgrd 48 92 44 36 78 76 369 173 GSA 66 97 31 25 60 86 235 116 Αποκλίςεισ(%) -515 -5 30 31 24 -12 36 33 Esmax(V) M5A M5B M6A M6B M7A M7B M8A M8B CYMgrd 223 136 198 74 42 12 80 78 GSA 232 112 167 60 50 11 69 88 Αποκλίςεισ(%) -4 17 15 19 -21 12 14 -13 Esmax(V) M9A M9B M10A M10B M11A M11B M12A M12B CYMgrd 240 186 209 117 38 129 27 67 GSA 209 120 216 119 39 88 31 74 Αποκλίςεισ(%) 13 35 -3 -2 -2 32 -16 -11 Esmax(V) M13A M13B M14A M14B M15A M15B M16A M16B CYMgrd 38 54 500 122 434 137 94 108 GSA 39 68 454 85 484 138 123 106 Αποκλίςεισ(%) -2 -25 9 30 -11 -1 -31 1 Μζγιςτο(V) CYMgrd 500 GSA 484

Οι βθματικζσ τάςεισ ςε κάκετουσ ςτο φράχτθ δρόμουσ υπολογιςμοφ Α1-Α14 παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 26. Μζγιςτθ βθματικι τάςθ ζχουμε ςτο δρόμο Α3, όπου ο φράχτθσ βρίςκεται κοντά ςτα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ. ΢τισ υπόλοιπεσ περιοχζσ τθσ περίφραξθσ ζχουμε αςφάλεια από βθματικζσ τάςεισ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ (Εs70=338V)

Πίνακας 26: Μζγιςτεσ Βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ κάκετουσ προσ το φράχτθ.

Esmax(V) A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14

CYMgrd 279 233 499 143 216 248 165 290 152 208 137 189 140 191

Αποκλίςεισ(%) GSA 5 266 -7 251 2 488 -62 232 -8 232 -8 267 -99 328 -13 328 -10 168 -4 217 -108 285 -26 239 -9 153 -4 198

Επύδραςη γεωμετρύασ ςτροφόσ ηλεκτροδύου γεύωςησ φρϊχτη Θ κζςθ τθσ περίφραξθσ ταυτίηεται με τθ κζςθ του αυτόνομου θλεκτροδίου γείωςθσ ςε όλα τα τμιματα, εκτόσ από τα ςθμεία ςτροφισ θλεκτροδίου τθσ, που γίνεται με γεωμετρία τόξου. Ζγινε διερεφνθςθ ςτροφισ θλεκτροδίου με γωνία και οι νζοι υπολογιςμοί μζγιςτων επικίνδυνων τάςεων ςτο φράχτθ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 27. Πετυχαίνουμε βελτίωςθ των τάςεων επαφισ και μόνο ςτισ βθματικζσ τάςεισ εκτόσ φράχτθ (Β) ζχουμε αφξθςθ.

Πίνακας 27: Μζγιςτεσ Βθματικζσ και τάςεισ επαφισ για ςτροφι θλ. γείωςθσ φράχτθ με γωνία.

Etmax(V) Μεταβολι(%) Esmax(V) Μεταβολι(%)

M4A M4B M5A M5B M9A M9B M10A M10B 971 1828 985 1717 833 1419 858 1579 Μεταβ.ΜΕ΢Θ(%) -56 -16 -49 -20 -69 -32 -71 -24 -42 112 177 107 178 50 196 129 221 Μεταβ.ΜΕ΢Θ(%) -110 34 -118 37 -377 5 -63 47 -68

Ο λόγοσ κετικισ επίδραςθσ τθσ ςτροφισ του αυτόνομου θλεκτροδίου με γωνία μπορεί να γίνει κατανοθτόσ αν διερευνθκεί πϊσ θ γεωμετρία ςτροφισ του επθρεάηει το δυναμικό επιφάνειασ. ΢τθν Εικόνα 26 παρατθροφμε πωσ το θλεκτρόδιο γείωςθσ με DEP=7.5kV μεγαλφτερο του επιπζδου τοπικϊν ιςοδυναμικϊν επιφανειϊν μεταβάλλει τθ γενικι μορφι τουσ, που είναι ςυμμετρικι με το πλζγμα γείωςθσ Τ΢. ΢υμβάλλει ςτθ διαμόρφωςθ τοπικοφ δυναμικοφ επιφάνειασ, επεκτείνοντασ περιοχζσ που είναι πιο κοντά ςτο δυναμικό του (DEP). Θ ςτροφι με γωνία (αριςτερά) αυξάνει περεταίρω τα δυναμικά επιφάνειασ ςτθν περιοχι του φράχτθ, και ζτςι οδθγεί ςε μικρότερθ διαφορά αυτϊν από το DEP, δθλαδι μικρότερεσ τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ. Θ γωνία, όμωσ, ειςάγει επιπλζον αςυμμετρία ςτο ρυκμό μεταβολισ των δυναμικϊν επιφάνειασ ςε ςχζςθ με τθ κζςθ τουσ, γεγονόσ που οδθγεί ςε αφξθςθ των βθματικϊν τάςεων ςτθν περιοχι του φράχτθ. Εικόνα 26: Δυναμικό Επιφάνειασ ςε ςτροφι θλ.γείωςθσ.

΢υμπερϊςματα Σο νζο ςχζδιο γειϊςεων με επζκταςθ πλζγματοσ γειϊςθσ προσ το γειτονικό πυλϊνα εναζριων ΓΜ δυςχεραίνει τισ επικίνδυνεσ τάςεισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτο φράχτθ, όταν αυτόσ γειϊνεται ςε αυτόνομο θλεκτρόδιο. Θ κφρια αιτία είναι ότι οι αλλαγζσ αυτζσ εντείνουν τθν αςυμμετρία απόςταςθσ μεταξφ αυτόνομου θλεκτροδίου και πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢. Σο αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ διειςδφει ςε μεγαλφτερα τμιματά του ςε αντίςτοιχεσ επιφάνειεσ με υψθλότερα (κοντά ςτο πλζγμα) ι χαμθλότερα (μακριά από πλζγμα) δυναμικά ςε ςχζςθ με τθν ανφψωςθ του δυναμικοφ του ωσ προσ τθ γθ (DEP) που δεν μεταβάλλεται ζντονα, από 7398V ςε 7468V (GSA). Ο φράχτθσ ςτο τμιμα διζλευςθσ εναζριων ΓΜ φτάνει ςε απόςταςθ ζωσ 1.5m από το πλζγμα γείωςθσ Τ΢ τθ ςτιγμι που θ μζςθ απόςταςι του ςτισ υπόλοιπεσ περιοχζσ είναι ςχεδόν ςτακερι ςτα 10m και θ μζγιςτθ απόςταςθ του από το πλζγμα παραμζνει ςτισ γωνίεσ του ςτα 17m. Μεγαλφτερθ επιβάρυνςθ ςε τάςεισ επαφισ ζχουμε ςτισ περιοχζσ που

αποκλίνουν περιςςότερο από τθ μζςθ απόςταςθ των 10m, που αντιςτοιχεί ςε δυναμικά επιφάνειασ επιπζδου DEP . Οι περιοχζσ αυτζσ είναι ςτο τμιμα διζλευςθσ ΓΜ και ςτισ γωνίεσ τθσ περίφραξθσ που ζχουν αποςτάςεισ 15-17m από το πλζγμα γείωςθσ Τ΢. ΢το τμιμα διζλευςθσ ΓΜ ζχουμε επίςθσ ςθμαντικι αφξθςθ βθματικϊν τάςεων, επειδι ο φράχτθσ πλθςιάηει αρκετά τα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ ςτα οποία εμφανίηονται οι μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ ςτο οικόπεδο του Τ΢. Για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτο φράχτθ, ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢ απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ πάχουσ 0.15m ςε αποςτάςεισ ζωσ 1m εςωτερικά και εξωτερικά του φράχτθ. Οι απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικϊν επιφανείασ προσ τθν επίςτρωςθ ανά περιοχι του φράχτθ, αντίςτοιχου δρόμου υπολογιςμοφ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 28. Σο ςυνολικό εμβαδό τθσ επίςτρωςθσ του υλικοφ επιφάνειασ ανά ελάχιςτθ απαιτοφμενθ ειδικι αντίςταςθ με αντίςτοιχα όρια αςφαλείασ δίνονται ςτον Πίνακα 29.

Πίνακας 28: Απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικοφ επιφανείασ ανά περιοχι φράχτθ.

Αναφορά Βάρουσ A(mm2) M1 26.37 M2 91.06 M3 19.53 M4 53.42 M5 44.46 M6 33.71 M7 52.26 M8 40.7 M9 21.32 M10 18.15 M11 140.8 M12 33.86 M13 30.42 M14 44.13 M15 52.98 M16 84.66

70kg ρs(Ωm) 4000 1000 4000 8000 7000 4000 4000 4000 7000 7000 4000 4000 4000 7000 7000 4000

50kg ρs(Ωm) 4000 4000 4000 10000 4000 4000 4000 4000 10000 10000 4000 4000 9000 4000

Πίνακας 29: ΢υνολικό εμβαδό επίςτρωςθσ υλικϊν επιφάνειασ

ρs(Ωm) 1000 4000 7000 8000

Es70(V) 1274 4348 7422 8447

Et70(V) 485 1253 2022 2278

Εμβαδό(mm2) 26 685 0 752

2.2.2 Γείωςη φράχτη ςτο πλέγμα γείωςησ Τ΢ ΢τθν παροφςα υποενότθτα διερευνάται θ επζκταςθ του πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ ζωσ 1m εξωτερικά του φράχτθ. Ο φράχτθσ γειϊνεται ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢. Τπολογιςμοί γειϊςεων γίνονται με προςομοιϊςεισ μόνο ςτο GSA λόγω περιοριςμοφ του CYMgrd ςε υπολογιςμοφσ θλεκτροδίων μεγάλων διαςτάςεων14. Εξετάηεται θ επίδραςθ τθσ ςτροφισ πλζγματοσ ςε άνω και κάτω δεξιό άκρο (Εικόνα 27) γεωμετρίασ τόξου αντί γωνίασ. Όλα τα αποτελζςματα ςυγκρίνονται με τθν περίπτωςθ γείωςθσ του φράχτθ ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο (2.2.1).

Εικόνα 27: ΢χζδιο Δικτφου Γειϊςεων για γείωςθ φράχτθ ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢ (GSA).

Τπολογιςμού ΢υςτόματοσ Γεύωςησ Οι νζεσ διαςτάςεισ του ΢υςτιματοσ Γείωςθσ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 30. Ζχουμε ςθμαντικι αφξθςθ του μικουσ του κφριου θλεκτρόδιου από 3212m ςε 4746m λόγω

Επιλζγεται ανάλυςθ θλεκτροδίων ςε ςτοιχεία (elements) μικουσ 1m. Σο CYMgrd ζχει περιοριςμό πλικουσ ςτοιχείων 3500 και το GSA 5000. Σο ςυνολικό μικοσ των θλεκτροδίων δικτφου γείωςθσ τθσ υποενότθτασ 2.2.2 είναι 4746m, που αντιςτοιχεί ςε 4746 elements.

επζκταςθσ του πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ ςτα όρια του οικοπζδου, με μζςθ διάςταςθ βρόχων πλζγματοσ 6Χ6m.

Πίνακας 30: Διαςτάςεισ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Πλζγμα Τ΢ Αυτόνομο θλ. ΜΘΚΟ΢(m) αρχικοί αγωγοί γείωςθσ 2852 αγωγοί γείωςθσ για διαςφνδεςθ πυλϊνα ΓΜ 270 4746 0 αγωγοί γείωςθσ επζκταςθσ πλζγματοσ προσ φράχτθ 1531 ράβδοι γείωςθσ 93 ΢φνολο 4746 Θλεκτρόδια κφριο αυτόνομο ΢φνολα Μεταβολι μικουσ ςε ςχζςθ 2.2.1 (%) 32 -100 24

Ζχουμε ςθμαντικι βελτίωςθ Rg,GPR με μειϊςεισ κατά 21% ςε ςχζςθ με τθν προθγοφμενθ περίπτωςθ (2.2.1). Οι υπολογιςμοί παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 31.

Πίνακας 31: Τπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Μεταβολι(%)

Rg(Ω) 0.3781 -21

GPR(V) 9360 -21

΢τθν Εικόνα 28 ζχουμε παράςταςθ των δυναμικϊν επιφάνειασ, και τα νζα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ (1m εξωτερικά του φράχτθ) ςυμβολίηονται με λευκι γραμμι. Παρατθροφμε απότομθ μεταβολι των δυναμικϊν επιφάνειασ ςτα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ και ζτςι αναμζνεται ςθμαντικι αφξθςθ των βθματικϊν τάςεων ςε εξωτερικά τμιματα του φράχτθ. Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ αναμζνεται να ζχουμε ςε γωνίεσ ορίου του πλζγματοσ (εξωτερικά φράχτθ), όπου αντιςτοιχοφν δυναμικά επιφάνειασ τιμϊν 7.2kV-8kV (βακφ μωβ και μπλε περιοχι), αρκετά χαμθλότερα ςε ςχζςθ με το GPR. Θ υψθλι κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ (Εικόνα 29) ζωσ 20A/m (μπλε γραμμζσ) ςε γωνίεσ πλζγματοσ γείωςθσ επιβεβαιϊνει τθν εκτίμθςθ των περιοχϊν μζγιςτων τάςεων επαφισ. Οι βθματικζσ και οι τάςεισ επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτον Τ΢ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ παρουςιάηονται ςτισ Εικόνα 30 και Εικόνα 31, αντίςτοιχα, και ςυμφωνοφν με τισ παραπάνω παρατθριςεισ.

Εικόνα 28: Δυναμικό επιφάνειασ περιοχισ Τ΢ ΤΣ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ γθσ.

Εικόνα 29: Κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γειϊςεων Τ΢ ΤΣ.

Εικόνα 30: Βθματικζσ τάςεισ ςτθν περιοχι Τ΢ ΤΣ.

Εικόνα 31: Σάςεισ επαφισ ςτθν περιοχι Τ΢ ΤΣ.

΢τθν Εικόνα 32 γίνεται παράςταςθ των αςφαλϊν περιοχϊν Τ΢ ΤΣ, χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ (Εt70=251V, Εs70=338V). Για αςφάλεια από τισ βθματικζσ τάςεισ απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ ςτθν εξωτερικι περιοχι φράχτθ ζωσ 3m. Για αςφάλεια από τισ τάςεισ επαφισ απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ 1m εντόσ και εκτόσ του φράχτθ.

Εικόνα 32: Αςφαλείσ περιοχζσ από βθματικζσ και τάςεισ επαφισ Τ΢ ΤΣ.

Τπολογιςμού Βηματικών και Σϊςεων Επαφόσ ςτο φρϊχτη Οι υπολογιςμοί βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ γίνονται ςε κοινοφσ δρόμουσ υπολογιςμοφ με περίπτωςθ χριςθσ αυτόνομου θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ (2.2.1).

Εικόνα 33: Δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ.

Οι μζγιςτεσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςε δρόμουσ υπολογιςμοφ παράλλθλουσ ςτο φράχτθ ςε αποςτάςεισ 1m εςωτερικά (Α) και εξωτερικά του (Β) παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 32. Επίςθσ, γίνεται ςφγκριςθ των αποτελεςμάτων ςε ςχζςθ με τθ γείωςθ του φράχτθ ςε αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ. Παρατθροφμε βελτίωςθ των τάςεων επαφισ ςε δρόμουσ υπολογιςμοφ που αντιςτοιχοφν ςε γωνίεσ περίφραξθσ (Μ4-Μ5,Μ9-Μ10,Μ14Μ15), οι οποίεσ όμωσ παραμζνουν ςε υψθλά επίπεδα. ΢τα υπόλοιπα τμιματα του φράχτθ ζχουμε αφξθςθ των τάςεων επαφισ. ΢τα περιςςότερα τμιματα του φράχτθ (εκτόσ οριςμζνων εςωτερικϊν) ζχουμε αφξθςθ των βθματικϊν τάςεων. Οι μζγιςτεσ βθματικζσ

τάςεισ ςε δρόμουσ κάκετουσ ςτο φράχτθ παρουςιάηουν ςθμαντικζσ επιβαρφνςεισ (Πίνακασ 33) ςε ςχζςθ με τθ 2.2.1.

Πίνακας 32: Μζγιςτεσ Βθματικζσ και Σάςεισ επαφισ ςε δρόμουσ παράλλθλουσ ςτο φράχτθ.

Etmax(V) Μεταβολι(%) Esmax(V) Μεταβολι(%) Etmax(V) Μεταβολι(%) Esmax(V) Μεταβολι(%) Etmax(V) Μεταβολι(%) Esmax(V) Μεταβολι(%) Etmax(V) Μεταβολι(%) Esmax(V) Μεταβολι(%)

M1A M1B M2A M2B M3A M3B M4A M4B 909 1512 696 697 712 860 1217 1980 64 46 35 66 65 19 -25 -7 254 552 159 100 149 147 348 697 -15 82 81 75 60 42 32 83 M5A M5B M6A M6B M7A M7B M8A M8B 1194 1543 618 586 707 655 841 770 -23 -34 -43 18 -24 58 15 -1 317 478 143 79 170 73 198 87 27 77 -17 23 70 85 65 -2 M9A M9B M10A M10B M11A M11B M12A M12B 1289 809 1311 715 907 1073 809 1073 -9 -131 -12 -173 40 23 65 31 369 152 381 1066 211 177 194 236 43 21 43 89 81 50 84 69 M13A M13B M14A M14B M15A M15B M16A M16B 757 745 696 1402 690 1419 922 1530 58 29 -157 85 -279 61 20 47 170 158 176 428 167 124 223 293 77 57 -150 72 -255 -27 45 64

Πίνακας 33: Μζγιςτεσ Βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ κάκετουσ προσ το φράχτθ.

