بررسي جريان نشتي و دماي سطح مقره‌ كامپوزيتي 230 كيلوولت در شرايط رطوبت و ريزگرد

Investigation of Leakage Current and Surface Temperature of 230 kV Composite Insulator Under the Influence of Moisture and Contamination Conditions

با چگالش رطوبت روي سطح مقره‌هاي آلوده به ريزگرد، هدايت الكتريكي مقره بالا رفته و به تبع آن جريان نشتي روي سطح ايجاد شده و باعث از كارافتادگي مقره‌ها مي‌شود. چگالش رطوبت روي سطح، در اثر مكانيزم سردشدن تشعشعي و عمدتاً اوايل صبح و در فصل زمستان اتفاق مي‌افتد. در اين حالت دماي سطح مقره از نقطه شبنم كمتر است. در اين مقاله ضمن بررسي مكانيزم سردشدن تشعشعي، يك نمونه ريزگرد واقعي جمع‌آوري شده از كانون ريزگرد، آناليز شيميايي و هدايت الكتريكي آن‌ در حالت مرطوب اندازه‌گيري شده است. با شبيه‌سازي مقره كامپوزيتي kV 230 آلوده به ريزگرد در نرم‌افزار كامسول، جريان نشتي به دست آمده و با آزمون تجربي صحت‌سنجي شده است. همچنين با استفاده از روابط انتقال حرارت، دماي سطح مقره هنگام عبور جريان نشتي تعيين و با مقادير ثبت‌شده توسط دوربين ترموويژن در هنگام آزمون، مقايسه گرديده است. نتايج نشان مي‌دهد كه جريان نشتي و دماي سطح مقره با افزايش هدايت و ضخامت لايه آلودگي افزايش يافته و به تبع آن احتمال از كار افتادگي مقره نيز بالا مي‌رود. آزمون تجربي نشان داد كه شبيه‌سازي مقره با نرم‌افزارهاي تجاري موجود، مي‌تواند روش قابل اعتمادي براي تحليل پيش‌دستانه جهت ارزيابي مقره‌ها به شمار رود.

As moisture condenses on the surface of the contaminated insulators, the electrical conductivity of the insulator surface increases, resulting in a leakage current on the surface and causing the insulators to fail. Condensation of moisture on the insulator surface occurs due to the mechanism of radiation cooling, mainly in the early mornings of winters. In this case, the temperature of the insulator surface is lower than the dew point. In this paper, a sample of real fine dust collected from the dust center and chemical analysis and measurement of electrical conductivity in the wet state were performed. By simulating a 230-kV contaminated composite insulator in COMSOL Multiphysics software, the magnitude of leakage current was obtained and verified by an experimental test. Also, using heat transfer governing relations, the temperature of the insulator surface during the leakage current flow, was determined and compared with the images captured by the thermo-vision camera during the test. The results show that the leakage current and the surface temperature of the insulator increase with increasing the conduction and thickness of the contamination layer and consequently the probability of insulator failure also increases. Experimental testing shows that simulation of insulators with finite elements-based commercial software can be a reliable method for pre-analysis of insulators.