T E L KO M NIK A , V ol . 1 7 No. 5 O c tob er   201 9 , p p. 2 45 1 ~ 2456   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 accr ed ited   F irst  Gr ad e b y K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 5 .1280 6        24 51       Rec ei v ed   O c tob er  21 20 1 8 ; Rev i s ed   M arc h   28 20 1 9 A c c ep ted   A pril  18 ,  20 1 9   A C   break do w n b eha v i or  o f SF 6 /N 2   gas mi xtu r es  un d er  non - u nif orm f iel d electr od con fig ura tio ns       N. F.  A mb o 1 , H . Zainu d d in * 2 , M . S . Kama r u d in 3 J.  M .  W ar i 4 A .  Zah a r i 5 ,   1 ,2 ,5 Hig h  Vo l t a g e  E n g i n e e r i n g   Res e a r c h  L a b o r a to ry Fa c u l ty  o El e c tri c a l  E n g i n e e r i n g   Uni v e rs i t i  T e k n i k a l  M a l a y s i a  M e l a k a M e l a k a ,  M a l a y s i a t el /   f ax +6 0 6 - 2 7 0  1 0 0 0 / +6 0 6 - 2 7 0   1 0 2 2   3 Fa c u l ty  o E l e c tr i c a l  a n d  El e c t ro n i c  En g i n e e r i n g ,  Un i v e rs i ti  T u n  Hu s s e i n  Onn   M a l a y s i a   8 6 4 0 0  Pa ri t  Ra j a ,  Ba tu  P a h a t J o h o r M a l a y s i a t el / f ax +6 0 7 - 4 5 3  7 0 0 0 / +6 0 7 - 4 5 3   6 3 3 7     4 In d k o m  E n g i n e e ri n g  Sd n Bh d .   L o 2 A s a m  J a w a   St.   1 6 /1 5 ,  Se k s y e n  1 6 ,     Ka w a s a n  Pe ri n d u s tri a n  Sh a h   Al a m 4 0 2 0 0  Sh a h  Al a m S e l a n g o r,  M a l a y s i a ,     t el / f ax +6 0 3 - 5543 - 238 8 / +6 0 3 - 5543 - 2 3 7 7   *C o rre s p o n d i n g  a u th o r,   e - m a i l h i d a y a t@u te m .e d u .m y       Ab strac t     Su l p h u h e x a fl u o ri d e   (SF 6 )   g a s   o wns   re m a rk a b l e   p r o p e rt i e s   a s   i n s u l a t i o n   m e d i u m   a n d   c u rre n t   i n te rru p te r,   whi c h   m a k e   i t   b e i n g   wid e l y   u s e d   i n   g a s - i n s u l a te d   e q u i p m e n t   u p   t o   n o w.  How e v e r,  SF 6   g a s   h a s   a   d ra wba c k   th a g i v e s   a d v e rs e   e ff e c to   th e   e n v i ro n m e n s i n c e   i i s   a   s tr o n g   g r e e n h o u s e   g a s As   th e   e ff o r t   to   m i n i m i z e   th e   SF u s a g e ,   th i s   s tu d y   wa s   c o n d u c te d   to   i n v e s ti g a te   th e   AC  b r e a k d o wn   b e h a v i o r   o f   SF 6 /N 2   g a s   m i x tu re s   wit h   1 0 /9 0   r a ti o   a l o p re s s u re   l e v e l s   (i .e 0 . 1 1   M Pa   to   0 .1 5   M Pa u n d e non - u n i fo rm   fi e l d   (i .e R0. 5 - p l a n e   a n d   R6 - p l a n e   e l e c tro d e s   c o n fi g u r a ti o n s ).  Th e   re s u l t s   o th e   s t u d y   i n d i c a te   th a t     th e   b r e a k d o wn  v o l ta g e   o f   SF 6 /N 2   g a s   m i x t u re s   i n   n o n - u n i fo r m   fi e l d   i n c re a s e s   l i n e a r l y   w i th   th e   i n c r e a s e   o f   g a s   p re s s u re   a n d   e l e c tr o d e s   g a p   d i s ta n c e A s   a   fu n c ti o n   o g a p   d i s ta n c e a   h i g h e i n c re a s i n g   ra te   o f   b re a k d o wn   v o l ta g e   v a l u e s   we re   a c h i e v e d   a l o wes t   p r e s s u re   o f   0 . 1 1   M Pa   c o m p a re d   to   o th e p r e s s u r e   l e v e l s I n   a d d i ti o n i i s   a l s o   fo u n d   th a a   h i g h e b re a k d o wn  v o l t a g e   v a l u e s   was   o b ta i n e d   u n d e R6 - p l a n e   c o n f i g u ra ti o n Bu t,   th e   d i ff e r e n c e   i n   b re a k d o wn  v o l t a g e   v a l u e s   b e twe e n   R0. 