A small software tool implementing an insulation design specification for medium voltage induction motor has been developed to help the designing process of R&D team in ABB Vittuone factory more efficient and reliable. The software is proven to be simple and fast in term of calculation, convenient in term of user-interface, reliable in term of results, and flexible for future modification. Yet, it shows a drawback for a very particular case of design. In addition, along with the development of the software, A FEM-based modelling and simulation of the stator winding corona protection system (or stress grading system) has been developed to study the implemented design-specification inside the program. Sufficient correlation between the simulation and measurement has been achieved, with some approach and justifiable simplification are newly introduced. By simulating the condition of power-frequency voltage withstand test, suggested by IEC 60034-15 standard, peak electric field and voltage distribution along the winding corona protection system are evaluated for 2 types of ABB’s medium voltage cage induction motors, and taken for the evaluation of the existing minimum insulation air distances, which are the parameters verified by the program. The existing values are then justified by comparing to the standard value for minimum air clearance suggested in IEC 60664-1. Based on this comparison. a few margins available to the existing insulation air distance if only normal operating condition is considered, yet not for the voltage withstand test condition.

Un piccolo strumento software che implementa una specifica di progettazione di isolamento per il motore a induzione a media tensione è stato sviluppato per aiutare il processo di progettazione del team R & D nello stabilimento di ABB Vittuone più efficiente e affidabile. Il software ha dimostrato di essere semplice e veloce in termini di calcolo, conveniente in termini di interfaccia utente, affidabile in termini di risultati, e flessibile per future modifiche. Tuttavia, mostra un svantagio per un caso molto particolare di design. Inoltre, insieme allo sviluppo del software, è stata sviluppata una modellazione e simulazione, basata su FEM, del sistema di stator winding corona protection system (o stress grading system) per studiare le specifiche progettuali implementate all'interno del programma. È stata raggiunta una sufficiente correlazione tra simulazione e misurazione, con un nuovo approccio e una semplificazione giustificabile introdotte di recente. Simulando la condizione del test di resistenza alla tensione di frequenza, suggerito dalla norma IEC 60034-15, il campo elettrico di picco e la distribuzione di tensione lungo il winding corona protection system vengono valutati per 2 tipi di motori a induzione a gabbia di media tensione di ABB e presi per la valutazione delle distanze minime d'isolamento esistente, che sono i parametri verificati dal programma. I valori esistenti sono quindi giustificati confrontando il valore standard per la minima distanza d'aria suggerita nella IEC 60664-1. La valutazione suggerisce alcuni margini disponibili per la distanza dell'aria isolante esistente, dando un po 'più di flessibilità nel processo di progettazione.

Development of air insulation verification's software tool and FEM-based simulation of end-winding corona protection system for medium voltage induction motor

NEGORO, MUJAHID SATRIO
2018/2019

Abstract

A small software tool implementing an insulation design specification for medium voltage induction motor has been developed to help the designing process of R&D team in ABB Vittuone factory more efficient and reliable. The software is proven to be simple and fast in term of calculation, convenient in term of user-interface, reliable in term of results, and flexible for future modification. Yet, it shows a drawback for a very particular case of design. In addition, along with the development of the software, A FEM-based modelling and simulation of the stator winding corona protection system (or stress grading system) has been developed to study the implemented design-specification inside the program. Sufficient correlation between the simulation and measurement has been achieved, with some approach and justifiable simplification are newly introduced. By simulating the condition of power-frequency voltage withstand test, suggested by IEC 60034-15 standard, peak electric field and voltage distribution along the winding corona protection system are evaluated for 2 types of ABB’s medium voltage cage induction motors, and taken for the evaluation of the existing minimum insulation air distances, which are the parameters verified by the program. The existing values are then justified by comparing to the standard value for minimum air clearance suggested in IEC 60664-1. Based on this comparison. a few margins available to the existing insulation air distance if only normal operating condition is considered, yet not for the voltage withstand test condition.
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
16-apr-2019
2018/2019
Un piccolo strumento software che implementa una specifica di progettazione di isolamento per il motore a induzione a media tensione è stato sviluppato per aiutare il processo di progettazione del team R & D nello stabilimento di ABB Vittuone più efficiente e affidabile. Il software ha dimostrato di essere semplice e veloce in termini di calcolo, conveniente in termini di interfaccia utente, affidabile in termini di risultati, e flessibile per future modifiche. Tuttavia, mostra un svantagio per un caso molto particolare di design. Inoltre, insieme allo sviluppo del software, è stata sviluppata una modellazione e simulazione, basata su FEM, del sistema di stator winding corona protection system (o stress grading system) per studiare le specifiche progettuali implementate all'interno del programma. È stata raggiunta una sufficiente correlazione tra simulazione e misurazione, con un nuovo approccio e una semplificazione giustificabile introdotte di recente. Simulando la condizione del test di resistenza alla tensione di frequenza, suggerito dalla norma IEC 60034-15, il campo elettrico di picco e la distribuzione di tensione lungo il winding corona protection system vengono valutati per 2 tipi di motori a induzione a gabbia di media tensione di ABB e presi per la valutazione delle distanze minime d'isolamento esistente, che sono i parametri verificati dal programma. I valori esistenti sono quindi giustificati confrontando il valore standard per la minima distanza d'aria suggerita nella IEC 60664-1. La valutazione suggerisce alcuni margini disponibili per la distanza dell'aria isolante esistente, dando un po 'più di flessibilità nel processo di progettazione.
Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/146068