高压固态变压器应用中 H2 气泡在介质油中部分放电点燃的数值分析
等离子体物理
2024-10-10 v1 计算物理
摘要
我们报告了关于 H2 气泡在生物基介质油中部分放电（PD）点燃的自洽数值分析研究。我们探讨了各种配置（气泡尺寸、气泡位置、凸起是否存在）对圆柱到圆柱 setup 中部分放电点燃的影响，模拟了来自 SSTAR Horizon Europe 项目的特定 SST 模块在暂态过电压以及设计运行条件（VRMS = 66 kV，50 Hz 交流激励）下的行为。我们的结果表明，在暂态过电压且气泡尺寸为毫米级（直径 1-4.5 mm）时，气泡越小，点燃电压越低，但峰值点燃电压高于 70 kV。金属凸起的存在仅在气泡靠近尖锐边缘时略微影响远端漂浮气泡的点燃电压。凸起与气泡接触（位于气泡内部）的极端情形会显著影响绝缘性能，使 PD 点燃电压大幅下降。气泡越大、凸起越锐利，点燃峰值电压越低，可低于 40 kV。相反，在设计运行条件下，较大的气泡会增加 PD 事件的严重程度和发生概率，导致瞬时点燃电压降低。在气泡中产生的脉冲电流可在 operational frequency 降低和/或暂态、高频过电压情况下迅速转化为强烈放电链（可进一步转化为灾难性放电）。
引用
@article{arxiv.2410.05927,
title = {Numerical analysis of partial discharge ignition in H2 bubbles floating in dielectric oils, for High-Voltage Solid State Transformer applications},
author = {Konstantinos Kourtzanidis and Panagiotis Dimitrakellis and Dimitrios Rakopoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.05927},
year = {2024}
}
备注
Submitted to IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation