Naslov (srp)

Динамика наелектрисања короне у цилиндричноj геометриjи услед атмосферских пражњења : докторска дисертација

Autor

Ignjatović, Milan, 1989-

Doprinosi

Olćan, Dragan, 1977-
Javor, Vesna, 1961-
Cvetić, Jovan, 1962-
Đurišić, Željko, 1972-
Vujisić, Miloš, 1974-

Opis (srp)

Корона jе парциjално пражњење коjе се jавља у нехомогеном електричном пољуу ваздуху на атмосферском притиску. Представља спољни део канала атмосферског пра-жњења и jавља се око жичаних проводника у присуству пренапона. Удари атмосферскихпражњења су jедан од наjчешћих узрока кварова на надземним водовима и разводним по-строjењима. Када атмосферско пражњење удари у надземни вод, ударни талас пренапонасе простире дуж проводника. Инjектована струjа атмосферског пражњења jе последицанеутрализациjе наелектрисања у корона омотачу током фазе повратног удара. Поред тога,корона коjа се формира око проводника надземног вода jе ефекат коjи наjвише утиче навременску зависност импулса током простирања. Долази до смањења амплитуде и стрми-не импулса, што се се узима у обзир приликом проjектовања заштите. Дисертациjа се бавиизучавањем корона пражњења у цилиндричноj геометриjи, каквo постоjи код канала ат-мосферског пражњења и високонапонских жичаних проводника. Разматраће се динамиканаелектрисања корона пражњења коjе се jавља при негативном поларитету напона, с об-зиром да негативна силазна атмосферска пражњења чине већину свих пражњења измеђуоблака и земље.За анализу расподеле наелектрисања унутар канала атмосферског пражњења токомповратног удара коришћен jе генералисани модел са путуjућим струjним извором. Прет-постављено jе да унутар корона омотача постоjе две зоне наелектрисања чиjе су грани-це одређене радиjалним електростатичким пољем коjе има доминантан утицаj. Уведенаjе нова генерална функциjа радиjалне расподеле наелектрисања унутар зона. Валидностусвоjених модела jе проверавана поређењем са резултатима мерења блиског електричногпоља до коjих су раниjа истраживања дошла у експериментима вештачки изазваних ат-мосферских пражњења. Показано jе да се поjава премашаjа позитивног електричног пољаможе обjаснити разматрањем рефлексиjа струjних импулса од земље. Извршена jе про-вера претпоставке да jе електрично поље унутар канала у претежно радиjалном правцуи спроведена jе процедура оптимизациjе вредности полупречника канала атмосферскогпражњења, како би се узео у обзир утицаj вертикалног електричног поља.Инжењерски модели короне коjи се користе за процену укупног генерисаног наелек-трисања у зависности од примењеног напона се засниваjу на феноменолошком опису фи-зичких процеса током пражњења. Ради провере физиких претпоставки коjе се наjчешћеусваjаjу, коришћен jе детаљан физички дрифт-дифузиони модел кинетике честица. Реша-вањем jедначина континуитета за честице коjе учествуjу у пражњењу, долази се до про-сторне расподеле и временске зависности концентрациjа честица и електричног поља окожице. Зависност генерисаног наелектрисања од примењеног напона (QV крива) добиjенадрифт-дифузионим моделом jе показала добро слагање са резултатима мерења у експери-ментима спроведеним у раниjим истраживањима. Приказана jе детаљна теориjска анализапроцеса пражњења коjи jе подељен у три фазе. Показано jе да се дрифт-дифузиони моделможе имплементирати код прорачуна простирања ударног таласа дуж надземног вода.Притом се мора извести модификациjа вредности коефициjената jонизациjе, како би сеузео у обзир ефекат стримера коjи представљаjу танка филаментарна пражњења.

Opis (srp)

Електротехника и рачунарство - Физика плазме / Electrical and Computer Engineering - Plasma Physics Datum odbrane: 06.12.2021.

Opis (eng)

Corona is a partial discharge that occurs in nonuniform electric field in air underatmospheric pressure. Corona sheath represents the outer part of the lightning channel and thecorona discharge is generated around wire conductors in the presence of overvoltages. Lightningstrike is one of the most significant cause of failures on power lines and substations. Whenthe lightning strikes the overhead wire, surge wave starts to travel along the transmission line.Injected lighting current is the consequence of the charge neutralization inside the corona sheathduring the return stroke phase. Besides, corona discharge around the wire is the most significanteffect that causes the distortion of the travelling pulse. Decrease of the pulse amplitude andsteepness is considered during protection design. In this dissertation, corona discharge is studiedin cylindrical geometry of lightning channel and wires. The charge dynamics in the corona of thenegative polarity will be analyzed, since the negative downward lightning is the most frequenttype of the discharges between clouds and ground.Generalized travelling current source model is used for the analysis of the charge distributioninside the lightning channel during the return stroke. It is hypothesized that there are twozones of charges in the corona sheath, with the boundaries determined by the dominant radialelectrostatic field. New generalized function for the radial distribution of charge inside the zonesis introduced. Validity of the adopted models is checked by the comparison with the results ofthe measured near electric field in the triggered lightning experiments which were performedby Miki. It is showed that the positive electric field overshoot can be explained by consideringcurrent reflections from the ground. The assumption that the electric field inside the lightningchannel is predominantly in the radial direction is checked and the procedure for determiningthe lightning channel radius considering vertical electric field is developed.Engineering models of the corona discharge which are used for the estimation of thetotal generated charge depending on the voltage magnitude are based on a phenomenologicaldescription of the physical processes. The detailed physical drift-diffusion model for the particlekinetics is used to investigate the validity of the most common assumptions adopted in theformulation of engineering models. The radial distribution and time dependence of the particles’concentrations and the electric field are obtained by solving the continuity equations for theparticles participating in the discharge. Total generated charge dependence versus voltagemagnitude (QV curve) showed good agreement with the results of the experiments performedby Cooray and Noda. Detailed theoretical analysis of the three stage discharge process ispresented. It is showed that the drift-diffusion model can be implemented for the calculationof the travelling surge wave along the overhead wire. For that, the modification of the ionizationcoefficient value must be performed in order to take into account the effect of the thin filamentarydischarges called streamers.

Jezik

srpski

Datum

2021

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Elektroenergetika

lightning, return stroke, corona, drift-diffusion model, QV curve, surge wave

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Elektroenergetika

атмосферско пражњење, повратни удар, корона , дрифт-дифузиони модел, QV крива, ударни талас