Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μια προσπάθεια μελέτης των φαινομένων διάσπασης στερεών μονωτικών υλικών και προσπαθεί να δώσει μια σαφή εικόνα των διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα μέχρι την κατάρρευση της μόνωσης. Πέρα από την θεωρητική προσέγγιση γίνεται και μια προσπάθεια παρακολούθησης του φαινομένου μέσα από πειράματα που αφορούν την διάσπαση μονωτικού χαρτιού εμποτισμένου σε μονωτικό λάδι, μέσω μια γεννήτριας εναλλασόμενης τάσης. Οι μηχανισμοί στους οποίους υπόκειται ένα μονωτικό υλικό μέχρι την απώλεια των μονωτικών ιδιοτήτων είναι διάφοροι, γι αυτόν τον λόγο γίνεται και μια προσπάθεια μελέτης τους από διάφορες σκοπιές. Πιο συγκεκριμένα η παρούσα εργασία αποτελείται από έξι κεφάλαια.
Το πρώτο κεφάλαιο αποτελεί την εισαγωγή της εργασίας όπου δίνεται στον αναγνώστη η δυνατότητα να κατανοήσει τη σπουδαιότητα των μονωτικών υλικών στην επιστήμη των υψηλών τάσεων. Ακόμα γίνεται μια σύντομη περιγραφή των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν κατά καιρούς στα δίκτυα υψηλών τάσεων.
Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια αναφορά των κυριοτέρων στερεών διηλεκτρικών, όπως είναι το γυαλί, το καουτσούκ και τα κεραμικά και δίνονται παραδείγματα εφαρμογής τους. Στην συνέχεια αναφέρονται τα βασικά κριτήρια αξιολόγησης μια μόνωσης και γίνεται μια προσπάθεια ανάλυσης τους μέσα από διάφορα στοιχεία που έχουν βρεθεί.
Το τρίτο κεφάλαιο εμβαθύνει στην θεωρία διάσπασης των στερεών διηλεκτρικών αφού πρώτα γίνεται μια συντομή αναφορά σε μηχανισμούς διάσπασης των αέριων μονωτικών που ουσιαστικά συνυπάρχουν στο εσωτερικό κάθε στερεού υλικού. Αναφέρονται φαινόμενα όπως η εγγενής διάσπαση, η ηλεκτρομηχανική διάσπαση, η θερμική καθώς και η ηλεκτροχημική διάσπαση και αναλυόνται όσο το δυνατόν περισσότερο. Ακόμα μελετώνται φαινόμενα όπως η διάσπαση στις άκρες των ηλεκτροδίων και στην επιφάνεια της μόνωσης ενώ δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην διάσπαση των μονωτικών μέσω εσωτερικών εκκενώσεων.
Το τέταρτο κεφάλαιο περιγράφει αναλυτικά τις μερικές εκκενώσεις, αναφέρεται στους τρόπους δημιουργίας τους, τα αίτια που τους προκαλούν και τα αποτελέσματα που έχουν. Μέσα από το κεφάλαιο αυτό ο αναγνώστης αποκτά μια σφαιρική εικόνα του φαινομένου, ενώ στην συνέχεια δίνονται τα δυο σπουδαιότερα μοντέλα προσομοίωσης των μερικών εκκενώσεων, των μερικών χωρητικοτήτων και το μοντέλο του Pedersen. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται μια σύνδεση με το φαινόμενο των ηλεκτρικών δενδριτών και γίνεται μια γενικότερη επισκόπιση του φαινομένου αυτού.
Το πέμπτο κεφάλαιο αναφέρεται στα σύνθετα μονωτικά υλικά ώστε να έχουμε μια καλύτερη εικόνα τους για την πειραματική εκτέλεση της εργασίας και δίνονται κάποια παραδείγματα για την καλύτερη κατανόηση τους.
Το έκτο κεφάλαιο αφορά τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο με μονωτικό χαρτί εμποτισμένο σε λάδι ώστε να έχουμε μια εικόνα όσων αναφέραμε. Δίνονται αναλυτικά τα βήματα της πειραματικής διαδικασίας με όλα τα αποτέλεσματα σε πίνακες. Στο τέλος υπάρχουν τα συμπεράσματα που κατέληξε η πειραματική διαδικασία. / The following thesis is an attempt to study the phenomenon of solid insulators’ breakdown and tries to give a clear picture of the procedures that take place until the insulation’s breakdown.
Beyond the theoretical approach an effort is being made in order to observe the above phenomenon through experiments regarding the breaking down of transformerboard soaked in oil through an AC generator. There are several procedures in which an insulator is being submitted to until the loss of its mechanical characteristics so an attempt is made to study them from several different perspectives.
More specifically this paper consists of six chapters.
The first chapter is the introduction of the paper where the reader can understand the importance of insulators in High Voltage Science. Moreover the materials that have been used from time to time in high voltage networks are being described.
The second chapter describes the most important solid dielectric materials such as glass, rubber and ceramics and gives examples of their utilization. Additionally it contains the basic evaluation criteria of an insulation and their analysis.
The third chapter focuses on the breaking down of solid dielectric materials on a theoretical level after having first made a brief reference to the mechanisms of gas insulators’ breakdown that actually exist inside every solid material. Phenomenon such as the intrinsic breakdown, the electronic breakdown as well as the thermal and electrochemical breakdown are quoted and analyzed as much as possible. Furthermore phenomenon such as splitting the edges of electrodes and the surface of the insulation are studied while particular attention is given to the insulators’ breakdown by internal discharges.
The fourth chapter describes thoroughly the partial discharges, the way and the reasons they are created as well as their effects. Through this chapter the reader can have an overview of the phenomenon and then the two most important partial discharge simulation models, partial capacity models and Pedersen’s model are being described. At the end of the chapter the partial discharges are being correlated with the phenomenon of electrical trees and the latter is being overviewed.
The fifth chapter refers to composite insulation materials so to obtain a better image of them in order to be assisted for the experimental part of this thesis. Moreover examples are given to better understand their use.
The sixth chapter refers to the experiments that were conducted in the laboratory using transformerboard soaked in oil in order to understand what was previously described in the theoretical part. It also contains in detail all the steps of the experiment along with the results that emerged in boards.
Finally the conclusions of this experiment are being quoted.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/5182 |
| Date | 26 April 2012 |
| Creators | Αράπης, Γεώργιος |
| Contributors | Πυργιώτη, Ελευθερία, Arapis, George, Σπύρου, Νικόλαος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0026 seconds