5 - p l a n e   a n d   R6 - p l a n e   c o n f i g u ra ti o n   i s   l e s s   s i g n i fi c a n t   a s   th e   g a p   d i s ta n c e   i s   i n c re a s e d It   i s   a l s o   o b s e r v e d   th a t   th e   fi e l d   e ff i c i e n c y   fa c to r   o f   R6 - p l a n e   i s   h i g h e r   th a n   R0. 5 - p l a n e   wh i c h   i n d i c a te s   a   m o re   u n i f o rm   fi e l d   e x i s ts   b e tw e e n     th e  e l e c tr o d e s .       Key w ords AC   b re a k d o wn   v o l ta g e ,   g a s   i n s u l a t i o n ,   n o n - u n i fo rm   f i e l d SF 6 /N 2   g a s   m i x tu re s ,     s u l p h u h e x a fl u o ri d e       Copy righ ©  2 0 1 9   Uni v e rsi t a s  Ahm a D a hl a n.  All  rig ht s  r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   S ul ph ur  he x a f l uo r i de   ( S F 6 )   ga s   i s   an   el e c t r on eg a ti v ga s   tha t   i s   w i de l y   us ed   as     the   p r i m ary   i ns ul ato r   an d/o r   a r c   qu en c he r   i n   hi gh   v ol t ag eq ui p m en t   s uc h   a s   s w i tc hg ea r s   [1 - 5] .   SF 6   ga s   al s att r i bu t es   c ol orle s s no n - c o m bu s ti bl e,  no n - to x i c   an the r m al l y   s tea dy   properti es   i n   i ts   p ure  s tat e.   How ev er,   de s pi te   i ts   ad v an tag e s ,   S F 6   g as   i s  c a teg oriz ed   as   on e   o f  th g r ee nh ou s e   ga s e s   thu s l ea ds   to   en v i r o n m en t al   c on c er ns   [6 7 ].  A c c ordi ng   to   the   f i fth   as s e s s m en t   r ep o r t   o Int ergov e r n m en tal   P an el   on   Cl i m ate   Chan ge   ( IP C C)   i 20 14 S F 6   ha s   a   gl ob al   w ar m i ng   po ten ti al s   ( G W P )   v al ue   o f   23 5 00   ti m e s   grea ter   tha c a r bo n   di o x i de   ( C O 2 )   ov er  a   pe r i od   o f     10 y ea r s   [8] .   Me an w hi l e,  i the   ev en o el e c t r i c al   di s c ha r ge s th by produc ts   o S F 6   m ol e c ul e s   are  hi gh l y   tox i c   an d   c o r r o s i v ( e.g .   S 2 F 10   an d   S O F 2 )   [ 9,  10].   Unti l   r e c en tl y v ario us   ga s   m i x tu r e s   ha v be en   c on s i de r ed   to   r ep l a c e   or   m i ni m i z the   us a ge   o pu r S F 6   i n   hi gh   v ol tag e     eq ui p m en t [1 1 - 17 ],  w hi c h i n  l i ne  w i th  the  r eq ui r e m en t l i s ted  i n K y oto  P r oto c ol  19 97   as  th e  e ff o r to   r ed u c g r ee nh ou s e   ga s   e mi s s i on s   [18 ] O ne   o the   p r o m i s i ng   s ub s ti tu tes   i s   S F 6 /N 2   ga s   m i x ture s ;   ow ni ng   to  l ow  c os t un l i m i ted   r e s ou r c e s   an r e m ar k ab l s y ne r gi s ti c   e ff e c on   the   di el ec t r i c     c ha r ac teri s ti c s   [19 - 21 ] P r e v i ou s   s tud y   s ho w s   tha S F 6 /N 2   m i x tu r e s   o ffe r   ap pr ec i a bl brea k do w n   prope r ti e s   ev en   at   l ow   S F 6   c on ten ts   [13 - 16 ].  How ev er,   m o s t   o f   the   prev i ou s   s tud i es   f o c u s ed   on   the   brea k do w c ha r a c teri s t i c s   a hi gh   an w i de   r an ge   of   p r e s s u r l ev el s i .e.   u to  0.7   MP a ,   de pe nd i ng   on   the   w or k i ng   pres s u r o f   ga s - i ns ul a te ap pl i c ati on s T he r ef ore,   i n   th i s   s tu d y ,     the   break do w n   be ha v i or  of   S F 6 /N 2   ga s   m i x tures   s ub j ec ted   to   A C   s tr es s   w as   c on d uc ted   i ns i de   a   pres s ure  v es s el   f or  v ari ou s   ga s   pres s ure  a nd   el ec tr od g ap   di s ta nc es   u nd er   no n - un i f orm   f i el d.