Etmax(V) A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14

GSA 537 564 444 417 602 647 461 560 775 492 363 463 787 474

Μεταβολι(%) 51 56 -9 50 61 59 50 41 78 56 23 49 81 58

Επύδραςη γεωμετρύασ ςτροφόσ πλϋγματοσ γεύωςησ ΢τον Πίνακα 34 παρουςιάηονται οι μζγιςτεσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ με ςτροφι του πλζγματοσ γείωςθσ με γεωμετρία τόξου και ςυγκρίνονται με ςτροφι γωνίασ. Θ ςτροφι με τόξο βελτιϊνει τισ βθματικζσ τάςεισ και τισ εςωτερικζσ τάςεισ επαφισ αλλά επιβαρφνει τισ εξωτερικζσ τάςεισ επαφισ. Για τθν περίπτωςι μασ, που ζχουμε περίφραξθ ςτα όρια πλζγματοσ γείωςθσ, θ γεωμετρία τόξου δεν είναι ευμενισ γιατί επιβαρφνει τισ ιδθ υψθλζσ εξωτερικζσ του φράχτθ τάςεισ επαφισ. Πίνακας 34: Μζγιςτεσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ για ςτροφι πλ. γείωςθσ με τόξο.

Etmax(V) Μεταβ. (%) Esmax(V) Μεταβ. (%)

M4A M4B M5A M5B M9A M9B M10A M10B 920 2492 1031 2317 1062 2061 1033 2309 Μεταβ.ΜΕ΢Θ(%) -21 -98 -16 33 -21 61 -27 69 -2 195 195 199 316 50 196 129 221 Μεταβ.ΜΕ΢Θ(%) -79 -258 -59 -51 -58 59 -55 -163 -83

΢υμπερϊςματα Θ γείωςθ του φράχτθ ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢ με επζκταςθ πλζγματοσ ζωσ 1m εξωτερικά του φράχτθ βελτιϊνει τισ τάςεισ επαφισ τμθμάτων του φράχτθ, που, ςε περίπτωςθ χριςθσ αυτόνομου θλεκτροδίου γείωςθσ (2.2.1), απζκλιναν ζντονα από τθ μζςθ απόςταςι του από το πλζγμα γείωςθσ. ΢τα υπόλοιπα τμιματα φράχτθ οι βθματικζσ και οι τάςεισ επαφισ είναι πιο δυςμενισ ςε ςχζςθ με τθ γείωςθ του φράχτθ ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο (2.2.1).

Για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτο φράχτθ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢ απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ πάχουσ 0.15m ςε αποςτάςεισ ζωσ 1m εςωτερικά και εξωτερικά του φράχτθ. Οι απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικϊν επιφανείασ προσ τθν επίςτρωςθ ανά περιοχι του φράχτθ αντίςτοιχου δρόμου υπολογιςμοφ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 35. Σο ςυνολικό εμβαδό τθσ επίςτρωςθσ του υλικοφ επιφάνειασ ανά τθν ελάχιςτθ απαιτοφμενθ ειδικι αντίςταςθ με τα αντίςτοιχα όρια αςφαλείασ δίνονται ςτον Πίνακα 36.

Πίνακας 35: Απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικοφ επιφανείασ ανά περιοχι φράχτθ.

Αναφορά Βάρουσ A(mm2) M1 26.37 M2 91.06 M3 19.53 M4 53.42 M5 44.46 M6 33.71 M7 52.26 M8 40.7 M9 21.32 M10 18.15 M11 140.8 M12 33.86 M13 30.42 M14 44.13 M15 52.98 M16 84.66

70kg ρs(Ωm) 6000 4000 4000 5000 6000 4000 4000 4000 5000 5000 4000 4000 4000 5000 5000 6000

50kg ρs(Ωm) 8000 4000 4000 10000 8000 4000 4000 4000 6000 7000 5000 5000 4000 7000 7000 8000

Πίνακας 36: ΢υνολικό εμβαδό επίςτρωςθσ υλικϊν επιφάνειασ.

ρs(Ωm) 4000 5000 6000

Es70(V) 4348 5373 6397

Et70(V) 1253 1510 1766

Εμβαδό(mm2) 442 190 155

Για προςταςία ζναντι των βθματικϊν τάςεων απαιτείται επιπλζον επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ ςε αποςτάςεισ 1-3m εξωτερικά του φράχτθ (ι 2m εξωτερικά του πλζγματοσ γείωςθσ), ελάχιςτθσ ειδικισ αντίςταςθσ 1000Ωm και πάχουσ 0.15m (Εs70=1274V)

2.2.3 Σμηματική γείωςη φράχτη ςτο πλέγμα γείωςησ Τ΢ ΢ε αυτι τθν υποενότθτα διερευνάται θ τμθματικι γείωςθ φράχτθ ςτο πλζγμα Τ΢, θ τμθματικι γείωςθ ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο και θ γαλβανικι απομόνωςθ των δφο τμθμάτων με χριςθ μθ αγϊγιμου φράχτθ (αγείωτου). Οι αλλαγζσ ςτο ςχζδιο γειϊςεων ςθμειϊνονται ςτθν Εικόνα 34 και βαςίηονται ςτθν αξιοποίθςθ των προτερθμάτων των μεκόδων γείωςθσ που ζχουν αναλυκεί ςτισ προθγοφμενεσ υποενότθτεσ. Οι προςομοιϊςεισ γίνονται ςτο GSA, για ευκολία ςτθ ςφγκριςθ των αποτελεςμάτων με τισ προθγοφμενεσ μεκόδουσ γείωςθσ (2.2.1, 2.2.2).

Εικόνα 34: ΢χζδιο ςυςτιματοσ γειϊςεων.

Τπολογιςμού ΢υςτόματοσ Γεύωςησ ΢τθν Εικόνα 35 παρουςιάηεται το ΢χζδιο ΢υςτιματοσ Γειϊςεων που προςομοιϊνεται ςτο λογιςμικό GSA. Με πράςινο χρϊμα ςυμβολίηεται το αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ και με μπλε το πλζγμα γείωςθσ Τ΢ ανφψωςθσ τάςθσ .

Εικόνα 35: ΢χζδιο ΢υςτιματοσ Γειϊςεων (GSA).

΢τον Πίνακα 37 παρουςιάηονται οι διαςτάςεισ του ςυςτιματοσ γείωςθσ. Ζχουμε μικρότερο αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ ςε ςχζςθ με τθν 2.1.1, λόγω τμθματικισ γείωςθσ του φράχτθ ςε πλζγμα Τ΢ ςτο τμιμα διζλευςθσ εναζριων ΓΜ. Θ μείωςθ των διαςτάςεων του θλεκτροδίου είναι πιο ζντονθ ςε ςχζςθ με τθν 2.1.2, επειδι δε γίνεται επζκταςθ του πλζγματοσ γείωςθσ. Πίνακας 37: Διαςτάςεισ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Μικοσ(m) Πλζγμα Γείωςθσ Θλ. γείωςθσ φράχτθ αγωγοί γείωςθσ 2852 3555 αγωγοί γείωςθσ για διας. πυλϊνα ΓΜ 270 343 ράβδοι γείωςθσ 90 ΢φνολο 3212 Θλεκτρόδια κφριο αυτόνομο ΢φνολα Μεταβολι2.2.1(%) 0 -13 -1 Μεταβολι2.2.2(%) -48 100 -33

Οι υπολογιςμοί του ςυςτιματοσ γείωςθσ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 38. Θ μείωςθ των διαςτάςεων του θλεκτροδίου γείωςθσ οδθγεί ςε αφξθςθ Rg,GPR ςε ςχζςθ με τισ μεκόδουσ γείωςθσ 2.2.1,2. Ενδιαφζρον ζχει θ αναλυτικι ςφγκριςθ με τθν ενιαία γείωςθ του φράχτθ ςε αυτόνομο θλεκτρόδιο (2.2.1), όπου οι αλλαγζσ του ςυςτιματοσ γειϊςεων περιορίηονται ςε διαςτάςεισ και γεωμετρία θλεκτρόδιου γείωςθσ του φράχτθ. Παρατθροφμε μικρι ςυμβολι του αυτόνομου θλεκτροδίου ςτθ διαμόρφωςθ αντίςταςθσ γείωςθσ του ςυςτιματοσ. Θ νζα γεωμετρία και μεταβολι -13% ςτο μικοσ του αυτόνομου θλεκτροδίου μεταβάλλει μθδαμινά Rg,GPR (0.04%). Θ απόςταςθ αυτόνομου θλεκτροδίου από κφριο επθρεάηει κακοριςτικά το δυναμικό ανφψωςθσ του αυτόνομου θλεκτροδίου. Με τθν αφαίρεςθ τμιματοσ αυτόνομου θλεκτροδίου που είχε ελάχιςτθ απόςταςθ από το πλζγμα γείωςθσ Τ΢ (τμιμα πφργου ΓΜ) και μεταφορά του δεφτερου πιο κοντινοφ τμιματοσ ςτο όριο οικοπζδου (από 5m ςε 6m απόςταςθ από το πλζγμα Τ΢) πετυχαίνουμε μείωςθ DEP κατά 347V (-4.87%). Θ μείωςθ ανφψωςθσ του δυναμικοφ του αυτόνομου θλεκτροδίου αναμζνεται να βελτιϊςει τισ υψθλζσ τάςεισ επαφισ που εμφανίηονταν ςε τμιματα του φράχτθ με μεγάλεσ αποςτάςεισ από το πλζγμα Τ΢ (γωνίεσ φράχτθ- περιοχζσ χαμθλοφ δυναμικοφ επιφάνειασ).

Πίνακας 38: Τπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Μεταβολι2.2.1(%) Μεταβολι2.2.2(%)

Rg(Ω) 0.4573 0.04 17.32

GPR(V) 11317 0.04 17.29

DEP(V) 7121 -4.87 -

΢τθν απεικόνιςθ δυναμικοφ επιφάνειασ (Εικόνα 36) το αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ ςυμβολίηεται με ζντονθ μαφρθ γραμμι και βρίςκεται κάτω από επιφάνειεσ με δυναμικά τθσ τάξθσ των 6.3-6.9 kV (βακφ πράςινο) ςε γωνίεσ περίφραξθσ, 6.9-7.5 kV (γαλάηιο) ςτο μεγαλφτερο μζροσ του φράχτθ και 7.5-8.1kV (μπλε) ςτα ςθμεία διακοπισ του. Λαμβάνοντασ υπόψθ τθν ανφψωςθ του δυναμικοφ του αυτόνομου θλεκτροδίου (DEP=7.1kV) κα ζχουμε ελάχιςτεσ τάςεισ επαφισ ςε περιοχζσ, όπου το θλεκτρόδιο γείωςθσ βρίςκεται μεταξφ των ορίων τθσ γαλάηιασ προσ τθν πράςινθ περιοχι των δυναμικϊν επιφάνειασ. Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ κα ζχουμε ςτο τμιμα διακοπισ φράχτθ (αρνθτικοφ πρόςθμου) και ςτισ άνω δεξιά και κάτω δεξιά γωνίεσ του φράχτθ (κετικοφ πρόςθμου). Αντίςτοιχα ςε αυτά τα τμιματα του φράχτθ, με μεγάλθ διαφορά του δυναμικοφ επιφάνειασ με τθν ανφψωςθ δυναμικοφ θλεκτροδίου (DEP), εμφανίηονται και οι μζγιςτεσ αρνθτικζσ (-15Α/m) και κετικζσ κατανομζσ (12-16A/m) διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ του αυτόνομου θλεκτροδίου (Εικόνα 37). Ο

ρυκμόσ μεταβολισ του δυναμικοφ επιφάνειασ ανά μζτρο (βθματικι τάςθ) είναι υψθλόσ ςτα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢.

Εικόνα 36: Δυναμικό επιφάνειασ ςτθν περιοχι Τ΢.

Εικόνα 37: Κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Οι τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ παρουςιάηονται ςτθν Εικόνα 38 και οι βθματικζσ τάςεισ ςτθν περιοχι Τ΢ ςτθν Εικόνα 39, όπου με πράςινο και κίτρινο χρϊμα, αντίςτοιχα, ςυμβολίηονται περιοχζσ αςφαλείσ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ (Εt70=251V, Εs70=338V).

Εικόνα 38: Σάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ ΤΣ.

Εικόνα 39: Βθματικζσ τάςεισ ςτθν περιοχι Τ΢.

΢τθν Εικόνα 40 ςτθν κάτοψθ του ςχεδίου ςυςτιματοσ γειϊςεων ςυμβολίηονται με πράςινο χρϊμα τμιματα φράχτθ αςφαλι από τάςεισ επαφισ με κίτρινο περιοχζσ αςφαλισ από βθματικζσ τάςεισ και με κόκκινο χρϊμα μθ αςφαλείσ περιοχζσ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ (Εt70=251V, Εs70=338V). Παρατθροφμε πωσ θ κζςθ του φράχτθ επθρεάηει τθν αςφάλεια των περιοχϊν από τισ βθματικζσ τάςεισ. ΢ε τμιματα του φράχτθ που πλθςιάηουν το πλζγμα γείωςθσ ςε αποςτάςεισ μικρότερεσ των 10m επεκτείνεται θ περιοχι επικίνδυνων βθματικϊν 2m. Αυτό ςυμβαίνει γιατί ςε εκείνεσ τισ περιοχζσ ζχουμε επαλλθλία μείωςθσ του δυναμικοφ επιφάνειασ λόγω απομάκρυνςθσ από το κφριο θλεκτρόδιο και λόγω προςζγγιςθσ αυτόνομου, που ανυψϊνεται ςε χαμθλότερο δυναμικό από ότι τα δυναμικά επιφάνειασ εξωτερικϊν ορίων πλζγματοσ. Θ μζγιςτθ βθματικι τάςθ αντιςτοιχεί ςε 850V ςε ςθμείο που ζχει ςθμειωκεί ςτθν Εικόνα 40. Για αςφάλεια από τισ βθματικζσ τάςεισ απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ ελάχιςτθσ ειδικισ αντίςταςθσ 1000Ωm, πάχουσ 0.15m (Es70=1274V) ςε αποςτάςεισ 4m εξωτερικά του πλζγματοσ γείωςθσ εκτόσ των ςθμείων περιοχϊν που ζχουν ςθμειωκεί ςτθν Εικόνα 40 που απαιτείται επίςτρωςθ για αποςτάςεισ 6m από το πλζγμα γείωςθσ.

Εικόνα 40: Αςφαλείσ περιοχζσ από βθματικζσ και τάςεισ επαφισ.

Τπολογιςμού Βηματικών και τϊςεων επαφόσ ςτο φρϊχτη ΢τθν Εικόνα 41 παρουςιάηονται οι δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ (αεντόσ, b-εκτόσ) φράχτθ. Με τθ νζα κζςθ περίφραξθσ ςε ςχζςθ με τθ 2.2.1,2 ζχουν μεταβλθκεί οι δρόμοι υπολογιςμοφ Μ6,Μ7,Μ8,Μ14,Μ15 ενϊ οι δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν τάςεων είναι κοινοί.

Εικόνα 41: Δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ.

΢υμπερϊςματα Θ τμθματικι γείωςθ φράχτθ ςτο πλζγμα Τ΢, θ τμθματικι γείωςι του ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο και θ γαλβανικι απομόνωςθ των δφο τμθμάτων οδθγοφν ςε βελτίωςθ των βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ ςε ςχζςθ με τισ 2.2.1 και 2.2.2. Για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτο φράχτθ, ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢, απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ πάχουσ 0.15m ςε αποςτάςεισ ζωσ 1m εςωτερικά και εξωτερικά του φράχτθ. Οι απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ των υλικϊν επιφανείασ προσ τθν επίςτρωςθ ανά περιοχι φράχτθ αντίςτοιχου δρόμου υπολογιςμοφ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 39. Σο ςυνολικό εμβαδό επίςτρωςθσ υλικοφ επιφάνειασ ανά ελάχιςτθ απαιτοφμενθ ειδικι αντίςταςθ με αντίςτοιχα όρια αςφαλείασ δίνονται ςτον Πίνακα 40.

Πίνακας 39: Απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικοφ επιφανείασ ανά περιοχι φράχτθ.

Αναφορά Βάρουσ A(mm2) M1 26.37 M2 91.06 M3 19.53 M4 53.42 M5 44.46 M6 33.71 M7 52.26 M8 40.7 M9 21.32 M10 18.15 M11 140.8 M12 33.86 M13 30.42 M14 63.54 M15 M16 84.66

70kg ρs(Ωm) 4000 4000 4000 5000 5000 4000 4000 4000 4000 5000 4000 4000 4000 4000 5000

50kg ρs(Ωm) 4000 4000 4000 7000 7000 4000 5000 4000 6000 7000 4000 4000 4000 5000 7000

Πίνακας 40: ΢υνολικό εμβαδό επίςτρωςθσ υλικϊν επιφάνειασ.

ρs(Ωm) 4000 5000

Es70(V) 4348 5373

Et70(V) 1253 1510

Εμβαδό(mm2) 554 201

2.3 ΔΙΕΡΕΤΝΗ΢Η Α΢ΥΑΛΕΙΑ΢ ΥΡΑΦΣΗ ΜΣ ΚΑΙ ΥΡΑΦΣΗ ΤΣ ΢Ε ΠΕΡΙΠΣΩ΢Η ΢ΥΑΛΜΑΣΟ΢ ΓΗ΢ ΢ε αυτι τθν ενότθτα γίνεται διερεφνθςθ αςφάλειασ από βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ ΜΣ, που βρίςκεται ςτθν περιοχι ςτφλων διανομισ MT (20kV), για περίπτωςθ ςφάλματοσ γθσ ςε αυτόν (ΜΣ) ι ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢ (ΤΣ). Ο φράχτθσ ΜΣ γειϊνεται ςε αυτόνομο θλεκτρόδιο που τοποκετείται ςτθ διαδρομι ανάπτυξισ του ςε βάκοσ 0.6m. Σο ςχζδιο ςυςτιματοσ γειϊςεων του Τ΢ με τισ διαςτάςεισ και τθ κζςθ του θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ ΜΣ παρουςιάηονται ςτθν Εικόνα 42. Οι διαςτάςεισ και κζςθ πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ και αυτόνομου θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ ΤΣ είναι ίδιεσ με υποενότθτα 2.2.1. Εξετάηεται θ επίδραςθ του θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ ΜΣ ςε υπολογιςμοφσ βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ ΤΣ για περιπτϊςεισ ςφαλμάτων ΤΣ και ΜΣ.

