Wybrane zagadnienia komputerowego wspomagania obliczeń izolatorów. Cz. 2. Programy i przykłady obliczeń

• Autorzy: Trojnar M.

Warianty tytułu

EN

Chosen issues of computer assisted calculations of insulators. Part 2. Programs and examples of calculations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano możliwości wybranych programów komputerowych, w kontekście ich zastosowania w obliczeniach izolatorów (rozkłady potencjału i natężenia pola), zwłaszcza izolatorów zanieczyszczonych. Tematyka badań i analizy pracy izolatorów w zanieczyszczonych warunkach nie jest tematyką nową, ale ciągle jest aktualna. Zanieczyszczone środowisko, w którym pracuje izolator ma wpływ na jego pracę, na zmniejszenie jego wytrzymałości. Występujące na powierzchniach wysokonapięciowych izolatorów napowietrznych nierównomierne warstwy zabrudzeniowe stwarzają problemy eksploatacyjne. Badania prowadzone są na rzeczywistych izolatorach w ich normalnych warunkach pracy, a także w laboratoriach. Prowadzone są również badania symulacyjne za pomocą programów komputerowych, których algorytmy obliczeniowe oparte są na metodzie elementów skończonych (MES) oraz na metodzie elementów brzegowych (MEB). Metody te znajdują się w grupie metod, które znalazły najszersze zastosowania, spośród tzw. metod komputerowych stosowanych w badaniach zjawisk fizycznych. W artykule opisano przykłady różnych podejść w modelowaniu warstwy zabrudzeniowej na powierzchni izolatora.

EN

The paper presents abilities of selected computer programs in the context of applying them to calculations of insulators (distribution of the potential and the field intensity), especially of polluted insulators. The subject matter of examination and work analysis of insulators under polluted conditions is not a new subject matter but it is still important. The polluted environment, in which insulator operates affects its work and reduces its durability. Uneven contamination layers which are found on the surface of high voltage insulators cause actual problems during their work. Examinations are conducted on real insulators under their normal working conditions, as well as in research laboratories. Simulation examinations are also conducted based on computer programs, of which computational algorithms are based on the finite element method (FEM) and on the method of boundary elements (BEM). These methods are in a group of methods of widest applications, out of the so-called computer methods applied to the research on physical phenomena. The paper describes examples of different attempts in the modeling of a contamination layer on the surface of an insulator. Also, chosen findings of simulation tests performed by the author are presented (distribution of the potential and the field intensity) received, among others, for the insulator covered with the contamination layer. There are given some examples of modelling a contamination layer as a constant layer, evenly spread along the insulator surface, and as a discontinuous layer being found in fragments of insulator sheds. The contamination layer is described by the thickness in mm and the electrical conductivity in S/m.

Słowa kluczowe

PL

izolatory; symulacja komputerowa; MES; MEB; zanieczyszczenie

EN

insulators; computer simulations; FEM; BEM; contamination

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 59, nr 10
• Strony: 1120--1123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., schem., wykr.

Twórcy

autor

Trojnar M.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Elektrotechniki i Podstaw Informatyki, ul. Wincentego Pola 2, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Pohl Z. i inni: Napowietrzna izolacja wysokonapięciowa w elektroenergetyce. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2003.
• [2] Gielniak J., Nadolny Z.: Ocena poprawności założeń w procedurze komputerowej symulacji pola elektrycznego wokół izolatora liniowego na napięcie 110 kV. VI Ogólnopolska Konferencja „Napowietrzna izolacja wysokonapięciowa w elektroenergetyce NIWE 2000”, s. 87-100, 2000.
• [3] Gielniak J., Nadolny Z.: Porównanie rozkładu natężenia pola elektrycznego w obszarze izolatora kompozytowego liniowego przy napięciu przemiennym i stałym, VII Sympozjum „Problemy eksplo-atacji układów izolacyjnych wysokiego napięcia EUI’99, Zakopane, 21-23 października 1999, str. 165-172, 1999.
• [4] Trojnar M.: Calculations of electric field and potential distribution at the surface of insulator with contamination layer by using Maxwell SV program. Monograph „Computer Applications in Electrical Engineering” Part I. Published by Institute of Industrial Electrical Engineering Poznan University of Technology, p. 163-171, 2004.
• [5] Trojnar M.: Komputerowa symulacja izolatora wysokiego napięcia. Wpływ zabrudzenia izolatora na rozkład natężenia pola elektrycznego. Monografia „Metody i Systemy Komputerowe w Automatyce i Elektrotechnice”, Wydawnictwa Politechniki Częstochowskiej, str. 16-21, 2005.
• [6] Chrzan K. L.: Wytrzymałość izolatorów trakcyjnych przy udarach piorunowych. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, nr 24, 2008, http:// www.ely.pg.gda.pl/zn/pobieranie.php?artykul=201‎, dostęp 02.09.2013.
• [7] Wańkowicz J.: Przeskok zabrudzeniowy. Wybrane zagadnienia eksploatacyjne i materiałowo-konstrukcyjne izolatorów elektroenergetycznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1995.
• [8] Abdel-Salam M., Stanek E. K.: Optimizing Field Stress on HV Insulators. IEEE Trans, on Electr. Insul. Vol. 22, No. L, pp. 47-56.
• [9] Skopec A., Wańkowicz J., Sikorski B.: Electric Field Calculation for an Axially-symmetric Insulator with Surface Contamination. IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation, April 1994, Vol.1 No. 2, 332-339, 1994.
• [10] Olsen R. G.: Integral Equations for Electrostatics Problems with Thin Dielectricor Conducting Layers. IEEE Trans, on Electr. Insul. Vol. 21, No. 4, pp. 565-573, 1986.
• [11] Que W.: Electric Field and Voltage distributions along non-ceramic insulators, 2002, https://etd.ohiolink.edu/ap:0:0:APPLICATION_PROCESS=DOWNLOAD_ETD_SUB_DOC_ACCNUM:::F1501_ID:osu1037387155, online, dostęp 19.09.2013.
• [12] Jackowicz-Korczyński A.: Pole elektryczne w ceramicznym izolatorze kołpakowym – wpływ zanieczyszczeń powierzchniowych. Przegląd Elektrotechniczny, nr 1’2003, str.108-111, 2003.
• [13] Hoseini S. M. H., Tavakoli M. M. M.: Electric Field Distributions around Silicon Rubber Insulators in Polluted and Cleaned Area. International Journal of Science and Engineering Investigations vol. 2, issue 15, April 2013, pp. 137-140.
• [14] Joneidi I. A., Shayegani A. A., Mohseni H.: Electric Field Distribution under Water Droplet and Effect of Thickness and Conductivity of Pollution Layer on Polymer Insulators Using Finite Element Method. International Journal of Computer and Electrical Engineering, Vol. 5, No. 2, April 2013, pp. 266-270.
• [15] Muniraj Ch., Chandrasekar S.: Finite Element Modeling for Electric Field and Voltage Distribution along the Polluted Polymeric Insulator. World Journal of Modelling and Simulation Vol. 8 (2012) No. 4, pp. 310-320
• [16] Szczepański A., Trojnar M.: Symulacja komputerowa izolatorów za pomocą programów opartych na MES i MEB. XXXV International Conference on Fundametals of Electrotechnics and Circuit Theory IC-SPETO 2012, Ustroń, str. 27-28, 2012.