Partial discharge patterns for silicone rubber insulators under salt-fog

1. Partial discharge patterns for silicone rubber insulators under salt-fog Lopes, I.J.S.; Jayaram, S.H.; Cherney, E.A.Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, 2001 Annual Report. Conference on , 14-17 Oct. 2001

2. Abstract • Silicone rubber insulators in a salt-fog chamber 에서의 누설전류(LC)의 진전을 학습하기 위하여 pd를 사용하였다. • Low-level LC와PD 측정 : dead-end type silicone rubber insulators • PD 신호처리 : maximum , mean charge • PD 경향 : moving average technique • Silicone rubber insulators 의 초기열화단계 연구.

3. Introduction • 외부절연체는 low free surface energy, resist wetting and inherently hydrophobic 을 가지는 polymeric material 을 사용. • 누설전류와 소수성의 상실로 인하여 물질의 성질을 잃을 수 있다. • LC 신호는 초기에 검출되고 초기열화단계를 더 잘 정의하지만 ,LC와 insulators surface condition과의 관계는 완전하게 알려져 있지 않다. • 초기 열화 단계동안 insulators 에서의 Pd 존재의 검출은 중요하다. • Signal processing techniques - PD data 의 저장 - PD 의 형상 추출 - moving average technique 를 사용하여 PD 경향 취득.

4. Experimental setup and procedure • Fig 1 참조. -acrylic box. two IEC type nozzles(a flow rate of 0.5 liters/min). -voltage : 5kVA,60Hz,220V/100kV testing transformer (regulating transformer 3.1kVA,0-140V magnetic circuit breaker • LC 측정 : 챔버 접지에 100 ohm 의 shunt resister 를 삽입하여 오실로스코프로 측정한다. • Pd 측정 : simultaneous sampling data acquisition board 사용 • PD와 LC측정회로 모두 surge protection system 적용 • Silicone rubber insulators는 챔버안에 수평하게 장착한다. • 모든 측정에서 New and clean 한 insulators 사용

5. Experimental setup and procedure • 염무하에 있는 insulators에 일정한 전압을 가하여 PD와 LC 를 동시에 측정하였다. • LC level : 시험하는 동안 매 5분마다 측정, average values and waveform을 연속적으로 관측. • PD 측정 : 시험하는 동안 계속 측정. • 각각 90cycle 2 min = a total 2700cycle 60 min • 매 사이클마다 적용된 전압에 따라 평균과 최대값을 저장 분석함. • PD 경향 : 5-minute window frame 을 사용하여 moving average technique 를 적용하여 취득.

6. Experimental setup and procedure • Two insulator design - 3 sheds (creepage = 305mm) - 4 sheds (creepage = 356mm) • 안개생성을 위한 물의 전도성 : 1800uS/츠 • Two voltage : 8kV , 10kV • The average stress on the surface

7. Result and discussion • lc 를 8,10kV 적용시 시간의 함수로 보임(Fig 2). • 3-sheds 가 4-sheds 에 비해 누설전류가 많다.(이유: creepage 거리) • 3-sheds being almost zero : 8kV(20분) 10kV(10분) • 10kV 3-sheds 인 경우 8kV에 비해 높은 값을 보이고 있다. (이유 : higher average stress) Fig 2. Development of Leakage Current

8. Result and discussion • 3-sheds 는 shorter creepage 때문에 higher average stress보임. • PD level : 3-sheds > 4-sheds • LC 보다 PD 가 더 가변적이고 격렬한 반응을 보인다. • Fig 3,4 는 simple moving average technique 를 적용. Fig 3. Partial discharge recorded at 8kV Fig 4. Partial discharge recorded at 10kV

9. Result and discussion • Calculating a moving average - two or more data 획득 , 평균을 냄 , 다음 data 와 더해서 평균냄 계속 반복하면서 남아있는 데이터 끝까지 계산함.

10. Result and discussion • Fig 5,6 은 5-minute window frame 사용하여 획득. • 3-sheds 가 4-sheds 에 비해 higher value 를 가짐. • Fig 5에서 8kV일때 최대와 평균그림에서 two plateaus 를 보임. (40 and 60 min , 60 and 75 min) • Around 60 min = sudden change (이유 : the transition between corona from water droplets and dry-band arcing) Fig 5.PD trends at 8kV obtained with the moving average technique Fig 5.PD trends at 10kV obtained with the moving average technique

11. Summary • 염무하에 있는 두 종류의 silicone rubber insulators의 LC와 PD를 동시에 측정하였으며, 누설전류의 징후를 PD 로 보여주었다. • Moving average technique 으로 PD level 의 경향을 보였으며, sharp 하게 변하는 부분은 dry-band discharge 와 관계한다. • 최대, 평균 PD 값은 PD 변화의 패턴을 분명하게 나타내는데 사용되었다.