The growing demand for electricity combined with the green revolution that is taking place in Europe and more generally all around the world has favored the increase and expansion of HVDC power systems. These systems are suitable for transmit large amount of power from great distances and they are good to interconnect renewable power plants to the grid. The technological development has made it possible to reach higher voltage values even in underground cable systems. The actual standards for the qualification do not cover all the possible voltage shapes that the cable system may experiments during its lifetime. In fact, fault studies conducted by the Transmission System Operator (TSO) highlighted that transient overvoltages not yet investigated by standard tests could take place. In order to ensure that HVDC cable systems are able to withstand these transient overvoltages cable producer, TSO and the main organizations in the field of high voltage electricity are working together to define new electrical tests and procedures to test the system against these overvoltages. This work aimed to investigate overvoltages generated during faults, understand what kind of test could be performed to reproduce similar voltage waveform and to reproduce them on a reduced size cable mode to prove the measure setup feasibility. This thesis has been carried out in the R&D laboratory of Prysmian Group in Milan, with the support of the R&D staff. I found very effective this collaboration that allowed me to put in practice all the theoretical skylls I developed during my bachelor and my master studies and to understand how a big corporation and an high voltage laboratory works. During the eight months I spent in Prysmian laboratory I also had the chance to improve my ability to coordinate myself with other people and to understand how qualifications tests are performed.

La crescente domanda di energia elettrica unita alla rivoluzione verde che sta avvenendo in Europa e più in generale in tutto il mondo ha favorito l'incremento e l'espansione dei sistemi di trasmissione HVDC. Questi sistemi sono adatti per trasmettere grandi quantità di energia da grandi distanze e sono ottimi per interconnettere alla rete impianti di energia da fonti rinnovabili. Lo sviluppo tecnologico ha permesso di raggiungere valori di tensione più elevati anche negli impianti in cavo interrato. Gli attuali standard per la qualificazione non coprono tutte le possibili sovratensioni che il sistema in cavo può sperimentare durante la sua vita. Infatti, gli studi sui guasti condotti dai Transmission System Operator (TSO) hanno evidenziato che potrebbero verificarsi sovratensioni transitorie non ancora indagate dai test presenti nella normativa. Al fine di garantire che i sistemi in cavo HVDC siano in grado di resistere a queste sovratensioni transitorie, il produttore di cavi, TSO e le principali organizzazioni nel campo dell'energia elettrica ed alta tensione stanno lavorando insieme per definire nuovi test elettrici e procedure per testare il sistema contro queste sovratensioni. Questo lavoro halo scopo di indagare le sovratensioni generate durante i guasti, capire quale tipo di test potrebbe essere eseguito per riprodurre forme d'onda di tensione simili e riprodurle su una modalità cavo di dimensioni ridotte per dimostrare la fattibilità dell'impostazione del test. Questa tesi è stata svolta nel laboratorio di Ricerca e Sviluppo del Gruppo Prysmian a Milano, con il supporto dello staff di Ricerca e Sviluppo. Ho trovato molto efficace questa collaborazione che mi ha permesso di mettere in pratica tutti gli insegnamenti teorici che ho sviluppato durante i miei studi di laurea triennale e magistrale e di capire come funzionano una grande azienda e un laboratorio di alta tensione. Durante gli otto mesi trascorsi nel laboratorio Prysmian ho anche avuto modo di migliorare la mia capacità di coordinarmi con altre persone e di capire come vengono svolti i test di qualificazione.

Study, estimation and simulation of overvoltages in HVDC systems and experimental tests to replicate voltage waveform occurring in case of electrical failure

CAVACIUTI, ROBERTO
2020/2021

Abstract

The growing demand for electricity combined with the green revolution that is taking place in Europe and more generally all around the world has favored the increase and expansion of HVDC power systems. These systems are suitable for transmit large amount of power from great distances and they are good to interconnect renewable power plants to the grid. The technological development has made it possible to reach higher voltage values even in underground cable systems. The actual standards for the qualification do not cover all the possible voltage shapes that the cable system may experiments during its lifetime. In fact, fault studies conducted by the Transmission System Operator (TSO) highlighted that transient overvoltages not yet investigated by standard tests could take place. In order to ensure that HVDC cable systems are able to withstand these transient overvoltages cable producer, TSO and the main organizations in the field of high voltage electricity are working together to define new electrical tests and procedures to test the system against these overvoltages. This work aimed to investigate overvoltages generated during faults, understand what kind of test could be performed to reproduce similar voltage waveform and to reproduce them on a reduced size cable mode to prove the measure setup feasibility. This thesis has been carried out in the R&D laboratory of Prysmian Group in Milan, with the support of the R&D staff. I found very effective this collaboration that allowed me to put in practice all the theoretical skylls I developed during my bachelor and my master studies and to understand how a big corporation and an high voltage laboratory works. During the eight months I spent in Prysmian laboratory I also had the chance to improve my ability to coordinate myself with other people and to understand how qualifications tests are performed.
TROLLI, ALESSANDRO
BERARDI, GRAZIA
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
9-giu-2021
2020/2021
La crescente domanda di energia elettrica unita alla rivoluzione verde che sta avvenendo in Europa e più in generale in tutto il mondo ha favorito l'incremento e l'espansione dei sistemi di trasmissione HVDC. Questi sistemi sono adatti per trasmettere grandi quantità di energia da grandi distanze e sono ottimi per interconnettere alla rete impianti di energia da fonti rinnovabili. Lo sviluppo tecnologico ha permesso di raggiungere valori di tensione più elevati anche negli impianti in cavo interrato. Gli attuali standard per la qualificazione non coprono tutte le possibili sovratensioni che il sistema in cavo può sperimentare durante la sua vita. Infatti, gli studi sui guasti condotti dai Transmission System Operator (TSO) hanno evidenziato che potrebbero verificarsi sovratensioni transitorie non ancora indagate dai test presenti nella normativa. Al fine di garantire che i sistemi in cavo HVDC siano in grado di resistere a queste sovratensioni transitorie, il produttore di cavi, TSO e le principali organizzazioni nel campo dell'energia elettrica ed alta tensione stanno lavorando insieme per definire nuovi test elettrici e procedure per testare il sistema contro queste sovratensioni. Questo lavoro halo scopo di indagare le sovratensioni generate durante i guasti, capire quale tipo di test potrebbe essere eseguito per riprodurre forme d'onda di tensione simili e riprodurle su una modalità cavo di dimensioni ridotte per dimostrare la fattibilità dell'impostazione del test. Questa tesi è stata svolta nel laboratorio di Ricerca e Sviluppo del Gruppo Prysmian a Milano, con il supporto dello staff di Ricerca e Sviluppo. Ho trovato molto efficace questa collaborazione che mi ha permesso di mettere in pratica tutti gli insegnamenti teorici che ho sviluppato durante i miei studi di laurea triennale e magistrale e di capire come funzionano una grande azienda e un laboratorio di alta tensione. Durante gli otto mesi trascorsi nel laboratorio Prysmian ho anche avuto modo di migliorare la mia capacità di coordinarmi con altre persone e di capire come vengono svolti i test di qualificazione.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/176318