Εικόνα 42: ΢χζδιο ςυςτιματοσ γειϊςεων.

2.3.1 ΢φάλμα ΤΣ Σο ςφάλμα ΤΣ αντιςτοιχεί ςε ςφάλμα ςτο κφριο θλεκτρόδιο, δθλαδι ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢. Ζχουμε τθν ίδια περίπτωςθ ςφάλματοσ και το ςφςτθμα γειϊςεων με τθν υποενότθτα 2.2.1 με τθ διαφορά ότι εδϊ λαμβάνεται υπόψθ ζνα επιπλζον αυτόνομο θλεκτρόδιο ςτο οποίο γειϊνεται ο φράχτθσ ΜΣ. Εξετάηεται θ επίδραςθ του θλεκτροδίου γείωςθσ του φράχτθ ΜΣ ςτουσ υπολογιςμοφσ βθματικϊν και των τάςεων επαφισ του φράχτθ ΤΣ τθσ υποενότθτασ 2.2.1. Διερευνάται θ αςφάλεια του φράχτθ ΜΣ από βθματικζσ και τάςεισ επαφισ. Οι υπολογιςμοί γίνονται ςτο GSA15 με μοντζλο μονοςτρωματικοφ εδάφουσ μζςθσ ειδικισ αντίςταςθσ 87.1Ωm, θλεκτρικά χαρακτθριςτικά εγκατάςταςθσ και δεδομζνα ρεφματοσ ςφάλματοσ κοινά με τθν 2.2.1 που ςυνοψίηονται ςτον Πίνακα 41. Πίνακας 41: Θλεκτρικά χαρακτθριςτικά εγκατάςταςθσ και δεδομζνα ρεφματοσ ςφάλματοσ.

ρav(Ωm) 87.1

If(kA) 30

tf(sec) 0.5

Sf 0.8

X/R 10

Ta(sec) 0.032

Df 1.031

IG(kA) 24.752

Τπολογιςμού ςυςτόματοσ γεύωςησ ΢τθν Εικόνα 43 παρουςιάηεται το ςχζδιο ςυςτιματοσ γείωςθσ που προςομοιϊνεται (GSA).

Εικόνα 43: ΢χζδιο ςυςτιματοσ γείωςθσ. 15

Σο CYMgrd ζχει δυνατότθτα προςομοίωςθσ μζχρι ζνα αυτόνομο θλεκτρόδιο.

Σο θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ ΜΣ ζχει μικοσ 108m και αναλυτικά οι διαςτάςεισ του ςυςτιματοσ γείωςθσ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 42. Πίνακας 42: Διαςτάςεισ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Μικοσ(m)

Πλζγμα Γείωςθσ Θλεκτρόδια γείωςθσ φράχτθ φράχτθσ ΤΣ αγωγοί γείωςθσ 3122 388 3711 ράβδοι γείωςθσ 93 φράχτθσ ΜΣ ΢φνολο 3215 108 Θλεκτρόδια κφριο αυτόνομο ΢φνολα Οι υπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 43. Όταν λαμβάνεται υπόψθ το θλεκτρόδιο γείωςθσ του φράχτθ ΜΣ, ζχουμε πολφ μικρι μείωςθ GPR (-15V) και DEPΤT (-31V) ςτουσ υπολογιςμοφσ ςε ςχζςθ με 2.2.1. Πίνακας 43: Τπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Μεταβολι(%)

Rg 0.4582 -0.15

GPR(V) 11342 -0.13

DEPYT(V) DEPMT(V) 7313 4671 -0.42 -

΢τθν Εικόνα 44 παρατθροφμε τθν επίδραςθ του θλεκτροδίου γείωςθσ του φράχτθ ΜΣ ςτθ διαμόρφωςθ δυναμικϊν επιφάνειασ. ΢τθ διαδρομι ανάπτυξθσ του θλεκτροδίου ςτα τμιματα που αντιςτοιχοφν ςε υψθλότερα δυναμικά επιφάνειασ από το δυναμικό του (DEPMT) «απορροφά»

τοπικά μζροσ του δυναμικοφ επιφάνειασ. Σα τμιματα αυτά

ςυμβολίηονται ςτθν Εικόνα 45 με κίτρινο, πορτοκαλί, ανοιχτό και βακφ κόκκινο χρϊμα και αντιςτοιχοφν ςε κατανομζσ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ αρνθτικοφ πρόςθμου, δθλαδι φορά από το ζδαφοσ προσ το θλεκτρόδιο. Σα ανοιχτά άκρα του αυτόνομου θλεκτροδίου του φράχτθ ΜΣ μειϊνουν τοπικά το δυναμικό επιφάνειασ ςε περιοχι του εξωτερικοφ κατϊτερου τμιματοσ του φράχτθ ΤΣ, όπου αναμζνεται να ζχουμε τθ μεγαλφτερθ μεταβολι βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ ΤΣ ςε ςχζςθ με τθν 2.2.1. Οι μζγιςτεσ κατανομζσ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ του θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ ΜΣ εμφανίηονται ςτα άνω ανοιχτά άκρα του θλεκτροδίου γείωςθσ του φράχτθ ΜΣ (-21.8A/m) και ςτθν κάτω δεξιά γωνία του (4-8A/m) και οδθγοφν ςε υψθλζσ τάςεισ επαφισ ςτα αντίςτοιχα τμιματα για το φράχτθ ΜΣ.

Εικόνα 44: Δυναμικό επιφάνειασ περιοχισ Τ΢.

Εικόνα 45: Κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Τπολογιςμού βηματικών και τϊςεων επαφόσ ςτο φρϊχτη ΜΣ ΢τθν Εικόνα 46 απεικονίηονται οι δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ. Οι δρόμοι Ν1-Ν3 είναι παράλλθλοι ςτο φράχτθ και ζχουν απόςταςθ 1m (Α-εντόσ, Β-εκτόσ) από αυτόν.

Εικόνα 46: Δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ ΜΣ (Α-εντόσ, Β-εκτόσ).

΢τον Πίνακα 44 παρουςιάηονται υπολογιςμοί βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢. Οι τάςεισ επαφισ είναι εκτόσ ορίων αςφαλείασ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ. Οι μζγιςτεσ τιμζσ των τάςεων επαφισ εμφανίηονται ςτα άνω ανοιχτά άκρα και ςτθν κάτω δεξιά γωνία του θλεκτροδίου, όπωσ εκτιμικθκε ςτουσ υπολογιςμοφσ ςυςτιματοσ γειϊςεων.

Πίνακας 44: Μζγιςτεσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ φράχτθ ΜΣ (Α-εντόσ, Β-εκτόσ).

N1A N1B N2A N2B N3A N3B

Etmax(V) 1234 1447 321 654 962 956

Esmax(V) 271 246 17 102 233 232

΢τθν Εικόνα 47 παρουςιάηονται οι περιοχζσ του φράχτθ ΜΣ που είναι αςφαλείσ από βθματικζσ και τάςεισ επαφισ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ (Et70=251V, Es70=338V).

Τψθλζσ βθματικζσ τάςεισ εμφανίηονται ςτο άνω ανοιχτό άκρο ςε αποςτάςεισ ζωσ 2m από το φράχτθ ΜΣ με μζγιςτθ τιμι ςτο ςθμείο που ςθμειϊνεται (Χ) 427V.

Εικόνα 47: Αςφαλείσ περιοχζσ ςτθν περιοχι του φράχτθ ΜΣ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ.

Τπολογιςμού βηματικών και τϊςεων επαφόσ ςτο φρϊχτη ΤΣ ΢τθν Εικόνα 48 παρουςιάηονται οι δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ του φράχτθ ΤΣ, που είναι κοινοί με τουσ αντίςτοιχουσ τθσ υποενότθτασ 2.2.1.

Εικόνα 48: Δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ (a:εντόσ, b:εκτόσ) φράχτθ ΤΣ.

Οι υπολογιςμοί βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ ΤΣ για τουσ δρόμουσ Μ1-Μ16 παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 45. Οι μεταβολζσ ςε ςχζςθ με τθν 2.2.1, που δείχνουν τθν επίδραςθ του αυτόνομου θλεκτρόδιου φράχτθ ΜΣ, ζχουν χαμθλό επίπεδο και ενδιαφζρον ζχει το πρόςθμό τουσ. ΢τουσ εςωτερικοφσ δρόμουσ και ςε περιοχζσ που αντιςτοιχοφν ςε δυναμικά επιφάνειασ μεγαλφτερα του DEPΤT (-31V ςε ςχζςθ με τθν 2.2.1), δθλαδι περιοχζσ αρνθτικοφ πρόςθμου τάςεων επαφισ, ζχουμε πιο δυςμενείσ τάςεισ επαφισ. Θ μζγιςτθ μεταβολι των τάςεων επαφισ εμφανίηεται, όπωσ είχε εκτιμθκεί ςτουσ υπολογιςμοφσ γειϊςεων, ςτο κατϊτερο και εξωτερικό τμιμα του φράχτθ ΤΣ, που απομονϊνεται από το φράχτθ ΜΣ και αντιςτοιχεί ο δρόμοσ Μ2Β. Οι βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ υπολογιςμοφ κάκετουσ προσ το φράχτθ Α1-Α14 παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 46.

Πίνακας 45: Μζγιςτεσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ ΤΣ.

M1A 383 14 81 18 M5A 1374 -7 218 -6 M9A 1313 -7 197 -6 M13A 405 21 41 5

M1B 725 -12 90 -7 M5B 1935 -6 107 -5 M9B 1761 -6 115 -5 M13B 451 -18 63 -7

M2A 520 13 34 8 M6A 950 7 175 5 M10A 1373 -7 204 -6 M14A 1817 0 406 -12

M2B 168 -42 27 7 M6B 411 -17 59 -2 M10B 1837 -6 114 -5 M14B 294 -9 119 29

M3A 269 8 61 3 M7A 946 7 52 3 M11A 486 -12 40 2 M15A 2469 1 471 -3

M3B 668 -5 91 6 M7B 341 18 13 17 M11B 756 -9 81 -8 M15B 533 -5 133 -4

M4A 1416 -7 221 -6 M8A 771 7 69 0 M12A 222 -29 32 2 M16A 915 20 121 -2

Πίνακας 46: Βθματικζσ τάςεισ ςτο φράχτθ ΤΣ.

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14

Esmax(V) Μεταβολι(%) 264 -0.7 249 -0.8 523 6.6 207 -10.7 233 0.5 271 1.3 232 -0.6 326 -0.5 166 -1.0 214 -1.1 278 -2.6 235 -1.5 152 -0.5 152 -30.5

Οι μικρζσ κατά απόλυτθ τιμι μεταβολζσ δεν οδθγοφν ςε αλλαγζσ απαιτοφμενθσ ελάχιςτθσ ειδικισ αντίςταςθσ επίςτρωςθσ υλικοφ επιφάνειασ ςε ςχζςθ με τθν 2.2.1.

M4B 1994 -6 110 -5 M8B 709 -9 85 -4 M12B 659 -13 69 -7 M16B 729 -12 102 -5

2.3.2 ΢φάλμα ΜΣ Θ περίπτωςθ ςφάλματοσ ΜΣ αντιςτοιχεί ςτο ςενάριο που ζχουμε ςφάλμα γθσ με ΓΜ 20kV φράχτθ ΜΣ. Σο αρχικό επίπεδο ςφάλματοσ γθσ ΜΣ αντιςτοιχεί ςε 10kA και διάρκεια 1sec βάςθ των προτφπων [1] για τθν περίπτωςθ που δεν ζχει γίνει μελζτθ ςφάλματοσ. Οι Μ΢ ανφψωςθσ Τ΢ ΤΣ ςτθν πλευρά τθσ ΜΣ ζχουν γειωμζνο αςτζρα με αντίςταςθ 12Ω, που μειϊνει το επίπεδο ςφάλματοσ ςε επίπεδο κάτω του 1kA, που πρακτικά φαίνεται ςτο ςφςτθμα γείωςθσ. Θ προςομοίωςθ γίνεται για δυςμενι περίπτωςθ και ςφάλμα 1kA ςτο θλεκτρόδιο γείωςθσ του φράχτθ ΜΣ (κφριο θλεκτρόδιο). Θ διαμόρφωςθ των ορίων αςφαλείασ βθματικϊν και τάςεων επαφισ για ςφάλμα διάρκειασ 1sec προκφπτει βάςθ εξιςϊςεων 9 ζωσ 14 και παρουςιάηεται ςτον Πίνακα 47.

Πίνακας 47: Όρια αςφάλειασ βθματικϊν και τάςεων επαφισ για διάρκεια ςφάλματοσ 1sec.

ρs(Ω) χωρίσ 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Cs Estep70(V) Etouch70(V) ρs(Ω) Cs Estep50(V) Etouch50(V) 1 239 178 without 1 177 131 0.774 3074 886 4000 0.774 2272 655 0.773 3799 1068 5000 0.773 2807 789 0.773 4524 1249 6000 0.773 3342 923 0.772 5248 1430 7000 0.772 3878 1056 0.772 5973 1611 8000 0.772 4413 1190 0.771 6697 1792 9000 0.771 4948 1324 0.771 7422 1973 10000 0.771 5484 1458

Τπολογιςμού ςυςτόματοσ γεύωςησ Θ ανφψωςθ δυναμικοφ γθσ (GPR) του θλεκτροδίου γείωςθσ του φράχτθ ΜΣ είναι 1749V και θ αντίςταςθ γείωςθσ 1.749Ω. Σο DEP1 ςτον Πίνακα 47 αντιςτοιχεί ςτο δυναμικό του θλεκτροδίου γείωςθσ του φράχτθ ΤΣ και το DEP2 ςτο δυναμικό πλζγματοσ γείωςθσ για περίπτωςθ ςφάλματοσ ΜΣ.

Πίνακας 48: Τπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Rg(Ω) 1.749

GPR(V) 1749

DEP1(V) 208

DEP2(V) 188

΢τθν Εικόνα 49 παρουςιάηεται θ διαμόρφωςθ δυναμικοφ επιφάνειασ για ςφάλμα ΜΣ. Παρατθροφμε πωσ ςτθν επιφάνεια του φράχτθ ΤΣ αναπτφςςονται δυναμικά 100V ζωσ 300V και λαμβάνοντασ υπόψθ το δυναμικό του θλεκτροδίου γείωςισ του (208V) ςυμπεραίνουμε πωσ αναπτφςςονται ςε αυτόν τάςεισ επαφισ τθσ τάξεωσ των 100V. Ζχουμε αςφάλεια ςτο

φράχτθ ΤΣ από τάςεισ επαφισ (για ςφάλμα ΜΣ) ακόμθ και χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ. Από τθν απεικόνιςθ κατανομισ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γείωςθσ (Εικόνα 50) παρατθροφμε υψθλι κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςτα άνω ανοιχτά άκρα (τμιμα απομόνωςθσ με θλεκτρόδιο γείωςθσ του φράχτθ ΤΣ) του θλεκτροδίου γείωςθσ του φράχτθ ΜΣ τθσ τάξθσ των 15A/m. Σο πλζγμα γείωςθσ Τ΢ και το θλεκτρόδιο γείωςθσ του φράχτθ ΤΣ εμφανίηουν πολφ χαμθλζσ κατανομζσ από -1.2A/m ζωσ 1.2A/m.

Εικόνα 49: Δυναμικό επιφάνειασ Τ΢ ΤΣ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ΜΣ.

Εικόνα 50: Κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Τπολογιςμού βηματικών και τϊςεων επαφόσ ςτο φρϊχτη ΜΣ ΢τον Πίνακα 49 παρουςιάηονται οι βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ ΜΣ για δρόμουσ παράλλθλουσ ςε αυτόν (Α-εςωτερικά, Β-εξωτερικά) και κοινοφσ με υποενότθτα 2.3.1 (Εικόνα 46). Είμαςτε εκτόσ ορίων αςφαλείασ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ. Οι μζγιςτεσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςτον φράχτθ ΜΣ είναι μικρότερεσ για ςφάλμα ΜΣ ςε ςχζςθ με ςφάλμα ΤΣ.

Πίνακας 49: Μζγιςτεσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ παράλλθλα ςτο φράχτθ ΜΣ.

N1A N1B N2A N2B N3A N3B

Etmax(V) 839 1053 607 848 969 985

Esmax(V) 138 112 72 126 143 139

΢τθν Εικόνα 51 απεικονίηονται με πράςινο χρϊμα περιοχζσ αςφαλείσ από βθματικζσ και τάςεισ επαφισ, με κίτρινο αςφαλείσ μόνο από βθματικζσ επαφισ και κόκκινο μθ αςφαλείσ περιοχζσ χωρίσ επιςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ (Et50=131V, Es50=177V). Σα μειωμζνα όρια αςφαλείασ βθματικϊν και τάςεων επαφισ λόγω μεγαλφτερθσ διάρκειασ ςφάλματοσ ΜΣ κακιςτοφν το ςφάλμα ΜΣ πιο δυςμενζσ ςε ςχζςθ με ςφάλμα ΤΣ για τθν αςφάλεια ςε μεγάλο τμιμα του φράχτθ ΜΣ. Δεν υπάρχουν αςφαλι τμιματα φράχτθ ΜΣ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ. Τψθλζσ βθματικζσ αναπτφςςονται ςε αποςτάςεισ ζωσ 2m από το φράχτθ με μζγιςτθ τιμι 247V ςτθν κάτω δεξιά γωνία ςτο ςθμείο που επιςθμαίνεται (Χ). Δεν γίνονται αναλυτικοί υπολογιςμοί βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτον φράχτθ ΤΣ αφοφ ζχουμε αςφάλεια (πράςινθ περιοχι) χωρίσ χριςθ υλικοφ επιφάνειασ.

