Modeling of Overhead Transmission Lines for Lightning Overvoltage Calculations

Abstract

Un modelo de línea aérea de transmisión adecuado para el cálculo de sobretensiones originadas por el rayo debe incluir varias partes de la línea: conductores de fase y cables de guarda, torres, puestas a tierra, cadenas de aisladores y distancias en el aire. Un componente adicional, el pararrayos, puede ser necesario si el estudio tiene como objetivo evaluar el comportamiento frente al rayo de una línea de transmisión protegida mediante pararrayos. Este último aspecto es importante ya que el modelo a utilizar puede variar según se hayan instalado o no pararrayos para proteger la línea. El rayo es un fenómeno físico de naturaleza aleatoria. El cálculo de la tasa de contorneos (flameos) causados por descargas atmosféricas ha de realizarse teniendo en cuenta este aspecto, así como el comportamiento aleatorio que pueden tener algunos componentes de la línea aérea; por el ejemplo, las cadenas de aisladores. El objetivo de este artículo es doble: por un lado, se analizan las directrices propuestas hasta la fecha para representar líneas aéreas de transmisión en el estudio de sobretensiones atmosféricas y, por otro, se propone una metodología para seleccionar el modelo más adecuado de línea aérea de transmisión cuando se utilice una herramienta de simulación en el dominio del tiempo; por ejemplo, un programa tipo EMTP. Esta metodología es aplicada a un caso concreto de línea aérea de transmisión.

Lightning performance analysis of transmission lines using the Monte Carlo method and parallel computing

“…Modeling guidelines for representing the different parts of the transmission line involved in lightning overvoltage calculations are summarized in the following paragraphs. For more information on the guidelines see [4], [13][14][15].…”

“…For lightning overvoltage calculations, a constant parameter line model with parameters calculated at a high frequency (e.g. 500 kHz) can be accurate enough [4]. 2.…”

“…A flashover occurs when the leader crosses the gap between the cross-arm and the conductor, so the total time to flashover is the sum of the corona inception time, the streamer propagation time and the leader propagation time. For details about the calculation of these times see [4], [17]. Other models are based on the so-called integration methods and voltage-time curves.…”

“…However, the Monte Carlo method has a clear disadvantage: a high number of runs/ simulations is required to achieve accurate results. Besides, this is aggravated by the fact that the line model will be very complex and sophisticated [4]. An obvious solution to this disadvantage is the usage of a multicore installation.…”

“…The next two sections summarize the characterization of lightning strokes and the modeling guidelines used for representing transmission lines in lightning overvoltage calculations. Since these aspects have been already covered, see references [4] and [6], only a summary is provided here. The main contributions of this work are presented in two sections dedicated to respectively detail the implementation of the parallel MATLAB-ATP procedure and its application to the analysis of an actual overhead transmission line.…”