Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη στοχαστικών
μοντέλων για τη μελέτη της τάσης διάσπασης διακένων με σύνθετη μόνωση.
Αρχικά, περιγράψαμε τη συμπεριφορά των υγρών σε ισχυρά ηλεκτρικά πεδία.
Μιλήσαμε για την εξάρτηση της πίεσης από ένα ηλεκτρικό πεδίο και την
ηλεκτρική αγωγιμότητα σε ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο. Ακόμα, αναφέραμε
κάποιες πληροφορίες για την κατανομή της πίεσης σε ένα διηλεκτρικό υγρό.
Μετά περιγράψαμε τη συμπεριφορά της αέριας φάσης των υγρών σε ισχυρά
ηλεκτρικά πεδία. Μιλήσαμε για το ρόλο των φυσαλίδων στην κατάσταση του
διηλεκτρικού υγρού και για τα φαινόμενα που συμβαίνουν σ' αυτές.
Αργότερα, δώσαμε κάποιες πληροφορίες για τη διάδοση της εκφόρτισης σε
μικρά διάκενα και αναφέραμε την εξάρτησή της από την πίεση.
Επιπλέον, αναλύσαμε τη διάδοση της εκφόρτισης σε διάκενα με ανομοιογενές
πεδίο. Περιγράψαμε την κατασκευή μιας εκφόρτισης και την επίδραση του
στερεού διηλεκτρικού στην τάση διάσπασης. Ακόμη, δώσαμε πληροφορίες
για την περιοχή ιονισμού και το κανάλι leader.
Στη συνέχεια, αναλύσαμε την εξάρτηση της διηλεκτρικής αντοχής από
ορισμένους παράγοντες. Οι παράγοντες στους οποίους αναφερθήκαμε είναι: η
διάρκεια, η μορφή και η συχνότητα των παλμών τάσης, η πολικότητα της
τάσης, η πίεση, η θερμοκρασία, η χημική φύση και σύνθεση των υγρών και η
γεωμετρία του διακένου.
Επίσης, αναλύσαμε τους φυσικούς μηχανισμούς έναρξης εκφόρτισης.
Περιγράψαμε το μηχανισμό έναρξης εκφόρτισης με τη βοήθεια φυσαλίδων
και κάποιους άλλους μηχανισμούς όπως τους μηχανισμούς έναρξης εκφόρτισης με ιονισμούς.
Αργότερα, αναφέραμε τους μηχανισμούς διάδοσης εκφόρτισης. Έγινε
περιγραφή της διαδικασίας διάδοσης του γρήγορου καναλιού και του αργού
καναλιού. Ακόμα, μιλήσαμε για τη μετατροπή του αρχικού καναλιού σε
leader.
Στη συνέχεια, κάναμε μια εκτενή εισαγωγή στα στοχαστικά μοντέλα και
αναφερθήκαμε στη χρησιμότητα τους, στις διάφορες κατηγορίες τους και
στην εφαρμογή τους στον τομέα των ηλεκτρικών διασπάσεων. Για το λόγο
αυτό, περιγράψαμε τις βασικές αρχές για το μοντέλο FFC και το μοντέλο του
Biller.
Μετά από όλα αυτά, αναλύσαμε τη διαδικασία που ακολουθήσαμε κατά τις
εξομοιώσεις. Κάναμε λεπτομερή περιγραφή του προγράμματος που
χρησιμοποιήσαμε για τις εξομοιώσεις. Οι εξομοιώσεις έγιναν για 2 διάκενα
2,5mm ομοιογενούς και ανομοιογενούς πεδίου και 2 διάκενα 1,5mm
ομοιογενούς και ανομοιογενούς πεδίου. Κατά τις εξομοιώσεις το πάχος του
φράγματος θεωρήθηκε σταθερό, ενώ μεταβάλαμε τη θέση του και το
συντελεστή γήρανσης του λαδιού. Για τα διάκενα ομοιογενούς πεδίου,
τοποθετήσαμε το φράγμα σε 3 διαφορετικές θέσεις και για τα διάκενα
ανομοιογενούς διακένου τοποθετήσαμε το φράγμα σε 5 διαφορετικές θέσεις.
Οι εξομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν σε υπολογιστή του Εργαστηρίου
Υψηλών Τάσεων του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και
Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών.