Εικόνα 51: Αςφαλείσ περιοχζσ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ (ςφάλμα ΜΣ).

Για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτο φράχτθ, ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ MT, απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ πάχουσ 0.15m ςε αποςτάςεισ ζωσ 1m εςωτερικά και εξωτερικά του φράχτθ MT. Οι απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ των υλικϊν επιφανείασ προσ τθν επίςτρωςθ ανά περιοχι φράχτθ MT αντίςτοιχου δρόμου υπολογιςμοφ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 50. Ζγινε ζλεγχοσ και θ επιλογι υλικϊν επιφανείασ παρζχει αςφάλεια ςτον φράχτθ ΜΣ και ςτθν περίπτωςθ ςφάλματοσ ΤΣ.

Πίνακας 50: Απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικοφ επιφανείασ ανά περιοχι φράχτθ.

Αναφορά βάρουσ A(mm2) N1 58 N2 106 N3 62

70kg ρs(Ωm) 5000 4000 5000

50kg ρs(Ωm) 6000 4000 5000

Για τον ζλεγχο των βθματικϊν τάςεων απαιτείται επίςτρωςθ ςε 1m επιπλζον, ςυνολικά για απόςταςθ ζωσ 2m από τον φράχτθ ΜΣ υλικοφ επιφάνειασ πάχουσ 0.15m και ελάχιςτθσ ειδικισ αντίςταςθσ 1000Ωm (Es50=343V).

2.3.3 ΢υμπεράςματα Θ διερεφνθςθ αςφάλειασ φράχτθ ΜΣ είναι πιο δυςμενισ για ςφάλμα ΜΣ, ενϊ του φράχτθ ΤΣ πιο δυςμενισ για ςφάλμα ΤΣ. Σα αυτόνομα θλεκτρόδια γείωςθσ οδθγοφν ςε πολφ μικρι βελτίωςθ αντίςταςθσ γείωςθσ και δυναμικοφ ανφψωςθσ πλζγματοσ γείωςθσ (GPR). Θ πολφ μικρι βελτίωςθ GPR οδθγεί ςε πολφ μικρι μείωςθ δυναμικϊν επιφάνειασ ςτθν ευρφτερθ περιοχι Τ΢. ΢ε περιοχι που περιορίηεται ςε αποςτάςεισ ζωσ 1-2m κάκετα ςτθν διαδρομι ανάπτυξθσ τουσ ζχουν επιρροι ςτθν διαμόρφωςθ του τοπικοφ δυναμικοφ επιφάνειασ ανάλογθ τθσ διαφοράσ δυναμικοφ επιφάνειασ με το δυναμικό τουσ. Σο αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ ΜΣ δεν επιδρά ζντονα τουσ υπολογιςμοφσ βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ ΤΣ. Θ επίδραςθ αυτόνομου θλεκτροδίου φράχτθ ΜΣ ςτισ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ ΤΣ δεν ζχει ομοιομορφία γιατί μειϊνει λιγότερο το GPR και δυναμικά επιφάνειασ ευρφτερθσ περιοχισ Τ΢ (-15V) ςε ςχζςθ με μείωςθ δυναμικοφ θλεκτροδίου γείωςθσ φράχτθ ΤΣ, (-31V). Θ διπλάςια μείωςθ DEPYT οδθγεί ςε αφξθςθ τάςεων επαφισ ςε περιοχζσ όπου DEPYT είναι μικρότερο του δυναμικοφ επιφάνειασ και μείωςθ ςε αυτζσ που είναι μεγαλφτερο. Θ νζα ιςορροπία DEPYT – δυναμικοφ επιφάνειασ μεταβάλλει τθν τοπικι διαμόρφωςθ δυναμικοφ επιφάνειασ από το αυτόνομο θλεκτρόδιο φράχτθ ΤΣ ςτθν περιοχι του με ςυνζπεια ανομοιομορφία και ςε μεταβολζσ ςτισ βθματικζσ τάςεισ.

2.4 ΢ΤΜΠΕΡΑ΢ΜΑΣΑ ΢ε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢ διαπιςτϊκθκε πωσ μπορεί να αναπτυχκοφν υψθλζσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ. Σα αποτελζςματα των τάςεων επαφισ για κάκε μζκοδο γείωςθσ χαρακτθρίηονταν από μεγαλφτερα επίπεδα από αυτά των βθματικϊν τάςεων. Οι μζκοδοι γείωςθσ του φράχτθ που εξετάςκθκαν ιταν θ ενιαία γείωςθ φράχτθ ωσ αυτόνομο ι κφριο θλεκτρόδιο (πλζγμα γείωςθσ Τ΢) και θ τμθματικι γείωςθ του φράχτθ ωσ αυτόνομο και κφριο με γαλβανικι απομόνωςθ των δφο τμθμάτων.

Θ μζκοδοσ γείωςθσ του φράχτθ ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο πλεονεκτεί για τθν αντιμετϊπιςθ τόςο των βθματικϊν όςο και των τάςεων επαφισ. Με επζκταςθ του πλζγματοσ γείωςθσ ςτα όρια του γειτονικοφ πυλϊνα των εναζριων ΓΜ ζχουμε βελτίωςθ των βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ εκτόσ τμθμάτων του όπου μειϊνεται θ απόςταςι τουσ από το πλζγμα γείωςθσ Τ΢. Θ απόκλιςθ κζςθσ φράχτθ – αυτόνομου θλεκτροδίου οδθγεί ςε αφξθςθ βθματικϊν και τάςεων επαφισ. Οι τάςεισ επαφισ ςτα περιςςότερα τμιματα του φράχτθ είναι μειωμζνεσ γιατί ο φράχτθσ υψϊνεται ςτο δυναμικό του αυτόνομου θλεκτροδίου (DEP) που είναι χαμθλότερο του GPR. Θ ανφψωςθ του δυναμικοφ αυτόνομου θλεκτροδίου (DEP) ωσ προσ τθ γθ διαμορφϊνεται από τθ μζςθ απόςταςι του από το πλζγμα γείωςθσ (10m). Σο DEP μειϊνεται με τθν απομάκρυνςθ του αυτόνομου θλεκτροδίου γείωςθσ από το κφριο. Θ μεταβολι των δυναμικϊν επιφάνειασ κακορίηεται κφρια από το κφριο θλεκτρόδιο και ζχει μορφι εκκετικισ μείωςθσ κατά τθν απομάκρυνςθ από το πλζγμα γείωςθσ. Σμιματα του φράχτθ που αποκλίνουν ζντονα από τθ μζςθ απόςταςι του από το πλζγμα γείωςθσ βρίςκονται ςε μεγαλφτερθ διαφορά δυναμικοφ επιφάνειασ με DEP και εμφανίηουν υψθλζσ τάςεισ επαφισ. Οι βθματικζσ τάςεισ είναι μειωμζνεσ ςτα περιςςότερα τμιματα του φράχτθ λόγω απόςταςισ τουσ από τα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ που είναι θ περιοχι ανάπτυξθσ μζγιςτων βθματικϊν τάςεων. Σο αυτόνομο θλεκτρόδιο ςυμβάλλει τοπικά ςτθ διαμόρφωςθ δυναμικϊν επιφάνειασ κατά μικοσ τθσ διαδρομισ όπου επεκτείνεται. ΢τα τμιματα του φράχτθ που αποκλίνουν ζντονα από τθ μζςθ απόςταςθ φράχτθ-πλζγματοσ Τ΢ αυξάνονται οι βθματικζσ τάςεισ ςε κάκετθ κατεφκυνςθ κατά το δρόμο ανάπτυξθσ του αυτόνομου θλεκτροδίου.

Θ μζκοδοσ γείωςθσ φράχτθ ςτο πλζγμα γείωςθσ του Τ΢ οδθγεί ςε ανάπτυξθ υψθλότερων βθματικϊν τάςεων ςτθν περιοχι του φράχτθ. Σα επίπεδα βθματικϊν και τάςεων επαφισ

ςτο φράχτθ εξαρτϊνται από τθ γεωμετρία πλζγματοσ γείωςθσ ςτθν περιοχι του φράχτθ. Γεωμετρία βρόχων μικρϊν διαςτάςεων ςτθν περιοχι του φράχτθ βελτιϊνει τάςεισ επαφισ και δυςχεραίνει τισ βθματικζσ τάςεισ. Σμιματα φράχτθ που αποκλίνουν από τθ μζςθ απόςταςθ φράχτθ - πλζγματοσ γείωςθσ εμφανίηουν ίδιου επιπζδου ι μικρότερεσ τάςεισ επαφισ ςε ςχζςθ με τθ γείωςθ του φράχτθ ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο. Μεγαλφτερθ βελτίωςθ τάςεων επαφισ ζχουν τα τμιματα φράχτθ που προςεγγίηουν του πλζγμα γείωςθσ Τ΢.

Θ ταυτόχρονθ τμθματικι γείωςθ του φράχτθ ςε αυτόνομο θλεκτρόδιο και ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢ με γαλβανικι απομόνωςθ των δφο τμθμάτων του φράχτθ βελτιϊνει το πρόβλθμα τθσ αςυμμετρίασ απόςταςθσ φράχτθ – πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ και εμφανίηει τισ χαμθλότερεσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢.

Θ διερεφνθςθ αςφάλειασ φράχτθ ΜΣ είναι πιο δυςμενισ για ςφάλμα ΜΣ, ενϊ του φράχτθ ΤΣ πιο δυςμενισ για ςφάλμα ΤΣ. Σο αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ ΜΣ δεν επιδρά ζντονα τουσ υπολογιςμοφσ βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ ΤΣ.

3. ΔΙΕΡΕΤΝΗ΢Η Α΢ΥΑΛΕΙΑ΢ ΥΡΑΦΣΗ Τ΢ ΤΤΣ ΢Ε ΠΕΡΙΠΣΩ΢Η ΢ΥΑΛΜΑΣΟ΢ ΓΗ΢ Ειςαγωγό Ο Τποςτακμόσ προσ εξζταςθ είναι ΤΤΣ GIS 400/150KV. Μελετάται θ αςφαλισ γείωςθ φράχτθ16 του τμιματοσ υπερυψθλισ τάςθσ (ΤΤΣ-400kV). Αρχικό ΢χϋδιο ΢υςτόματοσ Γεύωςησ Σο ςχζδιο ςυςτιματοσ γείωςθσ και θ κζςθ του φράχτθ (καφζ χρϊμα) παρουςιάηονται ςτθν Εικόνα 52. Ο φράχτθσ είναι τοποκετθμζνοσ ςτο εςωτερικό όριο του πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ ςε αποςτάςεισ ζωσ 2m από αυτό. Οι διαςτάςεισ τθσ περιοχισ τθσ εγκατάςταςθσ ΤΤΣ είναι 85Χ95m. Σο πλζγμα γείωςθσ (μπλε χρϊμα) εγκακίςταται ςε βάκοσ 0.5m και αποτελείται κατεξοχιν από ςυμμετρικοφσ βρόχουσ 8Χ8m. Σο πλζγμα γείωςθσ του κτιρίου ενταφιάηεται ςε 1.7m και αποτελείται κατά παραδοχι από βρόχουσ 6Χ5m. Οι ράβδοι γείωςθσ μικουσ 3m τοποκετοφνται ςε βάκοσ 0.5m (ανϊτερο ςθμείο), ςε κζςεισ που ςυμβολίηονται με κφκλουσ.

Εικόνα 52: Αρχικό ΢χζδιο ΢υςτιματοσ Γειϊςεων Τ΢ GIS.

Θεωροφμε κατά παραδοχι αγϊγιμο φράχτθ.

Οι αγωγοί γείωςθσ ζχουν μικοσ 1302m και οι ράβδοι γείωςθσ 81m, ενϊ το ςυνολικό ςφςτθμα γείωςθσ είναι 1383m (Πίνακασ 51). Πίνακας 51: Διαςτάςεισ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Μικοσ(m)

Αγωγοί γείωςθσ Ράβδοι γείωςθσ ΢υνολικά 1302 81 1383

Ηλεκτρικϊ Χαρακτηριςτικϊ Σα θλεκτρικά χαρακτθριςτικά και δεδομζνα ρεφματοσ ςφάλματοσ παρουςιάηονται ςυνοπτικά ςτον Πίνακα 52. Χρθςιμοποιείται μοντζλο μονοςτρωματικοφ εδάφουσ με μζςθ ειδικι αντίςταςθ εδάφουσ 33.5Ωm. Βάςθ τεχνικϊν κανονιςμϊν *1+ κεωροφμε: -ρεφμα ςφάλματοσ φάςθσ-γθσ 40kA διάρκειασ 0.5sec. -ςυντελεςτι διαίρεςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ 0.7 βάςθ των προδιαγραφϊν του ζργου. -ονομαςτικι ςυχνότθτα λειτουργίασ θλεκτρικοφ δικτφου 50Hz Βάςθ των παραπάνω υπολογίηονται θ ςτακερά χρόνου (Σa) και ο μειωτικόσ ςυντελεςτισ τθσ DC ςυνιςτϊςτασ Df. Σο μζγιςτο ρεφμα ςφάλματοσ ςτο πλζγμα (IG) υπολογίηεται ςτα 29.197kA.

Πίνακας 52: Θλεκτρικά Χαρακτθριςτικά και δεδομζνα ρεφματοσ ςφάλματοσ Τ΢ GIS.

ρav(Ωμ) 33.5

If(kA) 40

tf(sec) 0.5

Sf 0.7

X/R 13.7

Ta(sec) 0.044

Df 1.043

IG(kA) 29.196

(Cu/eSn)

αγωγοφσ

γείωςθσ.

Διαςταςιολόγηςη αγωγών & ρϊβδων γεύωςησ Επιλζγουμε

επιψευδαργυρωμζνουσ

χάλκινουσ

Σα

χαρακτθριςτικά του υλικοφ [1] για κερμοκραςία περιβάλλοντοσ 40οC και για μζγιςτο ρεφμα ςφάλματοσ ςτο πλζγμα 20.64kA (rms), διάρκειασ 0.5sec, προςδιορίηουν τθν ελάχιςτθ απαιτοφμενθ διατομι 154mm2. Επιλζγουμε από τυποποιθμζνεσ διατομζσ τθν 185 mm2 που αντιςτοιχεί ςε ιςοδφναμθ διάμετρο 15.35mm για τουσ αγωγοφσ γείωςθσ. Για τισ ράβδουσ γείωςθσ επιλζγουμε διατομι 19mm. Σα δεδομζνα για διαςταςιολόγθςθ αγωγϊν γείωςθσ ςυνοψίηονται ςτον Πίνακα 53. Πίνακας 53: Χαρακτθριςτικά και διαςτάςεισ αγωγϊν γείωςθσ (Cu/eSn). 3o

TCAP(J/cm C) 3.42

ar(1/ C) 0.00381

ρr(μΩcm) 1.78

Ko(0 C) 242

Tm( C) 1084

Ta( C) 40

Amin(mm ) 154.08

A(mm ) 185

d(mm) 15.35

Ανϊλυςη Ορύων Αςφαλεύασ Σα όρια αςφαλείασ βθματικϊν και τάςεων επαφισ υπολογίηονται βάςθ των Εξιςϊςεων 9 14 και παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 54.

Πίνακας 54: Όρια Αςφαλείασ βθματικϊν και τάςεων επαφισ Τ΢ GIS.

ρav(Ωm) ρs(Ωm) χωρίσ 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Cs 1 0.822 0.819 0.818 0.818 0.818 0.817 0.817 0.817 0.817 0.817

33.5 Es70(V) 267 1318 2405 3493 4580 5668 6755 7843 8930 10018 11105

hs(m) Et70(V) 233 496 768 1040 1312 1583 1855 2127 2399 2671 2943

0.2 Es50(V) 197 974 1777 2581 3384 4188 4991 5795 6598 7402 8205

Et50(V) 172 366 567 768 969 1170 1371 1572 1773 1973 2174

3.1 ΓΕΙΩ΢Η ΥΡΑΦΣΗ ΢ΣΟ ΠΛΕΓΜΑ ΓΕΙΩ΢Η΢ Τ΢ Τπολογιςμού ΢υςτόματοσ Γεύωςησ Αυτι θ μζκοδοσ γείωςθσ φράχτθ αντιςτοιχεί ςτο αρχικό ςχζδιο ςυςτιματοσ γειϊςεων Τ΢ GIS. Ο φράχτθσ βρίςκεται εντόσ του πλζγματοσ γείωςθσ του Τ΢ ςε αποςτάςεισ ζωσ 2m από αυτό. Σο ςχζδιο ςυςτιματοσ γείωςθσ που προςομοιϊνεται παρουςιάηεται ςτθν Εικόνα 53.

Εικόνα 53: ΢χζδιο ςυςτιματοσ γείωςθσ Τ΢ GIS (CYMgrd).

Σο μεγάλο μικοσ θλεκτροδίων ςε ςυνδυαςμό με τθν καλι γεωμετρία εγκατάςταςισ του ςε ζδαφοσ χαμθλισ ειδικισ αντίςταςθσ οδθγεί ςε υπολογιςμό χαμθλισ αντίςταςθσ γείωςθσ και μζγιςτου δυναμικοφ επιφάνειασ, όπωσ φαίνεται ςτον Πίνακα 55.

Πίνακας 55: Τπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ.

