بررسی تزریق لایه ریزدانه‌های اکسیدروی در پوشش عایقی برق‌گیر و طراحی بهینه ابعاد آن با هدف توزیع یکنواخت میدان

نویسندگان

1 استادیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه بیرجند

2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه بیرجند

چکیده

چکیده: ابعاد و شکل پوشش عایقی برق‌گیر تأثیر بسزایی در توزیع میدان الکتریکی آن دارد. لذا باهدف یکنواخت کردن توزیع میدان، می­توان طول بهینه سپرهای پوشش عایقی برق‌گیر را به دست آورده و شدت تنش­های الکتریکی بالا در مجاورت ترمینال­های برق‌گیر را کاهش داد. روش دیگر برای کاهش شدت میدان استفاده از یک لایه‌ی ریزدانه­ی اکسیدروی است که به دلیل غیرخطی بودن رسانایی آن باعث کاهش شدت میدان الکتریکی روی سطح پوشش عایقی می­گردد. چراکه با عبور شدت میدان از یک مقدار مشخص، ریزدانه‌ها رسانا شده و باعث یکنواخت‌تر شدن میدان می‌گردند. به این منظور می‌توان از یک لایه­ی نازک از ریزدانه‌های­ اکسیدروی در پوشش عایقی برق‌گیر استفاده کرد. در این مقاله تأثیر استفاده از ریزدانه‌های اکسیدروی در پوشش عایقی برق‌گیر بر توزیع میدان بررسی شده و با تغییر محل ریزدانه­ها، محل مناسب برای تزریق آن‌ها در پوشش عایقی برق‌گیر به ­دست آمده است. همچنین تأثیر ابعاد بهینه پوشش عایقی و لایه ریزدانه در توزیع میدان الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است. به‌این‌ترتیب، با کمینه شدن میدان الکتریکی در نواحی‌ای که شدت میدان در آن نقاط زیاد است، طول عمر برق‌گیر افزایش پیدا خواهد کرد. در این مقاله توزیع میدان به روش اجزاء محدود به دست آمده و بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات انجام گرفته است.

کلیدواژه‌ها


[1]A. Haddad and D. F. Warne, “Advances in high voltage engineering,” The Institution of Electrical Engineers, Power Series, vol. 40, London (UK), 2004.
[2]R. Hackam, “Outdoor HV composite polymeric insulators,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 6, pp. 557-585, 1999.
[3]M. R. Aghaebrahimi, R. Shariatinasab and M. Ghaedi, “Optimal design of grading ring of surge arrester due to electric field distribution,” 16th IEEE Mediterranian Electrical Conference, 25-18 March, Tunisia, 2012.
[4]B. Vahidi, R. Shariatinasab, J. S. Moghani and S. H. Hosseinian, “Electric field and voltage distribution on ZnO surge arrester,” IEEE TENCON 2004, Nov. 21-24, Chiang Mai, Thailand. 2004.
[5]R. Abd-Rahman, A. Haddad, N. Harid, and H. Griffths, “Stress control on polymeric outdoor insulators using zinc oxide microvaristor  composites,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol.19, no. 2, pp. 705-713 , April 2012.
[6]D. Weida, T. Steinmetz, and M. Clemens, “Electro-quasistatic high voltage field simulations of large scale insulator structures including 2-D models for nonlinear field-grading material layers,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 45, pp. 980-983, 2009.
[7]D. Weida, T. Steinmetz, and M. Clemens, “Electro-quasistatic high voltage field simulations of insulator structures covered with thin resistive pollution or nonlinear grading material,” IEEE International Power Modulators and High Voltage Conference, pp. 580-583, Las Vegas (USA), 2008.
[8]J. Debus, V. Hinrichsen, J.M. Seifert and M. Hagemeister, “Investingation of composite insulators with microvaristor filled silicone rubber components,” 10th IEEE International Conference on Solid Dielectrics, Germany, 2010.
[9]R. Strumpler and P. Kluge-Weiss, “Smart varistor composites,” in Proceeding of Eighth CIMTEC-World Ceramic Congress & Forum on New Materials, 1995, pp. 15-22.
[10]L. W. Donzel, F. Greuter and T. Christen, “Nonlinear resistive electric fieldgrading Part 2: Materials and applications,” IEEE Magazine on Electrical Insulation, vol. 27, pp. 18-29, 2011.
[11]B. Marungsri, W. Onchantuek and A. Oonsivilai, “Electric field and potential distribution along surface of silicone rubber polymer insulators using finite element method,” World Academy of Science, Engineering and Technology 42, 2008.