Dự đoán Đường Cong Volt-Thời gian của Các Isolator Phân Phối Dưới Tình Trạng Quá Điện Sét Chuẩn và Điển Hình Bằng Phương Pháp Ảnh Hưởng Phá Hủy

A. R. Rodrigues1, G. C. Guimarães2, W. C. Boaventura3, J. L. C. Lima3, M. L. R. Chaves2, A. M. B. Silva4,5
1Instituto Federal de Minas Gerais (IFMG), Bairro São Luiz, Formiga, Brazil
2Universidade Federal de Uberlândia (UFU) - FEELT, Uberlândia, Brazil
3Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Escola de Engenharia, Belo Horizonte, Brazil
4Universidade de Uberaba (UNIUBE), Uberaba, Brazil
5Centro Universitário de Barretos (UNIFEB), Barretos, Brazil

Tóm tắt

Thông qua việc phát triển các hệ thống phát hiện và đo lường cho các cú sét, khả năng xác định các tham số đặc trưng của dòng điện sét và các hình dạng sóng điện áp phát sinh làm căng thẳng thiết bị cách điện của hệ thống điện đã xuất hiện. Các điện áp sét thực tế làm căng thẳng cách điện có thể thay đổi qua nhiều dạng sóng khác nhau và cũng có thể khác biệt đáng kể so với điện áp xung sét chuẩn 1,2/50 $$\upmu \hbox {s}$$. Do đó, việc dự đoán các đặc tính volt-thời gian của bất kỳ vật liệu cách điện nào cho các điện áp không chuẩn như vậy là cần thiết để thiết kế cách điện đúng cách. Trong bối cảnh này, bài báo này nhằm đánh giá hành vi điện môi của các cách điện trung áp khi chịu tác động của các xung điện áp với các hình dạng sóng chuẩn và không chuẩn, bằng cách áp dụng phương pháp ảnh hưởng phá hủy. Các hình dạng sóng quá điện áp sét không chuẩn được xem xét trong nghiên cứu này dựa trên các quá điện áp sét được sản xuất bởi các hình dạng dòng điện hồi tiếp thực tế được quan sát trên dữ liệu đo lường đã truyền. Cuộc điều tra liên quan đến việc so sánh giữa các đặc tính volt-thời gian đo được và dự đoán của các cách điện, xem xét các hình dạng điện áp xung không chuẩn có đỉnh đơn và đỉnh kép, cũng như điện áp xung sét chuẩn. Ba loại sắp xếp cách điện khác nhau bao gồm các cách điện sứ dạng chốt 15 kV và 25 kV đã được nghiên cứu. Việc ước lượng các tham số cần thiết cho phương pháp dự đoán này đã được thực hiện bằng cách sử dụng ngôn ngữ mô phỏng có sẵn tại phần mềm ATP/ATPDraw gọi là MODELS.

Từ khóa

#điện áp sét #đặc tính volt-thời gian #cách điện #dòng điện #phương pháp ảnh hưởng phá hủy

