I nte rna t io na J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   3 J u n e   2020 ,   p p .   2779 ~ 2 7 8 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 0 i 3 . p p 2 7 7 9 - 2 7 8 6          2779       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   Perf o r m a nce  co mpa riso n of selectio n nan o pa rticles  for  insul a tion o t hre e core bel ted  pow er c a bles       Ah m ed   T ha bet 1 ,   Yo us s ef   M o ba ra k 2 ,   No urha Sa le m 3 ,   A.   M.   El - no by 4   1 De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Qa ss i m   Un iv e rsit y ,   Kin g d o m   o f   S a u d A ra b ia   2 De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g   De p a rtme n t,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   Kin g   A b d u laz iz  Un iv e rs it y ,   Kin g d o m   o f   S a u d A ra b ia   1, 2, 3 ,4 De p a rtm e n o f   E lec tri c a En g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   En e rg y   En g in e e rin g ,   A s wa n   Un iv e rsit y ,   Eg y p t         Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   18 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   No v   2 7 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Dec   1 0 ,   2 0 1 9       T h is  p a p e p re se n ts   a n   i n v e stig a ti o n   o n   t h e   e n h a n c e m e n o e lec tri c a in su lati o n o f   p o w e c a b les   m a teria ls  u sin g   a   n e w   m u lt i - n a n o p a rt icle tec h n iq u e .   It  h a b e e n   st u d ie d   th e   e ff e c o f   a d d in g   sp e c if ied   ty p e a n d   c o n c e n tratio n o f   n a n o p a rti c les   to   p o ly m e ri c   m a t e rials  su c h   a s   P V f o c o n tro ll in g   o n   e lec tri c   a n d   d iele c tri c   p e rf o r m a n c e .   P re d ictio n   o f   e ffe c ti v e   d iele c tri c   c o n sta n h a b e e n   d o n e   f o th e   n e w   n a n o c o m p o sites   b a se d   o n   In terp h a se   P o w e La w   (IP L m o d e l.   T h e   m u lt i - n a n o p a rti c les   tec h n iq u e   h a b e e n   su c c e e d e d   f o e n h a n c in g   e l e c tri c   a n d   d iele c tri c   p e rf o rm a n c e   o f   p o w e r   c a b les   in su latio n   c o m p a re d   w it h   a d d i n g   in d iv id u a n a n o p a rti c l e s.  F in a ll y ,   it   h a b e e n   in v e stig a t e d   o n   e lec tri c   f i e ld   d istri b u ti o n   in   th e   n e p ro p o se d   m o d e rn   in su latio n f o th re e - p h a se   c o re   b e lt e d   p o w e r   c a b les .   T h i re se a rc h   h a f o c u se d   o n   st u d y in g   d e v e lo p m e n o f   P V n a n o c o m p o site   m a teria l s   p e rf o r m a n c e   w it h   e lec tri c   f ield   d istri b u ti o n   su p e rio t o   th e   u n f il led   m a tri x ,   a n d   h a stre ss e d   p a rti c u larly   th e   e ff e c o f   f il ler  v o lu m e   f r a c ti o n   o n   th e   e lec tri c   f ield   d istri b u ti o n .   K ey w o r d s :   E lectr o s tatic  f ield   E lectr o s tatic  f ield s   I n ter p h ase   Mu ltip le  n an o p ar ticles   P o ly v in y C h lo r id e   Co p y rig h ©   2 0 2 0   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Yo u s s e f   Mo b ar ak ,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lt y   o f   E n er g y   E n g i n ee r in g ,   A s w a n   Un iv er s it y ,   E g y p t .   E m ail:  y s o li m a n @ a s w u . ed u . e g       1.   I NT RO D UCT I O N   Nan o tech n o lo g y   s cien ce   r ein f o r ce d   p r o p er ties   o f   tr ad itio n   i n d u s tr ial  p o l y m er s   s u c h   as  o p tical,   elec tr ical  an d   d ielec tr ic  p r o p er ties .   T h co m p o s ite  i n s u lato r s   s h o u ld   b lo w   m ain ten a n ce   co s t,  li m i tatio n s   i n   f ail u r es  a n d   r ep lace m e n ts   o f   b r o k en   u n it s   [ 1 ] .   T h elec tr ical  f ield   d i s tr ib u tio n   o n   in s u la t o r s   s tr in g   i s   v ar ied   w it h   r esp ec to   t y p es  o f   co m p o s ites   m ater ial s .   