Laplace Synthesis Validation through Measurements on Underground Transmission Cables

Underground cable electrical parameters ZY as well as their modal propagation characteristics are highly frequency dependent which in certain cases turns its analysis difficult. To perform electromagnetic transient studies of cables the calculation of electrical parameters is essential to obtain the waves propagation solution through the multiconductor system. At the same time this requires to solve the inverse Laplace transform on a numerical form. Although the analytic Laplace transform has an indisputable accuracy, the application of its numerical version up-to-date has not been completely accepted. A complete methodology is developed in this work to guide analyst engineers or graduate students in the calculation of electromagnetic transients of underground cable systems. Finally, to help the validation of the numerical inverse Laplace transform a scaled prototype experiment is performed in the laboratory in which a transient step-response at the remote end of an energized conductor is measured.

ResumenLos parámetros eléctricos ZY de cables subterráneos y sus características de propagación modal son altamente dependientes de la frecuencia lo que en ciertos casos dificulta su análisis. Al realizar estudios de transitorios electromagnéticos en cables el cálculo de parámetros es primordial para obtener la solución de la propagación de ondas a través del sistema multiconductor. Esto a su vez requiere resolver la transformada inversa de Laplace en forma numérica. Aunque la transformada analítica de Laplace tiene una indiscutible precisión, la aplicación de su versión numérica no ha sido, hasta la fecha, totalmente aceptada. En este trabajo se desarrolla un metodología completa para guiar al ingeniero analista o estudiantes de posgrado al cálculo de transitorios electromagnéticos en sistemas de cables subterráneos. Finalmente, para ayudar a validar la transformada numérica inversa de Laplace se desarrolla en el laboratorio un experimento escalado prototipo, en el cual se mide la respuesta transitoria a un escalón de voltaje en el extremo receptor de un cable energizado.