شماره ركورد
34155
پديد آورنده
محمد گودرزي
عنوان
مديريت هوشمند عمر مقرههاي پليمري با ارزيابي وضعيت پيرشدگي آنها
مقطع تحصيلي
دكتري تخصصي
رشته تحصيلي
مهندسي برق قدرت
سال تحصيل
1395
تاريخ دفاع
1404/8/4
استاد راهنما
احمد غلامي
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
پيرشدگي و از دست دادن خاصيت آبگريزي از جمله مهمترين چالشهاي استفاده از مقرههاي پليمري در مناطق آلوده است. اين پديده سبب افزايش جريان نشتي و وقوع پديده تخليه باند خشك در سطح مقره ميشود كه در نهايت ممكن است منجر به شكست الكتريكي كامل و بروز خطا شود. در اين رساله مدلسازي پيرشدگي مقرههاي پليمري به روشهاي مداري و اجزاي محدود انجام شده است و روشهايي جهت مديريت هوشمند عمر مقرههاي پليمري ارائه شده است. روشهاي پيشنهادي مبتني بر جريان نشتي مقره است و قابليت پيادهسازي به صورت برخط و استفاده در شبكههاي هوشمند را دارد.
آزمونهاي آزمايشگاهي روي مقرههايي با سطوح مختلف پيرشدگي كه از شبكه فشارمتوسط برداشت شدهاند، انجام گرديده است. اين مقرهها به صورت مصنوعي آلوده شده و جريان نشتي آنها در سطوح مختلف آلودگي، اندازهگيري شده و به عنوان مبنا براي مدلسازي به كار رفته است. مدل مداري پيشنهادي مبتني بر سيگنالهاي جريان نشتي اندازهگيري شده است. اين مدل، لايه آلودگي و تخليه باند خشك را در ساختار خود لحاظ نموده است و پيرشدگي مقره را با تغيير در مقادير المانها نشان ميدهد. شباهت زياد بين نتايج آزمايش و خروجيهاي مدل، توانايي مدل را در پيادهسازي اثر پيرشدگي بر ويژگيهاي جريان نشتي تأييد كرده است. علاوه بر اين معادلات رياضي براي پارامترهاي مدل بر حسب سطح پيرشدگي با استفاده از برازش منحني استخراج شده است. پارامتر مقاومت لايه آلودگي مرطوب به خوبي وضعيت مقره را منعكس ميكند و با استفاده از معادله استخراج شده براي اين پارامتر عمر مقرههاي پليمري تخمين زده شده است. علاوه بر اين در حالت جريان نشتي ناپيوسته، دامنه تخليه و مدت تخليه از سيگنالهاي جريان نشتي استخراج شده و به عنوان دو شاخص براي ارزيابي پيرشدگي مقرههاي پليمري ارائه شده است.
در اين رساله روشي جديد هم براي مدلسازي اجزاي محدود مقرههاي پليمري آلوده ارائه شده است. در روش پيشنهادي، پديده تخليه باند خشك در لايه آلودگي و تأثير پيرشدگي مقره بر شدت اين پديده پيادهسازي شده است. بدين منظور، رسانايي الكتريكي لايه آلودگي به صورت ديناميكي و تابعي از ميدان الكتريكي در سطح مقره در نظر گرفته ميشود. پارامترهاي منحني رسانايي-ميدان از طريق آزمايش ولتاژ پايين محاسبه و در شبيهسازيها مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج مدلسازي اجزاي محدود با نتايج آزمايش مطابقت دارد و افزايش شدت تخليه باند خشك را با افزايش سن عايق نشان ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/10
عنوان به انگليسي
Smart Life Management of Polymer Insulators by Assessing their Aging Condition
تاريخ بهره برداري
10/26/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمد گودرزي
چكيده به لاتين
Aging and loss of hydrophobicity are among the most significant challenges in using polymer insulators in polluted areas. These issues lead to an increase in leakage current and the occurrence of dry-band discharges on the insulator surface, which may ultimately result in flashover and fault occurrence. In this thesis, the aging of polymer insulators has been modeled using circuit and finite element methods, and approaches for the smart management of polymer insulator lifetime have been presented. The proposed methods are based on insulator leakage current and can be implemented online for use in smart networks.
For laboratory testing, insulators with different levels of aging—collected from the MV network—were used. These insulators were artificially contaminated, and their leakage currents were measured at various contamination levels, serving as the basis for modeling.The proposed circuit model is based on measured leakage current signals. This model incorporates both the contamination layer and dry-band discharge into its structure, and it represents insulator aging through changes in the values of its elements. The high similarity between the experimental results and the model outputs confirmed the model’s ability to capture the effect of aging on leakage current characteristics. Furthermore, mathematical equations for the model parameters were derived as functions of aging level using curve fitting. The wet contamination layer resistance parameter (Rs) effectively reflects the condition of the insulator, and the lifetime of polymer insulators was estimated using the extracted equation for this parameter. In addition, in the case of discontinuous leakage current, discharge amplitude and discharge duration were extracted from the leakage current signals and introduced as two indices for evaluating polymer insulator aging.
In this thesis, a new method for finite element modeling of contaminated polymer insulators is also proposed. In this method, the dry-band discharge phenomenon in the pollution layer, as well as the effect of insulator aging on the severity of this phenomenon, are incorporated. For this purpose, the electrical conductivity of the pollution layer is considered dynamic and modeled as a function of the electric field at the insulator surface. The parameters of the conductivity–field curve were obtained through low-voltage experiments and used in the simulations. The finite element modeling results are consistent with the experimental findings and demonstrate an increase in the intensity of dry-band discharge with increasing insulator age.
كليدواژه هاي فارسي
مقره پليمري , پيرشدگي , مديريت عمر , آلودگي , تخليه باند خشك , مدلسازي
كليدواژه هاي لاتين
polymer insulator , aging , life management , pollution , dry-band discharge , modelling
Author
Mohammad Goudarzi
SuperVisor
Ahmad Gholami