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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.106.2018.tde-17102018-102649
Document
Author
Full name
Alexandre Rigotti Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Piantini, Alexandre (President)
Altafim, Ruy Alberto Corrêa
Costa, Eduardo Coelho Marques da
Kanashiro, Arnaldo Gakiya
Kurokawa, Sérgio
Shigihara, Miltom
Title in Portuguese
Avaliação do comportamento de isoladores de média tensão frente a sobretensões atmosféricas bipolares
Keywords in Portuguese
isoladores elétricos
linhas de distribuição
modelo do efeito disruptivo
onda bipolar
ondas não normalizadas
sobretensões atmosféricas
Abstract in Portuguese
As linhas de distribuição de energia estão frequentemente expostas a sobretensões causadas por descargas atmosféricas diretas e indiretas. As formas de onda dessas sobretensões podem diferir bastante do impulso atmosférico normalizado utilizado em ensaios para verificação da adequação dos projetos das isolações dos equipamentos frente a sobretensões atmosféricas (1,2/ 50 µs). Diferentes modelos têm sido propostos para se estimar o desempenho das isolações frente a impulsos não normalizados, sendo o modelo do efeito disruptivo (disruptive effect model) um dos mais utilizados. Este trabalho visa avaliar o comportamento de isoladores de média tensão quando sujeitos a sobretensões atmosféricas bipolares oscilatórias. Simulações realizadas usando o "Extended Rusck Model"(ERM) e resultados de medições demonstram que a ocorrência de sobretensões bipolares oscilatórias em linhas de distribuição não é um fato raro, pois descargas atmosféricas podem, sob certas condições, induzir tensões com tais características. Modificações realizadas no circuito de um gerador de impulsos de alta tensão convencional permitiram a geração de tensões bipolares de três períodos distintos: 2,2 µs, 4,1 µs e 6,0 µs. Este trabalho investiga o comportamento de um típico isolador de porcelana tipo pino de 15 kV sujeito a um impulso bipolar, representativo de uma tensão induzida por um raio. Mostra-se que uma modificação no método proposto por Savadamuthu et al. para estimar a suportabilidade do isolamento de pequenos (alguns milímetros) sistemas de isolamento submetidos a tensões oscilantes bipolares leva a resultados promissores em termos de previsão da ocorrência de descargas no isolador de classe 15 kV.
Title in English
Evaluation of the behavior of medium insulators voltage to bidirectionally atmospheric overvoltage
Keywords in English
bipolar oscillating voltages
disruptive effect model
electrical insulators
lightning overvoltages
non-standard waveshapes
power distribution lines
Abstract in English
Power lines are often exposed to surges caused by direct and indirect lightning. The waveforms of these overvoltages may differ significantly from the standard lightning impulse used in tests to verify the adequacy of equipment insulation designs against atmospheric overvoltages (1.2/50 µs). Different models have been proposed to estimate the performance of the insulation against non-normalized impulses, with the disruptive effect model being one of the most used. This work aims at evaluating the behavior of medium voltage insulators when subjected to bidirectionally oscillating voltages. Simulations run using the Extended Rusck Model (ERM) and measurement results show that the occurrence of bipolar oscillating overvoltages are not rare on power distribution lines, as lightning strokes can induce, under certain conditions, voltages with such characteristics. Modifications performed in the circuit of a conventional high voltage pulse generator allowed the generation of bipolar voltages of three distinct periods: 2.2 µs, 4.1 µs and 6.0 µs. This work investigates the behavior of a typical 15 kV pin-type porcelain insulator subjected to bipolar impulses representative of lightning-induced voltages. It is shown that a modification on the method proposed by Savadamuthu et al. to estimate the insulation strength of small (a few mm) insulation systems subjected to bipolar oscillating voltages leads to promising results in terms of predicting the occurrence of flashovers on the 15 kV insulator.
 
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Publishing Date
2018-12-20
 
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