Performance evaluation of cap and pin insulator under pollution conditions using Finite element method (FEM)

• Autorzy: Zorig Assam , Belhouchet Khaled , Ouchen Lyamine

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.09.26

Warianty tytułu

PL

Ocena działania izolatora kołpakowo-czopowego w warunkach zanieczyszczenia przy użyciu metody elementów skończonych (MES)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Insulators with High voltage are the key components in energy transmission systems wich may be affected by pollution. In this paper, the performance of a cap and pin insulator is investigated with the objective of predicting the propagation of an AC surface arc on contaminated insulators in the presence of a non- uniform electric field. To assess the performance of the insulator, the electric field simulation is carried out by using the finite element method. Research results show that non-uniform contamination had the worst electric field profile. This work can provide a useful tool for the design and maintenance of cap and pin insulators.

PL

Izolatory wysokiego napięcia są kluczowymi elementami systemów przesyłu energii, na które mogą mieć wpływ zanieczyszczenia. W tym artykule zbadano działanie izolatora kołpakowo-kołkowego w celu przewidzenia propagacji łuku powierzchniowego prądu przemiennego na zanieczyszczonych izolatorach w nierównomiernym polu elektrycznym. Aby ocenić skuteczność izolatora, przeprowadza się symulację pola elektrycznego metodą elementów skończonych. Wyniki wskazują, że zanieczyszczenie niejednorodne miało najgorszy profil pola elektrycznego. Praca ta może dostarczyć przydatnego narzędzia do projektowania i konserwacji izolatorów kołpakowych i kołkowych.

Słowa kluczowe

EN

insulator; electric field; finite element method; FEM; comsol; simulation

PL

izolator; pole elektryczne; metoda elementów skończonych; FEM; Comsol; symulacja

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 9
• Strony: 142--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zorig Assam

• M’sila University 28000 Algeria

• https://orcid.org/0009-0008-0963-441X

autor

Belhouchet Khaled

• M’sila University 28000 Algeria

autor

Ouchen Lyamine

• University Ferhat ABBAS Setif – 1, Algeria

Bibliografia

• [1] D.L.Williams, A. Haddad, A.R.Rowlands ‘formation and characterization of dry bans in clean fog on polluted insulators’ IEEE.Trans, October 1999
• [2] K. Belhouchet, A. Bayadi, H.Belhouchet, M. Romero, “Improvement of mechanical and dielectric properties of porcelain insulators using economic raw materials”, Boletín de la SociedadEspañola de Cerámica y Vidrio, Vol.58 (1), pp. 28 37, 2019.
• [3] K. Belhouchet, A. Bayadi, N. Alti, L. Ouchen, ‘Effects analysis of the pollution layer parameters on a high-voltage porcelain cylindrical insulator using response surface methodology’. Diagnostyka, vol. 22(2), pp. 21-28, 2021.
• [4] N. Alti, A. Bayadi and K. Belhouchet, "Grading ring parameters optimization for 220 kV meta-oxide arrester using 3D-FEM method and bat algorithm", IET Sci. Meas. Technol., vol. 15, no. 1, pp. 14-24, Jan. 2021.
• [5] Xinquao wu, Zongren peng ‘Calculation of Electric-field Distribution and Research on Characteristics of Shielding Ring along the Long-rod Post Porcelain Insulators Used in 1000 kV System’ NSFC IEEE 2006.
• [6] COMSOL Multyphysics User’s Guide, version 3.5a, [logiciel], Burlington COMSOL, Inc, novembre 2008.
• [7] K. ELEPERUMA, T. P. SAHA et T. GILLESPIE. « Electric Field Modelling of Non-ceramic High Voltage Insulators ». Australian Journal of Electrical & Electronics Engineering, Vol. 4, No. 3, 2008.
• [8] S. M. GUBANSKI, “Modern outdoor insulation- Concerns and challenges”, IEEE Electrical Insulation Magazine, Vol. 21, N°6, pp. 5-11, Nov./Dec. 2005. [26] M. FARZANEH and W. A. CHISHOLM, “Insulators for icing and polluted environments”, IEEE Press, John Wiley & Sons, Inc. Publication, 2009.
• [9] Tavakoli, C.; Farzaneh, M.; & Fofana, I.; Béroual, A.: 'Dynamics and Modeling of AC Arc on Surface of Ice', IEEE Trans. Dielectr Electr . Insul, 2006, vol. 13, no. 6, pp. 1278-1285
• [10] Beroual, A.; Dhahbi Megriche, N.: 'Flashover dynamic model of polluted insulators under ac voltage', IEEE Trans. Dielect. Electr. Insul. , 2000, vol. 7, no. 2, pp. 283–289.
• [11] L. Ouchen, A. Bayadi, and R. Boudissa, “Dynamic model to predict the characteristics of the electric arc around a polluted insulator,” IET Sci.Meas.Technol., vol. 14, no. 1, pp. 83–90, 2020.
• [12] Gencoglu MT, Cebeci M (2008) Computation of AC flashover voltage of polluted HV insulators using a dynamic arc model. Euro Trans Electr Power. doi:10.1002/etep.249.
• [13] Gencoglu MT, Cebeci M (2008) The pollution flashover on HV insulators. J Electr Power Syst Res 78:1914–1921.
• [14] Hemza Medoukali, Boubakeur Zegnini ,Mossadek Guibadj, Study of DC Voltage Effects on the Electrical Treeing Phenomenon in XLPE Insulating Materials, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY 02 (2024), no. 58, 290-293.
• [15] El-Zohri, E.; Ziedan, H.; Procházka, R.: 'A new proposed dynamic arc model for flashover performance of a non-uniform polluted insulator string under HVAC stress', Electr. Power Syst. Research, 2015, vol. 119, pp. 278–286.
• [16] R. Sundararajan, R.S. Gorur, Effect of insulator profiles onDC flashover voltage under polluted conditions: A studyusing a dynamic arc model, IEEE on Dielectrics andElectrical Insulation 1 (1) (1994) 124-132.
• [17] H.S. Nezhad, A. Gholam, A. Jalilian, Performance improvement of Insulator string in polluted conditions, Journal of Electrical Systems 4 (3) (2008).
• [18] K. Naito, H.M. Schneider, Round-robin artificial contamination test on high voltage DC insulators, IEEE Transactions Power Delivery 10 (1995) 1438-1442.
• [19] W. Sima, T. Yuan, Q. Yang, K. Xu, and C. Sun, “Effect of non uniform pollution on the withstand characteristics of extra high voltage (EHV) suspension ceramic insulator string,” IET Gen., Transm. Distrib., vol. 4, no. 3, pp. 445–455, 2010.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).