T h er ar ex ce s s i v le v els   o f   elec tr ic  f ield   lik e   au d ib le  n o is e ,   elec tr o m ag n etic  p o llu tio n ,   p ar tial  d is ch ar g es,  a n d   p r e m atu r e   ag in g   o f   in s u latio n .   T h s e n s i tiv it y   o f   tr ad itio n a l   co m p o s i te  m ater ial  to   t h m a g n i tu d an d   d u r atio n   r estricte d   th d ev elo p ed   ex ce s s i v ele ctr ical  f ield   [ 2 ,   3 ] .   W h atev er ,   th m a n u f ac tu r er s   ar d ev elo p e d   h ig h   v o lta g d is tr ib u tio n   o n   t h in s u lato r   s tr in g   an d   p r o v id e   s p ec ial  g r ad i n g   d ev ice s   w it h   t h eir   in s u la to r s   [ 4 ,   5 ] .     Sev er al  ap p r o ac h es  ar u s ed   t o   m o d if y   p r o p er ties   o f   p o l y m er ic  n an o co m p o s ites   d i f f er en t   in d u s tr ie s   ap p licatio n s   [ 6 7 ] .   C r o s s - lin k ed   p o l y et h y len ( X L P E )   h as  b ee n   cr ea ted   b y   th er m o ch e m ical  ac t io n ;   th b en e f it   o f   cr o s s - lin k i n g   is   to   in h ib it  t h m o v e m e n o f   m o lecu les  w ith   r esp ec to   ea c h   o th er   f o r   e n h a n ci n g   s tab ilit y   at  v ar io u s   te m p er at u r es  co m p ar ed   w i th   t h t h er m o p la s tic  m ater ial s .   T h is   ac t io n   p er m it s   h i g h er   o p er atin g   te m p er at u r es  an d   cu r r en r atin g   t h an   p o l y v i n y ch lo r id e.   Nan o tech n o lo g y   s ci en ce   g i v es  p o l y m er   m atr i x   r ed u ctio n   i n   t h v al u es  o f   e f f ec tiv e   p er m itt iv i t y   as  n a n o co m p o s ite s   m ater ials   [ 8 - 15 ] .   No w ad a y s ,   elec tr ic  an d   d ielec tr ic  p r o p er ties   o f   p o w er   ca b les  i n s u latio n   m ater ials   ca n   b co n tr o lled   u s in g   n a n o tech n o lo g y   tech n iq u es  u n d er   v ar io u s   t h er m al  co n d itio n s   [ 16 - 21 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   3 J u n 2 0 2 0   :   2 7 7 9   -   2786   2780   T h is   p ap er   ex p lain s   n o v el   i n d u s tr ial  m ater ials   w it h   e n h an ce d   d ielec tr ic  c h ar ac ter is ti cs  o f   n e   m u lti - n a n o co m p o s ite s   in d u s tr i al  m ater ials   b y   I n ter p h ase  P o w er   L a w   ( I P L )   m o d el.   T h p r o p o s ed   m o d el  t ak es   in to   ac co u n i n ter ac tio n s   b et w ee n   th co m p o n e n ts   o f   m u lti - n an o co m p o s i tes  s y s te m   i n   th e   f o r m   o f   in ter p h a s e   r eg io n s .   T h d ielec tr ic  ch ar ac t er is tics   o f   t h in ter p h ase  r eg io n   h a v b ee n   ex p lo r ed   o n   n e w   in d u s tr ial  m a ter ials   b ased   o n   in d iv id u al  an d   m u lt i - n a n o co m p o s ite s .   A ls o ,   th i s   p ap er   d is cu s s es  t h elec tr o s tati f ield   d is tr ib u tio n   in   th n e w   m o d er n   d ielec tr i in s u latio n s   o f   t h r ee - co r b elted   p o w er   ca b les  b ased   o n   ch ar g s i m u latio n   m et h o d   ( C SM) .   A l s o ,   th i s   r esear ch   s u cc es s   f o r   s p ec if y in g   o p ti m al  ar r a n g e m e n ts   o f   v ar ian t   t y p es   o f     m u lti - n a n o p ar ticles  f o r   en h a n c in g   p o l y m er ic  p o w er   ca b les in s u lat io n s .       2.   T H E O R E T I CA L   M O DE L   F O M UL T I P L E   NANO M E T RIC  I NSU L AT I O M AT E RIAL T E CH N I Q UE     T h g o al  o f   th is   p ap er   is   to   an al y ze   t h d ielec tr ic  co n s ta n o f   n e w   m u lti - n an o co m p o s it es   th at  ar f o r m ed   f o r   en h a n ci n g   elec tr i ca in s u lat io n   o f   th r ee   co r b elted   p o w er   ca b les.  