Επιπλέον, παραθέσαμε σε πίνακες τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις
εξομοιώσεις. Στη συνέχεια κατασκευάσαμε διαγράμματα, για να
καταλήξουμε σε κάποια συμπεράσματα. Για τα διάκενα ομοιογενούς πεδίου,
σχεδιάσαμε την τάση V συναρτήσει του gi για τις διάφορες θέσεις του
φράγματος. Για τα διάκενα ανομοιογενούς πεδίου, σχεδιάσαμε την τάση V
συναρτήσει της σχετικής απόστασης (d1/d) του φράγματος από το πάνω
ηλεκτρόδιο για διάφορες τιμές του gi. Έγινε σύγκριση μεταξύ των καμπυλών
που προέκυψαν για τα διάκενα ανομοιογενούς πεδίου, με καμπύλη που
προέκυψε από πειραματικά δεδομένα και βρίσκεται στο “Barrier Effect on the
Dielectric Strength of Oil Gaps under DC Voltage” των A. Zouaghi και Α.
Beroual. Στη συνέχεια, σχεδιάσαμε την τάση V συναρτήσει της σχετικής απόστασης (d1/d) του φράγματος από το πάνω ηλεκτρόδιο για διάφορες τιμές
του gi, για τα διάκενα ομοιογενούς και ανομοιογενούς πεδίου μαζί. Τέλος,
μετά τις συγκρίσεις διαπιστώσαμε ότι τα αποτελέσματά μας συμφωνούν μόνο
σε κάποιες περιπτώσεις με τα πειραματικά δεδομένα. Αυτό συμβαίνει λόγω
της απλότητας των μοντέλων και ίσως μηχανισμών που δεν έχουν
συνυπολογιστεί. Οπότε, συμπεράναμε ότι το μοντέλο που χρησιμοποιήσαμε,
απαιτεί βελτίωση. / The purpose of this diploma thesis is the study of stochastic models about the
breakdown voltage of complex insulation gaps.
Initially, we described the behavior of liquids in strong electric fields. We
mentioned the dependence of the pressure on an electric field and electric
conductivity in strong electric fields. We reported some information about the
pressure distribution in a dielectric liquid.
Afterwards, we described the behavior of gaseous phase in liquids in strong
electric fields. We reported the influence of the bubbles in the state in the
dielectric liquids and the phenomena at them.
Later, we gave some information about the discharge propagation in short
gaps and we refered its dependence on the pressure.
Moreover, we analyzed the discharge propagation in gaps with a non uniform
field. We described the structure of a discharge and the influence of the solid
dielectric on the breakdown voltage. Also, we gave information about the
ionization region and the leader channel.
Afterwards, we analyzed the dependence of the dielectric strength on certain
factors. The factors in which we were reported are: the duration, the shape and
the frequency of voltage pulses, the voltage polarity, the pressure, the
temperature, the chemical nature of liquids and the gap geometry.
Also, we analyzed the physical discharge initiation mechanisms. We
described the bubble discharge initiation mechanism and some other
mechanisms like the ionization discharge initiation mechanism.Later, we mentioned the mechanisms of discharge propagation. We described
the propagation process of the fast and the slow channel. Also, we were
reported in the conversion of the initial channel into leader channel.
Afterwards, we did an extensive import in the stochastic models and were
reported in their usefulness, in their various categories and in their application
in the sector of electric breakdown. For this reason, we described the basic
elements of the FFC and the Biller model.
After all these we analyzed the process that we followed at the simulations.
We did a detailed description of the program used for the simulations. We did
simulations for 2 gaps 2,5mm uniform and non uniform field and 2 gaps
1,5mm uniform and non uniform gaps. During the simulations, the barrier
thickness was considered stable, while we were changing the position and the
factor of ageing of the oil. For the uniform field gaps, we placed the barrier in
3 different positions and for the non uniform gaps, we placed the barrier in 5
different positions. The simulations were realised at computer at High Voltage
Laboratory of the department of Electrical and Computer Engineering of the
University of Patras, Greece.
Moreover, we mentioned in tables the results that resulted from the
simulations. Then, we drew diagrams to make some conclusions. For the
uniform field gaps, we drew the voltage V as a function of the factor of ageing
of the oil gi for the various positions of the barrier. For the non uniform field
gaps, we drew the voltage V as a function of the relative distance (d1/d) of the
barrier from the upper electrode for the various numbers of gi. We did
comparison between the curves that resulted for the non uniform gaps and the
curve tht resulted for experimental data and is found in “ Barrier Effect on the
Dielectric Strength of Oil Gaps under DC Voltage” of A. Zouaghi and Α.
Beroual. Afterwards, we drew the voltage V as a function of the relative
distance (d1/d) of the barrier from the upper electrode for the various numbers
of gi, for both uniform and non uniform gaps. Finally, after the comparisons
we realised that the results agree only in some cases with the experimental
data. This may happened because of the simplicity of the models and perhaps
mechanisms that have not been included. So, we concluded that the model that
we used, need improvement.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/4605 |
| Date | 13 September 2011 |
| Creators | Λάσκος, Γεώργιος |
| Contributors | Πυργιώτη, Ελευθερία, Laskos, Georgios, Πυργιώτη, Ελευθερία, Σπύρου, Νικόλαος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0025 seconds