Η ευρεία χρήση των διηλεκτρικών υγρών για μόνωση σε υψηλές τάσεις και ψύξη εξοπλισμού ισχύος οφείλεται στην μεγάλη τους διηλεκτρική αντοχή και θερμική αγωγιμότητα, σε σχέση με τα αέρια μονωτικά υλικά. Η ικανότητα τους να προσαρμόζονται σε πολύπλοκες γεωμετρίες σημαίνει ότι συχνά είναι πιο πρακτικά σε σχέση με τα στερεά μονωτικά, ενώ ταυτόχρονα μπορούν να παρέχουν προστασία σε αυτά αν χρησιμοποιηθούν συνδυαστικά.
Αυτή η εργασία εστιάζει στον σχηματισμό καναλιών ιονισμού, γνωστά ως electrical streamers. Αυτά είναι αγώγιμα κανάλια χαμηλής πυκνότητας που σχηματίζονται σε περιοχές του λαδιού που καταπονούνται από ηλεκτρικά πεδία της τάξης των 1x103 kV/cm, ή ισχυρότερα. Μόλις δημιουργηθεί ένα τέτοιο κανάλι, έχει την τάση να επιμηκύνεται, αυξάνοντας από το σημείο δημιουργίας του προς ένα γειωμένο σημείο. Η έκταση της ανάπτυξης του streamer εξαρτάται από την φύση της ηλεκτρικής διέγερσης που το προκάλεσε. Αν η διέγερση συνεχίζει να υφίσταται, μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα το κανάλι να γεφυρώσει το διάκενο μεταξύ του σημείου από το οποίο προέρχεται και του γειωμένου σημείου. Όταν συμβεί αυτό, έχουμε τον σχηματισμό ηλεκτρικού τόξου και άρα συμβαίνει ηλεκτρική εκκένωση.
Επομένως, σε αυτήν την εργασία αναπτύσσεται ένα μοντέλο που βασίζεται σε αυτόν τον μηχανισμό, και περιλαμβάνει εξισώσεις για τρεις διαφορετικούς ελεύθερους φορείς φορτίου, οι οποίοι είναι τα θετικά ιόντα, τα αρνητικά ιόντα, και τα ηλεκτρόνια. Χρησιμοποιείται η διάταξη ακίδα-πλάκα, η οποία εισάγεται στο COMSOL Multiphysics, το οποίο είναι ένα πακέτο λογισμικού που χρησιμοποιεί την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Δοκιμάζονται διαφορετικές κυματομορφές τάσης, και εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα για τα χαρακτηριστικά των streamer, όπως διαστάσεις, μορφή και ταχύτητα διάδοσης. / The widespread use of dielectric liquids for high voltage insulation and power apparatus
cooling is due to their greater electrical breakdown strength and thermal conductivity, compared to gaseous insulators. Their ability to conform to complex geometries means
that they are often of more practical use than solid insulators, while at the same time they can provide protection to them if used in combination.
This work focuses on the formation of ionization channels, known as electrical streamers. These are low-density conductive structures that form in regions of oil that are over-stressed by electric fields on the order of 1x103 kV/cm or greater. Once a streamer forms it tends to elongate, growing from the point of initiation towards a grounding point. The extent of a streamer's development depends upon the nature of the electrical excitation which caused it. Sustained over-excitation can result in a streamer bridging the oil gap between its point of origin and ground. When this happens an arc will form and electrical breakdown will occur.
Therefore, in this thesis, a model is developed, which is based on that mechanism, and includes equations for three different charge carriers, which are positive ions, negative ions and electrons. The geometry needle-plane is used, which is imported into COMSOL Multiphysics, which a finite element simulation suite. Various voltage excitations are being studied and useful conclusions are drawn concerning the characteristic of streamers, such as dimensions, size and propagation velocity.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/8086 |
| Date | 04 November 2014 |
| Creators | Σκουλούδης, Βύρων |
| Contributors | Πυργιώτη, Ελευθερία, Skouloudis, Vyron, Σώρρας, Κωνσταντίνος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0024 seconds