Προστασία Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Η αυξανόμενη εξάρτηση της σύγχρονης κοινωνίας από την ηλεκτρική ενέργεια οδήγησε στα σημερινά πολύπλοκα και εκτεταμένα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ). Με τη σημερινή οργάνωση της ζωής μας και η συντομότερη διακοπή της λειτουργίας των ΣΗΕ προκαλεί τρομακτική αναστάτωση στις δραστηριότητές μας, λόγω του μεγάλου πλήθους των ηλεκτρικών συσκευών που χρησιμοποιούμε στις σύγχρονες κοινωνίες. Επειδή όμως ανεξάρτητα των προσπαθειών μας πάντα θα συμβαίνουν σφάλματα στα ΣΗΕ, η αντιμετώπισή τους απαιτεί συστήματα προστασίας με τη μεγαλύτερη δυνατή αξιοπιστία και ακρίβεια. Η εξέλιξη των ηλεκτρονόμων προστασίας ξεκίνησε με τους ηλεκτρομηχανικούς ηλεκτρονόμους, προχώρησε στους ηλεκτρονόμους στερεάς κατάστασης ή στατικούς και σήμερα διαθέτουμε και ψηφιακούς ηλεκτρονόμους βασισμένους σε μικροεπεξεργαστές με αυτονομία για λήψη λογικών αποφάσεων.
Αναγνωρίζοντας την αδυναμία κάλυψης σε ένα μόνο τόμο όλων των προηγούμενων εξελίξεων, του τεράστιου όγκου της θεωρίας και των ποικίλων προβλημάτων που σχετίζονται με την ανάπτυξη και εφαρμογή των συστημάτων προστασίας, στο βιβλίο αυτό περιοριζόμαστε μόνο στην ανάπτυξη των βασικών αρχών της προστασίας. Το βιβλίο καλύπτει την ύλη του εξαμηνιαίου μαθήματος «Προστασία ΣΗΕ», που διδάσκεται στους φοιτητές του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός του βιβλίου είναι να εξοικειώσει τους νέους ηλεκτρολόγους μηχανικούς με τα προβλήματα της προστασίας ΣΗΕ και τους τρόπους επίλυσής τους, ώστε στο μέλλον με την περαιτέρω λεπτομερέστερη μελέτη των ειδικών θεμάτων και την πρακτική εφαρμογή να καταστούν γνώστες του αντικειμένου. Η ανάπτυξη της ύλης έγινε έτσι ώστε να μην απαιτείται καμία προηγούμενη γνώση του αντικειμένου.
Για να επιτευχθούν οι προηγούμενοι στόχοι τα τέσσερα πρώτα κεφάλαια του βιβλίου είναι εισαγωγικά. Στόχο έχουν την εξοικείωση του νέου μηχανικού με τους όρους και τις θεμελιώδεις έννοιες της προστασίας, τις θεμελιώδεις αρχές λειτουργίας των ηλεκτρονόμων προστασίας και τις σύγχρονες εξελίξεις στα συστήματα προστασίας των ΣΗΕ. Τα υπόλοιπα έξη κεφάλαια πραγματεύονται την προστασία του βασικού εξοπλισμού ενός ΣΗΕ. Τα κεφάλαια 5, 6 και 7 ασχολούνται με την προστασία των γραμμών μεταφοράς, όπου χρησιμοποιούνται τα τρία βασικά είδη προστασίας, δηλαδή υπερέντασης, απόστασης και ενιαία προστασία. Στο κεφάλαιο 8 αναπτύσσονται τα θέματα που σχετίζονται με την προστασία ζυγών, στο κεφάλαιο 9 αναπτύσσεται η προστασία μετασχηματιστών και στο κεφάλαιο 10 εξετάζεται η προστασία μηχανών εναλλασσόμενου ρεύματος.

