Επίδραση της θερμότητας με αγωγή, ακτινοβολία και μεταφορά στη διηλεκτρική αντοχή των μονωτήρων πορσελάνης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τις συνέπειες της θερμικής καταπόνησης ενός τμήματος του δικτύου διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιώντας τόσο πειραματικές μετρήσεις όσο και θεωρητικούς υπολογισμούς. Στο κεφάλαιο 1 δίνεται εν περιλήψει το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο κατανόησης της παρούσας εργασίας. Συγκεκριμένα, γίνεται μια σύντομη παρουσίαση των δοκιμών ποιοτικού ελέγχου σε ηλεκτροτεχνικές κατασκευές υψηλών τάσεων καθώς επίσης αναλύονται οι πιθανοί τρόποι μετάδοσης της θερμότητας με αγωγή, μεταφορά και ακτινοβολία. Ακολουθούν οι ιδιότητες της πορσελάνης ως ηλεκτρομονωτικό υλικό και τέλος παρουσιάζονται τα ακροκιβώτια πορσελάνης μέσης τάσης. Στο κεφάλαιο 2 δίνεται ο σκοπός της εργασίας, ο οποίος είναι η δοκιμή υπερθέρμανσης αεροδιακόπτη μέσης τάσης καθώς και ο υπολογισμός των θερμικών συνεπειών που έχει η έκθεση ένας μονωτήρα πορσελάνης σε περιβάλλον πυρκαγιάς. Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται το πειραματικό μέρος της εργασίας, η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε καθώς και τα αποτελέσματα των μετρήσεων στο εργαστήριο. Στο κεφάλαιο 4 αναπτύσσεται το μοντέλο φωτιάς, βάση του οποίου, έγιναν οι θεωρητικοί υπολογισμοί αύξησης της θερμοκρασίας του ακροκιβωτίου πορσελάνης. Στο κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της μελέτης και δίνεται απάντηση στο ερώτημα εάν και κατά πόσο είναι δυνατή η εκδήλωση πυρκαγιάς λόγω υπερθέρμανσης εναέριων γραμμών διανομής μέσης τάσης.

The present dissertation examines the effects caused by a thermal stress on a portion of the electricity distribution network, using both experimental measurements as well as theoretical calculations. Chapter 1 presents briefly the required theoretical background, which is necessary for the comprehension of the study. Specifically, the chapter refers to a short presentation of the quality control testing at high voltages in electrical engineering constructions. In addition is included the analysis of all the possible ways regarding heat transfer by conduction, radiation and convention, followed up by the presentation of the characteristics of porcelain as an electrically insulating material as well as the porcelain bushings of medium voltage. The purpose of the aforementioned study is being presented in chapter 2, which is the overheating testing of a medium voltage air-insulated switchgear as well as the recording of thermal effects caused by the exposure of a porcelain insulator in an environment surrounded by fire. Chapter 3 refers to the experimental and practical part of the study generally, the experimental process and also the results of the calculations being conducted in the laboratory. The fire model, according to which all the theoretical calculations of the temperature increase were made, is presented in chapter 4. The final conclusions are made in chapter 5 where there is an answer to the question of how possible is the event of fire due to the overheating of the overhead distribution lines of medium voltage.