Layered multiconductor coupled slot and strip-slot structures are characterized by introducing the full-wave modal analysis as well as the quasi-TEM spectral domain technique. In the modal analysis, the electric and magnetic fields are constructed in terms of modal fields in different regions. Application of the boundary conditions at interfaces for the tangential components of the electric and magnetic fields results in the dyadic Green's function, which interrelates the tangential currents and electric fields at the boundaries of the layered structure. The slot fields and strip currents are expanded in terms of a set of known basis functions with unknown coefficients. Use of the Galerkin method leads to a set of algebraic equations. The non-trivial solutions for the propagation constants are found by setting the determinant of the algebraic equations equal to zero. All the other normal mode parameters including the modal impedances, the field and current eigenvectors are then computed by using the solutions of the propagation constants. In the quasi-TEM analysis, the Laplace equation is transformed to an ordinary differential equation in the spectral domain, the solution of which together with the boundary conditions yields the Green's function which interrelates the potential and the charge distribution at the interfaces of the layered structure. The charge distribution is expanded in terms of known functions with unknown coefficients which are subsequently evaluated by applying the Galerkin method. Once the charge distribution is found, the quasi-TEM characteristics of the coupled strip-slot structures are readily calculated. Different impedance definitions proposed in the literature for multiple coupled line structures are discussed. The only useful impedance definition in the design of microwave and millimeter-wave circuits is the one that results in a symmetric impedance matrix for a coupled line structure in a lossless, isotropic, and linear medium. The normal mode impedance definition as based on the reciprocity is used to systematically study the impedance characteristics of various coupled slot structures for the first time, which together with the propagation characteristics are used to compute equivalent circuit models for ideal coupled line structures. The applications of the coupled slot and strip-slot structures are illustrated through design examples of enhanced couplers and power dividers consisting of coupled line multiports. Time domain simulation of coupled multiconductor structures with slotted ground planes is also presented to exemplify the applications of the techniques developed in this thesis to layered interconnects and packaging structures in high-speed circuits. Some novel techniques to reduce the crosstalk noise in those structures are proposed with theoretical examples and experimental results. / Graduation date: 1994

Thesis (M.S.)--Virginia Polytechnic Institute and State University, 1992. / Vita. Abstract. Includes bibliographical references (leaves 171-176). Also available via the Internet.

Thesis (M. Eng.)--Carleton University, 2001. / Includes bibliographical references (p. 171-174). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (M.App.Sc.) - Carleton University, 2005. / Includes bibliographical references (p. 115-121). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (M.App.Sc.) - Carleton University, 2006. / Includes bibliographical references (p. 103-107). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 1998. / Wanting leaves 220-226 Conclusions and recommendations. Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves [339]-342). Also available on the Internet.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 1998. / Wanting leaves 220-226 Conclusions and recommendations. Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves [339]-342). Also available on the Internet.