Study of dielectric strength of medium voltage cablesStudy of dielectric strength of medium voltage cablesΜελέτη διηλεκτρικής αντοχής καλωδίων μέσης τάσης Διπλωματική Εργασία Diploma Work 2025-07-182025enCables in medium voltage networks are exposed to two distinct electrical challenges: the continuous stress of normal operation and the abrupt, high-energy surges produced by lightning or switching events. Although the core insulation provides the primary dielectric barrier, the outer jacket frequently proves to be the first point of weakness during such fast transients. This study investigates the jacket’s response to 1,2/50 μs lightning impulses and demonstrates how material formulation, surface condition, and construction details govern breakdown behavior. Impulse testing was conducted on five types of cable with different nominal voltages, varying jacket compounds (PVC, HDPE, MDPE, PPS+HDPE) and geometry, using a single stage impulse voltage generator. Samples were immersed in insulating oil and subjected to gradually increasing impulses. Oscilloscope traces, paired with visual inspection, confirmed breakdown events. Waveform compliance with IEC 60060-1 was verified via measurements and the generator was also simulated using ATP-EMTP. Breakdown voltages were evaluated through GEV analysis, yielding U10, U50, and U90 levels for each cable. Normalized breakdown field strength (kV/mm) was calculated by dividing breakdown voltage by the measured jacket thickness, offering a geometry-independent performance metric. Additionally, breakdown timing was analyzed to understand how and when insulation failure occurs within the impulse window, giving an indication of the tests and samples consistency. The findings offer clearly defined dielectric performance benchmarks for commonly used MV cable jackets and present a reproducible laboratory procedure encompassing sample preparation, waveform validation, and statistical breakdown evaluation. By quantifying impulse withstand limits and clarifying failure patterns under transient conditions, this work contributes to more robust oversheath assessment and supports the development of testing frameworks that better reflect real-world electrical stresses.Η εργασία εξετάζει την ηλεκτρική συμπεριφορά του εξωτερικού περιβλήματος καλωδίων μέσης τάσης κατά την έκθεσή τους σε κρουστικές τάσεις τύπου κεραυνού (1,2/50 μs). Διενεργήθηκαν πειραματικές δοκιμές σε πέντε καλώδια διαφορετικών γεωμετριών και υλικών περιβλήματος, με τη χρήση γεννήτριας κρουστικών τάσεων και εμβάπτιση σε διηλεκτρικό μέσο. Καταγράφηκαν οι τάσεις διάσπασης και αναλύθηκαν με κατανομή GEV ώστε να εξαχθούν οι τιμές U10, U50 και U90. Επίσης, υπολογίστηκε η ηλεκτρική αντοχή kV/mm και μελετήθηκε η χρονική θέση της διάσπασης εντός του παλμού.Study of the dielectric strength of medium-voltage cable jackets under impulse voltage stress. This work involves experimental testing on five different cable types featuring various jacket materials such as PVC, HDPE, MDPE, and PPS+HDPE, with the aim of evaluating their performance under 1.2/50 μs lightning impulses. The results are analyzed using statistical methods (GEV distribution), and both breakdown timing and waveform compliance according to IEC 60060-1 are assessed. Μελέτη της διηλεκτρικής αντοχής περιβλημάτων καλωδίων μέσης τάσης έναντι κρουστικών υπερτάσεων. Η εργασία περιλαμβάνει πειραματικές δοκιμές σε πέντε διαφορετικούς τύπους καλωδίων με διαφορετικά υλικά περιβλήματος, όπως PVC, HDPE, MDPE και PPS+HDPE, με σκοπό την αξιολόγηση της αντοχής τους υπό συνθήκες 1,2/50 μs κρουστικών παλμών. Τα αποτελέσματα αναλύονται με στατιστικές μεθόδους (GEV), ενώ εξετάζεται επίσης ο χρόνος διάσπασης και η μορφή του κύματος βάσει του προτύπου IEC 60060-1.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών ΥπολογιστώνAntoniou_Athina-Konstantina_Dip_2025.pdfChania [Greece]Library of TUC2025-07-18application/pdf4.2 MBfree Antoniou Athina-Konstantina Αντωνιου Αθηνα-Κωνσταντινα Peppas Georgios Πεππας Γεωργιος Gyftakis Konstantinos Γυφτακης Κωνσταντινος Koutroulis Eftychios Κουτρουλης Ευτυχιος Πολυτεχνείο Κρήτης Technical University of Crete Impulse testing Cable jacket Dielectric materials Electrical testing Medium voltage Statistical analysis