Αντικεραυνική προστασία σε σταθμούς φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων
Loading...
Date
2026-06-29
Authors
Δημητρέλλος, Νικόλαος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς και της απόκρισης ενός σταθμού φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων σε υπερτάσεις, με έμφαση στα κεραυνικά πλήγματα ως τη χείριστη δυνατή διαταραχή. Στόχος της μελέτης είναι η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των διατάξεων προστασίας και η εξαγωγή συμπερασμάτων για την αποφυγή σχεδιαστικών αστοχιών, συνδυάζοντας το θεωρητικό υπόβαθρο με την πρακτική εφαρμογή μέσω προσομοιώσεων.
Αρχικά, παρατίθεται το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο και η βασική ορολογία που αφορά την κατηγοριοποίηση των ηλεκτρικών οχημάτων, τη λειτουργία των φορτιστών καθώς και τα χαρακτηριστικά των ευαίσθητων συσσωρευτών ιόντων λιθίου. Παράλληλα, αναλύονται η αρχιτεκτονική των σταθμών ταχείας φόρτισης συνεχούς ρεύματος Mode 4 DC και τα επιμέρους τμήματα της ηλεκτρικής εγκατάστασης, όπως οι εναέριες γραμμές μεταφοράς, τα υπόγεια καλώδια και τα συστήματα γείωσης.
Το κύριο μέρος της εργασίας εστιάζει στη μοντελοποίηση του φυσικού συστήματος ενός ολοκληρωμένου δικτύου σταθμού φόρτισης στο λογισμικό προσομοίωσης ATPDraw. Το μοντέλο περιλαμβάνει την πηγή Μέσης Τάσης, τις γραμμές μεταφοράς, τον μετασχηματιστή υποβιβασμού, τους πυλώνες στήριξης και το σύστημα γείωσης, σύμφωνα με τις προδιαγραφές του ελληνικού δικτύου. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στην ακριβή μοντελοποίηση των συστημάτων προστασίας έναντι υπερτάσεων, τόσο στην πλευρά του εναλλασσόμενου (AC) όσο και του συνεχούς ρεύματος (DC). Αυτά περιλαμβάνουν τα μη γραμμικά αντικεραυνικά οξειδίου του ψευδαργύρου με βάση το μοντέλο Pinceti-Giannettoni, καθώς και τους απαγωγούς υπερτάσεων SPD. Λόγω της πολυπλοκότητας των απαιτήσεων του συστήματος, η εξαγωγή και η ακριβής απεικόνιση των γραφημάτων υλοποιήθηκε μέσω κώδικα σε γλώσσα Python.
Τέλος, η μελέτη ολοκληρώνεται με την προσομοίωση άμεσων κεραυνικών πληγμάτων, μέσω πηγής ρεύματος τύπου Heidler 10/350 μs, 200 kA, σε διάφορα κρίσιμα σημεία του δικτύου όπως στη γραμμή μεταφοράς AC, στο σύστημα γείωσης και απευθείας στη διεπαφή του φορτιστή - DC Bus. Μέσα από τη συγκριτική ανάλυση της δυναμικής απόκρισης της εγκατάστασης, με και χωρίς αντικεραυνική προστασία, πιστοποιείται η ορθή λειτουργία του εξοπλισμού υπό μεταβατικές καταστάσεις. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι, στην απροστάτευτη κατάσταση, οι υπερτάσεις φτάνουν σε καταστροφικά επίπεδα εκατοντάδων kV, απειλώντας με ολική καταστροφή τις μονώσεις και των ηλεκτρονικών ισχύος. Αντιθέτως, με την εφαρμογή συντονισμένων SPD και ZnO, οι καταστροφικές υπερτάσεις «ψαλιδίζονται» ακαριαία σε απολύτως ασφαλή επίπεδα, διασφαλίζοντας την ακεραιότητα των υποδομών του συνδεδεμένου οχήματος και του ίδιου του χρήστη. Συμπερασματικά, αποδεικνύεται ότι η ασφαλής λειτουργία απαιτεί μια ολιστική προσέγγιση προστασίας, στην οποία ο συντονισμός κατάλληλων διατάξεων και ενός συστήματος γείωσης αποτελούν πλέον καθοριστικό ρόλο
Description
Keywords
Αντικεραυνική προστασία, Σταθμοί φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων