17062

17062

تشخيص رشد درخت الكتريكي به كمك شاخص انرژي

كارشناسي ارشد

قدرت - سيستم هاي قدرت

خرداد ماه 1395

دكتر سيد محمد شهرتاش

برق

چكيده امروزه عايق¬هاي پليمري، پركاربردترين مواد عايقي مورد استفاده در تجهيزات فشار قوي از جمله كابل¬ها هستند. دليل اين امر، برتري¬هاي متعدد عايق¬هاي پليمري به لحاظ عملكرد الكتريكي در مقايسه با عايق¬هاي كاغذي است. درخت الكتريكي، به عنوان يكي از فرآيندهاي پيش¬شكست در عايق¬ها، سهم قابل توجه¬اي در شكست مواد عايقي پليمري دارد. بنابراين در اين پايان¬نامه به دليل اهميت پديده درخت الكتريكي در فرآيند كاهش سطح عايقي عايق¬هاي جامد، به موضوع مدل¬سازي و شناسايي رشد درخت¬ الكتريكي پرداخته شده است. شناخت دقيق هر پديده و عوامل مؤثر بر آن، كمك شاياني به مدل¬سازي آن پديده مي¬كند؛ هر چند كه در ادامه، براي كاربردي شدن مدل، مي¬توان فرضيات ساده كننده¬اي در نظر گرفت. بنابراين در اين پايان¬نامه، ابتدا بررسي جامعي در مورد فيزيك سازوكار درخت الكتريكي (شامل سه مرحله شروع، انتشار و شكست) و همچنين مرور برخي از عوامل مؤثر بر ايجاد و رشد درخت الكتريكي در مواد عايقي پليمري صورت گرفته است. در ادامه مطالعه¬اي در زمينه مدل¬هاي موجود براي درخت الكتريكي انجام شده است كه ضمن آن مدل¬هاي موجود در سه دسته كلي آزمايشگاهي، رياضي و الكتريكي (شامل مدل¬هاي مداري و ميداني) دسته¬بندي شده¬اند. مزاياي مدل¬هاي مداري، از جمله حجم كم محاسبات و سادگي تحليل¬ها نسبت به ساير مدل¬ها، موجب شد كه اين نوع مدل¬سازي براي درخت الكتريكي، به عنوان مدل مورد استفاده در اين پايان¬نامه انتخاب شود. اما از آنجا كه مدل¬هاي مداري موجود، يا دقت كافي و توجيه¬پذيري فيزيكي ندارند يا درخت الكتريكي را در حالت ايستا و بدون در نظر گرفتن رشد مدل كرده¬اند، نياز به داشتن مدلي مداري كه بتواند رشد درخت الكتريكي را به صورت پويا مدل¬سازي كند، احساس ¬مي¬شد. به همين منظور مدل مداري جديدي با در نظر گرفتن ويژگي¬هاي مذكور، پيشنهاد و اعتبارسنجي شده است. براي شناسايي رشد درخت الكتريكي در يك شبكه كابلي، بايد آن دسته از ويژگي¬هاي تخليه جزئي (مانند ويژگي¬هاي مبتني بر اطلاعات تجميعي و تبديل)، كه محدوديت كمتري در استخراج و به-كارگيري دارند، برگزيد. در اين پايان¬نامه از بين ويژگي¬هاي مذكور، مناسب¬ترين شاخص مبتني بر انرژي، استخراج و از آن براي تعيين تنها قطعه كابل معيوب در يك شبكه كابلي استفاده شده است. همچنين براي شناسايي رشد درخت الكتريكي به ازاي بازه¬هاي طولي مختلف، معيارهاي ثابتي بر اساس مناسب¬ترين شاخص انرژي، معرفي شده است. كليد واژه¬ها: مدل¬سازي رشد درخت الكتريكي، شناسايي رشد درخت الكتريكي، شاخص انرژي، تخليه جزئي، عايق¬هاي پليمري.

1396/01/19

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Nowadays polymeric insulations are the most widely used insulation materials in high voltage equipment like cables because of their numerous advantages in terms of electrical performance. On the other hand, these insulation materials are prone of degradation due to the occurrence/existence of voids, cracks, an​d electrical trees. Electrical treeing as a pre-breakdown phenomenon in dielectric materials has a remarkable contribution in polymeric insulation failure. So this thesis has focused on modeling an​d identification of electrical tree growth because of its importance in the process of insulation degradation. Deep understanding of any phenomenon an​d its effective factors, has significant role in more accurate modeling of that phenomenon. However simplifying assumptions can be considered to implement the model practically. Therefore in this thesis a comprehensive review about physics of electrical tree mechanism (including inception, propagation an​d breakdown phases in electrical tree process) an​d some effective factors on both beginning an​d growth of electrical tree in polymeric insulation materials has been done an​d then available models for electrical tree has been classified in three general categories: experimental, mathematical an​d electrical (including circuit an​d field types) models. In this thesis circuit models have been used to model electrical tree growth because of their advantages, including low calculation burden an​d simplicity of analysis in comparison with other models. Since available circuit models neither have sufficient accuracy an​d physical feasibility nor can model electrical tree growth dynamically, a new circuit model is proposed an​d validated to overcome these disadvantages. In sequel, the best energy based index among the foregoing features has been extracted an​d used to identify the only defective cable section in a cable network. Also some fixed criteria based on the best energy index have been introduced to identify electrical tree growth; in a discrete set of lengths. Keywords: Electrical tree growth modeling, Identification of electrical tree growth, Energy index, Partial discharge, Polymeric insulations.