Στόχος Μαθήματος

Το μάθημα «Συστήματα Ισχύος I» αποτελεί το βασικό εισαγωγικό μάθημα στις έννοιες, τη δομή και τα χαρακτηριστικά των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Η ύλη του μαθήματος στοχεύει στην ανάπτυξη των βασικών ικανοτήτων που απαιτούνται για την ανάλυση συστημάτων ηλεκτρικής ισχύος, στην λεπτομερή μελέτη των βασικών αρχών και εννοιών συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, στην κατανόηση των λειτουργικών χαρακτηριστικών και ανάλυση/μοντελλοποίηση των βασικών δομικών στοιχείων ενός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Συγκεκριμένα,  γίνεται μελέτη των μετασχηματιστών ισχύος, των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, εισαγωγή στην ανάλυση ροής φορτίου όπως επίσης και αναφορά σε εισαγωγικές έννοιες διασυνδεδεμένων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, έτσι ώστε ο φοιτητής να αποκτήσει μία συνολική αντίληψη των διαδικασιών και μεθοδολογιών επίλυσης κυκλωμάτων ηλεκτρικής ενέργειας Επιπρόσθετα, βασικός στόχος του μαθήματος αποτελεί η κατανόηση της σημασίας και του ρόλου των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας στη σύγχρονη κοινωνία και οικονομία.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

•        Έχει κατανόηση των βασικών και σημαντικών χαρακτηριστικών των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, την σύνδεση τους με τη γενικότερη παραγωγή, μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας.

•        Έχει γνώση των μαθηματικών μοντέλων, ισοδύναμων κυκλωμάτων, εργαλείων και τεχνικών επίλυσης κυκλωμάτων ηλεκτρικής ενέργειας και ροής φορτίου.

•        Αναλύει και υπολογίζει τα βασικά στοιχεία και παραμέτρους ενός συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Το μάθημα περιλαμβάνει τα ακόλουθα:

•        Εισαγωγή στα συστήματα ηλεκτρικής ισχύος: Συγκρότηση, δομικά στοιχεία, αρχές λειτουργίας λειτουργικά χαρακτηριστικά των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, ιστορική εξέλιξη των συστημάτων ισχύος, τεχνολογίες παραγωγής/μεταφοράς/διαμονής ηλεκτρικής ενέργειας, δομή αγοράς ηλεκτρισμού, το ηλεκτρικό σύστημα της Κύπρου.

•        Ανάλυση και μοντέλα των βασικών δομικών στοιχείων των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας.

•        Σημερινές και μελλοντικές τάσεις, εξέλιξη τεχνολογιών, χαρακτηριστικά σύγχρονων γεννητριών και ισοδύναμα κυκλώματα, χαρακτηριστικά μετασχηματιστών ισχύος και ισοδύναμα κυκλώματα, το ανά μονάδα σύστημα (pu) και επίλυση κυκλωμάτων στο ανά μονάδα σύστημα.

•        Βασικές έννοιες εναλλασσόμενων κυκλωμάτων: Διανυσματική παράσταση μεγεθών, Αντίσταση – Αγωγιμότητα, Τάση και ρεύμα σε 1-Φ και 3-Φ κυκλώματα. Ισχύς σε 1-Φ και 3-Φ κυκλώματα.

•        Θεμελιώδεις έννοιες των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Δυναμικά στοιχεία, κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος και φασικά διανύσματα, έννοιες της πραγματικής ισχύος, άεργου ισχύος και μιγαδικής ισχύος, βασική ανάλυση κυκλωμάτων εναλλασσόμενου, τριφασικά κυκλώματα.

•        Σχεδιασμός και χαρακτηριστικά γραμμών μεταφοράς και ισοδύναμα κυκλώματα μικρού, μεσαίου και μεγάλου μήκους, τεχνικές επαγωγικής και χωρητικής αντιστάθμισης γραμμών μεταφοράς, ανάλυση της κανονικής κατάστασης λειτουργίας των ισοζυγισμένων τριφασικών συστημάτων ισχύος.

•        Παράθεση εισαγωγικών εννοιών και επεξήγηση του τρόπου λειτουργίας των διασυνδεδεμένων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας.

•        Ανάλυση ροής φορτίου και εφαρμογή των μεθόδων Gauss-Seidel, Gauss και Newton – Raphson για την επίλυση των εξισώσεων ροής φορτίου

Καλύπτονται οι εξής ενότητες-κεφάλαια:

•        Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) -Συγκρότηση/Δομή/Απαιτήσεις/Χαρακτηριστικά/Στοιχεία/Προστασία/ Λειτουργία  – Συστήμα Παραγωγής/Μεταφοράς/ Διανομής

•        Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Ηλεκτρικής Ενέργειας - Ιστορική Αναδρομή/ Εξέλιξη τεχνολογιών

•        Βασική θεωρία των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας - Βασικές έννοιες/ Φασικά Διανύσματα/Ισχύς σε Εναλλασσόμενα Μονοφασικά/Τριφασικά Κυκλώματα

•        Μετασχηματιστές Ισχύος - Αρχή Λειτουργίας/Μοντελοποίηση/Ισοδύναμα Κυκλώματα/Παραδείγματα

•        Ανά Μονάδα Σύστημα / Per Unit Σύστημα (pu) – Μονοφασικά/Τριφασικά Συστήματα/Ισοδύναμα Κυκλώματα Στοιχείων/Παραδείγματα

•        Συνδεσμολογίες Τυλιγμάτων Τριφασικών Μετασχηματιστών

•        Εναέριες Γραμμές Μεταφοράς – Εισαγωγή/Τύποι/Παράμετροι/Μοντέλα

•        Εναέριες Γραμμές Μεταφοράς – Αυτεπαγωγή/Παραδείγματα

•        Εναέριες Γραμμές Μεταφοράς – Χωρητικότητα/Παραδείγματα

•        Εναέριες Γραμμές Μεταφοράς – Μόνιμη Κατάσταση Λειτουργίας

•        Εναέριες Γραμμές Μεταφοράς Μικρού/Μεσαίου/Μεγάλου Μήκους/Μοντέλα/Υπερβολικές Εξισώσεις/Παραδείγματα

•        Ανάλυση Ροής Φορτίων – Εισαγωγή/Μεταβλητές Συστήματος/

Προαπαιτούμενα

ΕΕΝ_452