Multiple barrierer i inhomogene luftgap ved lynoverspenninger

Abstract

Føremålet med dei utførte forsøka i denne masteroppgåva er å kunna føresjå og forklara endringar i haldfastheita når multiple barrierar er nytta som isolasjon i eit stang-plate-gap.Forsøka vart utført med positiv lynimpulsspenning der opp og ned-metoden vart nytta for å finne haldfastheita U02 (2 % sannsyn for overslag). Ei sylinderforma aluminiumsstang med sfærisk tupp med ein diameter på 7 mm vart nytta som høgspentelektrode og ei aluminiumsplate vart nytta som jordelektrode. Barrierane som blei nytta som hindringar i gapet var laga av polykarbonat. Dei var 5 mm tjukk og hadde ein storleik på 600 x 600 mm. Dei vart plassert i ulike høgder og med ulik overlapping i eit 80 mm stort stang-plate-gap for å finna den beste kombinasjonen.Resultatdelen er todelt og skilt mellom barriereoppsett som skapar sikksakk-design og barriereoppsett som ikkje skapar sikksakk-design.I oppsett som ikkje skapar eit sikksakk-design synte resultata at ein kunne oppnå ei auke ved bruk av barrierar, sterkt avhengig av barrierane sin posisjon i gapet og korleis dei var oppstilte. Plassering av barrierar heilt inntil høgspentelektroden har viste seg å gje lågare haldfastheit, og i enkelte tilfelle vart haldfastheita forverra samanlikna med eit barrierelaust gap. Ei forklaring på dette kan vera det sterke tangentiale feltet som oppstår på barriereoverflata i desse tilfella. Det tangentiale feltet ladar barriera raskt opp og gjer det lettare for streamere å propagera langs barriereoverflata, noko som fører til raskare overslag. Når berre ei barriere er nytta i gapet er den optimale posisjonen til barriera på rundt 20 mm, eller 25 % ut i gapet. Dette samsvarar godt med tidlegare studiar av ei sentrert barriere som syner at optimal plassering er rundt 15-30 % av distansen [1, 2]. Ved bruk av fleire barrierar (utan sikksakk-design) syner resultata at avstanden kan aukast utan at haldfastheita minkar. Høgaste auke i haldfastheit i oppsett utan sikksakk-design viste seg å vera på 48 % samanlikna med eit barrierelaust gap.Når eit sikksakk-design av isolasjonsbarrierer vart introdusert i gapet oppnådde ein den høgaste haldfastheita observert i denne oppgåva med ein auke på 63,9 %. Det oppsiktsvekkjande med dette var at denne auken vart oppnådd med ei moderat auke i teoretisk streamerlengde. Dette talar for at eit sikksakk design kan vera godt egna til å skapa eit kompakt høgspentdesign. Alle forsøka med sikksakk-design gav auke i haldfastheit samanlikna med eit barrierelaust gap, men resultata var tvitydig med tanke på kva slags plassering av barrierar som gav den beste effekten. Ved bruk av to barrierar i sikksakk-design var trenden at den beste plasseringa var lengst vekke frå høgspentelektroden.Eit framlegg for auke i haldfastheit er at effekten til det tangentiale feltet på barrieroverflatene vert svekka av geometrien til eit sikksakk-design. Ein annan grunn kan vera at ladingsakkumulasjon på barrierar skapar eit meir homogent elektrisk felt under barriera, noko som også kan auka haldfastheita.Når tre barrierar vart nytta, viste derimot forsøka at den beste plasseringa av barrierane var heilt inntil høgspentelektroden. Dette er i strid med dei andre forsøka som syner lågare eller redusert haldfastheit ved plassering i desse posisjonane. Grunnen til dette kan vera at den auka teoretiske streamerlengda utkonkkurerer effektane som fører til tidleg gjennomslag.