Partial Discharge Modeling by Simulink

Abstract

ABSTRACT: The presence of partial discharges (PD) is one of the most conspicuous signs of defects and ongoing defection of insulation in electrical equipment. In this study, partial discharges (PD) are simulated by adopting the classical PD model. In the literature, different models for partial discharges have been presented. The capacitive void model has been effectively instrumental in the study of void breakdown and its generated transients. As an alternative to this, the induced charge concept is been introduced expressing strong criticism against the capacitance modeling of voids. The aim of the study is to use this concept to examine partial discharges in solid insulators with Simulink. A model is created that can effectively represent the existence of a void in an XLPE cable, implemented in MATLAB Simulink and simulated. The effect of the conductor-void proximity on the magnitude of discharge is verified as well as the effect of void sizes. The simulated results are compared with other Simulink models created in other literatures. By this study, it is possible to get one step closer to understand the physics behind partial discharge phenomena. Keywords: Partial Discharge, Void, Induced charge concept, Simulink. ………………………………………………………………………………………………………………………… ÖZ: Elektriksel yalıtımının bozulması sürecinin ve yalıtım hatasının en göze çarpan göstergelerinden biri Kısmi Boşalmalardır (KB). Bu çalışmada, kısmi boşalmaların benzetimi klasik KB modelinin uyarlanmasıyla gerçekleştirilmiştir. Literatürde, kısmi boşalmalar için farklı modeller sunulmuştur. Kapasitif model, katı yalıtkan içindeki boşlukta meydana gelen boşalmanın yarattığı geçici durumları incelemek için, çok uzun zamandır kullanılmaktadır. Boşluğun kapasitif modeline bir alternatif olarak, kapasitif modeli eleştiren endüklenmiş yük kavramı ortaya sürülmüştür. Bu çalışmanın amacı, Simulink ile katı yalıtkan içindeki boşluklarda meydana gelen kısmi boşalmaların bu kavramla incelenmesidir. Bir XLPE kablo içindeki boşluğu etkin bir şekilde yansıtan bir model oluşturulmuş ve MATLAB Simulink kullanılarak benzetimi yapılmıştır. İletken – boşluk yakınlığının ve boşluk boyutunun boşalma şiddetine etkisi incelenmiştir. Benzetim sonuçları, literatürdeki diğer benzetim çalışmalarıyla karşılaştırılmıştır. Bu araştırma yardımıyla, kısmi boşalma olaylarının arkasındaki fiziksel mekanizmayı anlamaya bir adım daha yakınlaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Kısmi boşalma, Boşluk, Endüklenmiş yük kavramı, Simulink.