23548

محاسبه و شبيه‌سازي شدت ميدان الكتريكي و توزيع پتانسيل در مقره‌هاي پليمري با حضور آلودگي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق - سيستم هاي قدرت

1399

1399/11/27

دكتر احمد غلامي

مهندسي برق

خطوط انتقال هوايي به علت عبور از مناطق مختلف، همواره در معرض شرايط جوي متغيري قرار دارند. در اين راستا، رطوبت و آلودگي دو عامل محيطي بسيار مهمي هستند كه بر عملكرد مقره‌ها تأثير مي‌گذارند. از طرفي نسل جديدي از مقره‌ها با پيدايش مواد كامپوزيتي در صنعت برق به نام مقره‌هاي پليمري به وجود آمده است كه به دليل خواص بسيار خوب آن همچون قابليت اطمينان بالا و هزينه كم نسبت به ساير مقره‌ها بسيار مورداستفاده قرار مي‌گيرند اما به دليل ساختار متفاوت آن‌ها و همچنين ظرفيت خازني كوچكشان احتمال رخداد شكست الكتريكي سطحي، از بين‌رفتن خاصيت آب‌گريزي و پيري زودرس به دليل آلودگي بيش‌تر است. لذا در اين پايان‌نامه به بررسي اثر آلودگي بر توزيع پتانسيل و شدت ميدان الكتريكي به روش عددي پرداخته‌شده است. مقره استاندارد 33 كيلوولت پليمري و روش اجزا محدود جهت شبيه‌سازي در نرم‌افزار كامسول در فضاي دوبعدي و سه‌بعدي مورداستفاده قرارگرفته است. نتايج ناشي از بررسي اثر آلودگي نشان مي‌دهد كه لايه آلودگي يكنواخت باعث افزايش شدت ميدان الكتريكي و توزيع خطي پتانسيل خواهد شد. همچنين با افزايش ضخامت لايه آلودگي و يا شدت آن، شدت ميدان الكتريكي افزايش‌يافته و همچنين توزيع پتانسيل روند خطي‌تري نسبت به مقره تميز داشته است. همچنين حضور قطرات آب موجب افزايش ناگهاني شدت ميدان در محل قطره آب شده و همچنين پتانسيل الكتريكي تغييرات ثابتي داشته است. علاوه‌براين نتايج باند خشك نشان مي‌دهد كه در محل رخداد باند خشك شدت ميدان الكتريكي افزايش ناگهاني داشته و بيش‌ترين مقدار افزايش شدت ميدان الكتريكي، مربوط به باند خشك ايجادشده در فصل مشترك بين مقره و يراق‌آلات فلزي در سمت ترمينال فشارقوي بوده است. علاوه‌بر اين تغييرات پتانسيل در محل باند خشك ثابت بوده است. واژه‌هاي كليدي: مقره‌هاي پليمري – آلودگي - ميدان الكتريكي – توزيع پتانسيل – باند خشك – اجزا محدود

1400/01/27

Numerical Computation of Electric Field and Potential Distribution along Polymeric Insulators under Contaminated Conditions

2/16/2022 12:00:00 AM

Insulators of overhead transmission lines, as one of the most sensitive parts in transmission and distribution networks, are responsible for isolating conductors from the tower body. Overhead lines are always exposed to changing weather conditions due to passing through different areas. In this regard, humidity and pollution are two important environmental factors that affect the performance of insulators. On the other hand, a new generation of insulators has emerged with the advent of composite materials in the electrical industry called polymer insulators, which are widely used due to their very good properties such as high reliability and low cost compared to other insulators, but due to their different structure. Also, their small capacitance is more likely to cause superficial electrical failure, loss of hydrophobicity, and premature aging due to contamination. Therefore, in this thesis, the effects of pollution on potential distribution and electric field intensity are investigated numerically. The insulator used to simulate and analyze the results is a standard 33 kV polymer insulator and the finite element method has been used for simulation in Comsol software in 2D and 3D space. The results of the study of the effect of pollution show that the uniform layer of pollution will increase the intensity of the electric field and increase the potential linearity. Also, with increasing the thickness of the pollution layer or its intensity, the intensity of the electric field increased and also the potential distribution had a more linear trend than the clean insulator. In addition, the effect of water droplets on the intensity of the electric field and the potential distribution shows that the presence of water droplets causes a sudden increase in the electric field and the electric potential has constant changes. Another case in point is dry band. In this thesis, different states of dry band occurrence are investigated and the results show that the intensity of electric field at the site of dry band increase suddenly and the highest amount of increase in electric field intensity is related to the dry band created at the joint between insulator and metal fittings on the side. The potential distribution at the dryband site has also been constant. Keywords: Polymeric Insulators - Pollution - Electric Field - Potential Distribution - Dry Band - Moisture – FEM

مقره هاي پليمري , آلودگي , ميدان الكتريكي , توزيع پتانسيل , باند خشك , اجزا محدود

Polymeric Insulators , Pollution , Electric Field , Potential Distribution , Dry Band , FEM