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   1 7 ,  No 5 O c tob er   20 19 :   24 5 1 - 24 56   2452   T he   f oc us   o f   i nte r es i s   g i v en   on   the   s m al l   pres s ure  r an ge   ( i .e.   0.1 M P to  0.1 MP a)  w hi c no r m al l y   us e d f or r i ng  m ai n  un i t (R MU)  s wi tc hg e ar ap p l i c at i on .       2.      R es e ar ch  M eth o d   2.1 E xpe r imen t a l S etu p   In  order   to   i n v es t i ga te   the   break do wn  be h av i or   of   S F 6 /N 2   ga s   m i x tures a   s eri es   of   A C   break do wn  tes w as   c o nd uc te i ns i de   c us to m   m ad pres s ure  v es s el   [2 2 ] w h ere    the   ex p erim en tal   s e tup   i s   s ho w i n   F i g ure  1 T he   pres s ure  v es s e l   w as   de s i g ne wi th  v o l um e   c ap ac i t y   of   20 l i t ers   an d   t he   m ax i m u m   w i t hs tan d   v ol tag i s   7 k V /m i n.  In  th i s   s tud y ,   the   tes proc ed ures   of   A break do wn  v ol tag tes t   are   c om pl i ed   w i t B S   E N   60 06 0 - s tan da r d   [2 3] .     F or  the   p urpos of   s tat i s ti c al   an al y s i s m i ni m u m   of   30   c on s ec uti v es   bre ak do wn  da t w as   tak en   f or  ea c SF 6 /N 2   ga s   m i x tures   tes ts T hrough ou thi s   s tud y th A break do w be h av i or  SF 6 /N 2   g as   m i x tures   w as   ex am i ne un d er  no n - u ni f orm   f i el f or   v ario us   g as   pres s ure  an d   el ec tr od g ap   di s ta nc e.   T he   SF 6 /N 2   g as   m i x ture  r ati o   was   f i x ed   to   1 0 /90 ,   w h i l e   the  tot a l   g as   pres s ure  i s   v arie at  s m a l l   r an ge   ( i .e.   0.1 M P t o   0.1 M P a   w i t 0.0 MP i nte r v a l ).   T o   r ep r es en ts   di f f erent  no n - u ni f orm   f i el c o nd i ti o n t w o   t y p es   of   e l ec tr od es   c on f i gu r ati on s   wer us ed R0 .5 - p l an an R6 - p l an c on f i g urat i on s   ( r ef er  to  F i gu r 1).  T he   hi g v ol t ag el ec tr od es   of  R0.5   a nd   R h av t i r a d i us   of   0.5   m m   an m m r es pe c ti v e l y ,   w h i l e   the   grou nd   e l ec tr od of  pl a ne   h as   5 m m   r ad i us T he   ga d i s tan c e s   b et w e en   the   h i g v ol t ag e   an gro un el ec tr od e   i s   v ari ed  f r om  5  m m  to   25   mm.     2.2.   E xpe r imen t a l M eth o d   T he   S F 6 /N 2   g as   m i x ture  i s   prepared   ac c ordi ng   to   Dal t on s   La w   as   s ho w i ( 1).    T he   eq ua t i on   de s c r i be s   t ha the   to tal   pres s ure  of   the   ga s   m i x ture  i s   eq ua l   to  t he   s u m   of   pa r ti al   pres s ures   of   i ts   i n di v i du a l   ( pu r e)  ga s es   [24] F or  i ns ta nc e,  at  0.1 M P an S F 6 /N 2   ( 10 /9 0 )   g as   m i x tures  r ati o,  th e p arti a l  pr es s ure of  S F 6   a nd   N 2   i s  0. 0 1 M P an d  0. 0 9 M P a c orr e s po nd i ng l y .  In   thi s   c as e,  th pres s ure  v e s s el   was   f i l l ed   i wi th  t he   l o w   ga s   c on te nt  of   SF 6   whi c i s   10 %,   f ol l o w e b y   th oth er   90 of   N 2   g as T he   SF 6 /N 2   ga s   m i x ture  i s   the l ef f or  24   h ou r s   to   en s ur a u n i f or m  ga s   m i x ture  be f ore c on d uc ti n g t h e A C bre ak do w v o l ta ge  t es [1 3 1 4].      6 / 2 =  6 + 2                 ( 1)           F i gu r 1.  E x pe r i m en tal  s etu p f or AC  v ol tag e g e ne r at i o n s             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       A C bre ak do w n b e ha v i or of  S F 6 /N 2   ga s  m i x tures  u nd er  no n - u ni f orm f i el d.. . (H .  Zai n ud d i n)   2453   3.      