The continuous population growth in large cities has become an obstacle in constructing new distribution lines due to the limitations of available space. To address this concern, the construction of hybrid overhead lines, which are overhead lines composed of sub-transmission and distribution circuits, has been seen as a viable solution. However, despite the advantages, few studies have been devoted to the lightning performance analysis of this type of line. This Ph.D. Dissertation analyzes surges caused by direct lightning strokes to a hybrid overhead line composed of 138 kV, 13.8 kV, and 220 V circuits, primarily focusing on the medium voltage (MV) line overvoltages. Specific models for the transmission towers and high-voltage (HV) insulators were validated through tests and simulations. A reduced-scale model of a section of four spans of an actual hybrid overhead line was developed and deployed. Currents were injected at the top of the central tower, and voltages were measured at different points along the tower and on the HV and MV circuits. Comparisons between measured and calculated (using the EMTP) results were performed on this line type for the first time. The deviations between the peak voltages measured and calculated absolute values varied from 1.2% to 16%. The results indicated the adequacy of the models used in the EMTP simulations and in the reduced-scale system. In addition to analyzing the overvoltages on the MV circuit and their dependence on the main parameters, critical currents were also calculated for different combinations of soil resistivity and ground impulse impedance. The analysis confirms the excellent lightning performance of the hybrid overhead line, even for the most challenging conditions considered in the study.

O contínuo crescimento populacional nas grandes cidades tornou-se um obstáculo na construção de novas linhas de distribuição devido a limitações de espaço disponível. Para responder a esta preocupação, a construção de linhas aéreas híbridas, que são linhas aéreas compostas por circuitos de subtransmissão e distribuição, tem sido vista como uma solução viável. Contudo, apesar das vantagens, poucos estudos têm sido dedicados à análise do desempenho deste tipo de linha frente a descargas atmosféricas. Nesta Tese de Doutorado são analisados os surtos causados por descargas atmosféricas diretas em uma linha aérea híbrida composta por circuitos de 138 kV, 13.8 kV e 220 V, com foco principal nas sobretensões na linha de média tensão (MT). Modelos específicos para torres de transmissão e isoladores de alta tensão (AT) foram validados através de testes e simulações. Um modelo em escala reduzida de uma seção de quatro vãos de uma linha aérea híbrida real foi desenvolvido e implantado. As correntes foram injetadas no topo da torre central e as tensões foram medidas em diferentes pontos ao longo da torre e nos circuitos de AT e MT. Comparações entre resultados medidos e calculados (usando o EMTP) foram realizadas neste tipo de linha pela primeira vez. Os desvios entre os valores absolutos dos valores de pico das tensões medidas e calculadas variaram na faixa de 1.2% a 16%. Os resultados indicaram a adequação dos modelos utilizados nas simulações tanto no EMTP quanto no sistema em escala reduzida. Além de analisar as sobretensões no circuito de MT e sua dependência dos principais parâmetros, também foram calculadas as correntes críticas para diferentes combinações de resistividade do solo e impedância impulsiva do sistema de aterramento. A análise confirma o excelente desempenho da linha aérea híbrida contra descargas atmosféricas, mesmo para as condições mais severas consideradas no estudo.