Verǵleichende Feldberechnunǵen und Optimierunǵ in Elektrodensystemen von Hochspannunǵsanlaǵen

Übersicht

Zwei numerische Feldberechnungsmethoden —die Finite-Elemente-Methode und das Ersatzladungsverfahren — werden am Beispiel eines konkreten Elektrodensystems miteinander verglichen. Bei der Finite-Elemente-Methode wird mit Dreieckelementen und einem Polynomansatz gearbeitet, beim Ersatzladungsverfahren mit diskreten Ladungen und Flächenladungen, die lineare Geometrie und Ladungsdichteverlauf aufweisen. In den Vergleich wird auch ein neues Optimierungsverfahren für Elektrodenkonturen einbezogen, mit dem das Elektrodensystem bezüglich betragsminimaler und konstanter Feldstärke optimiert wird. — Die Ergebnisse bezüglich Potential-und Feldverteilung auf Elektrodenoberflächen und Grenzschichten werden diskutiert, auf ihre Ursachen untersucht und die benötigten Rechenzeiten und Speicherräume sowie der notwendige Adaptionsaufwand der Verfahren gegenübergestellt.

Contents

The charge simulation method and the finite-element method are used in practice to calculate the electric field strength of high-voltage equipment. This paper reports on a comparative study of these two methods for a high-voltage electrode configuration with dielectric spacer. —Discrete charges and surface charges are used for the charge simulation method. As approximate potential function in an element, first and second-degree polynomials are used for the finite-element method. The study also includes a new method for optimisation of electrode contures. — The electric field strength on the original electrode and the optimum electrode, normal and tangential electric field components along the spacer surface are calculated and compared. The results are discussed, and the computing time and core memories are examined.