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η ικανότητα συμπεριφοράς γραμμών μεταφοράς υψηλής τάσης έναντι κεραυνών. Αρχικά γίνεται μια ιστορική αναδρομή για τον κεραυνό. Στη συνέχεια, εξετάζονται οι κεραυνοί και παρατίθενται μια ενδελεχής παρουσίαση των ειδών των κεραυνικών αλλά και των ατμοσφαιρικών εκκενώσεων, προχωρώντας μετά στην αναφορά των κύριων χαρακτηριστικών των κεραυνών, των αποτελεσμάτων τα οποία προκαλούν, αλλά και των παραμέτρων από τις οποίες εξαρτώνται και χαρακτηρίζονται. Έπειτα, γίνεται μια αναλυτική περιγραφή των γραμμών μεταφοράς, παρουσιάζοντας τις κατηγοριοποιήσεις στις οποίες υπόκεινται, με κύρια κριτήρια αυτών να είναι η ονομαστική τάση υπό την οποία είναι φορτισμένες, το μήκος αλλά και την ικανότητα τους στην μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης, γίνεται αναφορά στις καταπονήσεις τις οποίες δέχονται οι γραμμές αλλά και στην μόνωση, όπως και στα χαρακτηριστικά τους. Παρακάτω, βλέπουμε ποια είναι τα κύρια είδη σφαλμάτων στις εναέριες γραμμές μεταφοράς και από ποιες αιτίες αυτά προκαλούνται. Το επόμενο κεφάλαιο πραγματεύεται τη μόνωση των γραμμών αλλά και τα κεραυνικά πλήγματα, ενώ εξετάζονται οι μηχανισμοί που προκαλούν την παραγωγή υπερτάσεων στις γραμμές. Έπειτα, για το καθορισμό της θέσης του αγωγού προστασίας της γραμμής παρουσιάζονται οι μέθοδοι της μέγιστης γωνίας και η ηλεκτρογεωμετρική μέθοδος. Στο προτελευταίο κεφάλαιο , υπάρχει μια εκτενής αναφορά στο πρόγραμμα ATP-EMTP και τα στοιχεία του. Τέλος, παρουσιάζεται μια εξομοίωση μιας γραμμής μεταφοράς υψηλής τάσης με τη χρήση του συγκεκριμένου προγράμματος και κυρίως του γραφικού προεπεξεργαστή του , που είναι το πρόγραμμα ATPDraw. Η εξομοίωση αυτή έγινε για διαφορετικών εντάσεων κεραυνικά ρεύματα τα οποία πλήττουν τον αγωγό προστασίας της γραμμής, και μελετά τις παραγόμενες υπερτάσεις σε τέσσερα διαφορετικά σημεία αυτής και το βαθμό επικινδυνότητάς τους. / In this diploma thesis is studied the ability to conduct high voltage transmission lines against lightning. Initially, there is a little historical background to the lightning. Afterwards there is a study about lightning and it is provided a thorough presentation of the types of lightning and atmospheric discharges, moving afterwards to the reference of the main lightning features, the results that they rise, as well as the parameters that they depend on and described from. Next, a more detailed description of the transmission lines, showing the classifications in which they are subject to, with main criteria, the nominal voltage in which they are charged, the length, but also their ability of electricity transmission. Moreover, there is a reference to the stresses, in which the lines are subjected to, as well as their insulation level and their characteristics. Below, we can see what the main types of outages in air transmission lines are and which are the causes that generate them. The next chapter deals with the isolation of lines, as well as with lightning strokes and described the mechanisms which cause the overvoltages on transmission lines. Then, in order to determine the position of the line protection conductor , the maximum angle method as well as the electrogeometrical method are presented. The fifth chapter contains an extended reference to the ATP-EMTP program and its components. Finally, a simulation of a high voltage transmission line is represented, with the use of this program and mainly its graphic preprocessor, which is the program ATPDraw. This simulation has been done for different intensities of lightning currents, which strike at the protection conductor of the line,and it is also studying overvoltages at four different points and the risk rate.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της συμπεριφοράς εναέριων γραμμών και υπόγειων καλωδίων μεταφοράς υψηλής τάσης έναντι κεραυνών. Για την εξυπηρέτηση του σκοπού αυτού, γίνεται προσομοίωση ενός υβριδικού δικτύου, αποτελούμενου τόσο από εναέριες γραμμές μεταφοράς όσο και από υπόγεια καλώδια, και μελέτη των μεταβατικών υπερτάσεων που εμφανίζονται σε αυτό λόγω κεραυνικών πληγμάτων σε έναν από τους αγωγούς προστασίας του τερματικού πυλώνα, όπου πραγματοποιείται η διασύνδεση εναέριας γραμμής-υπόγειου καλωδίου. Στο πρώτο κεφάλαιο παρατίθενται κάποια θεωρητικά στοιχεία σχετικά με τις ατμοσφαιρικές υπερτάσεις. Αναλύονται τα είδη των κεραυνών, οι βασικές παράμετροι και τα κύρια χαρακτηριστικά τους. Επιπλέον, περιγράφονται οι επιπτώσεις από κεραυνικά πλήγματα και ο τρόπος εύρεσης της συχνότητας με την οποία συμβαίνουν κεραυνοί ανά περιοχή. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας και αναπτύσσονται τα βασικά στοιχεία των εναέριων γραμμών και των υπόγειων καλωδίων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης, πραγματοποιείται μία σύγκριση αυτών των δύο τρόπων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, παρουσιάζοντας τα θετικά και αρνητικά στοιχεία καθενός από αυτούς. Στο τρίτο κεφάλαιο εξετάζονται τα είδη σφαλμάτων και τα αίτια δημιουργίας αυτών στις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, δίνονται κάποια βασικά χαρακτηριστικά για την κυματομορφή του κεραυνικού ρεύματος. