Thesis--M. Phil., University of Hong Kong, 1986.

Η παρούσα διπλωματική εργασία καταπιάνεται με τη μελέτη της συμπεριφοράς των φωτοβολταϊκών πλαισίων σε καταπόνηση με κρουστικές τάσεις κεραυνών. Πιο συγκεκριμένα, εφαρμόστηκαν σε ένα φωτοβολταϊκό πλαίσιο κρουστικές τάσεις, συμφωνά με τον κανονισμό IEC 61730-2,και μετρήθηκε το αν και κατά πόσο επηρεάστηκε η λειτουργία του πλαισίου. Το πρώτο κεφάλαιο παρέχει το θεωρητικό πλαίσιο της έρευνας. Αναλυτικότερα, παρέχεται η αρχή λειτουργίας του μονοκρυσταλλικού πλαισίου, και αναφέρονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά αυτού που χρησιμοποιήσαμε στην παρούσα εργασία. Παρατίθεται η αρχή λειτουργίας της κρουστικής γεννήτριας που χρησιμοποιήθηκε στο πειραματικό σκέλος και δίνεται ο ορισμός της κρουστικής τάσης. Τέλος, δίνονται πληροφορίες ως προς τη μετρητική συσκευή που χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη της καλής λειτουργίας του πλαισίου. Το δεύτερο κεφάλαιο σχετίζεται με το πειραματικό κομμάτι της έρευνας. Πιο συγκεκριμένα, παρατίθενται οι κρουστικές τάσεις που έπληξαν το πλαίσιο και γίνεται εκτενής και σαφής αναφορά στον κανονισμό IEC 61730-2 που υπαγορεύει τους κανόνες διεξαγωγής του πειράματος. Τέλος, παρουσιάζονται οι ακριβείς συνθήκες διεξαγωγής της πειραματικής διαδικασίας ενώ περιέχονται φωτογραφίες που πάρθηκαν κατά τη διάρκεια υλοποίησης της έρευνας. Στο τρίτο κεφάλαιο καταγράφονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων καλής λειτουργίας του φωτοβολταϊκού πλαισίου και παρουσιάζονται σε πίνακες και χαρακτηριστικές I-V. Αποτελέσματα που πάρθηκαν τόσο πριν όσο και μετά από κάθε καταπόνηση. Κλείνοντας, στο τέταρτο και τελευταίο κεφαλαίο, εξάγονται συμπεράσματα και γίνεται εκτενής ανάλυση των αποτελεσμάτων που καταγράφηκαν στο κεφάλαιο 3. Τα τελικά συμπεράσματα σχετίζονται με το αν επηρεάστηκε ή όχι η καλή λειτουργία του κυττάρου. Ακόμα, παρουσιάζονται κάποιες αδυναμίες της έρευνας μας καθώς και κάποια ερωτήματα-προτάσεις περεταίρω διευρένησης, που μας γεννήθηκαν κατά την ενασχόλησή μας με το θέμα. / This thesis deals with the study of the behavior of the modules when applying lightning impulse voltages. In particular, percussive tendencies were applied to a solar cell, according to the regulation IEC 61730-2, and it was measured whether and how the functioning of the framework was affected. The first chapter provides the theoretical framework of the research. More specific, it is given the operating principle of the single crystal framework and there are referred the technical features which were used in this work. It is presented the operating principle of the impulse generator used in the experimental arm and it is given the definition of “voltage impulse”. Finally, there are presented information on the measuring device used to the study of the proper functioning of the framework. The second chapter is related to the experimental part of the investigation. To be more specified, there are given the percussive tendencies that affected cell and a detailed and clear reference to IEC 61730-2 regulation that dictates the rules of our experiments. Finally, we present the precise conditions under which the experimental procedure was done and there are contained photographs which were took during the implementation of the survey. In the third chapter, they are displayed the results of the measurements proper operation of photovoltaic panel and they are presented in tables and characteristic IV. The results were obtained both before and after each exposure Finally, in the fourth and final chapter, conclusions are drawn and there is a detailed analysis of the results recorded in chapter 3. The final conclusions relating to whether or not the proper cell function was affected . In conclusion, they are presented some shortcomings in our research and some questions (further recommendations for research), there were entered to our minds during our involvement with the issue.