Περιεχόμενα

Κεφάλαιο 1
ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

1. Εισαγωγή
2. Ορισμοί
3. Σημαντικές απαιτήσεις
4. Πρωτεύουσα προστασία
5. Προστασία υποστήριξης ή βοηθητική προστασία
6. Αξιολόγηση των συστημάτων προστασίας
7. Αρχές λειτουργίας των ηλεκτρονόμων προστασίας
8. Επίτευξη επιλεκτικότητας στα διάφορα συστήματα προστασίας
9. Μετασχηματιστές ρεύματος για μέτρηση
10. Μετασχηματιστές τάσης για μέτρηση

Κεφάλαιο 2
ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΟΜΩΝ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ

1. Γενικές θεωρήσεις
2. Χρονική καθυστέρηση ηλεκτρονόμων
3. Ηλεκτρομαγνητικής έλξης ηλεκτρονόμοι μιας δρώσης ποσότητας
4. Ηλεκτρονόμοι κατεύθυνσης τύπου ηλεκτρομαγνητικής έλξης
5. Ηλεκτρονόμοι κατεύθυνσης επαγωγικού τύπου
6. Υπολογισμός ροπής σε επαγωγικούς ηλεκτρονόμους κατεύθυνσης
7. Λειτουργικά χαρακτηριστικά ενός ηλεκτρονόμου κατεύθυνσης
8. Γενική εξίσωση ροπής ηλεκτρονόμων

Κεφάλαιο 3
ΗΛΕΚΤΡΟΝΟΜΟΙ ΑΠΟΣΤΑΣΗΣ

1. Εισαγωγή
2. Ηλεκτρονόμος απόστασης τύπου σύνθετης αντίστασης
3. Ηλεκτρονόμος απόστασης τύπου τροποποιημένης σύνθετης αντίστασης
4. Ηλεκτρονόμος απόστασης τύπου μιγαδικής αντίστασης
5. Ηλεκτρονόμος απόστασης τύπου MHO
6. Γενικές παρατηρήσεις για όλους τους ηλεκτρονόμους απόστασης

Κεφάλαιο 4
ΣΤΑΤΙΚΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΟΜΟΙ

1. Εισαγωγή
2. Αξιοποίηση του τρανζίστορ στην κατασκευή αναλογικών στατικών ηλεκτρονόμων
3. Αξιοποίηση του τελεστικού ενισχυτή στην κατασκευή αναλογικού στατικού ηλεκτρονόμου
4. Αναλογικοί στατικοί ηλεκτρονόμοι
5. Ψηφιακοί στατικοί ηλεκτρονόμοι

Κεφάλαιο 5
ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΓΡΑΜΜΩΝ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΟΝΟΜΟΥΣ ΥΠΕΡΕΝΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΕΙΕΣ

1. Εισαγωγή
2. Λειτουργία και ρυθμίσεις ηλεκτρονόμων υπερέντασης
3. Χρονικά χαρακτηριστικά
4. Ρύθμιση ηλεκτρονόμων αντίστροφου χρόνου
5. Ηλεκτρονόμοι ρεύματος ορισμένου χρόνου
6. Ηλεκτρονόμοι ρεύματος αντίστροφου χρόνου
7. Ρύθμιση ηλεκτρονόμων υπερέντασης σε βροχοειδή συστήματα. Με μια πηγή παραγωγής
8. Χρησιμοποίηση στιγμιαίων ηλεκτρονόμων υπερέντασης
9. Παράδειγμα ρύθμισης ηλεκτρονόμων υπερέντασης για προστασία ακτινωτών γραμμών
10. Παράδειγμα ρύθμισης ηλεκτρονόμων υπερέντασης για προστασία βροχοειδών συστημάτων
11. Χρησιμοποίηση δυο ηλεκτρονόμων αντί τριών για προστασία βραχυκυκλωμάτων μεταξύ φάσεων
12. Σύγκριση μονοφασικών και πολυφασικών ηλεκτρονόμων κατεύθυνσης – υπερέντασης
13. Χαρακτηριστικά ασφαλειών
14. Διακόπτες ισχύος
15. Αυτόματοι διακόπτες με επανακλείσιμο
16. Προστασία ακτινωτών γραμμών διανομής
17. Προστασία βραχυκυκλωμάτων γης

Κεφάλαιο 6
ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΓΡΑΜΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΟΝΟΜΟΥΣ ΑΠΟΣΤΑΣΗΣ

