Analyse expérimentale et modélisation de la distribution du champ électrique le long des chaines d'isolateurs haute tension

Abstract

This work deals with the experimental analysis and modeling of the electric field distribution along high-voltage insulator strings. Electrical insulators are among the essential components in power transmission networks, as they ensure electrical insulation and mechanical support for transmission lines. However, the non-uniform distribution of the electric field along the insulator string leads to the appearance of high electrical stresses, especially near the high-voltage conductor. This accelerates the aging of the insulators and increases the risk of electrical discharges and dielectric breakdown. This work aims to conduct an experimental study to measure the voltage under different conditions, and compare the results with simulation models and predictions based on the Support Vector Regression (SVR) algorithm to verify its accuracy. The study showed that the electric field distribution is non-uniform, as the highest values were recorded near the conductor (high voltage) and gradually decreased towards the grounded end. This distribution is affected by several factors, including: the shape of the insulators, the number of string elements, environmental conditions, and the properties of the insulating materials. The use of corona rings (protection rings) improves the field distribution, increases insulation efficiency, and extends the operational lifespan to ensure grid stability يتناول هذا العمل التحليل التجريبي ونمذجة توزيع المجال الكهربائي على طول سلاسل العوازل ذات الجهد العالي. تُعدّ العوازل الكهربائية من المكونات الأساسية في شبكات نقل الطاقة، إذ تضمن العزل الكهربائي والدعم الميكانيكي لخطوط النقل. ومع ذلك، يؤدي التوزيع غير المنتظم للمجال الكهربائي على طول سلسلة العوازل إلى ظهور إجهادات كهربائية عالية، خاصةً بالقرب من موصل الجهد العالي موصل الجهد العالي. وهذا يُسرّع من تقادم العوازل ويزيد من خطر التفريغ الكهربائي وانهيار العازل. يهدف هذا العمل إلى إجراء دراسة تجريبية لقياس الجهد في ظل ظروف مختلفة، ومقارنة النتائج بنماذج المحاكاة والتنبؤات القائمة على خوارزمية انحدار متجه الدعم (SVR) للتحقق من دقتها.

أظهرت الدراسة أن توزيع المجال الكهربائي غير منتظم، حيث سُجّلت أعلى القيم بالقرب من الموصل (الجهد العالي) وتناقصت تدريجيًا باتجاه الطرف المؤرض.

أظهرت الدراسة أن توزيع المجال الكهربائي غير منتظم، حيث سُجّلت أعلى القيم بالقرب من الموصل (الجهد العالي) وتناقصت تدريجيًا باتجاه الطرف المؤرض. يتأثر هذا التوزيع بعدة عوامل، منها: شكل العوازل، وعدد عناصر السلسلة، والظروف البيئية، وخصائص مواد العزل.

يؤدي استخدام حلقات الحماية (حلقات كورونا) إلى تحسين توزيع المجال، وزيادة كفاءة العزل، وإطالة العمر التشغيلي لضمان استقرار الشبكة. ٪