Το θέμα της παρούσας διπλωματικής είναι η μελέτη των βηματικών τάσεων σε ένα σύστημα γείωσης, με το ισοδύναμο ανθρώπινο κύκλωμα, μέσω της εξομοίωσής του με το λογισμικό EMTP-ATP, έχοντας συμπεριλάβει στους υπολογισμούς και το φαινόμενο του ιονισμού. Αρχικά, στα δύο πρώτα κεφάλαιο δίνονται ορισμοί και βασικές έννοιες για τις γειώσεις, τις μεθόδους γείωσης που υπάρχουν καθώς και για την επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος στον ανθρώπινο οργανισμό και την ηλεκτροπληξία. Έπειτα, στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά το φαινόμενο του ιονισμού και η προσέγγιση του μέσα από τα αντίστοιχα μοντέλα που έχουν αναπτυχθεί και των κριτηρίων υπολογισμού ακτίνας του ηλεκτροδίου του αγωγού γείωσης σε σχέση με το πεδίο ιονισμού του εδάφους E0. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής ανάλυση των μοντέλων των συστημάτων γείωσης που έχουν αναπτυχθεί, παραθέτοντας και αυτά που χρησιμοποιούνταν κατά το παρελθόν, αλλά και τα επικρατέστερα σύγχρονα. Τέλος , επιλέγοντας το μοντέλο της εξομοίωσης, χρησιμοποιώντας το λογισμικό EMTP-ATP, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων των βηματικών τάσεων με θεωρητικές επιτρεπτές βηματικές τάσεις και παρατίθενται τα συμπεράσματα και οι επιπτώσεις που έχουν τα αποτελέσματα στον άνθρωπο. Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή των κεφαλαίων Στο Κεφάλαιο 1 αναφέρεται η έννοια και ο ρόλος της γείωσης, καθώς και σε διάφορα είδη γειωτών και υπολογισμό των παραμέτρων τους. Στο Κεφάλαιο 2 δίνονται οι ορισμοί των βηματικών τάσεων και τάσεων επαφής και αναλύονται οι διάφορες επιπτώσεις του ηλεκτρικού ρεύματος στον ανθρώπινο οργανισμό. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους, οι μηχανισμοί διάσπασης του και τα διάφορα μοντέλα που προτείνονται για την περιγραφή του. Στο Κεφάλαιο 4 παρατίθεται μια ανασκόπηση των διάφορων μοντέλων εξομοίωσης ενός συστήματος γείωσης. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται αρχικά η επιλογή του μοντέλου προσομοίωσης, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα και συγκρινόμενα με θεωρητικές και πρακτικές τιμές στο τέλος παρουσιάζονται και τα συμπεράσματα. / The subject of the present diploma thesis is the study of step voltages in a grounding system, with the aid of a human equivalent circuit, by means of simulation using the EMTP-ATP software, considering in the calculations the phenomenon of soil ionization. In the two first chapters basic terms and concepts are defined regarding grounding systems, available grounding methods and the effects of electrical current and electrocution on the human body. In the third chapter the ionization phenomenon is analytically described and its approach through the corresponding models, which have been developed and the criteria for the calculation of the radius of the grounding conductor in accordance to the soil ionization field Eo. In chapter four there is an extended analysis of grounding systems models which have been developed, quoting those which have been used in the past but also the most dominate modern models. Finally, choosing a simulation model by utilizing EMTP-ATP software, there is a comparison of the results regarding step voltages and considering the allowable theoretical step voltage thresholds and introducing the conclusions and the effects on the human body. A brief description of the thesis chapters: Chapter 1: The concept and the role of grounding are presented, also including the different grounding systems and their parameter calculations. Chapter 2: The definitions of step voltages and contact voltages are presented while the effects of electric current on the human body are analyzed. Chapter 3: The soil ionization phenomenon is presented, including soil rupture mechanisms and the various models which are proposed to describe the phenomenon. Chapter 4: A review of the various simulation models of grounding systems is presented. Chapter 5: Initially a simulation model choice is described. The calculated results are presented and are compared with theoretical and experimental values. Finally conclusions are presented.

HVDC transmission is today widely used in modem Power Systems as an alternative to HVAC. Current trends indicate that many future conventional HVDC systems will be systems of increasing power ratings, delivered over larger distances as well as multi-terminal systems. In order to ensure the security and dependability of such systems, the current protection schemes need to be evaluated to assess their ability to provide adequate protection for the envisaged HVDC systems. This research work firstly reviews the present HVDC transmission line protection systems, and highlights their advantages and disadvantages, including factors that adversely influence their performance. The author critically evaluates the current protection schemes and reveals the drawbacks and other factors that render them unsuitable for the protection oflong dc transmission lines. The author then goes on to propose and develop an HVDC line protection system that will be able to provide adequate protection for proposed long HVDC transmission lines. The proposed protection system is able to make decisions based solely on local detection increasing its overall reliability. The author then recommends that the proposed protection system be used in conjunction with the existing main protection system in order to optimise the protection response times for both close in and distant faults. The author also proposes and develops a method of further enhancing the reliability of the protection system by the use of the telecommunication infrastructure when available. Finally the performance and feasibility of the proposed protection system is evaluated using the results obtained from the extensive fault simulations performed in EMTDC and Matlab. The simulations are performed using a bipole model of an HVDC System on which the required line and protection systems are modelled. The simulation results obtained are very favourable and promote the use of this proposed protection system, for the protection of long HVDC transmission lines. / Thesis (M.Sc.Eng.)-University of KwaZulu-Natal, Durban, 2005.

Thesis (M.S.)--Brigham Young University. Dept. of Electrical and Computer Engineering, 2005. / Includes bibliographical references (p. 63-64).

