10 Metrelik Bir Çubuk-Düzlem Hava Boşluğunda Yavaş Ön Darbe Voltajının Pozitif Akış Lideri Gelişimi Üzerindeki Etkisi

Abstract

Çeşitli voltaj koşulları altında elektriksel deşarj karakteristiklerinin bilgisi, daha güvenli ve daha verimli yüksek voltajlı yalıtım sistemleri tasarlamanın önemli bir yönüdür. Mevcut çalışma, 250 mikrosaniye, 1000 mikrosaniye ve 2500 mikrosaniyelik bir yükselme süresine sahip yavaş ön pozitif darbe voltajı altında 10 metrelik çubuk-düzlem hava boşluğundaki pozitif akış-lider dinamiklerini araştırmaktadır. Gerçekleştirme, yüksek gerilim mühendisliğinde yalıtım tasarımında temel unsurlardan biri olan uzun aralıklı deşarj davranışına ilişkin bilginin iyileştirilmesini amaçlamaktadır. Deneyler sırasında elde edilen gerilim ve akım dalga formları, polinom regresyonu kullanılarak makine öğrenimi tabanlı bir yaklaşımla analiz edilmiştir. Bu tür analizlerin yanı sıra, farklı bozulma aşamaları için ark uzunluklarını belirlemek amacıyla yüksek hızlı kamera görüntülerine görüntü işleme uygulanmıştır. Ham verilerle başa çıkmak için aşağı örnekleme uygulanmış ve regresyon modelleri için değerlendirme, ortalama karesel hata (MSE) ve R kare değerleri açısından yapılmıştır. Üçüncü dereceden polinom regresyon analizi, R değerleri, RMSE, MSE, MAE, artık grafikler, varyasyon etki faktörü ve daha fazlası dahil olmak üzere standart polinom regresyon analiz testleriyle gösterildiği gibi yüksek doğruluk göstermiştir ve akım, gerilim ve bunlara karşılık gelen zamanı içeren deneyden elde edilen veri setinde de kullanılmıştır. elektrik akımı verileri için. Modelden elde edilen karşılık gelen R kare değerleri mükemmel bir uyumu yansıtmaktadır. Görüntü tabanlı analiz, yaklaşık 10 m'lik bir son sıçrama uzunluğunun düzlem elektroda tam lider gelişimini doğruladığını göstermiştir. Sonuçlar, makine öğrenimi ve görüntü analizinin uzun hava aralıklarında deşarj gelişimini doğru bir şekilde modelleyebileceğini ve ölçebileceğini göstermektedir. Bu bulgular, yüksek voltajlı yalıtım sistemleri tasarımında ilerlemeleri kolaylaştırarak, flama-lider geçişinin daha iyi anlaşılmasını sağlar. Anahtar Sözcükler: Yüksek Gerilim Mühendisliği, Darbe Voltajı, Tipik Yavaş Ön Darbe, Akış Lideri Yayılımı, Uzun Hava Boşluğu, Makine Öğrenmesi, Polinom RegresyonuThe knowledge of the electrical discharge characteristics under various voltage conditions is a crucial aspect of designing safer and more efficient high-voltage insulation systems. The present study investigates positive streamer-leader dynamics in the 10- meter rod-plane air gap under slow front positive impulse voltage having a rise time of 250 microseconds, 1000 microseconds, and 2500 microseconds. The realization is aimed at improving the knowledge of long-gap discharge behavior, which is one of the key aspects in insulation design under high-voltage engineering. The voltage and the current waveforms obtained during experiments were analyzed using a machine-learning-based approach using polynomial regression. Besides such analysis, image processing was applied to high-speed camera footage to determine arc lengths for different breakdown stages. Down-sampling was applied to cope with raw data, and evaluation for the regression models was made in terms of mean squared error (MSE) and R-squared values. The Polynomial regression analysis with third-order degree showed high accuracy as demonstrated by standard polynomial regression analysis tests, including R-values, RMSE, MSE, MAE, residual plots, variation influence factor, and some more were also employed at the dataset obtained from the experiment, which includes current, voltage, and their corresponding time. for the electrical current data. The corresponding R-squared values obtained from the model reflect an excellent fit. The image-based analysis demonstrated that a final jump length of nearly 10 m substantiates full leader development to the plane electrode. The results indicate that machine learning and image analysis can accurately model and quantify discharge development in long air gaps. These findings allow for a greater understanding of the streamer-to-leader transition, facilitating advances in high-voltage insulation systems design. Keywords: High-Voltage Engineering, Impulse Voltage, Typical Slow-Front Impulse, Streamer-Leader Propagation, Long Air Gap, Machine Learning, Polynomial Regression