On simulation of surface discharges at variable voltage frequency

• Main Author: Jäverberg, Nadejda
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Elektroteknisk teori och konstruktion 2007
• Subjects: partial surface discharge; modelling; capacitive-resistive network; Electrical engineering; Elektroteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-4618

Isolationsdiagnostik är ett redskap som är av stor betydelse för underhållsoptimering av elektriska anläggningar. Ett av de möjliga mått på isolationsförsämring som kan användas i diagnosticeringssyfte är partiella urladdningar. Det här examensarbetet beskriver ett modelleringsförsök av ett resistivt-kapacitivt nätverk för simulering av partiella yturladdningar i Matlab. Tyvärr blev försöket misslyckat på grund av ett oväntat stort beroende av högspänningskapacitanser på ytresistiviteten. Ytterligare ett försök genomfördes i COMSOL Multiphysics, ett program baserat på finita elementmetoden ämnat för simuleringar av fysikaliska processer. Den huvudsakliga nackdelen med COMSOL Multiphysics modellen är långa simuleringstider. Det visade sig vara möjligt att simulera urladdningar i COMSOL Multiphysics. Här modellerades ytresistansen med hjälp av ett resistivt skikt. Yturladdningar simulerades genom att ändra det resistiva skiktets konduktivitet. Här upptäcks ytterligare ett problem: mycket långa simuleringstider vid användandet av olinjära konduktivitetsuttryck som beror på det elektriska fältet. Alla simuleringar, både i Matlab och COMSOL Multiphysics, utfördes på en dator med Intel dual-core processor: 2.13 GHz, 0.99 GB of RAM. === Insulation diagnostics is a very important tool in optimization of electric installations’ maintenance. One of the possible measures of insulation deterioration that can be used for diagnostic purposes are partial discharges. This thesis work describes an attempt to model a resistive-capacitive network for simulating partial surface discharges in Matlab. Unfortunately this attempt proved to be a failure due to an unexpectedly considerable dependency of high voltage capacitances on surface resistivity. Another attempt described here was performed in COMSOL Multiphysics, a finite-element based program for simulation of physical processes. The main drawback with COMSOL Multiphysics model is long simulation times. It proved to be possible to simulate discharges in COMSOL Multiphysics. Here surface resistance was modeled with the help of a resistive layer. Discharges were simulated by changing conductivity of the mentioned layer. Here another problem was discovered: very long simulation times when using non-linear, electric field dependent expressions for conductivity. All the simulations, both in Matlab and COMSOL Multiphysics, were performed on a computer with Intel dual-core processor: 2.13 GHz, 0.99 GB of RAM.