R e s u lt a nd  A n al ys is   3.1 A C  Br ea kdo w n  V o lt a g e Dis t r ibu t ion  of   S F 6 /N 2   G as  M ixtu r es   F i gu r s h o w s   the   3 v i s ua l i z ati on   p l ot  f or  m ea A break do wn  v o l ta ge U a   of   S F 6 /N 2   ga s   m i x tures   as   f un c ti on   of   ga s   pres s ure  ( i .e.   0 .11   MP to  0. 15   MP a)  an el ec tr od es   ga di s tan c es   ( i .e.   m m   to  25   m m )   un de r   R0.5 - pl a ne   an R6 - p l an c on f i g urat i on .   B y   r ef err i ng   t o   F i gu r 2,  t he   di s tr i b uti on s   of   U a   v a l ue s   at  S F 6 /N ( 1 0/9 0)  g as   m i x tures   r ati i s   pres en t ed   as     the   prob ab i l i t y   of   bre ak do wn  e v e nt  tha t   oc c ur  at  c er tai n   v ol tag r a ng e.   A c c ordi ng   t F i gu r 2 the   U a   v al ue s   of   S F 6 /N 2   ga s   m i x tures   un de r   R0. 5 - pl a ne   an d   R6 - p l a ne   c o nf i gu r ati on s   are   c l as s i f i ed   i nt f ou r   v o l tag r an ge s   ( i n   k V ) 10 - 20 ,   2 0 - 30 30 - 4 an d   40 - 5 0.  It  i s   no ti c ed   th at  bo th   el ec tr od c on f i g urati on s   h a v t he   l o w es U a   v al u es   at  10 - 20   k V w h i l the   hi gh es t   U a   v a l u es   are  at  40 - 5 k V Howev er,  t he   di s tr i bu t i o pe r c en t ag es   of   U a   v al u es   un d er  bo th  e l ec tr o de   c on f i gu r at i on s   s e em   di f f ere n at   a l l   v o l ta ge   r an g es F or  i ns ta nc e,  t he   prob ab i l i t y   of   the   l o wes an d   th hi g he s t   U a   v al u es   un de r   R0. 5 - pl an c o nf i gu r ati o are  20 %   a nd   8%,   r e s pe c ti v el y .   B ut,   as   R6 - p l an c on f i g urat i on   i s   us ed the   prob ab i l i t y   of   t he   l o wes U a   v a l u es   de c r e as es   f r o m   20 t 4% whereas   the   pro ba b i l i t y   of   th hi g he s U a   v a l ue s   i nc r ea s es   f r om   8%  to  16 %.  T hi s   s ho w s   tha t he   us of   R6 - p l a ne   c o nf i gu r ati on   ha s   c au s e m ore  break do w n   e v en t   oc c ur  a hi gh   v o l ta ge   r an ge   ( i . e.  at  4 0 - 50   k V ) whi c m ai nl y   du t i ts   h i gh   e l ec tr i c   f i el u n i f or m i t y   c o m pa r ed   to     R0.5 - p l an e c on f i g urati on             F i gu r 2.  3 D v i s ua l i z at i o n p l ot  f or m ea n A C br ea k do wn  v o l ta ge  of  S F 6 /N 2   ( 10 /90 )   g as  m i x tures   un de r   di f f erent e l ec tr od e  c o nf i gu r ati on       3. 2 E f f ec t  of  G ap Di stan c e to  t h A C B r ea kdo w n  V o lt age    A s   d ep i c t ed   i F i gu r e   3 f urther  an a l y s i s   h as   b ee n   d on o the   ef f ec of   el ec tr od e s   ga p   di s tan c e   t t he   U a   v al ue s   of   S F 6 /N 2   ga s   m i x tures   at  v ari ou s   ga s   pres s ures   un de r   d i f f erent   el ec tr od c o nf i gu r at i on s ;   R0.5 - p l an a nd   R6   pl an e .   It  i s   f ou nd   th at  t he   U a   v al u es   i nc r ea s e   l i n ea r l y   as   t he   ga di s ta nc be t wee th e l ec tr od es   are  i nc r e as ed   f r om   m m   t 25   m m F or   R0.5 - p l an c on f i gu r at i o n,  t he   U a   v al u es   of   S F 6 /N 2   ( 10 /90 )   m i x tures   at  0.1 MP an 0. 15   M P i nc r ea s b y   13 4.7 a nd   9 9.0 %,  r es pe c t i v el y as   the   el ec tr od es   ga d i s tan c es   i s   v arie f r om     m m   to  25   m m   A t he   s am pres s ure  l e v e l t he   i n c r ea s i ng   r ate s   of   U a   v al ue s   f or  R6 - pl a ne   c on f i gu r at i on   are  78 . 7%  an 70 . 3%,  r es p ec ti v e l y .   It  c an   be   s e en   tha f or  bo th   el ec tr od e   c on f i gu r at i on s t he   i nc r ea s i ng   r ate   of   U a   v al ue s   d ec r ea s as   th pres s ure  are  i n c r ea s ed   f r o m   0.1 M P t 0.1 M P a.  T ha i s   to  s a y th ef f ec t   of   el ec tr od es   ga di s ta n c i af f ec ti ng     the   U a   v al ue s   i s   m ore  s i gn i f i c an at  0.1 1   M P a.    M e an w h i l e,  as   f un c ti on   of   pres s ure,  i t   i s   ob s erv e th at  th ere  i s   n ot   m uc di f f erenc i U a   v a l ue s   u nd er  R 0.5 - p l an c o nf i gu r ati on   as     the   pres s ure  i s   i nc r ea s ed   f r o m   0.1 M P to  0. 15   M P a,  es p ec i a l l y   at  2 m m   el ec tr od es   ga p   di s tan c e , c om pa r ed  to  R 6 - pl a ne  c on f i g urat i on s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   1 7 ,  No 5 O c tob er   20 19 :   24 5 1 - 24 56   2454       F i gu r 3.  M ea n A C  break do w v o l tag e o f  S F 6 /N 2   g as  m i x tures  as  a  f un c ti on  of  ga p d i s t an c un de r   di f f erent e l ec tr od e  c o nf i gu r ati on       3. 3 E f f ec t  of  G as   P r es su r e to  t h A C B r ea kdo w n  V o lt age   F i gu r e   s h o w s   th U a   v a l ue s   of   S F 6 /N 2   g as   m i x tures   as   f un c ti on   of   pres s ure  f or  t w o   di f f erent  el ec tr od c on f i gu r ati on R0.5 - p l a ne   an R6 - pl an e.  F or  c om pa r i s on   pu r po s e,  th i s   s ec ti on   wi l l   f oc us   on l y   at  10   m m   an 20   m m   el ec tr od es   ga p   d i s tan c e.   A s   on c an   ex pe c t,  t he   U a   v a l ue s   of   S F 6 /N 2   g as   m i x tures   un d er  R6 - p l an c on f i gu r at i o are  hi gh er  t h an   R0 .5 - p l an e   c on f i gu r at i on   f or  a l l   pres s ure  an b oth   el ec tr od es   ga di s ta nc es Ho we v er,  i i s   f ou nd   tha   the   d i f f erenc i U a   v a l u es   be t w e en   bo th  el ec tr od es   c on f i gu r at i o ns   i s   m ore  s i gn i f i c an at  10   mm   ga d i s tan c f or  al l   pres s u r e.  A 0. 11   M P a,  t he   U a   v a l ue s   d i f f er  ab ou 33 .6 %.  B ut,   as   the   g ap   di s tan c e   i s   i nc r ea s e t 20   m m the   ef f ec of   el ec tr od c on f i g urati on s   i af f ec ti ng   th U a   v al ue s   i s   w ea k en where   th d i f f er en c i U a   v a l ue s   r ed uc e   to   4.1 % F r om   oth er  po i nt  of   v i e w i c a be   s ee th at  th U a   v a l ue s   un de r   R0. 5 - pl an c o nf i gu r at i o w i t 20   m m   ga i s   a l m o s i de n ti c a l   to   R6 - pl an e c o nf i gu r at i o w i th  10  m m  ga p,  es pe c i al l y   wh en  th pres s ure  i s  ab ov e 0 . 13  M P a.               F i gu r 4.  C om pa r i s on  of  A C break do w v o l ta ge  of  S F 6 /N 2   ga s  m i x tures  i   di f f erent e l ec tr o de  c o nf i gu r ati o n       3. 4 E f f ec t  of  E l ec t r o d e  C o n f igu r atio n s to  t h e E l ec t r ic  F i eld Beh av ior    F i gu r s ho w s   th f i el d   ef f i c i en c y   f ac tor  of   R0.5 - pl an an R6 - p l a ne   e l e c tr od c on f i gu r at i on s   at  pres s ur of   0.1 MP an v ari ou s   ga d i s tan c es   T he   f i el ef f i c i en c y   f ac tor,   η  i s   c al c u l at ed   us i n ( 2),   where  t he   a v era ge   el ec tr i c   f i el d,   E mea n   f or  bo th   e l ec tr o d c on f i g urati on s   are  c al c ul ate us i n ( 3),  whi l th m ax i m u m   el ec tr i c   f i el d,  E ma x   f or  R0.5 - p l a n an R 6 - pl an c on f i gu r at i on s   are  c a l c ul ate us i n ( 4)  an ( 5),  r es pe c t i v el y   [2 5].   T no te,    i s   the   g ap   d i s tan c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       A C bre ak do w n b e ha v i or of  S F 6 /N 2   ga s  m i x tures  u nd er  no n - u ni f orm f i el d.. . (H .  Zai n ud d i n)   2455   be t w e en   hi gh   v o l ta ge   an d   groun e l ec tr o de s w h i l e     i s   th t i r a di us   of   the   hi g v o l tag e   el ec tr od e.   T he   η   v al ue   i n di c ate s   th un i f orm i t y   of   el ec tr i c   f i el be t ween   th el ec tr od es   where   i ts   v a l ue   l i es   be t w ee 0   to  1.   T he   c l os er  the   v al u of   η   to  1,   the   m ore  un i f orm   th el ec tr i c   f i el ex i s ts   be t w e en   th el ec tr o de s B as e on   F i gu r 5,  i t   c an   be   s ee t ha t he   v al ue   of   η  un d er    R6 - pl an e   i s   hi gh er   th an   R0 .5 - pl a ne   at   a l l   ga di s ta nc es Me an whi l e,   a   de c r e as i ng   pa tt ern  of   η  v a l ue s   are  ob s erv ed   f or  b ot e l ec tr od c on f i g urat i on s   as   the   ga di s ta nc es   are   i n c r ea s ed   w h i c h   s ug ge s ti ng   a m ore no n - un i f orm   f i el d e x i s ts  b et w e en  t h e e l ec tr od es .         η =                                                                               ( 2)     =                                                               ( 3)     = 2  (   4     )                       ( 4)        = 0 . 9 +               ( 5)           F i gu r 5.  F i el ef f i c i en c y  f a c tor of  S F 6 /N 2   g as  m i x tures  as  a  f un c ti o n o f  ga p d i s tan c e u nd er  di f f erent e l ec tr o de  c o nf i gu r ati o ns       4.  Co n clus ion   In  th i s   s tud y bre ak do wn  tes s ub j ec ted   t A v o l ta g w ere  c on du c te on   t he   S F 6 /N 2   ga s   m i x tures   f or  v ari ou s   g as   m i x ture  r ati o ga s   pr es s ure,  a nd   el ec tr od e   g ap   di s tan c e,  un d er  R0.5 - p l an an R6 - p l an el ec tr od c on f i gu r a ti on s T he   am ou nt  of   S F 6   was   s et  to  10 %,  w h i l e   t he   pres s ure  l ev el s   wer v arie d   at   s m al l   r an g of   0. 1 M P to  0.1 M P a.   M ea n whi l e,  the   ga di s tan c es   be t wee th e l e c tr od es   w ere   s et  at  5   m m   to  2 m m   w i th   m m   i nte r v al T he   r es u l ts   s ho w   tha t f or  bo th  e l ec tr o de s   c on f i gu r at i on s t he   m ea A break do w v ol t ag e,   U a   of   S F 6 /N 2   ga s   m i x tures   i nc r ea s es   as   the   pres s ure  a nd   e l ec tr od e s   ga di s t an c es   are  i nc r ea s ed It  i s   a l s o   ob s erv e t ha t he   ef f ec of  el ec tr o de s   g ap   d i s tan c i s   m ore  s i gn i f i c an at  l o we s pres s ure  of    0.1 M P c om pa r ed   to  oth er  pres s ure  l ev el s A l t ho ug the   U a   v a l u es   un de r   R6 - pl an c on f i gu r at i on   i s   h i gh er  th a R0. 5 - pl an c o nf i gu r at i o n,   bu t,  the   di f f erenc i n   U a   v al u es   be t wee n   the s e l ec tr od es   c on f i gu r at i on   i s   l es s   s i gn i f i c an as   th ga di s ta nc i s   i nc r ea s e d.  In  a dd i ti o n,  i i s   f ou nd   tha th f i e l ef f i c i en c y   f ac tor  v a l ue   u nd er   R6 - p l an i s   hi gh er  tha   R0.5 - p l an e c on f i g urat i on s .       Ref er en ce s   [1 ]   Had d a d ,   W a r n e .   Ad v a n c e s   i n   Hig h   Vo l ta g e   En g i n e e ri n g .   1 st   e d Uni t e d   Ki n g d o m .   T h e   In s ti tu ti o n   o En g i n e e r i n g   a n d  T e c h n o l o g y 2004.