1. Μέτρηση απόστασης
2. Προβλήματα στη μέτρηση απόστασης
3. Παράμετροι σύνθετης αντίστασης
4. Αντιστάθμιση των σημάτων που τροφοδοτούνται σε ηλεκτρονόμους απόστασης για προστασία σφαλμάτων γης
5. Σήματα αντιστάθμισης για φασικούς ηλεκτρονόμους
6. Μη αντιμετατιθέμενοι αγωγοί
7. Επέκταση της πρώτης ζώνης
8. Ρύθμιση της πρώτης και δεύτερης ζώνης
9. Ρύθμιση της τρίτης ζώνης
10. Πλήρες σύστημα μονάδας προστασίας απόστασης

Κεφάλαιο 7
ΕΝΙΑΙΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΣΕ ΓΡΑΜΜΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

1. Εισαγωγή
2. Διαφορικοί ηλεκτρονόμοι
3. Προστασία οδηγού
4. Προβλήματα στη χρήση ηλεκτρονόμων με οδηγούς σύρματος στις γραμμές
5. Οδηγοί ενεργοποίησης και φραγμού
6. Ηλεκτρονόμοι οδηγού σύρματος ΣΡ
7. Προβλήματα ηλεκτρονόμων οδηγού σύρματος ΣΡ
8. Ηλεκτρονόμοι οδηγού σύρματος ΕΡ
9. Τύπος κυκλοφορούντος ρεύματος
10. Τύπος αντιτιθέμενης τάσης
11. Γενικά χαρακτηριστικά οδηγών σύρματος ΕΡ
12. Οδηγός φέροντος ρεύματος
13. Μικροκυματικός οδηγός
14. Συσκευές σύγκρισης φάσης
15. Σύστημα σύγκρισης κατεύθυνσης
16. Προστασία οδηγού για γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας
17. Προβλήματα στη προστασία πολυτερματικών γραμμών
18. Προστασία υποστήριξης

Κεφάλαιο 8
ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΖΩΝΗΣ ΖΥΓΟΥ

1. Γενικές αρχές
2. Διαφορική προστασία ρεύματος
3. Πολωμένη αναλογική διαφορική προστασία
4. Διαφορική προστασία τάσης
5. Μετασχηματιστές ρεύματος χωρίς πυρήνα σιδήρου
6. Σύγκριση κατεύθυνσης
7. Προστασία ζυγών χωρισμένων σε τμήματα
8. Προστασία διαρροής περιβλήματος
9. Επίβλεψη και έλεγχος ενεργοποίησης

Κεφάλαιο 9
ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΩΝ ΙΣΧΥΟΣ

1. Εισαγωγή
2. Προστασία υπερθέρμανσης
3. Ηλεκτρονόμοι αερίων
4. Ηλεκτρονόμοι αιφνίδιας πίεσης
5. Προστασία βραχυκυκλωμάτων γης
6. Πολωμένη διαφορική προστασία μετασχηματιστών
7. Μέθοδοι αντιμετώπισης του ρεύματος μαγνήτισης εισροής
8. Ενιαία προστασία γεννήτριας – μετασχηματιστή
9. Προστασία μετασχηματιστών και αγωγών τροφοδοσίας τους

Κεφάλαιο 10
ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ ΕΡ

1. Προστασία γεννήτριας
2. Προστασία του στάτη
3. Βραχυκυκλώματα στο στάτη μεταξύ φάσεων και γης
4. Εσωτερικά βραχυκυκλώματα σπειρών του στάτη
5. Υπερθέρμανση του στάτη
6. Υπέρταση στο στάτη
7. Προστασία του δρομέα
8. Σφάλματα που επιδρούν ταυτόχρονα στο στάτη και στο δρομέα
9. Γενικό διάγραμμα προστασίας γεννήτριας
10. Προστασία συστήματος γεννήτριας – μετασχηματιστή
11. Προστασία κινητήρων ΕΡ
12. Προβλήματα κινητήρων
13. Προστασία στάτη επαγωγικών κινητήρων
14. Προστασία βοηθητικών συσκευών σε ηλεκτρικούς σταθμούς

Προβλήματα
Βιβλιογραφία
Αναφορές
Ευρετήριο Όρων