Αποτελέσματα
Πειραματικά αποτελέσματα
Κατά την διάρκεια της μέτρησης καταγράφονται σε πραγματικό χρόνο η τάση καταπόνησης και το ρεύμα των ΜΕ:
Μετά από επεξεργασία των μετρήσεων προκύπτει η χαρακτηριστική ρεύματος-τάσης για κάθε υπό μελέτη περίπτωση:
Για την επιβεβαίωση των θεωρητικών μοντέλων που αναπτύχθηκαν, μελετήθηκε πειραματικά η εξάρτηση της τάσης έναυσης των ΜΕ από το μήκος του διακένου υπό θετική και αρνητική γραμμικά αυξανόμενη τάση.
Η δραστηριότητα των ΜΕ μπορεί να εκτιμηθεί και μέσω κάμερας ανίχνευσης υπεριώδους ακτινοβολίας:
Μοντέλα έναυσης Μερικών Εκκενώσεων
Το διάκενο αέρα σφαίρας-πλάκας προσομοιώθηκε σε κατάλληλο λογισμικό επίλυσης ηλεκτροστατικού πεδίου:
Μέσω του μοντέλου έναυσης των ΜΕ που αναπτύχθηκε εκτιμήθηκε η θεωρητική τάση έναυσης των ΜΕ στην περίπτωση του απλού διακένου ατμοσφαιρικού αέρα και βρέθηκε σε εξαιρετική συμφωνία με την πειραματικά αποκτηθείσα.
Σχεδίαση λογισμικού προσομοίωσης Μερικών Εκκενώσεων
– Εργασίες. Κύρια εργασία του χρήστη (HV Designer) στον οποίο στοχεύει το λογισμικό προσομοίωσης ΜΕ (CSPDI) αποτελεί η βέλτιστη σχεδίαση εξοπλισμού με εφαρμογή σε συσκευές ή συστήματα μέσης ή υψηλής τάσης (όπως για παράδειγμα καλώδιο, μονωτήρας, εκτροπέας υπέρτασης κ.ά.), με γνώμονα την αποφυγή εμφάνισης μερικών εκκενώσεων.
– Για να επιτευχθεί ο κύριος στόχος του θα πρέπει ο χρήστης:
● να κατανοήσει τις προδιαγραφές σχεδίασης του εξαρτήματος που ζητήθηκαν από τον πελάτη,
● να σχεδιάσει τη γεωμετρική διάταξη με τη βοήθεια ενός CAD λογισμικού,
● να επιλέξει τα κατάλληλα υλικά για τα στοιχεία της διάταξης,
● να ορίσει τις ηλεκτρικές παραμέτρους σε διάφορα σημεία της διάταξης (π.χ. τιμές δυναμικού)
● να επιλέξει τις περιοχές ενδιαφέροντος από τη γεωμετρία της διάταξης όπου είναι πιο πιθανό να εμφανιστούν μερικές εκκενώσεις,
● να επιλύσει το ηλεκτροστατικό πρόβλημα και να προκύψει η κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου σε αυτές τις περιοχές,
● να ορίσει τις παραμέτρους οι οποίες επιδρούν στην εμφάνιση των μερικών εκκενώσεων (είδος και πολικότητα της εφαρμοζόμενης τάσης, ατμοσφαιρικές συνθήκες),
● να εφαρμόσει τα κριτήρια έναυσης μερικών εκκενώσεων, ποσοτικοποιώντας την επίδραση των παραπάνω παραμέτρων.
– Δυσκολίες. Τα πιθανά εμπόδια τα οποία δυσκολεύουν την εργασία του χρήστη και πρέπει να αποφευχθούν είναι:
● ανεπαρκείς προδιαγραφές για τη σχεδίαση εφαρμογών απαλλαγμένων από την εμφάνιση μερικών εκκενώσεων,
● μεγάλη προσπάθεια εξοικείωσης με τα φαινόμενα των μερικών εκκενώσεων καθώς απαιτείται η κατανόηση πολύπλοκων φυσικών μηχανισμών,
● ανάγκη γνώσης διαφόρων ευρέων αντικειμένων της φυσικής (π.χ. θεωρία ηλεκτροστατικού πεδίου),
● δυσκολία εφαρμογής κριτηρίων εμφάνισης μερικών εκκενώσεων, καθώς συμμετέχουν πολλοί μηχανισμοί και είναι πολλές οι παράμετροι που επιδρούν συνδυαστικά στην εμφάνισή (“έναυσή”) τους,
● μη διαθεσιμότητα εμπορικού λογισμικού στοχευμένου στην ανάλυση φαινομένων μερικών εκκενώσεων,
● η πειραματική διερεύνηση των φαινομένων μερικών εκκενώσεων είναι χρονοβόρα και κοστοβόρα,
● δυσκολία στη σχεδίαση της γεωμετρικής διάταξης, π.χ. αδυναμία μετατροπής ενός τύπου αρχείου σε άλλο, ώστε να διευκολύνεται η ανάλυση,
● αργή διαδικασία κατά τη διακριτοποίηση της γεωμετρικής διάταξης,
● πιθανή εμφάνιση σφαλμάτων στη γεωμετρία κατά τη διακριτοποίηση της γεωμετρικής διάταξης,
● μεγάλες απαιτήσεις συστήματος για την επιτυχή επίλυση του ηλεκτροστατικού προβλήματος σε λογικό χρόνο,
● συχνά αδυναμία βέλτιστης σχεδίασης της εφαρμογής, με αποτέλεσμα την υπερδιαστασιολόγησή της.