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   1 7 ,  No 5 O c tob er   20 19 :   24 5 1 - 24 56   2456   [2 ]   Be ro u a l Ha d d a d Rec e n Ad v a n c e s   i n   th e   Q u e s fo a   N e w   In s u l a ti o n   G a s   w i th   a   L o w   Im p a c o n   th e   En v i ro n m e n to   Re p l a c e   Su l p h u Hex a fl u o ri d e   (SF6 )   G a s   i n   Hig h - Vo l ta g e   Po w e Net w o rk   Ap p l i c a ti o n s .   En e r g i e s .   2 0 1 7 ;   1 0 (8 ):  1 2 1 6 .   [3 ]   L G   Chri s to p h o ro u ,   J O l th o f f,   DS  G re e n G a s e s   f o El e c tri c a l   In s u l a ti o n   a n d   Ar c   In t e rru p ti o n :   Po s s i b l e   Pre s e n a n d   Fu t u re   Al te r n a ti v e s   t o   P u re   SF6 NI ST   T e c h Not e   1 4 2 5 ,   Nat l I n s t.   S ta n d .   T e c h n o l 1 9 9 7 .   [4 ]   Ko c h SF6   Pr o p e rt i e s a n d   Us e   i n   M a n d   HV  Sw i tc h g e a r .   Cas h i e T e c h n i q u e   S c h n e i d e El e c t ri c   2003 188 .   [5 ]   X i a o e t.   a l Rev i e w   o n   SF6   Su b s ti t u te   G a s e s   a n d   R e s e a r c h   St a tu s   o CF 3 G a s e s .   En e r g y   Rep o rts 2 0 1 8 ;   4 :   4 8 6 - 496 .   [6 ]   L G   Chri s t o p h o ro u ,   RJ   V a n   Br u n t SF 6 /N2   m i x tu re s b a s i c   a n d   HV  i n s u l a t i o n   p ro p e rti e s I EEE  Tra n s .   Die l e c tr.  El e c tr In s u l .   1 9 9 5 ;   2 ( 5 ):   952 1 0 0 3 .   [7 ]   L  Ni e m e y e r ,   FY  Ch u SF6   a n d  t h e  At m o s p h e r e IEEE  Tr a n s El e c tr.  I n s u l .   1 9 9 2 ;   27 ( 1 ):   1 8 4 187.   [8 ]   M y h re   G   e t.   a l An th r o p o g e n i c  a n d   Nat u r a l   Rad i a t i v e   Fo rc i n g .   In Cli m a te   C h a n g e   2 0 1 3 T h e   Ph y s i c a l   Sc i e n c e   Ba s i s .   Con tr i b u ti o n   o W o rk i n g   G ro u p   I   to   th e   F i ft h   As s e s s m e n t   Rep o rt  o f   t h e   In te rg o v e r n m e n ta l  Pa n e l  o n  Cl i m a t e  Ch a n g e .   2 0 1 3 .   [9 ]   L i u e t.   a l M e c h a n i s m   o f   F o rm a t i o n   o SF 6   Dec o m p o s i ti o n   G a s   Pr o d u c ts   a n d   i t s   Id e n t i fi c a ti o n   b y   GC - M S a n d  El e c tr o c h e m i c a l   M e th o d s A M i n i  Re v i e w .   In t.  J El e c to c h e m Sc i 2 0 0 5 ;   10 4 2 2 3 - 4 2 3 1     [1 0 ]   T   L i n Han X   J i n G Q   Zh a n g Ex p e ri m e n t a l   Stu d y   fo S F6   Dec o m p o s i t i o n   B y p ro d u c t s   Fo rm a ti o n   M e c h a n i s m s   i n   5 0 Hz   AC  Coro n a   D i s c h a r g e   a n d   Fl a s h o v e r .   An n u a l   Rep o r Co n fe re n c e   o n   El e c tr i c a l   In s u l a ti o n  a n d  Di e l e c tri c  Ph e n o m e n a .   2 0 1 3 1 2 2 1 - 1 2 2 4 .   [1 1 ]   Y   Ki e ff e l T   Irw i n Po n c h o n ,   J   O w e n s G re e n   G a s   to   Re p l a c e   SF 6   i n   El e c tr i c a l   G ri d s IE EE  Po w e r   En e rg y  M a g .   2016 ;   14 ( 2 ):   32 39.   [1 2 ]   H.  O k u b o ,   Be ro u a l Re c e n tre n d   a n d   fu t u re   p e r s p e c ti v e s   i n   e l e c tri c a l   i n s u l a t i o n   te c h n i q u e s   i n   re l a ti o n   t o   s u l fu h e x a fl u o ri d e   (SF6 s u b s t i tu t e s   f o h i g h   v o l ta g e   e l e c tr i c   p o w e e q u i p m e n t IEE E   El e c tr.  I n s u l M a g .   2 0 1 1 ;   27 ( 2 ):   34 4 2 .   [1 3 ]   G u o a t.   a l .   In f l u e n c e   o E l e c tri c   Fi e l d   Non - Uni fo rm i ty   o n   Dis c h a rg e   Cha ra c te r i s t i c s   i n   S F6 /N2   G a s   M i x tu re s  u n d e r Po wer   Fre q u e n c y  V o l ta g e 2 0 1 7  El e c tr.  