Modeling of the electric field grading at conductor-dielectric interfaces under fast rise time pulses

• Autorzy: Adamczyk B. , Florkowka B.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie rozkładu pola elektrycznego na powierzchniach granicznych metal-dielektryk przy wymuszeniach impulsowych

• Konferencja: Seminarium ZASTOSOWANIE KOMPUTERÓW W NAUCE I TECHNICE 2013 (XXIII; 2013 ; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The insulation systems are subjected to different exploitation stresses. There are electrical stresses due to the time dependence and spatial distribution of the electric field. A differentiation has to be made between sinusoidal (power network) and pulsed stresses. In spite of the overvoltages (lightning and switching) they are also a result of power converters. The power converters technology leads to different and higher electrical stresses in machine windings insulation and cable terminations. Then the interfaces in insulation systems generally consist of combination of conducting, semiconducting and insulation materials adjacent to each other. A criterion for the electrical stresses in insulation systems are partial discharges which occur at these interfaces. The effectiveness of stress-grading systems under fast rise time pulses is discussed in the article. Simulations using Finite Element Method are presented.

PL

Narażenia eksploatacyjne urządzeń elektrycznych są przyczyną degradacji ich układów izolacyjnych, przy czym intensywność i dynamika tych procesów zależą od poziomu natężenia pola elektrycznego, jego przebiegu czasowego i częstotliwości. W grupie narażeń szybkozmiennych szczególne znaczenie mają przepięcia impulsowe, oddziaływujące na układy izolacyjne maszyn elektrycznych, gdy stosowane jest sterowanie z modulacją szerokości impulsów zasilania. Narażenia napięciowe w układach przekształtnikowych stanowią ciągi szybkich impulsów przełączających, formułujących powtarzalne sekwencje, charakteryzujące się modulowaną szerokością i krótkimi czasami narastania i opadania zboczy. Takie warunki mają zasadnicze znaczenie dla powstawania i rozwoju wyładowań niezupełnych w układach izolacyjnych maszyn elektrycznych i kabli elektroenergetycznych. Problem ten dotyczy między innymi elementów układów izolacyjnych tworzących tzw. punkt potrójny (ang. tripple point), a więc wyprowadzeń uzwojeń ze stojana maszyn elektrycznych oraz głowic kablowych, w których natężenie pola elektrycznego może osiągać wartości przekraczające natężenie początkowe wyładowań niezupełnych. Stosowane jest wówczas sterowanie pola elektrycznego przez zastosowanie kombinacji materiałów przewodzących, półprzewodzących i izolacyjnych. Kryterium projektowania tego typu układów izolacyjnych jest między innymi wartość natężenia pola elektrycznego.

Słowa kluczowe

EN

electric field grading; modeling; electric machines

PL

układ izolacyjny; rozkład pola elektrycznego; modelowanie; maszyny elektryczne

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 36
• Strony: 13--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Adamczyk B.

• ABB Corporate Research Center, Starowiślna Str. 13a, 31-038 Kraków tel: [phone] fax: [phone]

autor

Florkowka B.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej tel: [phone] fax: [phone]

Bibliografia

• 1. Florkowska B., Florkowski M., Furgał J., Roehrich J., Zydroń P.: Impact of fast transient phenomena on electrical insulation systems, Wydawnictwa AGH, Kraków 2012, ISBN 978-83-7464-480-8
• 2. Sharifi E., Cherney E.A., Jayaram S.: Grading of Electric Field in Medium Voltage Motors Using Embedded Metallic Foils in Stator Ground-Wall Insulation, Excerpt from the Proceedings of the COMSOL Conference 2007, Boston
• 3. Sharifi E.: Analysis of Electrical and Thermal Stresses in the Stress Relief System of Inverter Fed Medium Voltage Induction Motors, PhD Thesis, University of Waterloo, Ontario, Canada, 2010
• 4. Adamczyk B., Florkowska B., Rzadkosz M.: The modelling of non-linear electric field distribution on the adjacent insulation surfaces, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, nr 26, s. 13-16, Gdańsk, 2009, ISSN 1425-5766
• 5. Espino-Cortes F.P., Montasser Y., Jayaram S.H., Cherney E.A.: Study of Stress Grading Systems Working Under Fast Rise Time Pulses, Conference Record of the 2006 IEEE International Symposium on Electrical Insulation, pp. 380-383, ISBN 1-4244-0333-2
• 6. COMSOL Multiphysics documentation - AC/DC module
• 7. Taylor N.: Material properties of SiC stress-grading material - Measured with DC and varied V and f sinusoids, directly across material samples, Report, ETK, KTH, 2008
• 8. IEC/TS 60034-18-42 Rotating electrical machines-Qualification and acceptance tests for partial discharges resistant electrical insulation systems (Type II) used in rotating electrical machines fed from voltage converters