Master's Thesis

Measurement of Electrical Parameters of Gases by Applied Impulse Voltage

Final Thesis 4.45 MB Appendix 58.69 kB

Author of thesis: Bc. Klára Hofrová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Michal Krbal, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vojtěch Wasserbauer

Abstract:

This diploma thesis deals with the measurement of electrical parameters of gases and gas mixtures under applied atmospheric impulse voltage. The theoretical part describes the issue of fluorinated gases, mechanisms of electrical discharges in gases, dielectric strength of gaseous insulators, and properties of impulse voltage. The practical part focuses on laboratory measurements of probabilistic flashover voltage under different pressure conditions and impulse voltage polarities. The measured data are statistically processed using the up-and-down method and the method of gradual voltage increase or decrease. The results of the thesis contribute to a better understanding of the behavior of gaseous insulators under impulse stress and may be used in the research of alternative insulating media for high-voltage equipment.

Keywords:

gaseous insulators, dielectric strength, flashover voltage, impulse voltage, electrical discharge in gases, statistical evaluation, high-voltage testing

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Studentka Klára Hofrová seznámila komisi s výsledky své diplomové práce na téma Měření elektrických parametrů plynů a plynných směsí přiloženým impulsním napětím. Vedoucí práce Ing. Krbal seznámil komisi se zněním obou posudků. Studentka následně odpovídala na otázky oponenta. V následné rozpravě se zeptali Ing. Ptáček a doc. Baxant, studentka odpověděla částečně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Power Engineering (MPC-EEN)

Composition of Committee

prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Branislav Bátora, Ph.D. (člen)
Ing. Štěpán Foral, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Krbal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Ptáček, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Krbal, Ph.D.

Studentka bakalářka Klára Hofrová vypracovala diplomovou práci v požadovaném rozsahu a všechny body zadání byly splněny. Celkovou úroveň práce však částečně snižuje výskyt ojedinělých překlepů, stylistických nedostatků a některých nepřesně použitých odborných termínů. Některé pasáže práce rovněž působí méně uceleně a vykazují známky rychlejšího zpracování. Rád bych dále upřesnil hodnocení 3. bodu zadání práce, týkajícího se tvorby výpočtové aplikace. Ačkoli studentka aplikaci vytvořila a její funkčnost ověřila laboratorním měřením, tyto aktivity nejsou v textu práce dostatečně hpopsány. Z tohoto důvodu může práce vyvolávat dojem, že daný bod zadání nebyl naplněn v plném rozsahu. Významná část práce, včetně realizace praktických laboratorních měření, byla zpracována již v akademickém roce 2024/2025. V tomto období studentka přistupovala k řešení práce aktivně, pravidelně prezentovala dosažené výsledky a průběžně informovala o postupu zpracování. Naopak v akademickém roce 2025/2026 byla práce řešena méně systematicky a aktivita studentky byla časově nerovnoměrně rozložena. Současně došlo pouze k omezenému využívání konzultací, což snižovalo možnosti průběžné kontroly, odborného vedení a případné korekce některých částí práce ze strany vedoucího. Přes uvedené nedostatky hodnotím diplomovou práci jako převážně zdařilou. Za její hlavní přínos považuji zejména zpracování aktuálního přehledu alternativ k SF6 a realizaci statistických měření zaměřených na porovnání různých přístupů ke stanovení přeskokového napětí a napětí U10 v různých plynech a plynných směsích. Získané výsledky představují hodnotný příspěvek k řešené problematice a mohou sloužit jako podklad pro další výzkum v této oblasti. Diplomovou práci doporučuji k obhajobě u SZZ a navrhuji její hodnocení stupněm B, odpovídajícím 80 bodům. Points proposed by supervisor: 80

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Vojtěch Wasserbauer

Diplomová práce Kláry Hofrové se zabývá vlastnostmi plynů a jejich využitím v elektroenergetice. Je zde popsána legislativa zabývající se omezením používání fluorovaných plynů a možnosti náhrady v energetice nejpoužívanějšího plynu SF6. V dalších kapitolách je řešena teorie vzniku výbojů a předepsané způsoby testování dielektrik za pomoci impulsního napětí. Následně je navrženo několik měřících metod a popsáno zapojení laboratorního pracoviště. Na závěr jsou zpracovány naměřené hodnoty a popsány výsledky měření.

Diplomová práce je vhodnou literaturou pro získání základního přehledu v oblasti testování plynných dielektrik. Je psána srozumitelně a přehledně, kapitoly tematicky navazují. V textu práce se místy vyskytují formální chyby a je použito nevhodné citování literatury, které neodpovídá normě. V zadání práce je uvedeno, že budou měřeny vlastnosti plynů a plynných směsí. Nicméně v diplomové práci je uvedeno pouze měření jednoho plynu a to syntetického vzduchu. Toto považuji za důvod výrazného snížení přínosu práce. Porovnání výsledků měření dalších plynů resp. směsí plynů by mohlo přispět k lepšímu pochopení problematiky náhrady plynu SF6, která je uváděna v úvodní kapitole jako jedna z motivací této práce. Formát příloh je značně rozsáhlý, tabulky a grafy by bylo možné zmenšit bez ztráty vypovídací hodnoty. Největším nedostatkem práce je jen velmi okrajové splnění třetího bodu zadání. V rámci tohoto bodu mělo dojít k vytvoření výpočtové aplikace pro zpracování naměřených dat. V kapitole 7.1.2. je sice uvedeno, že byl vytvořen kód v softwaru Matlab, nicméně jakýkoliv popis nebo další zmínka o funkci kódu zcela chybí. Toto minimalistické řešení neodpovídá tomu, že se jedná o samostatný bod zadání. Je tedy otázkou, zda tento kód lze považovat za výpočtovou aplikaci uváděnou právě v zadání práce a zda uvedený bod zadání byl vůbec splněn. Topics for thesis defence:
  1. Ve výpočtech jsou uváděny počty platných skupin měření. Co znamená platná skupina?
  2. Jak se vypočítá hodnota napětí U10 resp. U50 při zkoušce více hladinami?
Points proposed by reviewer: 60

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová