Przetwarzanie i analiza sygnałów wysokonapięciowych udarów piorunowych

• Autorzy: Zydroń P.

Warianty tytułu

EN

Processing and analysis of the high voltage lightning impulses signals

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wysokonapięciowe układy izolacyjne urządzeń elektrycznych są podczas swej eksploatacji poddawane oddziaływaniu różnego rodzaju narażeń. Pewną ich grupę, istotną z punktu widzenia wytrzymałości elektrycznej oraz koordynacji izolacji, stanowią przepięcia o charakterze napięć udarowych piorunowych. Z tego powodu istnieje uzasadniona konieczność wykonywania prób oraz badań konstrukcyjnych i odbiorczych tych układów. Ich celem jest weryfikacja poprawności konstrukcyjnej danego typu urządzenia lub konkretnego wyrobu poprzez sprawdzenie wytrzymałości elektrycznej układu izolacyjnego napięciem probierczym o określonym kształcie i wartości. Dla zapewnienia możliwości porównania wyników prób wykonywanych w różnych laboratoriach w normach międzynarodowych i krajowych definiowane są i standaryzowane kształty i parametry sygnałów testowych oraz sposoby ich określania. W artykule przedstawiono wybrane właściwości czasowo-częstotliwościowe udarów piorunowych oraz omówiono kierunki zmian w metodach wyznaczania podstawowych parametrów udarów w związku z planowaną nowelizacją normy międzynarodowej IEC-60060-1. Główną proponowaną zmianą normy jest wprowadzenie w tor przetwarzania sygnału udaru specjalnego filtru dolnoprzepustowego o charakterystyce zależnej od tzw. parametru k. Artykuł opisuje sposób implementacji tego filtru w torze przetwarzania stosującym metodę filtracji rezydualnej. W Katedrze Elektrotechniki i Elektroenergetyki AGH od wielu lat stosowany jest autorski program do wyznaczania parametrów udarów piorunowych. W związku z przygotowanymi zmianami norm podjęto prace nad aktualizacją tego oprogramowania.

EN

High voltage insulating systems in electrical devices are exposed to variety of stresses over their exploitation time. Overvoltages in the form of lightning impulse voltages create a group of stresses that are important from the electrical strength and insulation coordination ability's point of view. Hence exists the necessity of testing the insulating systems. These tests are aimed at verifying the correctness of design of a given type of device or specific product by checking out the electrical strength of the insulating system with rated voltage of predefined waveform and value. For providing the comparability of results of tests, which were performed at various laboratories, the waveforms and parameters of test signals as well as the ways of their determining have been defined and standardized according to international and domestic standards. Selected time and frequency properties of lighting impulses as well as trends of changes in methods of determining basic parameters of such impulses are discussed in the paper in view of the planned changes of the international standard IEC-60060-1. The main planned changes lie in introducing a special low-pass filter in impulse processing, depending on k-factor. The implementation of the filter in the signal processing path based on residual filtration method is also described in the paper. Software for determining parameters of lightning impulses has been used at the Department of Electrical and Power Engineering AGH-UST in Cracow for years. An upgrade of the software is planned in congruence with the changed standard.

Słowa kluczowe

PL

napięcia udarowe piorunowe; przetwarzanie sygnałów; wyznaczanie parametrów; norma IEC-60060-1

EN

lightning impulse voltages; signal processing; parameters evaluation; IEC-60060-1 standard

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 86, nr 11b
• Strony: 304--307
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Zydroń P.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Katedra Elektrotechniki I Elektroenergetyki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• 1. Flisowski Z., Technika wysokich napięć, PWN, 2005
• 2. Kuffel E., Zaengl W.S., Kuffel J., High voltage engineering - Fundamentals, 2nd ed., Newness Press, 2000
• 3. IEC 60060-1 (1989): High-voltage test techniques. Part 1: General definitions and test requirements, ed. 2.0
• 4. IEC 60060-2 (1994): High-voltage test techniques. Part 2: Measuring system
• 5. IEEE Std 4-1995: IEEE Standard techniques for high-voltage testing
• 6. IEC 61083-1 (2001): Instruments and software used for measurement in high-voltage impulse tests - Part 1: Requirements for instruments
• 7. IEC 61083-2 (1996): Digital recorders for measurements in high-voltage impulse test. Part 2: Evaluation of software used for the determination of the parameters of impulse waveforms
• 8. IEEE Std 1122-1998 – IEEE Standard for digital recorders for measurements in high-voltage impulse tests
• 9. Berlijn S., Garnacho F., Gockenbach E., Muhr M., Hackemack K., Kvarngren M, Simón P., Werle P., Influence of different lightning impulse shapes on the breakdown behaviour of insulating materials - proposal for modification of IEC 60060-1, Proc. of the 12th ISH, paper 7-2, Bangalore, India, 2001
• 10. Garnacho F., Simon P., Gockenbach E., Hackemack K., Berlijn S., Werle P., Evaluation of lightning impulse voltages based on experimental results, Electra, (2002), no. 204, pp. 31-38
• 11. Hällström J., Berlijn S., Gamlin M., Garnacho F., Gockenbach E., Kato T., Li Y., Rungis J., Applicability of different implementations of K-factor filtering schemes for the revision of IEC60060-1 and -2, Proc. of the 14th ISH, paper B-32, Beijing, China, 2005
• 12. Gamlin M., Implementation of the K-factor for the lighting impulse evaluation by means of digital FIR filtering, Proc. of the 14th ISH, paper B-79, Beijing, China, 2005
• 13. Okabe S. i in., Basic study of fitting method for base curve extraction in lightning impulse test techniques, IEEE Trans. on Dielectrics and Electr. Insul., 17 (2010), no. 1, pp. 2-4
• 14. Janik R., Janiszewski P., Projekt stanowiska do pomiaru i analizy udarów napięciowych piorunowych, Praca magisterska, Zakład Elektroenergetyki, Wydział EAIiE, AGH 1999
• 15. Zydroń P., Janiszewski P., Numeryczne wyznaczanie parametrów udarów piorunowych, V Ogólnopolskie Symp. Inżynieria Wysokich Napięć IW-2000, str. 445-450, Poznań, 2000
• 16. Babikow M. A., Komarow N. S., Siergiejew A. S., Technika wysokich napięć, WNT, Warszawa, 1967
• 17. Zydroń P., Roehrich J., Wytwarzanie i numeryczne modelowanie udarów napięciowych piorunowych, Elektrotechnika i Elektronika, 26 (2007), z. 1-2, str. 79-85
• 18. Brede A.P., Werle P., Gockenbach E., Borsi H., A new method of determining the mean curve of lighting impulses according to IEC 60060-1, Proc. of the 11th ISH, paper 1.74.S21, IEC Publ. No. 467, London, 1999
• 19. Keiser K., Electromagnetic compatibility handbook, CRC Press, 2005
• 20. Project IEC 60060-1 ed. 3.0 (2010-07) Pre-release of the official standard: High-voltage test techniques – Part 1: General definitions and test requirements