Simulation model study of transient enclosure voltage in gas insulated substations under very fast transient overvoltage

In Gas-Insulated Switchgear substation referred to as GIS, Very Fast Transient Overvoltage (VFTO) occur due to the operation of disconnect switches, circuit breakers or due to ground fault. VFTO have an oscillation frequency reaching tens or even hundreds of MHz. When VFTO couple to the enclosure of GIS, they cause a Transient Enclosure Voltage, referred to as TEV. TEV is a phenmenon involving high voltage, steep wave-front, short duration and rapid attenuation. This thesis discusses the mechanism of production of TEV in detail, and also proposes an improved simulation model for calculating TEV, considering propagating characteristics of high-frequency waves, based on the fundamental theory of electromagnetic field. The proposed model is finally applied to the case of a realistic 420kV GIS substation and one segment of GIS disconnect switch.

Nelle sottostazioni isolate in gas (Gas-Insulated Switchgear, GIS), a causa di guasti a terra o a causa delle manovre di interruttori e sezionatori, possono verificarsi dei transitori veloci di tensione (Very Fast Transient Overvoltage, VFTO). Tali transitori hanno frequenze di oscillazione di decine o centinaia di MHz. Accoppiandosi all'involucro della sottostazione, i VFTO causano tensioni transitorie (TEV, Transient Enclosure Voltage) caratterizzate da alti valori di tensione, fronti d'onda molto ripidi, breve durata e forte attenuazione. Questa tesi descrive in dettaglio il meccanismo che produce i TEV, e propone un modello basato elettromagnetico per il calcolo di essi, tenendo conto anche delle caratteristiche di propagazione delle oscillazioni ad alta frequenza. Il modello è poi applicato a un caso reale di sottostazione a 420kV isolata in gas.