Συντάχθηκε 09-07-2025 07:42
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 14/07/2025 10:00
Λήξη: 14/07/2025 11:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Αθηνάς – Κωνσταντίνας Αντωνίου
με θέμα
Μελέτη Διηλεκτρικής Αντοχής Καλωδίων Μέσης Τάσης
Study of Dielectric Strength of Medium Voltage Cables
Εξεταστική Επιτροπή
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας (επιβλέπων)
Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης
Αναπληρωτής Καθηγητής Κωνσταντίνος Γυφτάκης
Περίληψη
Τα καλώδια μέσης τάσης (MV) αποτελούν βασικό στοιχείο των δικτύων διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, επιτρέποντας τη μεταφορά ισχύος μεταξύ υποσταθμών και τελικών εγκαταστάσεων σε αστικές, βιομηχανικές και αγροτικές περιοχές. Εκτός από τη συνεχή καταπόνηση της ονομαστικής λειτουργίας, τα καλώδια εκτίθενται και σε αιφνίδιες μεταβατικές υπερτάσεις, όπως αυτές που προκαλούνται από κεραυνικά πλήγματα ή μεταγωγές. Αν και η βασική μόνωση εξασφαλίζει την κύρια διηλεκτρική προστασία, το εξωτερικό μονωτικό περίβλημα συχνά αποδεικνύεται το πρώτο σημείο αστοχίας κατά τη διάρκεια τέτοιων ταχέων φαινομένων.
Παρά τον κρίσιμο ρόλο του στη συνολική διηλεκτρική προστασία του καλωδίου, το εξωτερικό μονωτικό περίβλημα θεωρείται συχνά επαρκές ως προς την αντοχή του σε κρουστικά φαινόμενα, βάσει των καθιερωμένων κατασκευαστικών πρακτικών και των προβλέψεων των διεθνών προτύπων. Ωστόσο, δεδομένα από την πραγματική λειτουργία υποδεικνύουν ότι η διηλεκτρική του συμπεριφορά μπορεί να παρουσιάζει αδυναμίες όταν εκτεθεί σε μεταβατικές τάσεις οι οποίες αποκλίνουν από τις συνθήκες που προσομοιώνονται στις τυπικές δοκιμές.
Η παρούσα εργασία εστιάζει στη μελέτη της ηλεκτρικής αντοχής του εξωτερικού περιβλήματος καλωδίων μέσης τάσης όταν αυτά εκτίθενται σε κρουστικές τάσεις ταχείας ανόδου. Μέσω εργαστηριακών δοκιμών, διερευνώνται οι παράγοντες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά του περιβλήματος υπό τέτοιες συνθήκες, με στόχο την αποτύπωση των κρίσιμων παραμέτρων που καθορίζουν την αστοχία.
Abstract
Cables in medium voltage networks are exposed to two distinct electrical challenges: the continuous stress of normal operation and the abrupt, high energy surges produced by lightning or switching events. Although the core insulation provides the primary dielectric barrier, the outer jacket frequently proves to be the first point of weakness during such fast transients. This study investigates the jacket’s response to 1,2/50 μs lightning impulses and demonstrates how material formulation, surface condition, and construction details govern breakdown behavior.
Impulse testing was conducted on five cable types with varying jacket compounds (PVC, HDPE, MDPE, PPS+HDPE), using a parallelized Marx generator. Specimens were immersed in insulating oil and subjected to gradually increasing impulses. Oscilloscope traces, paired with visual inspection, confirmed breakdown events. Waveform compliance with IEC 60060-1 was verified using ATP-EMTP simulations.
Breakdown voltages were evaluated through Weibull analysis, yielding U10, U50, and U90 levels for each cable. Normalized breakdown field strength (kV/mm) was calculated by dividing breakdown voltage by the measured jacket thickness, offering a geometry-independent performance metric. Additionally, breakdown timing was analyzed to understand how and when insulation failure occurs within the impulse window.
The findings offer clearly defined dielectric performance benchmarks for commonly used MV cable jackets and present a reproducible laboratory procedure encompassing specimen preparation, waveform validation, and statistical breakdown evaluation. By quantifying impulse withstand limits and clarifying failure patterns under transient conditions, this work contributes to more robust oversheath assessment and supports the development of testing frameworks that better reflect real-world electrical stresses.
Keywords: ATP-EMTP, IEC Standards, Impulse Testing, Marx Generator, Medium Voltage Cables, Oil Immersion, Weibull Distribution
Meeting ID: 901 325 4588
Password: 796406
