УПРОЩЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА МЕТАЛЛООКСИДНОГО ВАРИСТОРА В ОБЛАСТИ ТОКОВ УТЕЧКИ
DOI:
https://doi.org/10.14529/power240301Ключевые слова:
ограничитель перенапряжения, варисторы, токи утечки, тепловой режим, мультифизическое моделированиеАннотация
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.
Скачивания
Библиографические ссылки
He J. Metal Oxide Varistors: From Microstructure to Macro-Characteristics. Beijing: Wiley-VCH. Tsinghua University; 2019. 472 p.
Peiteado M., Reyes Y., Cecília A., Calatayud D.G., Fernández-Hevia D., Caballero A.C. Microstructure En-gineering 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 Gra-des. 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 fi-nite 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 var-istor based on multi‐physical fields. IET generation, 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 stabil-ity 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 мик-роструктуры 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.