絶縁と接地

発電や配電のアプリケーションの多くは、電気的ストレスを軽減するために半導体性の誘電マテリアルを使います。ここで、このモデリングで鍵となるコンポーネント/ステージに注目した簡単なのモデルを見てみましょう。下図は、接地されたタンクのふた(黄)と10kVの高電圧導体(赤)を絶縁ブッシュで挟んだ一般的なブッシングを示しています。ブッシュの誘電率は5.7。

Bushing with lossy dielectric

モデルは誘電体とその周りの空間だけです。8回対称で45度のモデルに簡略化できます。

Section modelled with symmetry

ふた近傍の絶縁体の外側の空間の電場は、下図の通り約40kV/cmです。これは、33kV/cmを超えているので絶縁破壊を起こす可能性があります。

Region of high field strength

応力緩和モデル

高電場に対応するためストレスグレーディング材のコーティングを絶縁体に施されます。下図は、ストレスグレーディング材を含む45度の軸対称モデルです。

Model with stress relief material added
材料特性は、ε=2、σ=10-6 S/m. 高低電圧の境界を緩和材で埋め微弱な電流(低い導電率のため)が流れます。これによって電場分布が影響を受けます。

Electric field with addition of stress-grading

また、以下に示されるように誘電損失材料の電流密度が求まります。

Current density after adding lossy dielectric

Operaの詳細については、お問い合わせください