Упрощенное моделирование теплового режима металлооксидного варистора в области токов утечки
Автор: Коржов А.В., Сафонов В.И., Коростелев Я.Е., Бабаев Р.М.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электроэнергетика
Статья в выпуске: 3 т.24, 2024 года.
Бесплатный доступ
В работе проведено моделирование электрического и теплового режима металлооксидного варистора (МОВ) в области токов утечки. Для упрощения моделирования теплового режима было предложено приближенное усреднение теплового воздействия токов утечки МОВ в течение периода приложенного напряжения. Предложенная методика расчета была верифицирована путем экспериментального определения « E-σ» характеристик образца, расчета теплового режима МОВ по усредненным характеристикам и сравнения результатов расчета с экспериментом при аналогичном тепловом воздействии. При проведении расчетов и экспериментов были учтены температурные зависимости проводимости для МОВ. Предложенная методика позволяет легко рассчитывать установившиеся тепловые режимы ограничителей перенапряжения на основе МОВ, сокращая время расчета и избегая сложностей со сходимостью модели.
Ограничитель перенапряжения, варисторы, токи утечки, тепловой режим, мультифизическое моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/147246074
IDR: 147246074 | DOI: 10.14529/power240301
Список литературы Упрощенное моделирование теплового режима металлооксидного варистора в области токов утечки
- He J. Metal Oxide Varistors: From Microstructure to Macro-Characteristics. Beijing: Wiley-VCH. Tsinghua University; 2019. 472 p.
- Peiteado M., Reyes Y., Cecilia A., Calatayud D.G., Fernandez-Hevia D., Caballero A.C. Microstructure Engineering to Drastically Reduce the Leakage Currents of High Voltage ZnO Varistor Ceramics. Journal of the American Ceramic Society. 2012;95(10):3043-9. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2012.05318.x
- Jianming L. Measurement and Analysis of Overvoltages in Power Systems. Hoboken: John Wiley & Sons Limited; 2019. 370 p.
- Denz F.S. Modellierung und Simulation von Varistoren (Ph.D. Thesis): Erlangung des akademischen Grades. Darmstadt: Universität Darmstadt; 2014. 137 p.
- Гусев Ю.П., Косарев С.А., Чо Г.Ч. Отказоустойчивость ограничителей перенапряжений нелинейных при однофазных замыканиях на землю // Энергоэксперт. 2020. № 1 (79). С. 40-43. [Gusev Y.P., Kosarev S.A., Cho G.Ch. [Reliability of nonlinear surge arresters under single-phase-to-ground fault conditions]. Energoekspert. 2020;1(79):40-43. (In Russ.)].
- Zhou Q., Yang H., Huang X., Wang M., Ren X. Numerical modelling of MOV with Voronoi network and finite element method. High voltage. 2021;6(4):711-7. DOI: 10.1049/hve2.12072
- Topcagic Z., Tsovilis T., Krizaj D. Modeling of current distribution in zinc oxide varistors using Voronoi network and finite element method. Electric Power Systems Research. 2018;164:253-62. DOI: 10.1016/j.epsr.2018.08.001
- Lin Z., Zhou L., Huang L., et al. Electrothermal characteristics of zinc oxide varistors with different aging states after multiple lightning strikes based on Voronoi network finite element model. Electric power systems research. 2024;229:110096. DOI: 10.1016/j.epsr.2023.110096
- Zhou Q., Huang X., Cao T., Shao B., Liu Y. Research on electrothermal characteristics of metal oxide varistor based on multiDphysical fields. IETgeneration, transmission & distribution. 2022;16(18):3636-44. DOI: 10.1049/gtd2.12551
- Kuffel E. High Voltage Engineering. Oxford: Newnes; 2000. 534 p.
- Wadhwa C.L. High Voltage Engineering. New Delhi: New Age International; 2007. 534 p.
- Seyyedbarzegar S.M., Mirzaie M. Thermal balance diagram modelling of surge arrester for thermal stability analysis considering ZnO varistor degradation effect. IET Generation, Transmission & Distribution. 2016;10(7):1570-81. DOI: 10.1049/iet-gtd.2015.0728
- Andrade A.F., Costa E.G., Fernandes J.M.B., H.M.M. Alves, Amorim Filho C.R.C. Thermal behaviour analysis in a porcelain□ housed ZnO surge arrester by computer simulations and thermography. High voltage. 2019;4(3):173-7. DOI: 10.1049/hve.2019.0048
- Costa E.G., Andrade A.F., Alves H.M.M., Bastos M.A. Thermal behavior analysis of a polymeric arrester by computer simulations. In: The 19th International Symposium on High Voltage Engineering, Pilsen, Czech Republic, August, 23 - 28, 2015. p. 6.
- Bergman T.L., Lavine A.S. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 8th ed. Hoboken, Nj: John Wiley & Sons; 2017. 1070 p.
- COMSOL Multiphysics. Heat Transfer Module. User's Guide. COMSOL; 2018. 702 p.
- COMSOL Multiphysics. AC/DC Module. User's Guide. COMSOL; 2018. 366 p.
- Коржов А.В., Сафонов В.И., Дзюба М.А. и др. Исследование электрических характеристик и микроструктуры варисторов для ограничения перенапряжений в кабельных сетях // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2023. Т. 23, № 2. С. 46-54. [Korzhov A.V., Safonov V.I., Dzyuba M.A., Babayev R.M. o., Korostelev I.E., Zherebtcov D.A. Investigation of the electrical characteristics and microstructure of varistors to limit overvoltages in cable networks. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering. 2023;23(2):46-54. (In Russ.)]. DOI: 10.14529/power230204
- Lu J., Xie P., Fang Z., Hu J. Electro-Thermal Modeling of Metal-Oxide Arrester under Power Frequency Applied Voltages. Energies. 2018;11(6):1610. DOI:10.3390/en11061610
- Olesz М., Litzbarski L.S., Redlarski G. Leakage Current Measurements of Surge Arresters. Energies. 2023;16(18):6480. DOI: 10.3390/en16186480
- Sikalidis C. (Ed.). Advances in Ceramics - Electric and Magnetic Ceramics, Bioceramics, Ceramics and Environment. Rijeka: InTech; 2011. 566 p.
