Top Banner
Daniel Yoo ELEC4611 Christopher Lopes 1 of 15 LAB REPORT ELEC4611: POWER SYSTEMS EQUIPMENT EXPERIMENT 4: IMPULSE VOLTAGES IN ELECTRICAL SYSTEMS BY DANIEL YOO (z3293531) CHRISTOPHER LOPES (z3251736) Introduction An impulse is an aperiodic transient voltage or current which usually rises rapidly to a peak value and then falls more slowly to zero. Impulse transients can occur on electrical networks from direct hits by lightning strikes and switching operations. These instances can cause unpredictable voltages and currents that may be many times above the normal operating/rated limits. Therefore, it is essential to measure the potential effect of these events by impulse testing. [1],[2] A distinction is made between lightning and switching impulses on the basis of duration of the front. Impulses with front duration up to 20μs are defined as lightning impulses and those with longer fronts are defined as switching impulses. [1] In part A of this experiment we examine the effect of lightning strikes on HV equipment. This is done by using a four stage impulse generator to produce a 1.2/50μs waveform. We aim to determine at what voltage level causes breakdown across a sphere gap. The term “electrical breakdown” relates to phenomena associated with the failure of insulation under electrical stress, in which the discharge completely bridges the insulation under test, reducing the voltage between the electrodes practically to zero. The term “flashover” is used when a disruptive discharge occurs over the surface of a dielectric in a gaseous or liquid medium. [1], [2] In part B of this experiment we examine the distribution of voltages along different types of transformer windings. A 0.2/150μs waveform is used. A comparison is made between conventional windings and interleaved windings. [3] Part A: High voltage impulse testing Introduction Much of equipment on a power system is subjected to surges due to lightning strokes. Each system is designed for a basic insulation level (B.I.L.) requiring the various components to be capable of withstanding different values of impulse voltage depending on the insulation coordination philosophy adopted. The shape of impulse voltage chosen to simulate the lightning conditions is 1.2/50μs (see AS1931) wave: the voltage magnitudes vary according to the equipment and are specified in the particular apparatus specifications. The objectives of the experiment are: i) Identify various components of a fourstage impulse generator and d.c charging set ii) Become familiar with two methods of HV measurement (sphere gap and resistive divider) and make a direct comparison at high voltage iii) Determine operating characteristics of a surge diverter, used to protect equipment against lightning. [3]
15
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   1 of 15  LAB REPORT 

 

ELEC4611: POWER SYSTEMS EQUIPMENT  

EXPERIMENT 4: IMPULSE VOLTAGES IN ELECTRICAL SYSTEMS 

BY DANIEL YOO (z3293531) 

CHRISTOPHER LOPES (z3251736)  Introduction  An impulse is an aperiodic transient voltage or current which usually rises rapidly to a peak value and then falls more slowly to zero. Impulse transients can occur on electrical networks from direct hits by lightning  strikes  and  switching  operations.  These  instances  can  cause  unpredictable  voltages  and currents that may be many times above the normal operating/rated limits. Therefore, it is essential to measure the potential effect of these events by impulse testing. [1],[2]  A distinction is made between lightning and switching impulses on the basis of duration of the front. Impulses with  front duration up  to 20µs  are defined  as  lightning  impulses  and  those with  longer fronts are defined as switching impulses. [1]  In part A of this experiment we examine the effect of lightning strikes on HV equipment. This is done by using a four stage  impulse generator to produce a 1.2/50µs waveform. We aim to determine at what voltage  level causes breakdown across a sphere gap. The term “electrical breakdown” relates to phenomena associated with the failure of insulation under electrical stress, in which the discharge completely  bridges  the  insulation  under  test,  reducing  the  voltage  between  the  electrodes practically to zero. The term “flashover” is used when a disruptive discharge occurs over the surface of a dielectric in a gaseous or liquid medium. [1], [2]  In  part  B  of  this  experiment  we  examine  the  distribution  of  voltages  along  different  types  of transformer windings. A 0.2/150µs waveform  is used. A comparison is made between conventional windings and interleaved windings. [3]  

 Part A: High voltage impulse testing  Introduction  Much of equipment on a power system is subjected to surges due to lightning strokes. Each system is designed  for  a basic  insulation  level  (B.I.L.)  requiring  the  various  components  to be  capable of withstanding  different  values  of  impulse  voltage  depending  on  the  insulation  coordination philosophy  adopted.  The  shape of  impulse  voltage  chosen  to  simulate  the  lightning  conditions  is 1.2/50µs  (see  AS1931) wave:  the  voltage magnitudes  vary  according  to  the  equipment  and  are specified in the particular apparatus specifications. The objectives of the experiment are: 

i) Identify various components of a four‐stage impulse generator and d.c charging set ii) Become familiar with two methods of HV measurement (sphere gap and resistive 

divider) and make a direct comparison at high voltage iii) Determine operating characteristics of a surge diverter, used to protect equipment 

against lightning. [3]  

Page 2: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   2 of 15  LAB REPORT 

 

 Figure 1.Waveform of a model lightning strike [2] 

 

Background Theory  To test equipment in this experiment we use a four‐stage impulse generator to provide a waveform that models  a  lightning  strike  in  accordance with AS1931. The  impulse generator  is D.C.  supplied from a rectifier and a transformer. This charges each capacitor  in the  four stages. When the spark gap  in  the  lowest stage  is  triggered or  the voltage exceeds  the breakdown voltage  it  flashes over.  This raises the voltage seen by the second stage and places twice the single initial D.C. voltage over the second stage spark gap which causes  it to flash over. This  in turn raises the third stage voltage which in turn raises the fourth stage voltage. In this fashion four times the initial D.C. voltage is seen at the output.   The output waveform rise can be controlled by setting the rise time constant which is determined by the front resistors and front capacitor. The fall time is similarly determined by the tail resistors and generator capacitors.  A resistive voltage divider allows a CRO to connect to the output of the impulse generator. A surge 

diverter  is  placed  in  parallel with  the  CRO  connection  as  a malfunctioning  earth  could  result  in 

destructive voltage levels at the CRO terminals. [3] 

Apparatus  The  standard  lightning  impulse  voltage  is  supplied  by  a  Passoni  &  Villa  400kV/10kJ  impulse generator. The circuit  is shown  in  figure 2.  It has 4 stages  in series. The charging volts per stage  is 100kV and  the generator capacitance per stage  is 1µF  (two 0.5µF capacitors  in parallel). Thus  the rated energy of the generator is 10kJ. 

 

Resistive divider (200:1) 

Digital storage oscilloscope 

Sphere gap (25cm in diameter) for calibration 

24kV surge diverter (test piece) 

Page 3: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   3 of 15  LAB REPORT 

 

 Figure 2. Set up of HV apparatus for impulse testing 

 

Procedure  

1. Verify that the circuit gives a 1.2/50µs wave by recording the full wave on CRO. Compare the measurement results with the calculated values using the formulae: 

2.75  and  0.70  

Where   is the front capacitance,   the front resistance,   the generator capacitance and 

  the  tail  resistance. Note  that  both  the  external  and  internal  front  resistors  should  be included in the calculations for . 

    2.75  

  Where  4342  and  87Ω 55Ω 4 8Ω  

    2.75 4342 87Ω 

    1.04μ  

     0.70  

  Where  0.25μ 4 1μ  and  320Ω 4 80Ω  

    0.70 0.25μ 320Ω     56.00μ   

Page 4: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   4 of 15  LAB REPORT 

 

   Figure 3. Rise time of test waveform     Figure 4. Fall time of test waveform 

 From figures 3 & 4 above we can clearly see the rise and fall times. The rise time can be seen on the left as the time to rise to the peak value. The fall time can be seen on the right as the time to fall to half the peak value. They are as follows:     1.4μ  

    52.4μ   

  AS1931 Values  Calculated  Measured 

  1.2µs±30%  1.04µs  1.4µs 

  50.0µs±20%  56.0µs  52.4µs Table 1. Verification of test wave to AS1931 

 The calculated value  for rise time  is 12% below the standard value whereas the measured value  is 16%  above.  The  calculated  value  for  fall  time  is  12%  above  the  standard  50.0µs  whereas  the measured  value  is  less  that  5%  different.  This  is within  the  limits  set  out  by  the  AS1931  and  is suitable for this experiment. [2]   

2. Calibrate  the  sphere  gap  set  for  spark‐over  at  70kV.  Lower  the  impulse  level  as  far  as possible to achieve at least five chopped waves for 10 successive impulse applications. 

 The estimated value for flashover can be determined by finding the minimum such value that causes at least five waves to be chopped out of ten applied waves. This occurred when the CRO read 15.2V as can be seen in figure 5 below: 

  Figure 5. Chopped wave 

  

Page 5: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   5 of 15  LAB REPORT 

 

3. Open the sphere gap and increase the impulse level until the surge diverter begins to chop. Observe the waveshape and record the residual voltage level. 

 

 Figure 6. Surge Diverter begins to conduct 

 In  figure 6  above,  the  surge diverter  is beginning  to  chop  the waveform. This  is  seen by  the  tail, which  falls  steeply  at  first  and  then more  gradually.  This  indicates  two  different  time  constants caused first when the surge diverter  is on, bypassing the tail resistors, and then when  it returns to being open.   The residual voltage  is therefore the voltage at which the surge diverter returns to an open circuit. This occurs on the CRO at approximately 13V which equates to:     204.3 24 13 63.7     

Results and Discussion  

1. Compare sphere gap flashover value with that estimated from the divider and CRO  

The nominal value for the sphere gap flashover is 70kV. The voltage divider ratio is 203.4:1 and the voltage transducer a further 24:1. Therefore, the actual flash over voltage is given by:     . . 203.4 24 15.2     74.2  This is an error of 6% which can easily be accounted by changes in humidity affecting the breakdown of  air,  the  error  in  separation  of  the  sphere  which  is manually  controlled  and  the  accuracy  of measuring equipment.  

2. Comment on the time lag of the surge diverter flashover  

The time lag between the application of the surge and the flash‐over of the surge gap arises due to the  charging  time  as determined by  the  front  capacitor  and  the  external  front  resistance. This  is expressed in the given equation:     2.75  

 3. Describe the principle of the controlled tripping (triggering) circuitry 

 The controlled tripping circuitry works by attempting to  induce breakdown across the  lowest spark gap  at a  voltage determined by  the operator. Without  this mechanism,  flash‐over will occur only when the voltage is  large enough to overcome the spark gap and this voltage can vary from test to 

Page 6: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   6 of 15  LAB REPORT 

 

test. The  trigger gives  the operator a way  to ensure  the  flash‐occurs at a consistent voltage each time  and  meaning  the  output  impulse  is  the  same  each  time  which  increases  the  reliability, repeatability and credibility of the experiment.   Importantly, the voltage determined by the operator must be above a certain level or else even the trigger will fail to instigate flash‐over.   Once the  lowest spark gap has flashed over, there  is a virtual short to the negative terminal of the next capacitor. This has some voltage across it which increases the voltage seen by the next highest spark gap and  leads  to subsequent  flash‐over.  In  this  fashion, each stage contributes as  the spark gaps progressively accumulate the capacitor voltage to produce the impulse.   Triggering  the  lowest  spark  gap  at  a  consistent  voltage  allows  the  output  impulse  to  also  be consistent in amplitude and time.  

4. If  the  object  for  the  lightning  impulse  test  is  a  length  of  HV  power  cable  which  has  a capacitance of 5nF, what adjustments to the circuit of Fig. 1 are required?  

The HV  cable would act as  the  test  capacitor and  so  it  should  replace  the  front  capacitor. As  the capacitance of the cable is slightly higher than the front capacitor it will also be necessary to adjust the front resistors to achieve the same rise and tail times as set out by AS1931.                                

Page 7: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   7 of 15  LAB REPORT 

 

Part B: Voltage distribution along  transformer windings when  subjected  to a unidirectional surge  

Introduction 

All power systems equipment is designed to withstand the surges produced by lightning strikes and switching operations which occur on the overhead  lines. The most expensive  items subject to such events are the  large power transformers  located at power stations and sub‐stations. Large rotating machines are also susceptible to such surges because of their winding structures. [3], [4]  The  present  experiment  is  aimed  at  demonstrating  the  manner  in  which  a  lightning  surge  is distributed  within  two  types  of  transformer  windings.  The  technique  used  is  still  employed  to determine  such  distributions  in  practice.  The  measurement  highlights  some  of  the  difficulties encountered  in design and  in simulating  full‐scale effects. The possible errors  in choosing data  for computer programs are apparent, e.g. in the representation of distributed parameters of inductance and capacitance. [3], [4] 

 Background Theory  A transformer winding can be simplistically represented by a uniformly distributed circuit of series inductance and shunt/series capacitance. When a unit‐function voltage is applied to this equivalent circuit, the  initial distribution of voltage  is determined entirely by the capacitive network shown  in figure 7. The voltage at a point distant from the neutral end of the windings is given by:  

   

 

    Where   

       distance from the neutral end  

 

 Figure 7. Representation of a transformer winding at transient frequency 

 

Page 8: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   8 of 15  LAB REPORT 

 

The  final voltage distribution  is determined by  the  series  resistance, or  if  there  is a  superimposed power  frequency excitation, by  inductance; the distinction  is superfluous since both quantities are usually linear, and the distribution therefore becomes a straight line, corresponding to α= 0.  

 Figure 8. Voltage distribution along transformer windings  

when subjected to a unidirectional surge  We can see in Figure 8 that alpha can relate to how much voltage distribution is concentrated in the line.  In order to make the most efficient use of the insulation provided in the transformer, it is imperative to design  the windings  in  such  a way  as  to  eliminate, or  at  least  reduce, both  the  initial  voltage concentration  at  the  line  end,  and  also  subsequent  high  oscillatory  voltages  in  the  body  of  the winding. [4]  Most  of  this  report  will  look  into  how  we  decrease  the  earth  capacitance  and  increase  series capacitance  to get  α as close  to  zero as possible. Two possible methods  in  improving  the voltage distribution are:   

1) Interleaved winding 2) Use of stress grading rings [4] 

       

Page 9: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   9 of 15  LAB REPORT 

 

 

 Figure 9. Section through a) conventional disk, 

b) disc with 2 turns in parallel and c) interleaved disc  

 Figure 10. Capacitance network of disc type coils for a) simple conventional disc and 

b) interleaved disc.   

Apparatus  

Low‐voltage pulse generator 

Digital storage CRO 

66kV, 6MVA (one phase) conventional disc winding and low voltage windings 

66kV,  25MVA  (part  winding)  interleaved  disc,  3  conductors  in  parallel,  no  low  voltage winding, inner earthed screen 

 

Procedure  A. 66/11kV, 6MVA conventional disc winding  

1. Note  layout of windings – number of disc and turns, connections, etc. See Figures 9(a) and 10(a) of Background Theory. Also note low voltage connections. 

Page 10: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   10 of 15  LAB REPORT 

 

2. Connect output of pulse  generator  to HV  and  the winding neutral  to  ground. Note  earth connections. 

 

 Figure 11. circuit used to measure winding voltage distribution 

 3. Set pulse generator to give an  impulse of approximately 0.2μs rise time and a small decay 

over a time of 150μs. 4. Measure  and  record waveshapes  (magnitude  and  duration)  at  crossovers  between  discs. 

Every third connection will suffice except where finer detail is required. 

 Figure 12. Waveform of incident voltage (yellow) and  

measured down the line voltage (purple)  

5. During (4) attempt to identify “travelling wave” component and record apparent magnitude and  “time  delay”.  The  delay  appears  to  be  about  10μs  for  the  complete  winding.  Winding # 

(n) Vpulse (V) 

Vpeak (V) 

V ratio (%) 

t_delay (us) 

Distance to neutral (%) 

3  8.25  7.45  90.30  0.6  91.67 6  8.16  6.50  79.65  1.2  83.33 9  8.37  4.29 51.25 2.0 75.00 12  8.20  3.54  43.17  2.9  66.67 15  8.25  3.20  38.78  3.5  58.33 18  8.29  2.29  27.62  4.5  50.00 21  8.25  1.79 21.69 4.5 41.67 24  7.58  1.37  18.07  6.6  33.33 27  8.25  1.41  17.09  7.8  25.00 30  8.00  1.04  13.00  8.3  16.67 33  8.12  0.50  6.15  8.9  8.33 

Table 2. Conventional winding measurements 

Page 11: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   11 of 15  LAB REPORT 

 

B. 66kV, 25MVA interleaved disc coil stack (no LV winding)  

1. Repeat  items A1  to A6.  Is  there a  “time delay”? Refer  to Figs. 9(b), 9(c) and 10(b) of  the Supplement. Determine conductor layout (three in parallel). 

 

 Figure 13. Waveform of incident voltage (yellow) and  

measured down the line voltage (purple)  Interleaved  winding  achieves  a  capacitance  increase  and  a  leakage  inductance  decrease  which reduces the ‘time delay’ making it difficult to measure.  

Winding # (n) 

Vpulse (V) 

Vpeak (V) 

V ratio  (%) 

Distance to neutral (%) 

3  8.33  6.70  80.43  85.71 6  8.12  5.00  61.57  71.42 9  8.08  3.66 45.29 57.1412  8.25  2.62 31.75 42.8515  8.00  1.41  17.62  28.57 18  8.08  0.46  5.69  14.28 

Table 3. Interleaved winding measurements 

 Figure 14. Voltage distribution of conventional winding 

Alpha Conventional Winding

0

20

40

60

80

100

0102030405060708090100

Distance to neutral (%)

Vo

ltag

e to

GN

D (

%)

Page 12: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   12 of 15  LAB REPORT 

 

 Figure 15. Voltage distribution of interleaved winding 

 In  this experiment we measured  the effectiveness of  the  interleaving method  to  improve voltage distribution.  α  is  a  function  of  series  capacitance  and  earth  capacitance. We  can  get  this  closer  to  zero  by decreasing  the  earth  capacitance  or  increasing  the  series  capacitance.  This  is  exactly  what  the interleaved winding does;  it will  increase  the  series  capacitance  to make  the  voltage distribution more linear across the line.  It is evident that the voltage distribution is more evenly distributed along the line of the interleaved winding in Figure 15. This graph shows that with effective interleaved windings, we can get α to be much closer to zero.  

Results and Discussion  

1. Plot “initial” voltage (<1us) magnitudes against position in winding for cases A & B. 

 Figure 16. Initial Voltage vs Winding Position of Conventional and Interleaved winding 

Alpha Interleaved Winding

0

20

40

60

80

100

0102030405060708090100

Distance to neutral (%)

Vo

ltag

e to

GN

D (

%)

Initial Voltage vs Winding Position

7.5

7.6

7.7

7.8

7.9

8

8.1

8.2

8.3

8.4

8.5

0 5 10 15 20 25 30 35

Winding Position (n)

Vo

ltag

e (V

)

Conventional

Interleaved

Page 13: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   13 of 15  LAB REPORT 

 

2. Estimate value of 'alpha' from graphs in the Supplement.  From Figure 14 we estimate that:     α = 3   for our measured  conventional winding. The voltage distribution  is more concentrated at  the  line end, causing higher stress across those windings and their insulation. The higher grading of α refers to higher concentration of voltage distribution at one end. For example if α = 30 there is 90% of the voltage distributed on the first 10% of the transformer windings. From Figure 15 we can see that α has been significantly improved and for the interleaved winding it is approximately:     α = 1  

3. For case A plot  (i) apparent time delay versus winding position and  (ii) magnitude at delay time versus winding position. 

 Figure 17. Time delay vs. Winding Position 

 

 Figure 18. Magnitude at time delay vs. Winding Position 

Time delay vs. Winding Position

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25 30 35

Winding Position (n)

Tim

e d

elay

(u

s)

Magnitude at time delay vs. Winding Position

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15 20 25 30 35

Winding Position (n)

Vo

ltag

e (V

)

Page 14: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   14 of 15  LAB REPORT 

 

It  is evident  that as  time delay  increases,  the voltage decreases. This  is only  for  the  conventional winding as the time delay causes the magnitude peak to occur after the peak of the incident voltage.   

Discussion  

1. Reason for low voltage (and equivalent high voltage) tests.  Power system equipment are placed  in a variety of environments, with some being susceptible  to lightning  strikes  and other  forms of overvoltage  from  switching, etc. A  test  capable of  simulating these overvoltages ensures that the equipment is capable to be situated  in such environments and not be damaged and cause outages, loss of property, or personal injury.  Sometimes equivalent low voltage tests are used (part 2 of this experiment) because the equipment to produce high voltages is costly, large and dangerous. In this case the low voltage tests was purely to show us the voltage distribution across windings. It lacks in the area of testing the Basic Insulation Level (BIL) level or quality of the insulation as a HV surge may have caused insulation breakdown.  

