Επίδραση των πυρκαγιών και του καπνού στην ανάπτυξη και εμφάνιση βραχυκυκλωμάτων και δευτερογενών πυρκαγιών σε δίκτυα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας

Τάτος, Κωνσταντίνος

Impact of fires and smoke on the development and occurrence of short circuits and secondary fires in electricity transmission and distribution networks

Διπλωματική εργασία

Author

Τάτος, Κωνσταντίνος

Date

2024-03-22

Advisor

Psomopoulos, Constantinos

KTatos_18387150.pdf (6.897Mb)

Keywords

Πυρκαγιές ; Δασικές πυρκαγιές ; Γραμμές μεταφοράς ενέργειας ; Βραχυκύκλωμα ; Ηλεκτρικό βραχυκύκλωμα ; MATLAB ; Μέτρα πρόληψης ; Διανομή ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Στη σύγχρονη εποχή, παρατηρείται σημαντική αύξηση των πυρκαγιών που προκαλούνται σε ένα δίκτυο μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσμίως. Οι συγκεκριμένες πυρκαγιές οφείλονται κυρίως στην ύπαρξη βραχυκυκλωμάτων και δευτερογενών παραγόντων, εξαιτίας του καπνού που αναπτύσσεται πάνω από το έδαφος. Αυτό έχει ως συνέπεια, η φωτιά να θερμαίνει συνεχώς τον αέρα με αποτέλεσμα να αυξάνει την πιθανότητα διάσπασης. Ο καπνός, που αποτελείται από σωματίδια άνθρακα, δημιουργεί αγώγιμους δρόμους μεταξύ των γραμμών μεταφοράς καθώς και των γραμμών με του εδάφους. Ο καπνός σε συνδυασμό με την θερμότητα που δημιουργείται, μειώνουν τη διηλεκτρική αντοχή, αυξάνουν ολοένα και περισσότερο το βέλος γραμμής κάμψης και διασπάται το κενό αέρα. Στη συγκεκριμένη εργασία, αναλύονται αρχικά οι αιτίες, οι επιπτώσεις των πυρκαγιών και ο τρόπος πρόληψης και αντιμετώπισής τους με τη βοήθεια επιστημονικών ερευνών που εξειδικεύονται στα προαναφερόμενα ζητήματα. Επίσης, γίνεται αναφορά στην έννοια του βραχυκυκλώματος, του δικτύου μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας και την πρόκληση φωτιάς από σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας. Η ανάλυση αυτή έχει ως στόχο την επεξήγηση και την περαιτέρω ένταξή τους στο κύριο θέμα της εργασίας. Ακόμη, εξάγονται συμπεράσματα για τον τρόπο εμφάνισης βραχυκυκλωμάτων σε αυτά τα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και παρουσιάζονται οι επιπτώσεις των πυρκαγιών στις γραμμές μεταφοράς. Επιπρόσθετα, εξετάζεται ο τρόπος με τον οποίο η φωτιά θερμαίνει τον αέρα, τα συστατικά του καπνού που δημιουργείται και πώς αυτός καταστρέφει τα στρώματα μόνωσης και το πώς επιδρά η πυρκαγιά στον πυλώνα μεταφοράς και διανομής της ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης, προσδιορίζονται διαδοχικά και επιπλέον παράγοντες που συμβάλλουν στην ύπαρξη πυρκαγιών και καπνού και αναφέρονται οι συνέπειες που δημιουργούνται. Παράλληλα με την θεωρητική ανάλυση του φαινομένου, ακολουθεί η πειραματική διαδικασία – μοντελοποίηση, που μας οδηγεί στην εξαγωγή πολύ χρήσιμων συμπερασμάτων για μελλοντικές διαδικασίες και έρευνα.

Abstract

In modern times, there is a significant increase in fires caused in an electricity transmission and distribution network worldwide. These fires are mainly due to the existence of short circuits and secondary factors, due to smoke growing above the ground. As a result, the fire continuously heats the air, increasing the possibility of decomposition. Smoke, composed of carbon particles, creates conductive paths between transmission lines as well as ground lines. The smoke combined with the heat generated, reduces the dielectric strength, increasingly increases the bend line arrow and the air gap breaks down. In this work, the causes, the effects of fires and the way to prevent and deal with them are first analyzed with the help of scientific research that specializes in the aforementioned issues. Also, reference is made to the concept of short-circuiting, the transmission and distribution network of electricity and the cause of fire by an electricity system. This analysis aims to explain and further integrate them into the main topic of the work. Furthermore, conclusions are drawn on how short circuits occur in these power systems and the effects of fires on transmission lines are presented. In addition, it examines how the fire heats the air, the components of the generated smoke and how it destroys the layers of insulation, and how the fire affects the transmission and distribution pylon of electricity. Also, additional factors that contribute to the existence of fires and smoke are successively identified and the consequences created are mentioned. In parallel to the theoretical analysis of the phenomenon, follows the experimental process - modeling, this leads us to draw very useful conclusions for future processes and research.