I n s u l Con f 2 0 1 7 74 77 .   [1 4 ]   L   X i n Ch a n g w a n g L   X i n ta o Ex p e ri m e n t   o n   b re a k d o wn  c h a ra c t e ri s ti c s   o SF 6 /N2   m i x tu r e s   i n   s h o r t   gap i n   2 0 1 5   3 rd   In te rn a ti o n a l   Con f e re n c e   o n   El e c tri c   P o w e Eq u i p m e n t Sw i tc h i n g   T e c h n o l o g y   (ICEPE - ST ) .   2015 4 0 2 4 0 6 .   [1 5 ]   W   S u n Y   L i ,   DS  Zh e n g RY   G u o X Du In s u l a ti o n   Ch a r a c te r i s t i c s   o S F6 /N2   G a s   M i x tu re s   a n d   Ap p l i e d  Re s e a r c h e s .   2 0 1 3   IEEE  Con f.  El e c tr.  I n s u l .  Di e l e c tr.   Ph e n o m .   2 0 1 3 :   879 8 8 2 .   [1 6 ]   Chv y re v a AJ M   Pe m e n Chri s te n In f l u e n c e   o S F6   a d m i x tu re s   to   n i tro g e n   o n   e l e c tro d e l e s s   s tre a m e i n c e p ti o n   a a n   e p o x y   re s i n   s u rfa c e IEEE  Tra n s Die l e c tr El e c tr.   In s u l .   2 0 1 6 ;   23 ( 3 ):     1683 1 6 8 9 .   [1 7   NH   M a l i k ,   AH  Q u r e s hi re v i e w   o e l e c tr i c a l   b re a k d o w n   i n   m i x tu re s   o SF 6   a n d   o t h e g a s e s IE E E   Tra n s .  El e c tri c In s u l .   1 9 7 9 ;   14 :   1 - 13.   [1 8 ]   Uni te d   Na ti o n s Ky o to   Pr o to c o l   to   t h e   Uni te d   Nat i o n s   Fra m e w o rk   Con v e n ti o n   o n   Cli m a te   Cha n g e .   Rev i e o Eu ro p e a n  Co m m u n i ty  a n d   In t e rn a t i o n a l  En v i r o n m e n ta l   L a w .   1 9 9 8 ;   7 :   2 1 4 2 1 7 .   [1 9 ]   O s m o k ro v i ć ,   M   Sto j k a n o v i ć ,   St a n k o v i ć ,   M   Vu j i s i ć ,   D   Ko v a č e v i ć .   Sy n e r g i s ti c   e f fe c o S F6   a n d   N 2   g a s   m i x tu re s   o n   th e   d y n a m i c s   o e l e c tri c a l   b r e a k d o w n IEEE   Tra n s D i e l e c tr.   El e c tr.   In s u l .   2012 ;   19 677 - 6 8 8   [2 0 ]   G u o Q   Zh a n g T   W e n M e th o d   fo Sy n e r g i s ti c   Eff e c E v a l u a ti o n   o f   SF6 /N2   G a s   M i x t u re s IEE E   Tra n s .  Di e l e c tr El e c tr.  I n s u l .   2 0 1 6 ;   23 ( 1 ):   211 - 215.   [2 1 ]   G u o a t.   a l In fl u e n c e   o El e c tri c   Fi e l d   Non - Un i fo r m i ty   o n   B re a k d o w n   Cha ra c te r i s t i c s   i n   S F6 /N2   G a s   M i x tu re s  u n d e r L i g h t n i n g  I m p u l s e .   IEEE  Tra n s E l e c tr.  I n s u l .   2017 ;   24 ( 4 ):   2 2 4 8 2 2 5 8 .   [2 2 ]   Za h a r i Za i n u d d i n M K a m a ru d i n ,   NF  Am b o Dev e l o p m e n o T e s V e s s e l   f o G a s   In s u l a ti o n   Bre a k d o w n  T e s t In t.   J Po we El e c tr o n Dri v e  S y s t .   2 0 1 8 ;   9 ( 2 ):   873 8 7 9 .   [2 3 ]   BS  EN  6 0 0 6 0 - 1 Hig h - v o l ta g e   te s t e c h n i q u e s   Pa rt   1  :   G e n e ra l   d e f i n i ti o n s   a n d   te s r e q u i re m e n t s .   2010.   [2 4 ]   M Si l b e r b e rg .   Che m i s try :   Th e   M o l e c u l a Nat u re   o f   M a tt e a n d   Ch a n g e 5 t h  e d .   Bo s t o n :   M c G ra w - Hil l .   2009 :   206 .     [2 5 ]   NF  Am b o ,   Za i n u d d i n M Ka m a ru d i n ,   J M   W a r i ,   A   Za h a ri F i n i t e   E l e m e n t   An a l y s i s   o f   M a x i m u m   El e c tr i c   F i e l d   fo A i Bre a k d o w n   Und e Va ri o u s   El e c tr o d e   Con fi g u ra t i o n s In d o n e s i a n   J o u rn a l   o f   El e c tr i c a l  En g i n e e ri n g  a n d  Co m p u te r Sc i e n c e .   2 0 1 8 ;   10 ( 2 ):  416 4 2 5 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.