2. Neutral current "fault" detection.  This technique monitors the neutral currents during impulse testing. It helps us detect breakdown of insulation  that may  occur  during  HV  winding  tests  as  the  wavelet  at  the  neutral  point may  be distorted due to an inter‐turn short circuit.  

3. How interleaved winding improves HV impulse voltage performance.  Alpha  is a function of series capacitance and earth capacitance. We can get this to 1 by decreasing earth capacitance or  increasing the series capacitance. This  is exactly what the  interleaved winding does;  it will  increase the series capacitance to make the voltage distribution more  linear across the line, reducing the chance of insulation breakdown occurring across line end windings.  

4. Why there is no clear travelling wave component in case B.  It  could be due  to  the  increase of  series  capacitance on  the  line, because  the added  capacitance increases  the  impedance. Also  the  interleaved winding  technique  reduces  the  leakage  inductance which reduces the time delay. All this makes the measurement of the time delay more difficult with the appearance of a no clear travelling wave.  

5. The winding is normally immersed in insulating oil of εr ≈ 2.2. What effect would this have on the results if they were done with oil?  

2

 

 Introducing an εr will  increase all the capacitances. The  increase should all be  in proportion so that the voltage distribution remains unaffected.  Two main  effects  come  from  immersing  the windings  in  oil.  Firstly,  the  breakdown  voltage will increase, thus reducing the chance of partial discharge or arcing occurring during a lightning impulse. Secondly, the oil would aid  in heat convection and will therefore increase either the  lifetime of the equipment or the rating of the equipment.  

Page 15: Lab Report

Daniel Yoo    ELEC4611 Christopher Lopes   15 of 15  LAB REPORT 

 

6. Switching  surge  voltage waveform  has  slower  rise  and  fall  times,  e.g.  100/1000μs. What effect would this have on voltage distribution on windings? 

 Switching surges occur as a result of a circuit breaker or switch breaking a  fault current. Switching surges  last  longer  than  lightning  surges because  they contain more energy. By  lasting  longer  they contain  lower  frequency  components  than  lightning  surges,  therefore  reducing  the  dominant capacitive attribute of the windings. The switching surge should have a more uniformly distributed voltage across the transformer windings.  

 Conclusion  In  this experiment we performed an  impulse  test  to  simulate a  lightning  strike and observed  the 

distribution of voltage over different types of transformer windings under transients.  

In part A, we produced a test waveform from an  impulse generator that complied with AS1931 by 

setting  the parameters of  rise and  fall  times.   The various  components  involved  in  the  four‐stage 

impulse generator  include generating capacitors, spark gaps and resistors which  form a stage. The 

D.C. charging set includes a step‐up transformer and rectifier unit. 

A  lot  of  different  environmental  factors  and  human  errors  impacted  the  test  results  in  this 

arrangement  which  means  that  calibration  is  needed  every  time.  This  is  not  optimal,  as  the 

capacitance of the test object also changes the parameters of the waveform and so the resistors and 

capacitor values would also need to be changed to keep the waveform in compliance with AS1931. 

In this experiment we observed that the surge diverter exhibited a time delay before  it conducted 

and that the residual voltage was approximately 60kV.  

In part B, we observed  the voltage distribution across a conventional  transformer winding and an 

interleaved  one  after  a  transient  was  applied.  The  conventional  winding  exhibited  a  non‐linear 

voltage distribution with high stress at the line end and low stress at the neutral end. In comparison, 

the interleaved winding had a much more linear voltage distribution which means that the stress is 

more even along the length of the winding. This occurred because interleaved windings increase the 

series capacitance and hence send α closer to unity.  

 References  [1] Australian Standard AS1768:2007 Lightning Protection [2] Australian Standard AS1931:1996 High‐Voltage test techniques [3] Dr. Toan Phung, ELEC4611 Lecture Notes 2012, Electrical Insulation for High Voltage Equipment, University of New South Wales [4] Dr. Toan Phung, ELEC4611 Experiment 4, Impulse Voltages in Electrical Systems, University of 

New South Wales