– Οφέλη. Τα οφέλη τα οποία προσδοκά ο χρήστης είναι:
● απόκτηση γνώσεων και εμπειρίας σε θέματα σχεδιασμού εφαρμογών μέσης και υψηλής τάσης απαλλαγμένων από την εμφάνιση μερικών εκκενώσεων,
● εύκολη και γρήγορη σχεδίαση γεωμετρικής διάταξης,
● μικρός χρόνος επίλυσης ηλεκτροστατικού προβλήματος για τη γνώση της κατανομής του ηλεκτρικού πεδίου,
● εύκολη και σωστή εφαρμογή των φυσικών κριτηρίων για την εμφάνιση μερικών εκκενώσεων,
● γρήγορη εφαρμογή των φυσικών κριτηρίων έναυσης μερικών εκκενώσεων στη γεωμετρική διάταξη ώστε να ελέγχονται σε μικρό χρόνο πολλές παραλλαγές της,
● βέλτιστη σχεδίαση των εφαρμογών μέσης και υψηλής τάσης, ώστε να αποφεύγεται η υπερδιαστασιολόγησή τους.
Απαιτήσεις προϊόντος:
– Προϊόν: Λογισμικό προσομοίωσης μερικών εκκενώσεων για τη βέλτιστη σχεδίαση και παραγωγή βιομηχανικών εφαρμογών μέσης και υψηλής τάσης (CSPDI).
– Μέσα αντιμετώπισης δυσκολιών:
● μέσω της διεπαφής του λογισμικού με λογισμικά σχεδίασης (εισαγωγή CAD αρχείων) και της δυνατότητας μετατροπής CAD αρχείων από μια μορφή σε άλλη διευκολύνεται η σχεδίαση της γεωμετρικής διάταξης,
● μέσω της αυτόματης προσαρμογής του πλέγματος διακριτοποίησης για την επίλυση του ηλεκτροστατικού προβλήματος μειώνονται τα σφάλματα που θα προέκυπταν πιθανώς από χειροκίνητη διακριτοποίηση της γεωμετρίας,
● μέσω της παράλληλης επίλυσης μειώνεται οι απαιτήσεις συστήματος άρα και ο χρόνος επίλυσης του ηλεκτρικού πεδίου,
● μέσω του εύχρηστου γραφικού περιβάλλοντος αλλά και των βημάτων στην εφαρμογή των κριτηρίων έναυσης αποφεύγεται η ανάγκη βαθιάς κατανόησης των φαινομένων των μερικών εκκενώσεων,
● μέσω της ποσοτικοποίησης της συνδυαστικής επίδρασης διαφόρων παραμέτρων στην εμφάνιση των μερικών εκκενώσεων επιτυγχάνεται ακρίβεια στον προσδιορισμό της έναυσης των μερικών εκκενώσεων.
– Μέσα δημιουργίας οφελών:
● προσφορά κατευθυντήριων γραμμών για τις παραμέτρους που πρέπει να ελέγχονται κατά τον έλεγχο εμφάνισης μερικών εκκενώσεων, με αποτέλεσμα την απόκτηση γνώσης και εμπειρίας σε θέματα σχεδιασμού εφαρμογών μέσης και υψηλής τάσης απαλλαγμένων από την εμφάνιση μερικών εκκενώσεων,
● δυνατότητα διερεύνησης εμφάνισης μερικών εκκενώσεων σε διάφορα υλικά με αποτέλεσμα τη βέλτιστη σχεδίαση πληθώρας εφαρμογών,
● εξοικονόμηση χρόνου μέσω των ευκολιών που προσφέρει το λογισμικό κατά τη σχεδίαση της γεωμετρίας,
● εξοικονόμηση χρόνου και κόστους, καθώς αποφεύγεται η αναγκαιότητα πειραματικής διερεύνησης των φαινομένων των μερικών εκκενώσεων.
Βασικά δομκά στοιχεία του λογισμικού:
Λογισμικό προσομοίωσης Μερικών Εκκενώσεων
Τα βήματα που ακολουθεί ο χρήστης για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών έναυσης ΜΕ:
1. Σχεδίαση/Εισαγωγή γεωμετρίας
2. Ανάθεση υλικών
3. Ορισμός αισθητήρων ηλεκτρικού πεδίου
4. Διακριτοποίηση γεωμετρίας
5. Αποτελέσματα κατανομής ηλεκτρικού πεδίου
6. Εισαγωγή παραμέτρων μοντέλου έναυσης ΜΕ
7. Αποτελέσματα χαρακτηριστικών έναυσης ΜΕ
Δημοσιεύσεις
Επιστημονικά Συνέδρια
· Pantelis N. Mikropoulos and Pavlos K. Samaras, “Investigation of the Partial Discharge Characteristics on PTFE and PMMA Surfaces Under Positive Ramp High Voltages with Variable Rate of Rise”, Proceedings of the 21st International Symposium on High Voltage Engineering. ISH 2019. Lecture Notes in Electrical Engineering, vol 599. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-31680-8_109
· Zacharias G. Datsios, Pantelis N. Mikropoulos, Pavlos K. Samaras, and Thomas E. Tsovilis, “Experimental Arrangement for Investigating the Surface Dielectric Strength of Insulating Materials”, 2020 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), 6-10 Sept. 2020, Beijing, China, pp. 1-4, doi: 10.1109/ICHVE49031.2020.9279895
· Evanthia I. Bousiou, Pantelis N. Mikropoulos, Pavlos K. Samaras, and Vasileios N. Zagkanas, “A Computational Approach for Modeling Partial Discharge Inception in Air Insulation Systems”, 2020 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), 6-10 Sept. 2020, Beijing, China, pp. 1-4, doi: 10.1109/ICHVE49031.2020.9279840
Επιστημονικά Περιοδικά
Πληροφόρηση
Συμμετοχή μας σε εκθέσεις: