The Impact of the Frequency Dependence of Soil Electrical Parameters on Lightning Overvoltages Developed in a 138 kV Transmission Line
Este estudo avalia as sobretensões desenvolvidas devido à incidência direta de descargas atmosféricas em uma torre de transmissão de 138 kV comparando parâmetros de solo constantes e dependentes de frequência. O ATP (Alternative Transients Program) foi utilizado para simular os fenômenos. A inclusão dos parâmetros de solo dependentes da frequência provoca uma diminuição percentual dos picos de sobretensão quando comparados com parâmetros de solo constantes de cerca de 15% a 33% para as primeiras descargas de retorno considerando valores de resistividade do solo de 500 Ω.m e 2.500 Ω.m. Também foi estudada a redução do comprimento dos cabos de contrapeso a fim de manter níveis de sobretensão equivalentes aos das simulações com parâmetros constantes. Esta redução variou de 25 a 55%, o que poderia contribuir para ganhos econômicos bem como eficiência operacional nos sistemas de aterramento e tempo de construção de linhas de transmissão. Portanto, ignorar a dependência da frequência dos parâmetros do solo nas simulações pode levar a uma estimativa excessivamente conservadora do desempenho da linha de transmissão frente às descargas atmosféricas.
The Impact of the Frequency Dependence of Soil Electrical Parameters on Lightning Overvoltages Developed in a 138 kV Transmission Line
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DOI: 10.22533/at.ed.13821130511
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Palavras-chave: ATP, permissividade do solo, resistividade do solo, descargas atmosféricas, linhas de transmissão.
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Keywords: ATP; ground permittivity; ground resistivity; lightning; transmission line.
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Abstract:
This study evaluates the overvoltages developed due to direct lightning strokes to a 138-kV transmission line tower top comparing constant and frequency-dependent soil parameters. ATP (Alternative Transients Program) was used to simulate the phenomena. The inclusion of the frequency-dependent soil parameters causes a percentage decrease of the overvoltage peaks when compared with constant soil parameters of around 15% to 33% for first strokes considering values of soil resistivity of 500 Ω.m and 2.500 Ω.m. It was also studied the counterpoise cables length reduction in order to maintain equivalent overvoltage levels to those of simulations with constant parameters. This reduction ranged from 25 to 55%, which could contribute to economic gains as well as operational efficiency in the grounding systems and transmission line construction time. Therefore, disregarding the frequency dependence of the soil parameters in simulations may lead to an overly conservative estimation of the lightning performance of the transmission line.
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Número de páginas: 7
- Fernando Augusto Moreira
- Rafael Silva Alipio
- Felipe Mendes de Vasconcellos