Η ευρεία χρήση του ηλεκτρισμού και η συνεχής αύξηση των μεγεθών μεταφοράς και διανομής της υψηλής τάσης αναγκάζει τον επιστημονικό κόσμο να επενδύσει στην κατανόηση της συμπεριφοράς των ατμοσφαιρικών υπερτάσεων δηλαδή των κρουστικών τάσεων κεραυνών, και των εσωτερικών υπερτάσεων όπως των κρουστικών τάσεων χειρισμών όπως και της συμπεριφοράς του εξοπλισμού των υψηλών τάσεων. Είναι αναγκαία επίσης η κατανόηση της αλληλεπίδρασης των πιο πάνω για σκοπούς βελτίωσης της ασφάλειας και της αξιοπιστίας του εξοπλισμού των υψηλών τάσεων. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση του κατά πόσον τα χρονικά χαρακτηριστικά των κρουστικών τάσεων μπορούν να επιδράσουν στη τάση διάσπασης των διακένων αέρα και γενικότερα στην συμπεριφορά τους. Έτσι αναζητείται η τάση διάσπασης του διακένου αέρα τόσο ποσοτικά (μεταβολή στο μέγεθος) όσο και ποιοτικά (μεταβολή των στατιστικών χαρακτηριστικών). Η διπλωματική εργασία τούτη αποτελεί μια συνεισφορά στην διεθνή ερευνητική προσπάθεια που γίνεται πάνω στο αντικείμενο συλλογής πληροφοριών και εξαγωγής συμπερασμάτων για τα διάφορα είδη κρουστικών τάσεων σε συνδυασμό με τα διάκενα αέρα. Αρχικά παρατίθενται μια θεωρητική ανασκόπηση βασιζόμενη στην διεθνή βιβλιογραφία που αφορά τα κυκλώματα παραγωγής κρουστικών τάσεων στο εργαστήριο. Σκοπός τούτου είναι η αποσαφήνιση του τρόπου παραγωγής των κρουστικών τάσεων στο εργαστήριο με πρωτοβάθμιες, δευτεροβάθμιες και πολυβάθμιες κρουστικές γεννήτριες. Επίσης παρουσιάζεται ένα θεωρητικό μοντέλο υπολογισμού των αναμενόμενων κρουστικών τάσεων μιας δευτεροβάθμιας κρουστικής γεννήτριας του οποίου τα αποτελέσματα παρουσιάζονται. Στη συνέχεια παρατίθεται μια θεωρητική ανασκόπηση που αφορά τα διάκενα αέρα, τους μηχανισμούς διάσπασης τους, τον τρόπο ανάλυσης των πειραματικών αποτελεσμάτων και την επίδραση που έχουν στην διάσπαση των διακένων αέρα οι ατμοσφαιρικές συνθήκες. Όλα τα παραπάνω έχουν σκοπό να αποσαφηνίσουν τους παράγοντες που χρήζουν ιδιαίτερης προσοχής ώστε να εξασφαλιστούν τα πλέον αξιόπιστα πειραματικά αποτελέσματα, καθώς και η δημιουργία μιας βάσης θεωρητικών δεδομένων που θα βοηθήσουν στην αξιοποίηση των πειραματικών μετρήσεων. Για την διεξαγωγή της πειραματικής διαδικασίας χρησιμοποιήθηκε η γεννήτρια κρουστικών τάσεων Multi test set της εταιρείας Haefely, κομμάτι του ηλεκτρομηχανικού εξοπλισμού του εργαστηρίου Υψηλών Τάσεων. Με αυτήν την γεννήτρια παρήχθησαν κρουστικές τάσεις τάξης μεγέθους 100 kV και ένα πλήθος τύπων κρουστικών τάσεων ως προς τα χρονικά χαρακτηριστικά ουράς και μετώπου τα οποία παρήχθησαν με συνδυασμό των αντιστάσεων μετώπου R2 με τις αντιστάσεις ουράς R1. Μέσω κατάλληλου κρουστικού βολτομέτρου και με ψηφιακό παλμογράφο έγιναν οι μετρήσεις αυτών των τάσεων και η αποτύπωση των κυματομορφών τους. Τα διάκενα αέρα τα οποία καταπονήθηκαν σε αυτές τις κρουστικές τάσεις είναι: Σφαίρα-Σφαίρα, Ακίδα-Σφαίρα, Ακίδα-Ακίδα. Για τον υπολογισμό της τάσης διάσπασης U50% λήφθησαν για κάθε περίπτωση 3 έως 4 σετ των 30 έως 50 μετρήσεων. Τα συνολικά αποτελέσματα και η διαγραμματική τους απεικόνιση με τις απαραίτητες επ’αυτών παρατηρήσεις, ενσωματώνονται στην εργασία και βασιζόμενη σε αυτά ακολουθεί η απαραίτητη συμπερασματολογία. Το αποτέλεσμα αυτής της εργασίας ήταν η διαπίστωση θεωρητικά και πειραματικά του τρόπου επίδρασης των κατασκευαστικών στοιχείων της γεννήτριας στα χρονικά χαρακτηριστικά των παραγόμενων κρουστικών τάσεων. Επίσης διαπιστώθηκε ότι η προσθήκη των συγκεκριμένων διακένων αέρα έχει σαν αποτέλεσμα μικρή αύξηση των χρονικών χαρακτηριστικών της κρουστικής τάσεως (χρόνου ουράς και μετώπου) τάξεως του 2-3%. Το βασικό συμπέρασμα όμως είναι ότι τα χρονικά χαρακτηριστικά των κρουστικών τάσεων παίζουν καθοριστικό ρόλο στην τάση διάσπασης U50% των διακένων αέρα. Συγκεκριμένα για γρήγορους χρόνους μετώπου η τάση διάσπασης U50% βρίσκεται στο χαμηλό επίπεδο και αυξάνεται απότομα για μεγαλύτερους χρόνους μετώπου Τ1 και αποτελεί την μέγιστη τάση διάσπασης. Στη συνέχεια με την αύξηση των χρόνων μετώπου η τάση διάσπασης U50% μειώνεται. Η επίδραση των χρόνων ουράς είναι ότι καθώς αυξάνονται μειώνουν την τάση διάσπασης U50%. / The worldwide use of electricity and the continuous increase of demand in the distribution of high voltage, has forced the entire scientific community to turn and invest to the study and understanding the behavior of atmospheric surge phenomenon such as thunder, lighting, impulse voltage, and the internal over voltages such as switching voltages. It is considered essential to investigate the response and behavior of the high voltage equipment. The challenging part is to gain the knowledge on how these interact with each other, in order to improve the security and reliability of high voltage machines. The aim of this thesis is to investigate whether the time variant characteristics of the impulse voltages can affect the degradation behavior of air discharge. Our target is to discover the chopping voltage of air gaps in actual number but also to find out the variation of its statistical characteristics. This paper will contribute to the international research effort of collect information and extracting results for the various types of impulse voltage combined with air gaps. Initially we present a theoretical approach based on the international bibliography concerning the circuits that create impulse voltages in a laboratory environment. Our aim is to clarify the way impulse voltages are produced in the laboratory, from singlestage, two-stage and multi-stage impulse generators. Furthermore, we present a theoretical model for calculating the impulse voltage created by a two-stage impulse generator. All these results are also included in our paper. Next, we complete our overview by presenting the air discharge phenomena, analysis methods used to investigate experimental result and the overall effect of atmospheric conditions on air discharge splitting. All these aim to clarify the factors which need to be taken into consideration in order to secure reliable experimental results but also a more complete database of the theoretical data that can be utilised in more advanced experimental methods. In order to complete our experiments we used the Multi test set impulse voltage generator, produced by Haefely Company and is a part of high Voltage laboratory equipment. With the help of this generator we managed to produce a number of impulse voltages of size 100 kV, and various types of impulse voltages using the time variant characteristics connecting together tail and head resistors R2 and R1 respectively. Using a suitable impulse voltage meter and a digital oscilloscope we managed to measure these voltages and create a graphical representation of their waveforms. The air-gaps created from these voltages are: Sphere-Sphere, Spike- Sphere, Spike-Spike. In order to calculate the chopping voltage U50% we collected 3 to 4 set consisted of 30-50 measurements. The overall results and their diagram presentation followed by relevant conclusions are included in this paper. Based on these we were able to draw all necessary conclusions. On this paper we managed to extract theoretically and experimentally how all constructional elements of the generator affect the time variant characteristics of the impulse voltages created. We also concluded that adding specific air gaps will result to a slight increase of the time variant characteristic of the impulse voltage (frontwave and tail-wave duration) by 1%-3%.The main conclusion was that the time variant characteristics of impulse voltages play a decisive role in the chopping voltage U50% of air gaps. More specifically, for short-duration of wave-front T1 the chopping voltage U50% lays on the lower level whereas it automatically increases for bigger duration Τ1 and this is our higher chopping voltage. Then the chopping voltage U50% is reduced by increasing the duration of wave-front T1. Also the increase of wave-tail duration results to a reduction of chopping voltage U50%.