CYMgrd GSA

Rg(Ω) 0.2215 0.2211

GPR(V) 6467 6455

Σο δυναμικό επιφάνειασ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ για τθν ευρφτερθ περιοχι του Τ΢ παρουςιάηεται ςτθν Εικόνα 54. ΢τα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ ζχουμε δυναμικά επιφάνειασ τθσ τάξθσ των 5kV και, όπωσ υπολογίςτθκε το GPR, είναι 6.5kV, οπότε αναμζνεται να ζχουμε τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ 1.5kV. ΢τθν Εικόνα 55 ζχουμε παράςταςθ των τάςεων επαφισ ςτο πλζγμα γείωςθσ του Τ΢ και επιβεβαιϊνεται θ εκτίμθςθ τθσ τάξθσ τουσ (1-1.5kV) ςτα όρια του πλζγματοσ που βρίςκεται και ο αγϊγιμοσ φράχτθσ. Θ κατανομι τθσ πυκνότθτασ ρεφματοσ ςφάλματοσ από το πλζγμα γείωςθσ προσ το ζδαφοσ εμφανίηει ελάχιςτα 2Α/m από τουσ αγωγοφσ γείωςθσ περιοχισ κτιρίου και αυξάνεται όςο πλθςιάηουμε τα όρια πλζγματοσ γείωςθσ με μζγιςτο από τισ περιμετρικζσ ράβδουσ (μωβ χρϊμα) ςτα 82Α/m, όπωσ φαίνεται ςτθν Εικόνα 56.

Εικόνα 54: Δυναμικό επιφάνειασ Τ΢ GIS – Περιοχι (Χ,Τ): (-30,-30) ζωσ (115,125).

Εικόνα 55: Σάςεισ επαφισ Τ΢ GIS – Περιοχι (Χ,Τ): (0,0) ζωσ (83.8,93.5).

Εικόνα 56: Κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

΢τα εξωτερικά όρια του πλζγματοσ γείωςθσ ζχουμε απότομθ μείωςθ δυναμικϊν επιφάνειασ και αναπτφςςονται υψθλότερεσ βθματικζσ τάςεισ. ΢τθν Εικόνα 57 παρουςιάηονται οι βθματικζσ τάςεισ ςτθν περιοχι του Τ΢ και με κίτρινο χρϊμα ςυμβολίηονται περιοχζσ αςφαλείσ από αυτζσ, χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ.

Εικόνα 57: Βθματικζσ τάςεισ ςτθν περιοχι Τ΢ GIS.

Σα όρια αςφαλείασ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ είναι Et70=197V και Es70=267V. ΢τθν

Εικόνα

ςυμβολίηονται κίτρινο

με

αςφαλείσ

πράςινο

χρϊμα

περιοχζσ,

περιοχζσ

μόνο

με από

βθματικζσ και με κόκκινο μθ αςφαλείσ περιοχζσ για βθματικζσ και τάςεισ επαφισ, για τθν περίπτωςθ που δε χρθςιμοποιθκεί υλικό επιφάνειασ. Παρατθροφμε ότι οι ράβδοι γείωςθσ επεκτείνουν τθν επικίνδυνθ περιοχι. Εικόνα 58: Αςφάλεια περιοχϊν Τ΢ GIS.

Τπολογιςμού βηματικών και τϊςεων επαφόσ ςτο φρϊχτη Οι περιοχζσ αναλυτικϊν υπολογιςμϊν επικίνδυνων τάςεων ςτο φράχτθ για περιπτϊςεισ ςφάλματοσ παρουςιάηονται ςτθν Εικόνα 59. ΢τουσ παράλλθλουσ δρόμουσ 1m εντόσ (Σ1ΑΣ16Α) και εκτόσ (Σ1Β-Σ16Β) του φράχτθ, που ςυμβολίηονται με μαφρθ γραμμι, γίνονται υπολογιςμοί βθματικϊν και τάςεων επαφισ. Βθματικζσ τάςεισ υπολογίηονται και ςε κάκετουσ δρόμουσ που ξεκινοφν 5m εντόσ και φτάνουν μζχρι 30m εκτόσ του φράχτθ, που ςυμβολίηονται με ροη γραμμζσ.

Εικόνα 59: Δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ Τ΢ GIS.

΢τον Πίνακα 56 και ςτο Διάγραμμα 12 παρουςιάηονται και ςυγκρίνονται αποτελζςματα προςομοιϊςεων για τισ μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ κάκετουσ ςτο φράχτθ. Οι διαφορζσ υπολογιςμϊν των μζγιςτων βθματικϊν τάςεων δεν είχαν κάποια ζντονθ γενικι τάςθ (παρουςιάςτθκαν ελαφρϊσ πιο δυςμενείσ ςτο CYMgrd, με μζςο ποςοςτό 0.8%). ΢ε κάκε περίπτωςθ, οι μζγιςτεσ τιμζσ ξεπερνοφν το όριο αςφαλείασ, χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ (Es70=267V).

100

Πίνακας 56: Μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ δρόμων υπολογιςμοφ κάκετων ςτο φράχτθ. Esmax(V) A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 Απόλυτο Μζγιςτο(%)

CYMgrd 552 363 467 474 575 434 221 276 371 592 476 494 592

GSA 495 410 487 474 570 431 220 277 378 544 497 436 570

Απόκλιςθ(%) 10.3 -12.9 -4.1 0.0 1.0 0.9 0.5 0.0 -1.8 8.1 -4.4 11.8

700

cymgrd

gsa

600

Esmax(V)

500 400 300 200

100 0 1

10 11 12

A1-A12 Διάγραμμα 12: Μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ υπολογιςμοφ κάκετουσ ςτο φράχτθ.

Για τον προςδιοριςμό τθσ απαιτοφμενθσ επιφάνειασ, που χρίηει επίςτρωςθσ υλικοφ επιφάνειασ, χρειάηεται περαιτζρω διερεφνθςθ. Θ τοποκζτθςθ ράβδων γείωςθσ εκτόσ τθσ περιμζτρου πλζγματοσ βελτιϊνει τισ τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ, αλλά δυςχεραίνει τισ βθματικζσ τάςεισ. Πιο ζντονθ επίδραςθ αναμζνεται όταν οι ράβδοι τοποκετοφνται εξωτερικά των γωνιϊν του πλζγματοσ γείωςθσ που, αφενόσ, αντιςτακμίηουν τθ μείωςθ επιφάνειασ κάλυψθσ θλεκτροδίου, αλλά, αφετζρου, μεταφζρουν το πρόβλθμα των

101

βθματικϊν τάςεων εξωτερικά. Βάςθ αυτισ τθσ παρατιρθςθσ, που επιβεβαιϊνεται από τα προθγοφμενα αποτελζςματα (Πίνακασ 56), επιλζγεται να παρουςιαςτοφν πιο εκτεταμζνα οι αναλυτικζσ κυματομορφζσ βθματικϊν τάςεων ςτουσ δρόμουσ Α3 και Α10.

΢το δρόμο υπολογιςμοφ Α3, όπωσ φαίνεται από τθν Εικόνα 60 και το Διάγραμμα 13, ζχουμε αςφάλεια από βθματικζσ τάςεισ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ ςτο εςωτερικό του φράχτθ. Επίςτρωςθ απαιτείται ςε εξωτερικι ελάχιςτθ απόςταςθ από το φράχτθ 3.54m.

Εικόνα 60: Δρόμοσ υπολογιςμοφ Α3.

600

Cymgrd gsa

500

Es70(χωρίσ)

Es(V)

400

Θζςθ φράχτθ

300 200 100 0 0

A3(m) Διάγραμμα 13: Βθματικι τάςθ ςτο δρόμο υπολογιςμοφ Α3.

102

Οι βθματικζσ τάςεισ που αναπτφςςονται ςε περίπτωςθ

ςφάλματοσ

ςτον

δρόμο

υπολογιςμοφ Α10 φαίνονται ςτο Διάγραμμα 14 και θ ςθμείωςθ κρίςιμων αποςτάςεων ςτθν Εικόνα 61. Οι επικίνδυνεσ βθματικζσ τάςεισ αναπτφςςονται ςτο εξωτερικό του φράχτθ από το όριο του πλζγματοσ γείωςθσ απόςταςθσ 1.65m από αυτόν (7.07m από αρχι Α10) μζχρι και 6.88m εκτόσ του φράχτθ. Εικόνα 61: Δρόμοσ Τπολογιςμοφ Α10.

600

Cymgrd gsa

500

Es70(χωρίσ)

Es(V)

400

Θζςθ φράχτθ

300 200 100 0 0

A3(m) Διάγραμμα 14: Βθματικι άςθ ςτον δρόμο υπολογιςμοφ Α10.

103

΢τον Πίνακα 57-Διάγραμμα 15 και ςτον Πίνακα 58-Διάγραμμα 16 παρουςιάηονται υπολογιςμοί μζγιςτων βθματικϊν και τάςεων επαφισ αντίςτοιχα για δρόμουσ παράλλθλουσ ςτο φράχτθ ςε αποςτάςεισ 1m ςτο εςωτερικό του και 1m ςτο εξωτερικό του. ΢τθ ςφγκριςθ προςομοιϊςεων, παρατθροφμε πωσ οι υπολογιςμοί ςτο GSA είναι πιο δυςμενείσ για τισ βθματικζσ τάςεισ, αλλά αρκετά πιο ευμενείσ για τισ τάςεισ επαφισ. Οι υψθλζσ τάςεισ επαφισ επιβάλλουν χριςθ υλικοφ επιφάνειασ. ΢ε εξωτερικοφσ δρόμουσ υπολογιςμοφ που ςυναντοφν τισ γωνίεσ πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢, όπωσ είναι αναμενόμενο ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ, αναπτφςςονται οι υψθλότερεσ τάςεισ επαφισ. ΢τθν καταςκευι του ζργου είχε ςυςτακεί χριςθ υλικοφ επιφανείασ αντίςταςθσ 5000Ωm και βάκουσ 0.5m (Et70=1583V, Es70=5668V), που είναι επαρκισ για όλουσ τουσ δρόμουσ εκτόσ των Σ6Β,Σ7Β,Σ8Β και Σ11Β για τισ δυςμενείσ προςομοιϊςεισ τάςεων επαφισ ςτο CYMgrd.

Πίνακας 57: Βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ παράλλθλουσ ςτο φράχτθ Τ΢ GIS.

Esmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Esmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Esmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Esmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%)

T1A 186 156 16 T5A 83 145 -74 T9A 267 220 18 T13A 214 224 -4

T1B 121 178 -47 T5B 108 169 -56 T9B 194 156 20 T13B 187 181 3

T2A 168 200 -19 T6A 216 246 -13 T10A 198 230 -16 T14A 165 170 -3

104

T2B 164 170 -4 T6B 288 276 4 T10B 159 136 15 T14B 130 130 0

T3A 169 199 -18 T7A 216 193 11 T11A 263 233 11 T15A 170 157 8

T3B 114 171 -50 T7B 160 118 26 T11B 140 111 21 T15B 135 154 -14

T4A 263 259 2 T8A 144 153 -7 T12A 230 277 -21 T16A 156 188 -20

T4B 216 260 -20 T8B 115 92 20 T12B 211 217 -3 T16B 162 152 6

εντόσ φρ.(cymgrd) εκτόσ φρ.(cymgrd)

350 300

εντόσ φρ.(gsa) εκτόσ φρ.(gsa)

Esmax(V)

250 200 150 100

50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

T1-T16 Διάγραμμα 15: Μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ παράλλθλουσ ςτο φράχτθ Τ΢ GIS

Πίνακας 58: Tάςεισ επαφισ ςε δρόμουσ παράλλθλουσ ςτο φράχτθ Τ΢ GIS.

Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%) Etmax(V) CYMgrd GSA Απόκλιςθ(%)

T1A 1056 813 23 T5A 1273 1035 19 T9A 1187 929 22 T13A 1188 931 22

T1B 960 708 26 T5B 1259 1020 19 T9B 1039 791 24 T13B 1040 790 24

T2A 1067 824 23 T6A 1261 1023 19 T10A 1139 882 23 T14A 1048 804 23

105

T2B 926 660 29 T6B 1173 930 21 T10B 928 677 27 T14B 994 743 25

T3A 1248 1005 19 T7A 1172 927 21 T11A 1351 1113 18 T15A 960 685 29

T3B 944 620 34 T7B 1241 998 20 T11B 987 731 26 T15B 841 570 32

T4A 1297 1060 18 T8A 934 684 27 T12A 1379 1143 17 T16A 1001 755 25

T4B 1210 994 18 T8B 1128 884 22 T12B 1207 962 20 T16B 894 632 29

1600

εντόσ φρ.(CYMgrd) εκτόσ φρ.(CYMgrd)

1400

εντόσ φρ.(GSA) εκτόσ φρ.(GSA)

Etmax(V)

1200 1000 800 600 400 200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

T1-T16

Διάγραμμα 16: Μζγιςτεσ τάςεισ ςε δρόμουσ παράλλθλουσ ςτο φράχτθ Τ΢ GIS.

΢υμπερϊςματα Θ χαμθλι ειδικι αντίςταςθ εδάφουσ ςε ςυνδυαςμό με τισ διαςτάςεισ και τθ γεωμετρία πλζγματοσ γείωςθσ δίνουν πολφ χαμθλι αντίςταςθ γείωςθσ (Rg=0.2238Ω) και παρά το υψθλό επίπεδο μζγιςτου ρεφματοσ ςφάλματοσ ςτο πλζγμα (IG=29kA) δεν ζχουμε υψθλι ανφψωςθ δυναμικοφ ωσ προσ τθ γθ ςτο κφριο θλεκτρόδιο (GPR=RgIG=6.5kV). Επίςθσ, το μεγαλφτερο τμιμα του φράχτθ βρίςκεται ςε περιοχζσ υψθλϊν δυναμικϊν επιφάνειασ λόγω τθσ τοποκζτθςισ του ςε μζςθ απόςταςθ 1.5m εντόσ των ορίων του πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢. Αποτζλεςμα των παραπάνω είναι να μθν εμφανίηονται υψθλά επίπεδα βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ.

Για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτο φράχτθ, ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢, απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ πάχουσ 0.2m ςε αποςτάςεισ ζωσ 1m εςωτερικά και εξωτερικά του φράχτθ. Οι απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικϊν επιφανείασ προσ επίςτρωςθ ανά περιοχι φράχτθ αντίςτοιχου δρόμου υπολογιςμοφ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 59.

106

Πίνακας 59: Απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικοφ επιφανείασ ανά περιοχι φράχτθ.

Αναφορά Βάρουσ A(mm2) Σ1 23.5 Σ2 92.2 Σ3 21.4 Σ4 17.5 Σ5 11.1 Σ6 22.3 Σ7 35.2 Σ8 20.0 Σ9 20.0 Σ10 66.5 Σ11 22.4 Σ12 24.0 Σ13 43.2 Σ14 21.5 Σ15 53.9 Σ16 23.5

70kg ρs(Ωm) 3000 3000 3000 4000 4000 3000 3000 3000 3000 3000 4000 4000 3000 3000 3000 3000

50kg ρs(Ωm) 4000 4000 5000 5000 5000 5000 5000 4000 4000 4000 5000 5000 4000 4000 4000 4000

Προβλθματικι είναι θ ανάπτυξθ βθματικϊν τάςεων, εκτόσ ορίων αςφαλείασ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ, ςε μζςθ απόςταςθ ζωσ 4m από τα όρια πλζγματοσ γείωςθσ που, κατά παραδοχι, είναι και τα όρια οικοπζδου Τ΢. Οι περιοχζσ επικίνδυνων βθματικϊν τάςεων ςυμβολίηονται με κόκκινο χρϊμα ςτθν κάτοψθ ςχεδίου γειϊςεων (Εικόνα 62). Για τον ζλεγχο των βθματικϊν τάςεων που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτθν περιοχι εξωτερικά

του

φράχτθ

απαιτείται

επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ ελάχιςτθσ ειδικισ αντίςταςθσ 1000Ωm. Σο υλικό επιφάνειασ τοποκετείται ςε απόςταςθ ζωσ 3m από τα όρια πλζγματοσ γείωςθσ εκτόσ των περιοχϊν που ζχουν επιςθμανκεί ςτθν Εικόνα 62, που αντιςτοιχοφν ςε αποςτάςεισ ζωσ 5m από το πλζγμα γείωςθσ Τ΢.

Εικόνα 62: Αςφαλείσ περιοχζσ ςτον Τ΢ GIS.

107

3.2 ΕΠΙΔΡΑ΢Η ΓΕΩΜΕΣΡΙΑ΢ ΠΛΕΓΜΑΣΟ΢ ΓΕΙΩ΢Η΢ ΢ε αυτι τθν ενότθτα διερευνάται θ επίδραςθ γεωμετρίασ του πλζγματοσ γείωςθσ ςτουσ υπολογιςμοφσ γειϊςεων του φράχτθ. Οι μεταβολζσ ςτθ γεωμετρία πλζγματοσ γείωςθσ που εξετάηονται, αφοροφν τουσ περιμετρικοφσ βρόχουσ πλζγματοσ ςτθν περιοχι του φράχτθ. ΢τθν Εικόνα 63 παρουςιάηεται το νζο ςχζδιο γειϊςεων. Για τθ μείωςθ των τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ, επεκτείνονται οι περιμετρικοί ράβδοι γείωςθσ ςε απόςταςθ 5m από τα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ. Θ αρχικι τουσ κζςθ ιταν ςε απόςταςθ 2m από το πλζγμα γείωςθσ. Για τον ζλεγχο των βθματικϊν τάςεων ςτθν περιοχι του φράχτθ, βυκίηονται οι αγωγοί γείωςθσ περιμζτρου πλζγματοσ ςε 1m. Εςωτερικοί βρόχοι πλζγματοσ γείωςθσ παραμζνουν ςε βάκοσ 0.5m και αγωγοί γείωςθσ περιμετρικϊν βρόχων ζχουν ανϊτερο βάκοσ 0.5m, ςτα ςθμεία διαςφνδεςθσ με εςωτερικοφσ βρόχουσ, και τελικό βάκοσ 1m, ςτα ςθμεία διαςφνδεςθσ με περιμετρικοφσ αγωγοφσ γείωςθσ. Οι αγωγοί γείωςθσ διαςφνδεςθσ πλζγματοσ με περιμετρικοφσ ράβδουσ γείωςθσ και το ανϊτερο ςθμείο των περιμετρικϊν ράβδων γείωςθσ είναι ςε βάκοσ 1m. Εγκακίςτανται 3 λιγότεροι περιμετρικοί ράβδοι γείωςθσ ςε ςχζςθ με τθν 3.1.