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύεται η μόνωση και η προστασία τόσο των εναέριων γραμμών όσο και των υπόγειων καλωδίων έναντι κεραυνικών πληγμάτων. Εξετάζονται ακόμα οι μηχανισμοί που εγείρουν υπερτάσεις στη γραμμή μεταφοράς. Έπειτα, για τον καθορισμό της θέσης των αγωγών προστασίας της γραμμής, περιγράφονται οι μέθοδοι της μέγιστης γωνίας αλλά και η ηλεκτρογεωμετρική μέθοδος. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναπτύσσονται τα επιμέρους στοιχεία του υπολογιστικού προγράμματος ATP-EMTP, το οποίο θα αποτελέσει το μέσο εξομοίωσης για την παρούσα εργασία. Αναφέρονται τα σημεία υπεροχής και η καταλληλότητά του για τέτοιου είδους αναλύσεις και παρουσιάζονται τα επιμέρους υποπρογράμματα από τα οποία αποτελείται. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο ATPDraw, το οποίο είναι το κύριο όργανο της εξομοίωσης. Στο έκτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά το υβριδικό δίκτυο μεταφοράς υψηλής τάσης που χρησιμοποιείται στην εξομοίωση και αναλύονται τα στοιχεία που το αποτελούν, δηλαδή οι εναέριες γραμμές και τα υπόγεια καλώδια. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των εξομοιώσεων και οι γραφικές παραστάσεις των υπερτάσεων στα διάφορα σημεία του κυκλώματος, εξαιτίας κεραυνικών πληγμάτων, των οποίων το εύρος αυξάνει σε κάθε εξομοίωση. Στη συνέχεια ελέγχεται η επικινδυνότητα των υπερτάσεων που εγείρονται για τα διάφορα μεγέθη κεραυνικού ρεύματος και εάν ο εξοπλισμός σε διαφορετικά σημεία του δικτύου αντέχει τις υπερτάσεις αυτές ή καταστρέφεται. Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι επικίνδυνες υπερτάσεις παρατηρούνται σε τμήματα της εναέριας γραμμής μεταφοράς πλησίον του σημείου κεραυνικού πλήγματος. Αντίθετα, το υπόγειο τμήμα του δικτύου αποδεικνύεται πιο ανθεκτικό, καθώς δεν εγείρονται επικίνδυνες υπερτάσεις ακόμα και για πολύ υψηλό κεραυνικό ρεύμα. / The purpose of this diploma thesis is the study of the behavior of overhead transmission lines and underground transmission cables against lightning. In favor of this purpose, a simulation of a hybrid transmission network takes place, which is composed of both overhead lines and underground cables, in order to examine transient overvoltages. These overvoltages are raised due to a lightning that strikes the shield wire of the terminal tower, where the interconnection of overhead line to underground cable takes place. Chapter one presents the basic theory concerning atmospheric discharges. It describes the different types of lightning strikes, their parameters and basic characteristics. Furthermore, it analyzes the consequences of lightning and how to find the frequency that a lightning takes place in an area. At the second chapter there is an introduction in the systems of electric energy and a presentation of the basic characteristics of overhead lines and underground cables. In addition, there is a comparison between those two means of electricity transmission. Chapter three examines the types of errors and the causes of them at the electricity transmission lines. Moreover, it gives the basic parameters of the lightning current waveform. Chapter four analyzes the insulation and protection of both overhead lines and underground cables against lightning. It also examines the mechanisms that raise overvoltages at the transmission lines. Afterwards, there are described two methods on how to define the place of shield wires at a transmission line. Chapter five describes the ATP-EMTP simulation program, which is a specific software to simulate power systems. Its superiority for research like the present one is high lined and special emphasis is given to ATPDraw which is the main tool for the simulation. At chapter six there is a detailed analysis of the hybrid network used in this simulation and of its basic components, which are the overhead lines and the underground cables. Furthermore, there is a presentation of the results of the simulation and the graphs of the overvoltages at different spots of the network, due to lightning strikes. Afterwards, there is an evaluation of the risk of overvoltages that are raised for different lightning current sizes and if the equipment at different spots of the network sustains these overvoltages or it is destroyed. From the results, it is concluded that dangerous overvoltages are raised at sections of the overhead line near the lightning strike. On the contrary, the underground section of the network appears to be more resistant, as there are not raised dangerous overvoltages, even when the lightning current was too high.

Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2012. / ENGLISH ABSTRACT: Power utilities are expected to keep the cost of electricity as low as possible. They are also expected to be environmentally friendly and, amongst other things, not to produce unacceptable audible noise. When the electric field on a conductor is high enough corona is produced and this is accompanied by audible noise. Air pressure, which is directly related to altitude, has an effect on the voltage at which corona will start. It is more difficult to ionise the air at sea level (high air pressure) than at high altitude (low air pressure). Altitude does not only affect the corona inception voltage, but also the intensity of the audible noise. A thorough scan of literature revealed that there is very little evidence of prior research work on the effect of air density on corona under fair weather (dry) conditions. In South Africa, transmission lines are built at altitudes higher than 1800 m above sea level. The cost of a 400 kV line is in the region of R2M per km. It is important to predict the noise levels under a proposed line accurately, before it is energised. This research indicated that the altitude correction for conductor corona audible noise, under dry conditions, might be steeper than the general accepted correction of 1 dB/300m. This correction, however, appears to be valid for heavy rain conditions. Under heavy rain conditions the corona is mainly determined by the water droplets, whereas under dry conditions the condition of the conductor plays the biggest role. The air density therefore has a bigger effect on the corona performance under dry conditions. The implication of a steeper altitude correction for dry conditions is that too low noise levels will be predicted for a higher altitude, which could lead to complaints. On the other hand, predictions for lower altitudes will be too conservative. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Daar word van kragvoorsieners verwag om die koste van elektrisiteit so laag as moontlik te hou. Hulle is verder onder druk om omgewingsvriendelik te wees en om onder andere nie onaanvaarbare hoorbare geraas te veroorsaak nie. Wanneer die elektriese veld op ‘n geleier hoog genoeg is, kan korona ontstaan wat dan hoorbare geraas veroorsaak. Die lugdruk, en daarom die hoogte bo seevlak, beïnvloed die spanning waarby ‘n geleier in korona sal gaan. Dit is moeiliker om die lug te ioniseer by seevlak (hoë lugdruk) as hoog bo seevlak (lae lugdruk). Die hoogte bo seevlak beïnvloed daarom nie net die spanning waarby korona sal begin nie maar ook die intensiteit van die hoorbare geraas. Dit wil voorkom of die effek van hoogte bo seevlak, op hoorbare geraas, a.g.v. geleier korona tot op datum baie skraps nagevors is. Baie min kon in die literatuur gevind word op die effek onder droë toestande. In Suid-Afrika is dit nodig om transmissielyne op hoogtes van 1800 m en hoër te bou. So ‘n lyn (400 kV) kos in die omgewing van R2M per km. Dit is daarom van uiterste belang om die geraasvlakke wat ‘n beplande lyn sal veroorsaak, akkuraat te bepaal, voordat so ‘n lyn aangeskakel word. Hierdie navorsing het gewys dat die effek van hoogte bo seespieël op hoorbare korona geraas onder droë toestande groter kan wees as wat algemene aanvaar word. Die helling van die korreksiefaktor vir hoogte bo seevlak blyk steiler as 1 dB/300 m te wees vir droë toestande. Die implikasie hiervan is dat geraas voorspellings vir hoër hoogtes bo seespieël te laag sal wees en die vir lae hoogtes te konserwatief kan wees. Die navorsing stem egter saam met die korreksiefaktor van 1 dB/300 m onder swaar reën toestande. Dit wil voorkom of die invloed van die waterdruppels op geleier korona groter is as lugdruk. Onder droë toestande speel die toestand van die geleier 'n groter rol en is die effek van lugdruk groter.