Analogowe i numeryczne modelowanie rozkładu natężenia pola elektrycznego w układach izolacyjnych urządzeń elektroenergetycznych

Podczas projektowania układów izolacyjnych urządzeń elektroenergetycznych koniecznym jest określenie wartości maksymalnych oraz roboczych natężenia pola elektrycznego. Równocześnie, dąży się zwykle do tego, aby uzyskane rozkłady natężenia pola elektrycznego były zbliżone do równomiernego. Analiza rozkładu natężenia pola w izolacji urządzenia pozwala na ocenę poprawności projektu jego konstrukcji oraz na optymalizację parametrów wpływających na ten rozkład. Artykuł przedstawia zastosowanie analogowych i numerycznych metod modelowania rozkładu natężenia pola elektrycznego dla analizy układów izolacyjnych wybranych urządzeń elektroenergetycznych: kabla 3-fazowego SN oraz stojana maszyny elektrycznej. Porównano i poddano dyskusji wyniki uzyskane dwiema metodami wyznaczania rozkładów natężenia pola elektrycznego, występującego w warunkach eksploatacji, w wybranych układach izolacyjnych: 1) metodą modelowania analogowego z digitalizacją wyników; 2) symulacji numerycznych opartych na metodzie elementów skończonych (MES). Obie metody mają znaczny potencjał edukacyjny i są stosowane podczas zajęć dydaktycznych dla studentów studiów inżynierskich na kierunku Elektrotechnika.

The permissible value of the operating field strength is a fundamental requirement for the selection of high voltage equipment. It determines the electrical strength of insulating materials used in insulating systems and the effects of various operating stresses. By determining the distribution of the electric field intensity in the tested insulation system, the maximum value of the electric field strength is obtained. The knowledge of the electrical field strength distribution E is also necessary during laboratory tests on new insulating systems. The article presents a description of a laboratory stand used to determine the distribution of electric field strength in several typical insulation systems, the results of measurements during the exercise, and the description and results of the computer simulation of electrical field strength E in the model insulation.