Εικόνα 63: ΢χζδιο ςυςτιματοσ γείωςθσ.

108

Τπολογιςμού ΢υςτόματοσ Γεύωςησ ΢τθν Εικόνα 64 φαίνεται το ςχζδιο ςυςτιματοσ γείωςθσ που προςομοιϊνεται ςτο GSA.

Εικόνα 64: ΢χζδιο ςυςτιματοσ γείωςθσ

΢τον Πίνακα 60 παρουςιάηονται οι διαςτάςεισ του ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Πίνακας 60:Διαςτάςεισ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

αγωγοί γείωςθσ ράβδοι γείωςθσ ΢φνολο Μικοσ(m) 1302 1374 72 0 -12.5 -0.66 Μεταβολι(%)

109

΢τον Πίνακα 61 παρουςιάηονται οι υπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ. Θ βελτίωςθ τθσ γεωμετρίασ ανάπτυξθσ θλεκτροδίου γείωςθσ οδθγεί ςε βελτίωςθ GPR κατά 304V.

Πίνακας 61: Τπολογιςμοί ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Rg(Ω) 0.2134 -4.87

Μεταβολι(%)

GPR(V) 6229 -4.88

΢τθν Εικόνα 65 παρουςιάηεται θ διαμόρφωςθ δυναμικϊν επιφάνειασ, ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτθν περιοχι Τ΢. Θ απομάκρυνςθ περιμετρικϊν ράβδων γείωςθσ από το πλζγμα γείωςθσ αυξάνει το δυναμικό επιφάνειασ ςτθν περιοχι του φράχτθ. Θ βελτίωςθ που αναμζνεται να ζχουμε ςε τάςεισ επαφισ προκφπτει και από παρατιρθςθ τθσ κατανομισ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ (Εικόνα 66). Ζχουμε βελτίωςθ πυκνότθτασ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ περιμετρικϊν αγωγϊν γείωςθσ εισ βάροσ επιπλζον καταπόνθςθσ περιμετρικϊν ράβδων γείωςθσ που εμφανίηουν μζγιςτο ςτα 88A/m (ζναντι 82A/m ςτθν 3.1). Οι βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςτθν περιοχι του Τ΢ παρουςιάηονται ςτισ Εικόνα 67και Εικόνα 68, αντίςτοιχα.

Εικόνα 65: Δυναμικό επιφάνειασ ςτθν περιοχι Τ΢.

110

Εικόνα 66: Κατανομι διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γείωςθσ.

Εικόνα 67: Βθματικζσ τάςεισ ςτθν περιοχι Τ΢.

111

Εικόνα 68: Σάςεισ επαφισ ςτθν περιοχι Τ΢.

112

Τπολογιςμού βηματικών και τϊςεων επαφόσ ςτο φρϊχτη ΢τθν Εικόνα 69 παρουςιάηονται οι δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ που δεν ζχουν μεταβολζσ ςε ςχζςθ με τθν 3.1.

Εικόνα 69: Δρόμοι υπολογιςμοφ βθματικϊν και τάςεων επαφισ (Α-εντόσ, Β-εκτόσ) φράχτθ.

Οι υπολογιςμοί μζγιςτων τάςεων επαφισ και βθματικϊν τάςεων για δρόμουσ υπολογιςμοφ παράλλθλουσ ςτο φράχτθ (Σ1-Σ16) και θ ςφγκριςθ των αποτελεςμάτων με τα αντίςτοιχα τθσ ενότθτασ 3.1, παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 62 και ςτον Πίνακα 63 αντίςτοιχα. ΢το Διάγραμμα 17 και ςτο Διάγραμμα 18 ζχουμε παράςταςθ των μζγιςτων τάςεων επαφισ και βθματικϊν τάςεων των ενοτιτων 3.1 και 3.2 αντίςτοιχα, για τουσ δρόμουσ Σ1-Σ16. Παρατθροφμε ςθμαντικζσ βελτιϊςεισ ςτουσ υπολογιςμοφσ ςε ςχζςθ με τθν 3.1 ςχεδόν ςε όλα τα τμιματα του φράχτθ.

113

Πίνακας 62:Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ εςωτερικά (A) και εξωτερικά (Β) του φράχτθ.

Etmax (V) Μεταβολι(%) Etmax (V) Μεταβολι(%) Etmax (V) Μεταβολι(%) Etmax (V) Μεταβολι(%)

1200

T1A 713 -14 T5A 686 -51 T9A 807 -15 T13A 823 -13

T1B 683 -4 T5B 646 -58 T9B 730 -8 T13B 773 -2

T2A 736 -12 T6A 915 -12 T10A 730 -21 T14A 694 -16

εντόσ φρ.(3.1) εκτόσ φρ.(3.1)

T2B 681 3 T6B 1017 9 T10B 679 0 T14B 653 -14

T3A 648 -55 T7A 856 -8 T11A 968 -15 T15A 626 -9

T3B 590 -5 T7B 984 -1 T11B 828 12 T15B 626 9

T4A 549 -93 T8A 633 -8 T12A 984 -16 T16A 684 -10

εντόσ φρ.(3.2) εκτόσ φρ.(3.2)

Etmax(V)

1000 800 600 400 200 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

T1-T16 Διάγραμμα 17: Μζγιςτεσ τάςεισ ςτο φράχτθ (ενότθτεσ 3.1 και 3.2).

114

T4B 626 -59 T8B 823 -7 T12B 883 -9 T16B 684 8

Πίνακας 63: Μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ παράλλθλα ςτο φράχτθ (A: εςωτερικά, Β:εξωτερικά).

Esmax(V) Μεταβολι(%) Esmax(V) Μεταβολι(%) Esmax(V) Μεταβολι(%) Esmax(V) Μεταβολι(%)

T1A 121 -29 T5A 76 -90 T9A 126 -75 T13A 138 -63

T1B 101 -75 T5B 45 -273 T9B 83 -87 T13B 80 -127

T2A 179 -12 T6A 134 -83 T10A 122 -88 T14A 159 -7

T2B 107 -60 T6B 292 5 T10B 79 -72 T14B 101 -29

350

T3A 143 -39 T7A 131 -48 T11A 165 -42 T15A 135 -16

εντόσ φρ.(3.1) εκτόσ φρ.(3.1)

300

T3B 87 -97 T7B 48 -146 T11B 93 -20 T15B 85 -81

T4A 49 -431 T8A 83 -85 T12A 166 -67 T16A 127 -48

εντόσ φρ.(3.2) εκτόσ φρ.(3.2)

Esmax(V)

250 200 150 100 50 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

T1-T16 Διάγραμμα 18: Μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ παράλλθλα ςτο φράχτθ (ενότθτεσ 3.1 και 3.2).

115

T4B 17 -1404 T8B 83 -11 T12B 110 -98 T16B 76 -99

΢τον Πίνακα 64 και ςτο Διάγραμμα 19 παρουςιάηονται τα αποτελζςματα μζγιςτων βθματικϊν τάςεων ςε δρόμουσ κάκετουσ ςτο φράχτθ ςε ςχζςθ με τα αντίςτοιχα τθσ ενότθτασ 3.1. Με τθ νζα γεωμετρία πλζγματοσ γείωςθσ Τ΢ πετυχαίνουμε ςθμαντικι βελτίωςθ υπολογιςμϊν. Πίνακας 64: Μζγιςτεσ Βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ κάκετουσ προσ το φράχτθ.

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12

Esmax(V) 282 296 274 354 321 288 161 321 203 325 224 291

Μεταβολι(%) -95 -23 -71 -34 -79 -51 -38 14 -83 -82 -113 -69

700

ενότθτα 3.1

ενότθτα 3.2

600

Esmax(V)

500 400 300 200 100

0 1

10 11 12

A1-A12 Διάγραμμα 19: Μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ ςε δρόμουσ κάκετουσ ςτο φράχτθ (ενότθτεσ 3.1 και 3.2).

116

΢υμπερϊςματα Θ νζα γεωμετρία πλζγματοσ γείωςθσ ιταν αποτελεςματικι ςτθ μείωςθ των βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ. Για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ που μπορεί να αναπτυχκοφν ςτο φράχτθ, ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ ςτον Τ΢, απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ πάχουσ 0.2m ςε αποςτάςεισ ζωσ 1m εςωτερικά και εξωτερικά του φράχτθ. Οι απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικϊν επιφανείασ προσ επίςτρωςθ ανά περιοχι φράχτθ αντίςτοιχου δρόμου υπολογιςμοφ παρουςιάηονται ςτον Πίνακα 65.

Πίνακας 65: Απαιτοφμενεσ ελάχιςτεσ ειδικζσ αντιςτάςεισ υλικοφ επιφανείασ ανά περιοχι φράχτθ.

Αναφορά Βάρουσ A(mm2) Σ1 23.5 Σ2 92.2 Σ3 21.4 Σ4 17.5 Σ5 11.1 Σ6 22.3 Σ7 35.2 Σ8 20.0 Σ9 20.0 Σ10 66.5 Σ11 22.4 Σ12 24.0 Σ13 43.2 Σ14 21.5 Σ15 53.9 Σ16 23.5

70kg ρs(Ωm) 2000 2000 2000 2000 2000 3000 3000 3000 3000 2000 3000 3000 3000 2000 2000 2000

50kg ρs(Ωm) 3000 3000 3000 3000 3000 5000 5000 4000 4000 4000 4000 5000 4000 3000 3000 3000

Θ βελτίωςθ ςτισ βθματικζσ τάςεισ εξωτερικά του φράχτθ ςτα όρια του πλζγματοσ γείωςθσ φαίνεται ςτθν Εικόνα 70. Με κόκκινο χρϊμα ςυμβολίηονται οι επιπλζον περιοχζσ, όπου απαιτείται επίςτρωςθ υλικοφ επιφανείασ ειδικισ αντίςταςθσ 1000Ωm και πάχουσ 0.2m.

117

Εικόνα 70: Αςφαλείσ περιοχζσ χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ.

118

3.3 ΢ΤΜΠΕΡΑ΢ΜΑΣΑ Σα ςφάλμα γθσ ςε Τ΢ ΤΤΣ (400kV) είναι υψθλό και για τθν εξαςφάλιςθ προςταςίασ απαιτείται ςχεδίαςθ ςυςτιματοσ γείωςθσ χαμθλισ αντίςταςθσ γείωςθσ με ςκοπό τον ζλεγχο ανφψωςθσ δυναμικοφ γθσ (GPR).

Ο πιο δραςτικόσ τρόποσ επίτευξθσ χαμθλισ

αντίςταςθσ γείωςθσ είναι θ επζκταςθ πλζγματοσ γείωςθσ προσ τα όρια γθπζδου Τ΢ (κζςθ φράχτθ). Ο φράχτθσ Τ΢ ΤΤΣ ςυνικωσ γειϊνεται ςτο πλζγμα γείωςθσ λόγω τθσ κοντινισ κζςθσ του με αυτό. Οι τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ εξαρτϊνται από τθ γεωμετρία του πλζγματοσ γείωςθσ και τθ κζςθ του ςε ςχζςθ με αυτό. Σοποκζτθςθ πλζγματοσ γείωςθσ προσ το εςωτερικό των ορίων βελτιϊνει τισ τάςεισ επαφισ που αναπτφςςονται ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ. Βελτίωςθ γεωμετρίασ πλζγματοσ γείωςθσ ςτθν περιοχι φράχτθ μπορεί να γίνει, επίςθσ, με επζκταςθ των περιμετρικϊν αγωγϊν γείωςθσ ι/και ράβδων γείωςθσ εξωτερικά του φράχτθ αλλά και με διαμόρφωςθ περιμετρικϊν βρόχων πλζγματοσ μικρϊν διαςτάςεων («πφκνωςθ» πλζγματοσ). ΢θμειϊνεται πωσ θ βελτίωςθ γεωμετρίασ πλζγματοσ γείωςθσ περιμετρικά για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ ενιςχφει («πφκνωςθ» πλζγματοσ) ι/και μεταφζρει (επζκταςθ πλζγματοσ) βθματικζσ τάςεισ ςτο εξωτερικό του φράχτθ. ΢τα ςυςτιματα γείωςθσ χαμθλισ αντίςταςθσ αναπτφςςονται υψθλζσ βθματικζσ τάςεισ ςτα εξωτερικά όρια του πλζγματοσ γείωςθσ που αντιςτοιχοφν ςτθν εξωτερικι περιοχι του φράχτθ. Οι βθματικζσ τάςεισ ςτο εξωτερικό του φράχτθ αποτελοφν πρόβλθμα ςε περίπτωςθ που επεκτείνονται εκτόσ των ορίων του οικοπζδου και δεν είναι δυνατι θ επίςτρωςθ/ςυντιρθςθ υλικοφ επιφανείασ αντίςτοιχα απαιτοφμενθσ ειδικισ αντίςταςθσ και πάχουσ για τθν εξαςφάλιςθ προςταςίασ από το επίπεδο βθματικϊν τάςεων. Για τον ζλεγχο βθματικϊν τάςεων εξωτερικά του φράχτθ, χωρίσ επιβάρυνςθ των τάςεων επαφισ, θ τοποκζτθςθ περιμετρικϊν αγωγϊν ι/και ράβδων γείωςθσ ςε μεγαλφτερο βάκοσ είναι μια αποτελεςματικι μζκοδοσ.

119

120

4. ΢ΤΜΠΕΡΑ΢ΜΑΣΑ Σα ςυμπεράςματα προκφπτουν από διερεφνθςθ αςφάλειασ μεκόδων γείωςθσ (αγϊγιμου) φράχτθ Τ΢ ΤΣ και Τ΢ ΤΤΣ με προςομοιϊςεισ πζντε περιπτϊςεων ςυςτθμάτων γείωςθσ (2.1.1, 2.1.2, 2.1.3, 2.2.1, 3.1) ςτα λογιςμικά CYMgrd και GSA και τεςςάρων επιπλζον ςτο λογιςμικό GSA (2.2.2, 2.2.3, 2.3, 3.2).

΢ε περίπτωςθ ςφάλματοσ γθσ ςε Τ΢ ΤΣ ι ΤΤΣ αναπτφςςονται υψθλζσ βθματικζσ και τάςεισ επαφισ ςτο φράχτθ ςε επίπεδα επικίνδυνα χωρίσ επίςτρωςθ υλικοφ επιφάνειασ αντίςτοιχα απαιτοφμενθσ ελάχιςτθσ ειδικισ αντίςταςθσ και πάχουσ. Οι μζκοδοι γείωςθσ φράχτθ Τ΢ είναι: - Ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ. - ΢το πλζγμα γείωςθσ Τ΢. - Σμθματικι γείωςθ. Σμιμα φράχτθ γειωμζνο ςτο πλζγμα, τμιμα ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο και γαλβανικι διακοπι τμθμάτων του. Θ επιλογι τθσ μεκόδου γείωςθσ φράχτθ Τ΢ ςχετίηεται κφρια από τθ κζςθ του φράχτθ ςε ςχζςθ με το πλζγμα γείωςθσ Τ΢ ςε ςυνδυαςμό με τεχνικοοικονομικά κριτιρια. Παρακάτω ςυνοψίηονται οριςμζνα βαςικά χαρακτθριςτικά των μεκόδων γείωςθσ φράχτθ Τ΢.

Γεύωςη φρϊχτη ωσ αυτόνομο ηλεκτρόδιο γεύωςησ O φράχτθσ γειϊνεται ςε αυτόνομο θλεκτρόδιο γείωςθσ με ςκοπό τθν ανφψωςι του (ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ) ςτο δυναμικό αυτόνομου θλεκτροδίου DEP (Distinct Electrode Potential) που είναι χαμθλότερο του GPR. Σο αυτόνομο θλεκτρόδιο κάβεται ςτο επίπεδο του φράχτθ, που είναι θ βζλτιςτθ κζςθ του. Θ ςυμμετρία ςτθν απόςταςθ πλζγματοσ γείωςθσ – φράχτθ βελτιϊνει τθν αποτελεςματικότθτα τθσ μεκόδου γείωςθσ ςτθ μείωςθ των βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ. Θετικι επίδραςθ ζχει θ αφξθςθ τθσ ελάχιςτθσ απόςταςθσ φράχτθ – πλζγματοσ Τ΢. Οι μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ εμφανίηονται ςε τμιματα φράχτθ που αποκλίνουν ζντονα από τθ μζςθ του απόςταςθ από το πλζγμα γείωςθσ Τ΢. Οι μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ εμφανίηονται ςε τμιματα του φράχτθ που προςεγγίηουν ςε μικρζσ αποςτάςεισ το πλζγμα γείωςθσ Τ΢. Απαιτοφνται μεγάλθ προςοχι και λιψθ ανάλογων μζτρων αςφαλείασ για τθν αποφυγι τθσ γαλβανικισ ςφνδεςθσ του φράχτθ με ςτοιχεία ςτον Τ΢ που γειϊνονται ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢.

121

Γεύωςη φρϊχτη ςτο πλϋγμα γεύωςησ Τ΢ ΢ε περιπτϊςεισ που ο φράχτθσ βρίςκεται ςε αποςτάςεισ μικρότερεσ των 5m από το πλζγμα γείωςθσ εξετάηεται θ γείωςι του ςτο πλζγμα γείωςθσ Τ΢. ΢ε περίπτωςθ ςφάλματοσ, ο φράχτθσ αναπτφςςει δυναμικό ςτο επίπεδο του GPR. Για τον ζλεγχο των τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ διερευνϊνται ςυντθρθτικζσ βελτιϊςεισ τθσ γεωμετρίασ του πλζγματοσ γείωςθσ τοπικά ςτθν περιοχι του φράχτθ, για τθν αφξθςθ του δυναμικοφ επιφάνειάσ του. Επζκταςθ του πλζγματοσ γείωςθσ προσ το φράχτθ ι μετακίνθςθ του φράχτθ εςωτερικά του πλζγματοσ γείωςθσ βελτιϊνουν τισ τάςεισ επαφισ ςε αυτόν. Μείωςθ διαςτάςεων («πφκνωςθ») των περιμετρικϊν βρόχων του πλζγματοσ ςτθν περιοχι του φράχτθ ι μετακίνθςθ περιμετρικϊν ράβδων γείωςθσ εξωτερικά του, μειϊνουν επίςθσ τισ τάςεισ επαφισ. Βελτιϊςεισ τθσ γεωμετρίασ του πλζγματοσ γείωςθσ ςτθν περιοχι του φράχτθ αυξάνουν ι/και «μεταφζρουν» βθματικζσ τάςεισ προσ τθν εξωτερικι περιοχι του φράχτθ. ΢τα εξωτερικά όρια του πλζγματοσ γείωςθσ που αντιςτοιχοφν ςτθν εξωτερικι περιοχι του φράχτθ αναπτφςςονται υψθλζσ βθματικζσ τάςεισ. Για τον ζλεγχο των βθματικϊν τάςεων, χωρίσ επιβάρυνςθ τάςεων επαφισ, ςυνίςταται τοποκζτθςθ περιμετρικϊν αγωγϊν γείωςθσ και περιμετρικϊν ράβδων γείωςθσ ςε μεγαλφτερο βάκοσ.

Σμηματικό γεύωςη φρϊχτη Θ μζκοδοσ τθσ τμθματικισ γείωςθσ φράχτθ εφαρμόηεται ςε περιπτϊςεισ που υπάρχει ζντονθ αςυμμετρία ςτισ αποςτάςεισ πλζγματοσ γείωςθσ – κζςθσ φράχτθ. Σμιμα φράχτθ που προςεγγίηει ςε μικρζσ αποςτάςεισ ι/και περνά από το πλζγμα γείωςθσ, γειϊνεται ςε αυτό, τμιμα φράχτθ γειϊνεται ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο, και τα δφο τμιματα απομονϊνονται. ΢τα τμιματα απομόνωςθσ τοποκετείται μθ αγϊγιμοσ, αγείωτοσ φράχτθσ. Θ μζκοδοσ αυτι βελτιϊνει τισ μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ που ςυναντϊνται ςτθν ενιαία γείωςθ φράχτθ ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο ςτα τμιματα που αποκλίνουν ζντονα από τθ μζςθ απόςταςθ φράχτθ-πλζγματοσ Τ΢.

Αποκλύςεισ προςομοιώςεων CYMgrd - GSA ΢τον Πίνακα 66 παρουςιάηονται ςυνοπτικά οι μζςεσ αποκλίςεισ ςτισ προςομοιϊςεισ που ζγιναν με CYMgrd και GSA. Θ ανάλυςθ πεπεραςμζνων ςτοιχείων θλεκτροδίων ζγινε και ςτα δφο λογιςμικά για ςτοιχεία (elements) μικουσ 1m και οι υπολογιςμοί με βιμα 1m. Οι μζςεσ αποκλίςεισ τάςεων επαφισ Εt και βθματικϊν Εs1 προκφπτουν από αποτελζςματα 30

122

δρόμων υπολογιςμοφ τμθμάτων παράλλθλων ςτο φράχτθ. Οι μζςεσ αποκλίςεισ βθματικϊν (Εs2) προκφπτουν από 14 δρόμουσ υπολογιςμοφ κάκετουσ ςτο φράχτθ. Με κετικό πρόςθμο ςθμειϊνονται αποτελζςματα υψθλότερων τιμϊν ςτο CYMgrd και με αρνθτικό αποτελζςματα χαμθλότερα ςε ςχζςθ με το GSA. Οι αποκλίςεισ ςε υπολογιςμοφσ ςυςτιματοσ γείωςθσ Rg,GPR είχαν μικρζσ αποκλίςεισ που οφείλονται ςε διαφορετικό τρόπο ανάλυςθσ των θλεκτροδίων ςε ςτοιχεία (elements). Θ αιτία των μεγαλφτερων και χωρίσ ομοιομορφία αποκλίςεων βθματικϊν και τάςεων επαφισ είναι πωσ το CYMgrd ακολουκοφςε βιμα υπολογιςμϊν ίςο με το μικοσ δρόμου υπολογιςμοφ δια το ακζραιο μζροσ του μικουσ δρόμου ανεξάρτθτα με τθν επιλογι μασ για βιμα 1m. Παρατθρικθκε ςυμφωνία προςομοιϊςεων ςτθ μεταβολι ςε ςχζςθ με τισ κζςεισ βθματικϊν και τάςεων επαφισ.

Πίνακας 66: Αποκλίςεισ προςομοιϊςεων CYMgrd ςε ςχζςθ με GSA.

Απόκλιςεισ(%) Ενότθτα 2.1.1 Ενότθτα 2.1.2 Ενότθτα 2.1.3 Ενότθτα 2.2.1 Ενότθτα 3.1

Rg 0.104 0.098 0.119 0.087 0.178

GPR DEP Εt Es1 Es2 0.117 -3.166 5.596 -7.272 -26.529 0.106 13.859 -6.72 0.117 11.881 -2.927 -6.64 0.106 -2.828 -4.241 4.955 -21.047 0.214 23.188 -6.574 -1.221

123

124

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΥΙΑ *1+ “ΙΕΕΕ Guide for Safety in AC Substation Grounding”, IEEE Std 80-2000 (Revision of IEEE Std 80 – 1986), 2000. [2] Ηωι Δθμθτριάδου, ‘’Μελζτθ δικτφου γείωςθσ υπαίκριου υποςτακμοφ υψθλισ τάςθσ’’, Διπλωματικι εργαςία, Θεςςαλονίκθ 2012. *3+ Αλζξανδροσ Γιαμουριάδθσ, ‘’Μελζτθ, καταςκευι και μζτρθςθ δικτφου γείωςθσ υποςτακμοφ 150/20KV”, Διπλωματικι εργαςία, Θεςςαλονίκθ Οκτϊβριοσ 2009.

125

126

ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ Α Α.1. ΕΙΔΙΚΗ ΑΝΣΙ΢ΣΑ΢Η ΕΔΑΥΟΤ΢ Θ ειδικι αντίςταςθ εδάφουσ (ρ) αποτελεί ςθμαντικι παράμετρο και διαμορφϊνει το ςχεδιαςμό ςυςτθμάτων γείωςθσ. ΢κοπόσ μασ είναι να δείξουμε παρακάτω το είδοσ και τθν τάξθ αναλογίασ των μεταβολϊν ρ ςε υπολογιςμοφσ του δικτφου γείωςθσ του Τ΢ ΤΣ.

A.1.1. Τπολογιςμοί γειώςεων ςε ςχέςη με την ειδική αντίςταςη εδάφουσ Για τον αναλυτικό υπολογιςμό αντίςταςθσ γείωςθσ δικτφου Τ΢ ακολουκοφμε τθ μζκοδο Schwarz17. Ζχουμε ςτακεροφσ τουσ όρουσ γεωμετρίασ ςυςτιματοσ γείωςθσ και ζτςι οι τιμζσ ςυνολικϊν αντιςτάςεων αγωγϊν γείωςθσ (R1), ράβδων γείωςθσ (R2), αμοιβαίασ αντίςταςθσ μεταξφ αγωγϊν-ράβδων γείωςθσ (Rm) κα είναι ίςεσ με τθν ρ επί ζνα ςτακερό παράγοντα και εν τζλει θ αντίςταςθ γείωςθσ Rg προκφπτει ίςθ με τθν ρ επί ζνα ςτακερό παράγοντα. Θ νζα αντίςταςθ γείωςθσ Rgi ιςοφται με τθν αρχικι Rg0 επί το ςυντελεςτι μεταβολισ τθσ ειδικισ αντίςταςθσ εδάφουσ (ρi/ ρ0) και διαμορφϊνεται θ γραμμικι μεταβολι τθσ Rg.

R1R2  Rm2 Rg   2  c1 Rg      c3  i   (15) R1  R2  2 Rm   c2 Rg0 0 Με ςτακερό ρεφμα ςφάλματοσ If=30kA και μειωτικοφσ ςυντελεςτζσ (Sf,Df) ανεξάρτθτουσ αντίςταςθσ εδάφουσ ανάλογα προκφπτει θ γραμμικι μεταβολι GPR, με τον ίδιο ςυντελεςτι μεταβολισ (ρi/ρ0).

GPR  I G  Rg  D f  S f  I f  Rg  Rg  c4 

GPRi  (16)  GPR0 0

Οι τάςεισ επαφισ (που ιςοφνται με τθν αντίςτοιχθ τάςθ βρόχου-Εm) και οι βθματικζσ τάςεισ εξαρτϊνται από γεωμετρικοφσ παράγοντεσ Κm,Lm,Ks,Ls, το ςυντελεςτι διόρκωςθσ

Θ μζκοδοσ προςδιοριςμοφ αντίςταςθσ γείωςθσ Schwarz *1+ είναι από τισ πιο ακριβείσ κεωρθτικζσ μεκόδουσ για τον υπολογιςμό αντιςτάςεων πολφπλοκων ςυςτθμάτων γείωςθσ. Ζχει πιο αςφαλι αποτελζςματα για ςυμμετρικό πλζγμα, βρόχουσ ςτθν παραμετροποίθςθ γεωμετρίασ. Θεωρϊντασ ςτακερι τθ γεωμετρία ςυςτιματοσ γείωςθσ, ουςιαςτικά εξετάηουμε αν θ μζκοδοσ μπορεί να επαλθκεφςει τθν επίδραςθ μεταβολισ τθσ ειδικισ αντίςταςθσ ςτουσ υπολογιςμοφσ γειϊςεων, όπωσ γίνονται με τισ προςομοιϊςεισ ςτο CYMgrd. Σο λογιςμικό CYMgrd χρθςιμοποιεί μζκοδο πεπεραςμζνων ςτοιχείων (FEM) για τον προςδιοριςμό τθσ αντίςταςθσ γείωςθσ.

127

γεωμετρίασ Κi και το μζγιςτο ρεφμα πλζγματοσ που είναι ςτακερά. Ζτςι και εδϊ προκφπτει γραμμικι αναλογία επίδραςθσ μεταβολϊν ρ με τον ίδιο ςυντελεςτι μεταβολισ (ρi/ ρ0)

Em 

Es 

   m  Ki  I G Lm

   s  Ki  I G Ls



   m  Ki  D f  S f  I f Lm

   s  Ki  D f  S f  I f Ls

   c5 

Emi    (17) Em0 0

   c6 

Esi    (18) Es0 0

Οι παραπάνω εξιςϊςεισ υπολογιςμϊν βθματικϊν και τάςεων επαφισ ιςχφουν για δίκτυα γείωςθσ ςυμμετρικισ γεωμετρίασ πλζγματοσ-βρόχων. ΢το δίκτυό μασ δεν ζχουμε ςυμμετρικοφσ βρόχουσ αλλά, με ςφγκριςθ κεωρθτικϊν υπολογιςμϊν – προςομοιϊςεων προκφπτει επαλικευςθ τθσ γραμμικισ αναλογίασ μεταβολϊν ρ-Εm,Es, όπωσ διατυπϊκθκε. ΢υμπεραςματικά, θ αςυμμετρία βρόχων ειςάγει πολυπλοκότθτα ςτουσ αναλυτικοφσ υπολογιςμοφσ των ςτακερϊν γεωμετρικϊν παραγόντων, αλλά διατθρείται θ αναλογία Εm,Es με τθν ρ.

Α.1.2 Διερεύνηςη επίδραςησ ειδικήσ αντίςταςησ εδάφουσ ςε υπολογιςμούσ γειώςεων Εξετάηεται θ επίδραςθ ειδικισ αντίςταςθσ εδάφουσ ςε υπολογιςμοφσ ςυςτιματοσ γείωςθσ, βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςτο φράχτθ Τ΢ ΤΣ για τθν Περίπτωςθ 1: Γείωςθ φράχτθ ωσ αυτόνομο θλεκτρόδιο (2.1.1) και τθν Περίπτωςθ 2: Κοινό θλεκτρόδιο γείωςθσ φράχτθ-Τ΢ με διαςφνδεςθ ανά 10m φράχτθ (2.1.2). Γίνονται κεωρθτικοί υπολογιςμοί, προςομοιϊςεισ και θ ςφγκλιςθ τουσ δείχνει τθν ιςχφ τθσ γραμμικότθτασ των μεταβολϊν. Για τουσ υπολογιςμοφσ κεωροφμε ςτακερά θλεκτρικά χαρακτθριςτικά εγκατάςταςθσ και δεδομζνα ρεφματοσ ςφάλματοσ και μοντζλο μονοςτρωματικοφ εδάφουσ.

΢τον Πίνακα 67 παρουςιάηονται οι ςυντελεςτζσ μεταβολισ ρi/ρ0 που χρθςιμοποιοφνται για κεωρθτικό υπολογιςμό Rg,GPR,DEP,Et,Es.

128

Πίνακας 67:΢υντελεςτζσ μεταβολισ ειδικισ αντίςταςθσ εδάφουσ.

ρi ρ0 ρ1 ρ2 ρ3 ρ4

Ωm 87.10 200 500 1000 2000

ρi/ρο 1.00 2.296211 5.740528 11.48106 22.96211

΢τον Πίνακα 68 παρατθροφμε πωσ οι αποκλίςεισ των κεωρθτικϊν υπολογιςμϊν από τισ προςομοιϊςεισ είναι μθδαμινζσ ζωσ πολφ μικρζσ για υψθλι ειδικι αντίςταςθ εδάφουσ.

Πίνακας 68:Τπολογιςμοί ΢υςτθμάτων Γείωςθσ για διαφορετικζσ αντιςτάςεισ εδάφουσ.

CYMgrd

Θεωρθτ.

ρ(Ωm) Rg(Ω) GPR(V) DEP(V) Rg(Ω) GPR(V) DEP(V)

87 Περ. 2 0.41 10101 0.41 10101

Περ. 1 0.48 11947 7171 0.48 11947 7171

200 Περ. 2 Περ. 1 0.94 1.10 23194 27433 16466 0.94 1.10 23186 27435 16467

500 Περ. 2 Περ. 1 2.35 2.76 57985 68582 41165 2.34 2.77 57966 68587 41167

1000 Περ. 2 Περ. 1 4.71 5.51 115970 137164 82331 4.68 5.54 115932 137173 82335

2000 Περ. 2 Περ. 1 9.41 11.02 231940 274328 164661 9.37 11.08 231864 274346 164669

΢το Διάγραμμα 20 φαίνεται θ γραμμικι μεταβολι των GPR,DEP,Rg ςε ςχζςθ με τθν ρ.

300000

12 GPR(Περίπτωςθ 1) DEP(Περίπτωςθ 1) GPR(Περίπτωςθ 2) Rg(Περίπτωςθ 1) Rg(Περίπτωςθ 2)

Volts

200000

10 8

150000

100000

50000

0 2000

500

1000

1500

Rg(Ω)

250000

ρ(Ωm) Διάγραμμα 20:Μεταβολι Rg,GPR,DEP ςε ςχζςθ με τθν αντίςταςθ εδάφουσ ρ.

΢τον Πίνακα 69 παρουςιάηονται ενδεικτικά αναλυτικοί υπολογιςμοί τάςεων επαφισ, Περίπτωςθσ 1 (2.1.1), του εξωτερικοφ δρόμου υπολογιςμοφ παράλλθλου ςτο φράχτθ Σ15Β

129

για ειδικζσ αντιςτάςεισ εδάφουσ από 87.1 ζωσ 2000Ωm. Οι διαφορζσ μεταξφ κεωρθτικϊν υπολογιςμϊν και προςομοιϊςεων είναι ελάχιςτεσ.

Et(V) T15B ΠΕΡΙΠΣΩ΢Θ 1

Πίνακας 69: Τπολογιςμοί τάςεων επαφισ ςτον παράλλθλο ςτο φράχτθ δρόμο Σ15Β. ρ(Ωμ)

87.1

Length(m)

CYMgrd

200 Θεωρθτ.

CYMgrd

500 Θεωρθτ.

CYMgrd

1000 Θεωρθτ.

CYMgrd

2000 Θεωρθτ.

0 1.0049 2.0097 3.0146 4.0194 5.0243 6.0291 7.034 8.0388 9.0437 10.049 11.053 12.058 13.063 14.068 15.073

5624.8 5545.9 5490.4 5451.2 5419.2 5389.5 5360.7 5332.3 5304.1 5276.1 5248 5219.9 5191.9 5163.9 5136.3 5108.3

12916 12734 12607 12517 12444 12375 12309 12244 12179 12115 12051 11986 11922 11857 11794 11730

32289 31836 31518 31293 31109 30938 30773 30610 30449 30287 30126 29965 29804 29643 29485 29324

64578 63672 63035 62585 62218 61877 61546 61220 60897 60575 60253 59930 59608 59287 58970 58649

129157 127345 126071 125171 124435 123753 123092 122441 121794 121150 120505 119861 119216 118573 117939 117297

129157 127345 126070 125171 124435 123753 123092 122441 121794 121149 120505 119861 119216 118573 117939 117297

΢τον Πίνακα 70 και Πίνακα 71 παρουςιάηονται οι μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ και οι βθματικζσ αντίςτοιχα ανά δρόμο μετριςεων και ειδικι αντίςταςθ εδάφουσ. Οι υπολογιςμοί που παρουςιάηονται είναι οι κεωρθτικοί βάςει των εξιςϊςεων 17 και 18 και ζχουν μικρζσ αποκλίςεισ ςε ςχζςθ με αυτοφσ των προςομοιϊςεων.

