Analysis of lightning overvoltages in power systems

Abstract

ÖZET ENERJİ SİSTEMLERİMDE MEYDANA GELEN YILDIRIM AŞIRI GERİLİMLERİNİM ETÜDÜ ERÇELEBI, Er gun Yüksek Lisans Tezi, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi : Doç. Dr. M. Uğur UNVER Eylül 1992, 152 sayfa Bu tezde yıldırımın iletken hattı, yeraltı güç kablosu ve trafo içeren sisteme düşmesi sonucu meydana gelen manevra aşırı gerilimleri incelenmiştir. Sistemin değişik işletme koşullarını temsil eden muhtelif durumları ele alınmıştır. Kablo uzunluğu ve nakil hattı uzunluğu gibi muhtelif sistem parametrelerinin meydana gelen geçici aşırı gerilimler Üzerine olan etkileri incelenmiştir. Yıldırım darbesi çift Üstel dalga şeklinde ifade edilmiştir. Çözüm metodu olarak tadil edilmiş Fourier transform metodu kullanılmıştır. Sistemin transfer fonksiyonunun matematiksel formUlasyonu elde edilirken sistem parametrelerinin frekansa bağımlılığı göz Önüne alınmıştır; çözüm modal teori ve tadil edilmiş Fourier dönüşüm metodu vasıtasıyla elde edilmiştir. Bu çalışmada değişik cephe ve sırt zamanları olan dalgalar incelenmiştir. Yıldırımın faz iletkenine ve toprak iletkenine düşmesi sonucu meydana gelen aşırı gerilimler ayrı ayrı incelenmiştir. Sonuçta uzun sırt süresi olan dalgalar sistemi daha çok etkiliyor. Anahtar kelimeler : Tadil Edilmiş Fourier Dönüşümü, Yeraltı Kablosu, Nakil hattı, Yıldırım Aşırı Gerilimleri. iV

ABSTRACT ANALYSIS OF LIGHTNING OVERVOLTAGES IN POWER SYSTEMS ER CELEBİ, Er gun M.S. in Electrical and Electronic Engineering Supervisor : Assoc. Prof. Or. M. Uğur UNVER September 1992, 152 pages In this thesis, transient overvoltages due to lightning strokes on overhead transmission line in conjunction with underground power cable/transformer system are investigated. Various system configurations representing different system operating conditions are studied. The effect of various system parameters, such as cable length and overhead line length on the transient overvoltages are investigated. Lightning stroke is represented by a double exponential wave. The mathematical formulation of the system transfer function takes into account the frequency dependence of the system parameters and a solution is arrived at by means of the modal theory and the modified Fourier transform. In this work, lightning waves with different fronts and tails are considered. Transient overvoltages due to lightning strokes to a phase conductor and earthwire are both investigated. It is observed that waves having long tails impress more severe stress on system insulation. Key words : Modified Fourier Transform, Underground Cable, Transmission Line, Lightning stroke iii