Συμβολή στη μελέτη της ηλεκτρικής συμπεριφοράς ρυπασμένων μονωτήρων

Abstract

This Ph.D. thesis aims at the study of the electric behavior of the transmission line insulators. For the integrated study of the above subject, experiments were carried out for the voltage and electric field distribution along and in the proximity of insulator strings used in the Hellenic transmission system for the suspension of high and ultra high voltage overhead transmission lines. The experimental results that have arisen from this thesis, as well as the results of other researchers were used in the development of calculating methods (field approach) and the validation of the results of these methods. The measurements of the voltage distribution were employed for the development of a stray capacitances calculation method in insulator strings, based on Genetic Algorithm. In addition, a method based on Artificial Neural Networks and Fuzzy Logic techniques was proposed for the estimation and the prediction of the flashover voltage of insulators under polluted conditions. The efficiency of various mathematical models was looked into. The arc constants (A, n) were optimized, via Genetic Algorithm, in order to minimize the calculation error between the model-estimated flashover voltage and the corresponded experimental values. Finally, a calculation technique was developed for the selection of the optimal insulator type by Multicriterial Decision Making. The main goal of this methodology is to minimize the subjectivity in the selection of the most suitable insulator for each examined case.

Αντικείμενο της Διατριβής είναι η μελέτη της ηλεκτρικής συμπεριφοράς μονωτήρων γραμμών μεταφοράς. Για την ολοκληρωμένη μελέτη του ανωτέρω αντικειμένου πραγματοποιήθηκαν πειράματα για τη μέτρηση της κατανομής της επιβαλλόμενης τάσης και έντασης του ηλεκτρικού πεδίου σε αλυσοειδείς μονωτήρες, που χρησιμοποιούνται στο ελληνικό δίκτυο μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, για την ανάρτηση γραμμών Υψηλής και Υπερυψηλής Τάσεως. Τα αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα, καθώς και άλλων ερευνητών, αξιοποιήθηκαν για την ανάπτυξη υπολογιστικών μεθοδολογιών (πεδιακή προσέγγιση) και την επικύρωση των αποτελεσμάτων των μεθοδολογιών αυτών. Οι μετρήσεις της κατανομής της επιβαλλόμενης τάσης χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη μίας μεθόδου υπολογισμού των παράσιτων χωρητικοτήτων, σε αλυσοειδείς μονωτήρες, με χρήση γενετικού αλγορίθμου. Επίσης, εφαρμόστηκαν τεχνικές τεχνητών νευρωνικών δικτύων και ασαφούς λογικής, προτάθηκε, δε, μία, εδραζομένη επ’ αυτών, μεθοδολογία για την εκτίμηση και πρόβλεψη της κρίσιμης τάσης υπερπήδησης ενός μονωτήρα υπό συνθήκες ρύπανσης. Ελέγχθηκε η αξιοπιστία διάφορων μαθηματικών μοντέλων μονωτήρων και έγινε βελτιστοποίηση των σταθερών διάδοσης του τόξου (Α, n), με τη χρήση γενετικού αλγορίθμου, ώστε να ελαχιστοποιείται το σφάλμα υπολογισμού της κρίσιμης τάσης υπερπήδησης, από τα διάφορα μοντέλα, σε σχέση με τις αντίστοιχες πειραματικές τιμές. Τέλος, αναπτύχθηκε υπολογιστική τεχνική, μέσω πολυκριτηριακών συστημάτων υποστήριξης αποφάσεων, για την επιλογή μονωτήρων, με στόχο την ελαχιστοποίηση της υποκειμενικότητας της απόφασης.