M.Ing. (Electrical and Electronic Engineering) / Shunt reactors are used in power system amongst other things, to suppress overvoltages in the network during network switching, auto reclosing of transmission lines and under low loading condition of the network. Traditionally, shunt reactors of fixed type have been used and these have been permanently connected to the system. This research work investigated the feasibility of replacing the fixed shunt line reactors with a reactor, whose parameters are automatically varied depending on the system reactive power requirements, in a mature power system overlaid with high voltage lines to improve amongst, other things voltage stability. However, in a mature system overlaid with parallel higher voltage lines, power tend to flow on the matured system rather than higher voltage system as predetermined by various impedances of the power system. It is therefore desirable that loading of higher voltage lines be increased because of their higher power transfer capability and fact that higher voltage networks generate capacitive power which is substantially more than for each line at the original voltage. However, replacing a large number of fixed line reactors, at low loadings of higher voltage lines, even when system collapse is averted by increasing the number of reactors inserted into the system, overvoltage problems may still be an issue, until a certain number of must-run reactors, operating at full reactance, are put into service. If too much inductive reactance is removed from the system when the loading levels are extremely low, the power system will collapse. Therefore, there was no economic benefit in replacing all the fixed shunt line reactors with controllable type when the loading was still relatively low. Thus, the majority of the converted reactors were operating in their full rating as there was still more reactive power to be absorbed. However, when the power was diverted to flow on the higher voltage system through the use of series compensation of the higher voltage system, there was a possibility of making some fixed shunt line reactors on the higher voltage network controllable. This also allowed more power to be transferred in the higher voltage system thus improving its utilisation. Also, a positive impact on active system losses was realised.

Several methods for calculating the electrical phase and modal parameters of overhead transmission lines are described in this thesis; then, a graphical method for evaluating communication frequency response of delta transmission lines -based on the guidelines given by W. H. Senn [12,13,14]- is developed. The graphical method, combined with the parameters calculation methods, obviates the need of large mainframe computers for the analysis of power line carrier (PLC) systems. A new technique for assessing coupling alternatives, based on Senn's method, is developed. The technique is applied to generate coupling recommendations; it is found that many of the current recommendations given elsewhere [21] are not reliable. Finally, future work to be done in this field is proposed. / Applied Science, Faculty of / Electrical and Computer Engineering, Department of / Graduate

High frequency induced electrical energy has been used by medical science for several years to produce heat internally in the human body. The uses of such a process are many and varied. They range all the way from producing artificial fever in the entire body to heating one certain afflicted spot such as a rheumatic joint. / Master of Science

No description available.