Experimental validation of electrical models of residual voltage test circuits in lightning rods

This dissertation proposes the adoption of an electric model for residual voltage tests in zinc oxide (ZnO) arresters for standardized and non-standardized waveforms, using models of lightning already consolidated in the literature. The proposed model was validated from tests performed at the UFPA High and Extra High Voltage Laboratory (LEAT), obtaining results of residual voltage and discharge current measurements. In the tests, a 30kVrms nominal voltage arrester was used, subjected to a discharge current of 10kA with waveforms ranging from 8μs to 5μs of wavefront time. In order to vary the front and tail values of the impulsive waveforms, It was used the available inductors in the LEAT to change the values of the front and the tail of the impulsive waveforms. Additionally, simulations were performed in the ATP Draw software to evaluate the accuracy of the model for other waveform types, which initially could not be performed in the LEAT. The model result was compared to the measurement results. The model proved to be satisfactory for all impulsive waveforms. The parameters of the model are easy to determine, and all necessary information for the lightning arrester and pulse generator is contained in manufacturers' manuals and catalogs.FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e PesquisasEsta dissertação de mestrado propõe a adoção de um modelo elétrico para ensaios de tensão residual em para-raios de Óxido de Zinco (ZnO) para formas de onda padronizadas e não-padronizadas, utilizando modelos de para-raios já consolidados na literatura. O modelo proposto foi validado a partir de ensaios realizados no Laboratório de Alta e Extra Alta Tensão da UFPA (LEAT), obtendo resultados de medições de tensão residual e corrente de descarga. Nos ensaios foi utilizado um para-raios de tensão nominal 30kVrms submetido a corrente de descarga de 10kA com formas de onda que variam de 8μs até 5μs de tempo de frente de onda. Para variar os valores de frente e da cauda das formas de onda impulsivas foram utilizados indutores disponíveis no LEAT, para alteração dos valores de frente e da cauda das formas de onda impulsivas. Adicionalmente, simulações foram realizadas no software ATP Draw para avaliar a acurácia do modelo para outros tipos de forma de onda, as quais inicialmente não puderam ser realizados no LEAT. O resultado do modelo foi comparado com os resultados de medição. O modelo se mostrou satisfatório para todas as formas de onda impulsivas. Os parâmetros do modelo são de fácil determinação, e todas as informações necessárias dos para-raios e do gerador de impulso estão contidas nos manuais e catálogos dos fabricantes