Μελέτη γειώσεων

Thumbnail Image
Date
Authors
Πακτίτης, Θαλής
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Γείωση είναι μια αγώγιμη σύνδεση, είτε σκόπιμη είτε τυχαία, μέσω της οποίας ένα ηλεκτρικό κύκλωμα ή ηλεκτρικός εξοπλισμός συνδέεται με την γη ή σε κάποιο αγώγιμο σώμα σχετικά μεγάλης έκτασης που εξυπηρετεί τον σκοπό της γης. Σκοπός της γείωσης είναι η προστασία της ανθρώπινης ζωής, η ακεραιότητα του εξοπλισμού και η συνεχής λειτουργία του συστήματος σε περίπτωση εκδήλωσης ενδογενούς ή εξωγενούς σφάλματος, παρέχοντας μια διαδρομή ταχείας απαγωγής του ρεύματος στην γη. Με τον όρο αντίσταση γείωσης περιγράφουμε την αντίσταση μεταξύ ενός ηλεκτροδίου ή ενός συστήματος γείωσης προς την άπειρη γη. Ορίζουμε δε ως άπειρη γη ένα σημείο στην επιφάνεια του εδάφους που βρίσκεται σε θεωρητικά άπειρη απόσταση από τον γειωτή. Στο σημείο αυτό ορίζουμε μηδενική τάση. Σε πρακτικό επίπεδο θεωρούμε συνήθως άπειρη γη σε απόσταση πενταπλάσια ως και δεκαπλάσια από την μέγιστη διάσταση του γειωτή. Ένα σύστημα γείωσης για να είναι αποτελεσματικό πρέπει η αντίσταση γείωσης που παρέχεται να διατηρείται σε χαμηλές τιμές. Για να επιτευχθεί αυτό με τον πλέον οικονομικό τρόπο πολλές φορές χρησιμοποιούμε βελτιωτικό γειώσεων. Με τον όρο βελτιωτικό υλικό γειώσεων, τα Ευρωπαϊκά Πρότυπα αναφέρονται σε ένα αγώγιμο υλικό που επιφέρει μείωση στην αντίσταση γείωσης ενός συστήματος γείωσης. Στην παρούσα διπλωματική εργασία προσομοιώθηκαν με το module Electrical Currents του προγράμματος COMSOL Multiphysics διάφορες διατάξεις γειωτών, με και χωρίς βελτιωτικό γείωσης με σκοπό την μέτρηση της αντίστασης γείωσης και το πως επηρεάζεται αυτή από διάφορους παράγοντες. Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή των θεμάτων που πραγματεύεται το κάθε κεφάλαιο. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται εισαγωγή στην έννοια των γειώσεων, αναφέρονται τα είδη και οι μέθοδοι γείωσης καθώς επίσης και οι διάφοροι τύποι των ηλεκτροδίων γείωσης και οι διατάξεις τοποθέτησής τους. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται ορισμένα χαρακτηριστικά μεγέθη των συστημάτων γείωσης: Η αντίσταση γείωσης, που αποτελεί μέτρο της ποιότητάς τους και η ειδική αντίσταση εδάφους, που αποτελεί μέτρο της ποιότητας του εδάφους που τις περιβάλλει. Γίνεται επίσης αναφορά στα βελτιωτικά γειώσεων. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται το workflow του προγράμματος COMSOL Multiphysics, το οποίο είναι το ίδιο για όλα τα modules του προγράμματος. Στο Κεφάλαιο 4 προσομοιώνεται η λειτουργία ενός μονού ηλεκτροδίου σε ομοιόμορφο έδαφος. Μελετάται η σχέση μεταξύ μήκους ηλεκτροδίου, πάχους ηλεκτροδίου ειδικής αντίστασης εδάφους και αντίστασης γείωσης. Στο Κεφάλαιο 5 προσομοιώνεται η λειτουργία ενός μονού ηλεκτροδίου σε ομοιόμορφο έδαφος με την προσθήκη βελτιωτικού γειώσεως. Μελετάται η σχέση μεταξύ ποιότητας βελτιωτικού, ποσότητας βελτιωτικού, ποιότητας εδάφους και αντίστασης γείωσης. Στο Κεφάλαιο 6 προσομοιώνεται η λειτουργία δύο ηλεκτροδίων σε ομοιόμορφο έδαφος. Μελετάται η σχέση μεταξύ της απόστασης τους και της αντίστασης γείωσής τους. Στο Κεφάλαιο 7 προσομοιώνεται η λειτουργία μιας πλάκας γείωσης σε ομοιόμορφο έδαφος. Μελετάται η σχέση μεταξύ βάθους, εμβαδού και πάχους της πλάκας και της αντίστασης γείωσής της. Στο Κεφάλαιο 8 προσομοιώνεται η λειτουργία μιας ταινίας γείωσης σε διστρωματικό έδαφος με την προσθήκη βελτιωτικού γειώσεως. Μελετάται η σχέση μεταξύ μήκους,πλάτους,πάχους,βάθους της ταινίας και της αντίστασης γείωσής της. Επίσης μελετάται η επίδραση της ποιότητας του βελτιωτικού στην αντίσταση γείωσης της ταινίας. Τέλος, στο Κεφάλαιο 9 ακολουθεί ένας σύντομος επίλογος που ανακεφαλαιώνει τα συμπεράσματα που αντλήθηκαν από τις προσομοιώσεις.
Description
Keywords
Ηλεκτρόδια, Βελτιωτικό γείωσης, Αντίσταση γείωσης, Πλάκα γείωσης, Ταινία γείωσης, Διστρωματικό έδαφος, Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων, Προσομοίωση
Citation