130

Πίνακας 70: Τπολογιςμοί μζγιςτων τάςεων επαφισ ςε δρόμουσ παράλλθλουσ ςτο φράχτθ. ρ(Ωm)

Μζγιςτεσ τάςεισ επαφισ (V)

T1A T1B T2A T2B T3A T3B T4A T4B T5A T5B T6A T6B T7A T7B T8A T8B T9A T9B T10A T10B T11A T11B T12A T12B T13A T13B T14A T14B T15A T15B

87 Περ. 2 1521 2110 1493 2126 1605 2103 2016 2103 1616 2065 1421 1761 1123 1559 1506 2061 1928 2119 1599 2119 1578 2013 1550 1888 1693 1993 2434 2742 1456 2108

Περ. 1 4674 5107 4902 5338 5328 5596 5527 5625 5402 5625 4856 5108 3878 4451 5100 5399 5230 5501 5200 5501 4996 5018 4996 5245 4816 5211 4815 5180 4670 5107

200 Περ. 2 Περ. 1 3493 10733 4845 11727 3428 11256 4883 12256 3686 12234 4829 12850 4630 12691 4829 12916 3711 12403 4742 12916 3262 11151 4044 11730 2580 8905 3579 10221 3459 11711 4733 12397 4426 12010 4866 12631 3672 11940 4866 12631 3624 11472 4622 11522 3559 11472 4335 12043 3888 11058 4577 11964 5589 11056 6295 11895 3342 10723 4841 11727

500 Περ. 2 Περ. 1 8732 26832 12112 29317 8571 28141 12207 30641 9215 30585 12073 32125 11575 31728 12073 32289 9278 31008 11855 32289 8155 27878 10111 29324 6449 22262 8947 25553 8647 29277 11834 30993 11066 30024 12165 31577 9179 29850 12165 31577 9060 28680 11556 28806 8896 28680 10837 30108 9720 27644 11443 29911 13972 27641 15739 29738 8356 26807 12102 29317

1000 Περ. 2 Περ. 1 17464 53664 24225 58634 17141 56282 24414 61282 18430 61169 24146 64250 23150 63456 24146 64578 18556 62015 23711 64578 16310 55756 20222 58649 12899 44525 17894 51107 17293 58554 23667 61986 22132 60048 24330 63154 18359 59700 24330 63154 18119 57360 23111 57611 17793 57360 21675 60215 19441 55288 22886 59822 27944 55282 31477 59475 16711 53615 24204 58634

2000 Περ. 2 Περ. 1 34928 107327 48449 117268 34282 112563 48829 122565 36859 122338 48291 128500 46299 126913 48291 129157 37112 124030 47422 129157 32619 111512 40445 117297 25797 89049 35787 102213 34586 117109 47334 123971 44265 120095 48660 126308 36718 119400 48660 126308 36239 114720 46223 115223 35586 114720 43350 120430 38882 110576 45772 119645 55888 110563 62955 118950 33423 107230 48409 117268

Πίνακας 71: Τπολογιςμοί μζγιςτων βθματικϊν τάςεων ςε δρόμουσ κάκετουσ ςτο φράχτθ.

Μζγιςτεσ βθματικζσ τάςεισ (V)

ρ(Ωm) A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14

200

500

1000

2000

Περ. 2

Περ. 1

Περ. 2

Περ. 1

Περ. 2

Περ. 1

Περ. 2

Περ. 1

Περ. 2

Περ. 1

670 646 506 569 533 636 477 563 256 511 381 452 234 501

273 241 150 155 201 228 148 268 147 178 134 163 137 168

1539 1483 1161 1307 1224 1460 1096 1293 589 1173 874 1037 537 1151

628 553 344 356 461 523 339 615 338 408 308 375 314 386

3848 3706 2902 3269 3061 3650 2741 3233 1472 2932 2184 2593 1344 2878

1569 1383 860 891 1152 1306 847 1539 846 1020 771 938 785 965

7695 7413 5804 6537 6121 7299 5482 6466 2943 5863 4369 5186 2687 5755

3138 2765 1720 1782 2304 2613 1694 3077 1692 2039 1542 1876 1570 1930

15391 14825 11609 13075 12242 14599 10964 12933 5887 11726 8737 10372 5374 11510

6277 5531 3439 3565 4609 5226 3388 6154 3384 4079 3084 3753 3140 3859

131

Θ γραμμικότθτα των μεταβολϊν ρ ςε ςχζςθ με υπολογιςμοφσ γειϊςεων χάνεται μόνο ςτον προςδιοριςμό ορίων αςφαλείασ βθματικϊν και τάςεων επαφισ, που φαίνονται αναλυτικά ςτον Πίνακα 72. Οι υπολογιςμοί ζγιναν βάςθ εξιςϊςεων 9 ζωσ 14 και παρατθροφμε ελάχιςτθ επίδραςθ μεταβολϊν ειδικισ αντίςταςθσ εδάφουσ ςτα όρια αςφαλείασ. Ενδεικτικά, παρουςιάηονται οι υπολογιςμοί με αναφορά 70 κιλϊν.

Πίνακας 72: Τπολογιςμοί ορίων αςφαλείασ για διάφορεσ αντιςτάςεισ εδάφουσ.

ρ(Ωm) ρs(Ω) χωρίσ 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 ρ(Ωm) ρs(Ω) χωρίσ 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Cs 1 0.774 0.773 0.773 0.772 0.772 0.771 0.771 Cs 1 0.827 0.815 0.808 0.802 0.798 0.795 0.792

87.1 Estep70(V) 338 4348 5373 6397 7422 8447 9472 10496 1000 Estep70(V) 1554 4629 5653 6678 7703 8728 9752 10777

Etouch70(V) 251 1253 1510 1766 2022 2278 2534 2791

Cs 1 0.781 0.778 0.777 0.776 0.775 0.774 0.774

Etouch70(V) 555 1324 1580 1836 2092 2348 2605 2861

Cs 1 0.885 0.862 0.846 0.835 0.827 0.821 0.815

200 Estep70(V) 488 4383 5407 6432 7457 8482 9506 10531 2000 Estep70(V) 2886 4936 5961 6985 8010 9035 10060 11084

Etouch70(V) 289 1262 1518 1775 2031 2287 2543 2799

Cs 1 0.798 0.792 0.788 0.786 0.784 0.782 0.781

Etouch70(V) 888 1401 1657 1913 2169 2425 2681 2938

για

500 Estep70(V) 888 4475 5500 6524 7549 8574 9599 10623

Etouch70(V) 389 1285 1541 1798 2054 2310 2566 2822

hs(m) 0.15

tf(sec) 0.5

΢υμπερϊςματα Θ αφξθςθ τθσ ειδικισ αντίςταςθσ εδάφουσ οδθγεί ςε αφξθςθ τόςο τθσ αντίςταςθσ γείωςθσ και του μζγιςτου δυναμικοφ επιφάνειασ, όςο και των βθματικϊν και τάςεων επαφισ που καταπονοφν το φράχτθ ςε περιπτϊςεισ ςφάλματοσ. Θ αναλογία είναι γραμμικι, εφόςον βζβαια δεν ζχουμε μεταβολζσ ςτισ διαςτάςεισ και τθ γεωμετρία του δικτφου γείωςθσ. Σα όρια αςφαλείασ βθματικϊν και τάςεων επαφισ αυξάνονται ελάχιςτα ςε μεγαλφτερθ αντίςταςθ εδάφουσ και κατά ςυνζπεια υψθλζσ αντιςτάςεισ εδάφουσ δθμιουργοφν ζντονα προβλιματα για τθ ςχεδίαςθ αποτελεςματικϊν ςυςτθμάτων γείωςθσ.

132

ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ B B.1 ΛΟΓΙ΢ΜΙΚΟ CYMgrd Σο CYMgrd είναι λογιςμικό τθσ CYME για τθν ςχεδίαςθ και ανάλυςθ ςυςτιματοσ γείωςθσ Τ΢. Εξειδικεφεται ςτθν βελτιςτοποίθςθ ςχεδίαςθσ νζου πλζγματοσ γείωςθσ ι ενίςχυςθσ υπάρχοντοσ οποιαςδιποτε γεωμετρίασ και ςτθν διερεφνθςθ αςφάλειασ τμθμάτων και περιοχϊν Τ΢ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ γθσ. Σο λογιςμικό ακολουκεί το πρότυπο IEEE Std. 80-2000[1].

Λεπτομερείσ οδθγοί για το λογιςμικό βρίςκονται ςτθν ιςτοςελίδα « www.cyme.com ».

B.1.1 Χαρακτηριςτικϊ Λογιςμικού Σο CYMgrd παρζχει γριγορθ ανάλυςθ ςε τροποποιιςεισ ςχεδίων και διευκολφνει τθν τελικι επιλογι αςφαλοφσ και οικονομικισ λφςθσ για το ςφςτθμα γείωςθσ ενόσ Τ΢. Θ φιλικι ςτον χριςτθ καταχϊρθςθ δεδομζνων, οι αποδοτικοί αλγόρικμοι ανάλυςθσ και οι ιςχυρζσ γραφικζσ δυνατότθτεσ κακιςτοφν το CYMgrd

ζνα χριςιμο εργαλείο για τθν μελζτθ

ςυςτθμάτων γείωςθσ.

B.1.2 Δυνατότητεσ Λογιςμικού -Τπολογιςμόσ ειδικισ αντίςταςθσ γείωςθσ εδάφουσ με καταχϊρθςθ μετριςεων για μονοςτρωματικό ι διςτρωματικό μοντζλο εδάφουσ. Βιβλιοκικθ τιμϊν ειδικισ αντίςταςθσ εδάφουσ για τφπουσ εδάφουσ. Δυνατότθτα καταχϊρθςθσ τιμισ ειδικισ αντίςταςθσ εδάφουσ. -Επιλογι υλικοφ επιφανείασ και υπολογιςμόσ ορίων αςφαλείασ βθματικϊν και τάςεων επαφισ. Θ καταχϊρθςθ δεδομζνων πάχουσ και ειδικισ αντίςταςθσ υλικοφ επιφανείασ είναι δυνατι από τον χριςτθ ι από ενςωματωμζνθ βιβλιοκικθ υλικϊν επιφάνειασ. -Βιβλιοκικθ με τφπουσ (υλικά) θλεκτρoδίων. Διαςταςιολόγθςθ αγωγϊν και ράβδων γείωςθσ. -Ευκολία και αυτονομία ςτθν ςχεδίαςθ αγωγϊν και ράβδων γείωςθσ. ΢χεδίαςθ ςυμμετρικοφ ι μθ πλζγματοσ γείωςθσ οποιαςδιποτε γεωμετρίασ. Δυνατότθτα ειςαγωγισ ςχεδίου ςυςτιματοσ γείωςθσ από λογιςμικό CAD. -Δυνατότθτα μοντελοποίθςθσ θλεκτροδίου επιςτροφισ και αυτόνομου. - Τπολογιςμόσ ςυντελεςτι Df Και μζγιςτου ρεφματοσ πλζγματοσ (ΙG) με καταχϊρθςθ χριςτθ του μειωτικοφ ςυντελεςτι Sf ι τθσ παράλλθλθσ ςφνκετθσ αντίςταςθσ (Ζeq).

133

-Ανάλυςθ πεπεραςμζνων ςτοιχείων των θλεκτροδίων γείωςθσ. Τπολογιςμόσ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ανά αγωγό και ράβδο γείωςθσ. -Τπολογιςμόσ Rg ,GPR, δυναμικοφ αυτόνομου θλεκτροδίου (DEP). -Τπολογιςμόσ δυναμικοφ επιφάνειασ και τάςεων επαφισ ςε περιοχζσ Τ΢ με χριςθ διαφορετικοφ χρϊματοσ για τθν επιςιμανςθ επιπζδου τουσ και δυνατότθτα 2D ι 3D αναπαράςταςθσ αποτελεςμάτων. -Τπολογιςμόσ δυναμικοφ επιφάνειασ, βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςε οριςμζνθ κατεφκυνςθ και παράςταςθ μεταβολϊν ςε ςχζςθ με κζςθ ςε διάγραμμα. Δυνατότθτα εξαγωγισ αποτελεςμάτων ςε υπολογιςτικά φφλλα .

B.2 ΛΟΓΙ΢ΜΙΚΟ GSA Σο GSA είναι λογιςμικό τθσ SINT ingegneria για τθν ςχεδίαςθ και ανάλυςθ ςυςτιματοσ γείωςθσ Τ΢. Εξειδικεφεται ςτθν βελτιςτοποίθςθ ςχεδίαςθσ νζου πλζγματοσ γείωςθσ ι ενίςχυςθσ υπάρχοντοσ οποιαςδιποτε γεωμετρίασ

και ςτθν διερεφνθςθ αςφάλειασ

τμθμάτων και περιοχϊν Τ΢ ςε περίπτωςθ ςφάλματοσ γθσ. H ανάλυςθ ςυςτιματοσ γείωςθσ ςτο λογιςμικό γίνεται με επιλογι χριςτθ βάςθ προτφπου IEEE Std. 80-2000*1+ ι IEC 604791/2 CENELEC HD637 S1.

Λεπτομερείσ οδθγοί για το λογιςμικό βρίςκονται ςτθν ιςτοςελίδα: « www.sintingegneria.com ».

B.2.1 Χαρακτηριςτικϊ Λογιςμικού Σο GSA παρζχει ευκολία ςε τροποποιιςεισ ςχεδίων λόγω καλισ ςυνεργαςίασ με λογιςμικά CAD. Διευκολφνει τθν τελικι επιλογι αςφαλοφσ και οικονομικισ λφςθσ για το ςφςτθμα γείωςθσ ενόσ Τ΢. Θ φιλικι ςτον χριςτθ καταχϊρθςθ δεδομζνων, οι αποδοτικοί αλγόρικμοι ανάλυςθσ και οι ιςχυρζσ γραφικζσ δυνατότθτεσ κακιςτοφν το GSA ζνα χριςιμο εργαλείο για τθν μελζτθ ςυςτθμάτων γείωςθσ.

B.2.2 Δυνατότητεσ Λογιςμικού -Τπολογιςμοί και βιβλιοκικεσ παραμζτρων, υλικϊν για τα πρότυπα IEEE Std. 80-2000*1+ ι IEC 60479-1/2 CENELEC HD637 S1. -Τπολογιςμόσ ειδικισ αντίςταςθσ γείωςθσ εδάφουσ με καταχϊρθςθ μετριςεων για μονοςτρωματικό ι διςτρωματικό μοντζλο εδάφουσ. Βιβλιοκικθ τιμϊν ειδικισ αντίςταςθσ

134

εδάφουσ για τφπουσ εδάφουσ. Δυνατότθτα καταχϊρθςθσ τιμισ ειδικισ αντίςταςθσ εδάφουσ. -Επιλογι υλικοφ επιφανείασ και υπολογιςμόσ ορίων αςφαλείασ βθματικϊν και τάςεων επαφισ. Θ καταχϊρθςθ δεδομζνων πάχουσ και ειδικισ αντίςταςθσ υλικοφ επιφανείασ είναι δυνατι από τον χριςτθ ι από ενςωματωμζνθ βιβλιοκικθ υλικϊν επιφάνειασ. -Βιβλιοκικθ με τφπουσ (υλικά) θλεκτρoδίων. Διαςταςιολόγθςθ αγωγϊν και ράβδων γείωςθσ. -Δυνατότθτα ςχεδίαςθσ αγωγϊν και ράβδων γείωςθσ. ΢χεδίαςθ ςυμμετρικοφ ι μθ πλζγματοσ γείωςθσ οποιαςδιποτε γεωμετρίασ. Ευκολία ειςαγωγισ ςχεδίου ςυςτιματοσ γείωςθσ από λογιςμικό CAD. -Δυνατότθτα μοντελοποίθςθσ ζωσ εννζα θλεκτροδίων γείωςθσ (επιςτροφισ ι αυτόνομων). - Τπολογιςμόσ ςυντελεςτι Df Και μζγιςτου ρεφματοσ πλζγματοσ (ΙG) με καταχϊρθςθ χριςτθ του μειωτικοφ ςυντελεςτι Sf ι τθσ παράλλθλθσ ςφνκετθσ αντίςταςθσ (Ζeq). Δυνατότθτα καταχϊρθςθσ τιμισ μζγιςτου ρεφματοσ πλζγματοσ από τον χριςτθ. -Ανάλυςθ πεπεραςμζνων ςτοιχείων των θλεκτροδίων γείωςθσ. Αναπαράςταςθ κατανομισ διάχυςθσ ρεφματοσ ςφάλματοσ ςυςτιματοσ γείωςθσ με χριςθ διαφορετικϊν χρωμάτων για τθν επιςιμανςθ του επίπεδου τουσ. -Τπολογιςμόσ Rg ,GPR, δυναμικοφ αυτόνομου θλεκτροδίου (DEP). -Τπολογιςμόσ δυναμικοφ επιφάνειασ και τάςεων επαφισ ςε περιοχζσ Τ΢ με χριςθ διαφορετικοφ χρϊματοσ για τθν επιςιμανςθ επιπζδου τουσ και δυνατότθτα 2D ι 3D αναπαράςταςθσ αποτελεςμάτων. -Τπολογιςμόσ δυναμικοφ επιφάνειασ, βθματικϊν και τάςεων επαφισ ςε οριςμζνθ κατεφκυνςθ και παράςταςθ μεταβολϊν ςε ςχζςθ με κζςθ ςε διάγραμμα. Δυνατότθτα εξαγωγισ αποτελεςμάτων ςε υπολογιςτικά φφλλα .

135