Tài liệu tham khảo

ABNT. (1992). ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Rio de Janeiro: NBR 6936, Técnicas de ensaios elétricos de alta-tensão. Ancajima, A., Carrus, A., Cinieri, E., & Mazzeti, C. (2007). Optimal selection of disruptive effect models parameters for the reproduction of MV insulators volt–time characteristics under standard and non standard lightning impulses. In IEEE Power Tech, Lausanne, Switzerland. doi:10.1109/PCT.2007.4538411. Ancajima, A., Carrus, A., Cinieri, E., & Mazzetti, C. (2010). Behaviour of MV insulators under lightning-induced overvoltages: Experimental results and reproduction of volt–time characteristic by disruptive effect models. IEEE Transactions on Power Delivery, 25(1), 221–230. doi:10.1109/TPWRD.2009.2033956. (ISSN 0885-8977). Biasotto, E., Oleskovicz, M., Coury, D. V., & Santos, C. J. (2014). Proposal for a new structural and electrical crossarm standard for 15 kV distribution networks. Journal of Control, Automation and Electrical Systems, 25(4), 516–526. doi:10.1007/s40313-014-0123-9. Braz, C. P., Piantini, A., Shigihara, M., & MARIO RAMOS, C. E. S. (2014). Analysis of different procedures for the applications of the disruptive effect model to distribution insulators subject to short tail lightning impulses. Electric Power Systems Research Journal, 113, 165–170. Caldwell, R. O., & Darveniza, M. Experimental and analytical studies of the effect of non-standard waveshapes on the impulse strength of external insulation. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-92(4), 1420–1428 July 1973/January 2007. ISSN: 0018-9510. DOI:10.1109/TPAS.1973.293550. Chisholm, W. A. (2008). New challenges in lightning impulse flashover modeling of air gaps and insulators. IEEE Electrical Insulation Magazine, 26(2), 14–25. Chowdhuri, P., et al. (1994). The effects of nonstandard lightning voltage waveshapes on the impulse strength of short air gaps. IEEE Transaction on Power Delivery, 9(4), 1991–1999. doi:10.1109/61.329531. CIGRÉ. (1992). Working Group 33.07, Guidelines for the evaluation of the dielectric strength of external insulation, CIGRÉ Tech. Brochure 72. Paris: International Council on Large Electric System. CIGRÉ. (2013). In2013 International Symposium on Technical brochure on lightning parameters for engineering applications: Lightning protection (XII SIPDA). Brazil: Belo Horizonte. ISBN 978-1-4799-1343-5. doi:10.1109/SIPDA.2013.6729246. Darveniza, M., & Vlastos, A. E. (1988). The generalized integration method of predicting impulse volt–time characteristics for non-standard wave shapes—a theoretical basis. IEEE Transactions on Electrical Insulation, 23(3), 373–381. doi:10.1109/14.2377. IEC. (2010). INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION- IEC 60060-1: High voltage test techniques—Part 1: General definitions and test requirements. Geneva. IEEE. (2010). Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, IEEE Std. 1410. In IEEE Working Group on the Lightning Performance of Distribution Lines. IEEE. (2005). LIGHTNING AND INSULATOR SUBCOMMITTEE OF THE T&D COMMITTEE. In Parameter of Lightning Strokes: A Review. IEEE Transactions on Power Delivery (Vol. 20, n. 1). ISSN: 0885-8977. doi:10.1109/TPWRD.2004.835039. Jones, A. R. (1954). Evaluation of the integration method for analysis of nonstandard surge voltages. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers. Part III: Power Apparatus and Systems, 73(2), 984–990. doi:10.1109/AIEEPAS.1954.4498919. Kind, D. (1958). The formative area of technical electrode configurations under impulse voltage stress (in German). Elektrotechnische Zeitschrift, 79(A), 65–69. Kuffel, E., Zaengl, W. S., & Kuffel, J. (2000). High voltage engineering: Fundamentals (2nd ed.). [S.l.]: Newnes, ISBN: 0-7506-3634-3. Paulino, J. O. S., Barbosa, C. F., Lopes, I. J. S., & Boaventura, W. C. (2015a). Assessment and analysis of indirect lightning performance of overhead lines. Electric Power Systems Research Journal, 118, 55–61. Paulino, J. O. S., Barbosa, C. F., Lopes, I. J. S., do Couto Boaventura, W., & de Miranda, G. C. (2015b). Indirect lightning performance of aerial distribution lines considering the induced-voltage waveform. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 57(5), 1123–1131. doi:10.1109/TEMC.2015.2421315. Shigihara, M., Piantini, A., Ramos, M. C. E. S., Braz, C. P., Mazzetti, C., & Ancajima, A. (2016). Comparison of different procedures to predict the volt-time curves of 15 kV insulators. Electric Power Systems Research. doi:10.1016/j.epsr.2016.10.023. Silveira, F. H., & Conti, D. E. (2012). Lightning overvoltage due to first strokes considering a realistic current representation. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 52(4), 929–935. doi:10.1109/TEMC.2010.2044042. Savadamuthu, U., Udayakumar, K., & Jayashankar, V. (2002). Modified disruptive effect method as a measure of insulation strength for non-standard lightning waveforms. IEEE Transactions on Power Delivery, 17, 510–515. doi:10.1109/61.997927. Witzke, R. L., & Bliss, T. J. (1950). Coordination of lightning arrester location with transformer insulation level. ibidem, 6(Pt. I), 964–975.