Experimental study of pollution using COMSOL® under AC voltage
Abstract:
The flashover of pollution, observed on the insulators used in high voltage transmission, is one of the most importantpower transmission stakes. It is a very complex problem due to several factors including the modelling difficulties of complex shapes of insulators, different pollution densities at different regions, non-homogeneous pollution distribution on the insulator surface and unknown effect of humidity on the pollution. In the literature, some static and dynamic models have been developed by making some assumptions and omissions to predict the flashover voltages of polluted insulators.
This paper aims to experimentally analyse the flashover process and simulation of the distributions of the potential and the electric field under 50 Hz applied voltage on a real model simulating the 175CTV outdoor insulators largely used by the Algerian Company of Electricity and Gas (SONELGAZ). This real model is studied under non-polluted (distilled water), and polluted (distilled water and sand) environments. The simulations were carried out by using the COMSOL multiphysics software. This program uses the finite element method to solve the partial differential equations that describe the field. Experimental results made in the laboratory and simulation results are original and found to be congruent.
Résumé :
Le flashover de la pollution, observé sur les isolants utilisés dans la transmission haute tension, est l'un des principaux enjeux de transmission de puissance. Il s'agit d'un problème très complexe dû à plusieurs facteurs, dont les difficultés de modélisation de formes complexes d'isolants, des densités de pollution différentes dans différentes régions, une répartition non homogène des polluants sur la surface des isolants et un effet inconnu de l'humidité sur les pollutions. Dans la littérature, certains modèles statiques et dynamiques ont été développés en faisant des hypothèses et des omissions pour prédire les tensions de flashover des isolants pollués.
Ce document vise à analyser expérimentalement le processus de flashover et la simulation des distributions du potentiel et du champ électrique sous la tension appliquée de 50 Hz sur un modèle réel simulant les isolateurs extérieurs 175CTV largement utilisés par la Compagnie algérienne de l'électricité et du gaz (SONELGAZ). Ce modèle réel est étudié dans des environnements non pollués (eau distillée) et pollué (eau et sable distillés). Les simulations ont été effectuées à l'aide du logiciel COMSOL multiphysique. Ce programme utilise la méthode des éléments finis pour résoudre les équations différentielles partielles qui décrivent le champ. Les résultats expérimentaux obtenus dans le laboratoire et les résultats de la simulation sont originaux et se sont révélés cohérents.
Cite this:
B. Hani, B. Badis, S. Khadar, H. Fareh, M. Nassima, "Experimental study of pollution and simulation on insulators using COMSOL® under AC voltage. Diagnostyka, vol.20, no.3, pp. 21-29, 2019. https://doi.org/10.29354/diag/110330.