Направление: 010900 Прикладные математика и физика
Профиль: Электронно-ионные процессы в газах и жидкостях
Кафедра радиофизики
Научный руководитель: проф. Ю. К. Стишков
Рецензент: доц. М. А. Павлейно

Влияние слабопроводящих покрытий на пробивную прочность комбинированной изоляции
Серпутько Александр Михайлович

Высокая напряженность электрического поля в высоковольтной изоляции и окружающем ее воздухе может привести к началу разрядных процессов и, как следствие, к пробою. Для уменьшения напряженности электрического поля (сглаживание распределения электрического потенциала в межэлектродном промежутке) перспективно использовать комбинированную изоляцию с слабопроводящими покрытиями с постоянной либо зависящей от напряженности электрического поля проводимостью. При этом полезно иметь простой способ оценки оптимальных параметров слабопроводящего покрытия с учетом особенностей применения высоковольтной изоляции (стандартных времен воздействия, проводимости и геометрических размеров). Описаны подходы к расчету слабопроводящих покрытий, указаны критерии применимости каждого подхода, обоснована оценочная формула для выбора величины проводимости в зависимости от характерных размеров слабопроводящего слоя и характерного времени изменения напряжения. Соответствующие рассуждения иллюстрированы моделированием, проведенным в программном пакете Comsol Multiphysics®, алгоритмы которого основаны на методе конечноэлементного моделирования. Исследуется вопрос опасности края покрытия с точки зрения электрической прочности, а также влияние тонких воздушных зазоров на напряжение пробоя комбинированной изоляции.
По итогам работы можно сделать следующие выводы:
1. При толщине покрытия существенно меньше характерных размеров объектов в системе поверхностное описание проводящего слоя дает хорошее соответствие с объемным описанием.
2. Уровень проводимости, отвечающий переходу электрического поля в межэлектродном промежутке к однородному, прямо пропорционален длине проводящего слоя и обратно пропорционален характерному времени напряжения.
3. Край покрытия может стать местом зарождения разрядной активности и, как следствие, искры. Однако резина, нанесенная методом заливки, позволяет увеличить напряжение пробоя до уровня своей пробивной прочности, и пробой системы в этом случае определяется параметрами резинового диска, полипропиленовый диск обладает большей пробивной прочностью.
4. Опасность узких воздушных зазоров заключается в том, что в них, вследствие выталкивания напряженности электрического поля из диэлектрических материалов, окружающих воздушный зазор, напряженность электрического поля может стать достаточной для начала разрядной активности задолго до ожидаемой в системе.
5. Наличие воздушного зазора может привести к снижению напряжения пробоя. 

Список публикаций:
1.	Самусенко А.В.,Серпутько А.М.,Стишков Ю.К., Особенности теплообменных устройств на основе электрического ветра в воздухе // Сборник докладов Х-ой Международной научной конференции "Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей", 2012.
2.	Самусенко А.В., Серпутько А.М., Стишков Ю.К., Компьютерное моделирование очаговой формы коронного разряда // Вестник Санкт-Петербургского Университета. Серия 4: Физика, Химия, C. 171–172, 2013.
3.	Самусенко А.В., Серпутько А.М., Стишков Ю.К., Влияние коронного разряда на обтекание пластины // Материалы четырнадцатой международной школы-семинара "Модели и методы аэродинамики", Евпатория, 2014.
4.	Andrey Samusenko, Aleksandr Serputko, Yury Stishkov, Electric Strength Enhancement Using Low-conductive Coating on Hard Dielectric Insulation // 19th International Symposium on High Voltage Engineering, 2015, In press.