Ομοιότητες και διαφορές ηλεκτρικών δικτύων και δικτύων ύδρευσης στο αστικό περιβάλλον

Καλάνδρια, Δήμητρα

Similarities and differences between electric and hydraulic urban networks

Διπλωματική εργασία

Author

Καλάνδρια, Δήμητρα

Date

2022-03-04

Advisor

Sarris, Ioannis

Διπλωματική εργασία (10.78Mb)

Δήλωση συγγραφέα Καλάνδρια 04078.pdf (1.271Mb)

Keywords

Δίκτυα κοινής ωφέλειας ; Ηλεκτροτεχνία ; Μηχανική ρευστών ; Δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας ; Δίκτυα ύδρευσης ; Προσομοίωση δικτύων ; Ηλεκτρικά κυκλώματα

Abstract

Σε ένα αστικό περιβάλλον είναι βασική η εξασφάλιση ηλεκτρικής ενέργειας και καθαρού νερού σε όλο το σύνολο της περιοχής. Τόσο η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια, όσο και η ζήτηση νερού έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια. Σε αυτό έχει συντελέσει η ραγδαία αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού καθώς και η ανάπτυξη του βιοτικού επιπέδου σε αρκετές χώρες, η οποία έχει δημιουργήσει νέες ανάγκες. Η κάλυψη των αναγκών σε ηλεκτρική ενέργεια γίνεται μέσω των Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας, και ιδιαίτερα του Δικτύου Διανομής, το οποίο τροφοδοτεί το σύνολο των καταναλωτών των πόλεων και της υπαίθρου. Αντίστοιχα, ανάγκες για νερό ικανοποιούνται από τα Δίκτυα Ύδρευσης, τα οποία μεταφέρουν και διανέμουν συνεχώς το νερό στους τελικούς καταναλωτές. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζονται κάποια γενικά στοιχεία των δικτύων ύδρευσης και ηλεκτρικών δικτύων (1ο Κεφάλαιο). Στη συνέχεια πραγματοποιείται μία ανάπτυξη ως προς το θεωρητικό υπόβαθρο των ηλεκτρικών κυκλωμάτων (2ο Κεφάλαιο) και της μηχανικής των ρευστών (3ο Κεφάλαιο), μελετώντας θεμελιώδη στοιχεία, σχέσεις και νόμους. Έπειτα παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά λειτουργίας, σχεδιασμού και διαμόρφωσης των Ηλεκτρικών Δικτύων (4ο Κεφάλαιο) και Δικτύων Ύδρευσης (5ο Κεφάλαιο), με απώτερο σκοπό την επίτευξη σύγκρισης και παραλληλισμού των δύο δικτύων και τον εντοπισμό τόσο των ομοιοτήτων, όσο και των διαφορών που αυτά παρουσιάζουν (6ο Κεφάλαιο). Επίσης, πραγματοποιείται υπολογιστική προσομοίωση, μέσω του προγράμματος Matlab, ενός ακτινικού δικτύου διανομής ηλεκτρικής ενέργειας (7ο Κεφάλαιο) και ενός ακτινικού δικτύου ύδρευσης (8ο Κεφάλαιο). Στο τελευταίο κεφάλαιο της εργασίας (9ο Κεφάλαιο) καταγράφονται τα γενικά συμπεράσματα της εργασίας και αναφέρονται πεδία για περαιτέρω έρευνα.

Abstract

In urban regions, electrical power and clean water must be provided throughout the whole area. The demand for both goods has increased significantly in recent years. This phenomenon is mainly due to the rapid growth of the human population as well as the development of living standards in several countries, resulting in the emergence of new human needs. The electricity needs are met through the Electricity Systems, and especially the Distribution Network, which supplies the total sum of the city consumers as a whole. Similarly, water needs are met by Water Supply Networks, which are in charge of the constant transportation and distribution of water to the consumers. This diploma thesis plots some general elements of water supply and electricity networks (1st Chapter). Then, a discussion is made in the theoretical background of electrical circuits (2nd Chapter) and fluid mechanics (3rd Chapter) follows, analyzing fundamental elements, concepts and equations. Additionally, the basic aspects of Electricity Distribution Network (4th Chapter) and Water Supply Network (5th Chapter) operation, design, and configuration are presented, with the ultimate goal of achieving comparison and parallelism of the two networks, so that their similarities and the differences could be identified (6th Chapter). Also, a computer simulation is performed, through the Matlab program, of a radial electricity distribution network (7th Chapter) and a radial water supply network (8th Chapter). Finally, the last chapter of the thesis (9th Chapter) records the general conclusions of the thesis and suggests fields for further research.