I n   ca s o f   u s in g   i n d i v id u al   n an o p ar ticles  in s id p o l y m er   m atr i x ,   p o w er   la w   r ela tio n s h ip s   u s ed   i n   d ielec tr ic  m o d elin g   o f   co m p o s it e   s y s te m s   th co m p o s ite  s y s te m   h a v t h r ee   co m p o n e n t s   ( m atr i x   a n d   n a n o p ar ticle)   an d   an   in ter p h a s e   r eg io n   [ 1 ,   2 ] .   Fu r th er m o r e,   t h in ter p h a s r eg io n   v o l u m f r ac tio n   is   d ep en d e n u p o n   th n an o p ar ticle  v o lu m e   f r ac tio n ,   t h n a n o p ar ticle  s u r f ac ar ea   an d   th t h ic k n e s s   o f   th in ter p h a s r eg io n   s u r r o u n d in g   ea ch   n an o p ar ticle  p ar ticle  [ 3 ] .   W h atev er ,   it  h as  b ee n   p r o p o s ed   m u lti - n a n o p ar ticles  tech n i q u f o r   d ev elo p in g   th elec tr ic   an d   d ielec tr ic  p r o p er ties   o f   p o l y m er   [ 4 ] .   T h u s ,   th e f f ec ti v d ielec tr ic  co n s ta n o f   t h i n cl u s io n   an d   in ter p h a s co u ld   b ex p r ess ed   as:      ε E ( b ) = ε j     s ( b ) + T ( b ) ε j U ( b ) + V ( b )   ( 1 )     W h er e,   ε j   is   th d ielec tr ic  co n s tan t o f   t h s ec o n d   n an o n an o p a r ticle.   On ce   i h av e   b ee n   f o u n d   ε j ( b )   f o r   an   i n h o m o g e n eo u s   i n t er p h ase  b et w ee n   m u lti - n a n o p ar ticles  an d   b ase   p o ly m er   m a tr ix ,   t h d ielec tr ic  co n s ta n t o f   t h in ter p h ase  ε phij  ca n   b d eter m in ed   as  f o llo w s     ε E ( b ) = ε p hij + ( a 3 b 3 ) 1 ε j ε p hij + ( 1 a 3 b 3 ) 3 ε p hij   ( 2 )     Fo r   in s ta n ce ,   th v alu ε phi ca lcu lated   f r o m   E q u .   ( 2 )   ca n   b e   u s ed   to   f i n d   th co m p o n e n co m p o s i te   s y s te m ,   a s   d escr ib ed   b y :     =     +   +     ( 3 )     w h er e,   φ j   is   th v o l u m f r ac t io n   o f   s ec o n d   n a n o p ar ticle  co m p o n en o f   t h m u lti - co m p o s ite  s y s te m ,   φ phij   is   th v o lu m f r ac tio n   o f   t h in t er p h ase  r eg io n   co m p o n e n o f   th m u lti - co m p o s i te  s y s te m ,   φ effi   is   t h v o l u m e   f r ac tio n   o f   t h i n itial  m atr i x   co m p o n e n o f   t h m u l ti - c o m p o s i te,   ε effj   is   t h d ielec t r ic  p er m itt iv i t y   o f   th m u lti - co m p o s ite  s y s te m .   ε j   is   t h e   s ec o n d   n a n o p ar ticle  p er m itti v it y   o f   th m u lti - co m p o s ite  s y s te m ,   ε phij  i s   th in ter p h ase  p er m itt iv i t y   o f   th m u lti - co m p o s ite  s y s te m ,   ε effi   is   th d ielec tr ic  p er m itti v it y   o f   th i n d iv id u al   n an o co m p o s i tes  s y s te m .   T h s ec o n d   n an o p ar ticle  v o l u m f r ac tio n   o f   E q u .   ( 3 ) ,   φ j   is   d ir e ctl y   m ea s u r ed   f o r   g iv e n   co m p o s i te  s y s te m .   T h m atr i x   v o l u m f r ac tio n   is   g i v en   b y   φ effi   ( 1 -   φ j   -   φ phij ) .   T h in ter p h ase  v o lu m e   f r ac tio n   o f   m u lti - co m p o s i te  s y s te m ,   φ phij ,   i s   ca lcu la ted   b y       φ p hij = ( 1 F ) ( S j r ) ρ j φ j   ( 4 )     w h er e,   S j   is   t h s p ec if ic   s u r f a ce   ar ea   o f   s ec o n d   n a n o p ar ticle  ( m ea s u r ed   i n   m 2 / g ) ,   ρ j   i s   th d en s i t y   o f   s ec o n d   n an o p ar ticle  ( m ea s u r ed   in   g / m 3 ) ,   Δ r   is   t h th ic k n ess   o f   t h in ter p h a s r eg io n ,   is   an   o v er lap   p r o b ab ilit y   f u n ctio n .   E s ti m atio n   o f   i n ter p h ase  th ick n es s   is   f u r th er   d ev elo p ed   b ased   o n   r ef .   [ 21 - 2 5 ] .   Fig u r 1   s h o w s   th n an o p ar ticles  co m clo s e   to g eth er ,   a n d   th in ter p h a s e   r eg io n s   s u r r o u n d i n g   ea c h   n a n o p ar ticle  b eg in   to   o v er lap ; h en ce ,   r ed u ci n g   t h e f f ec tiv i n ter p h a s v o l u m f r a ctio n   h a s   b ee n   o cc u r ed .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   co mp a r is o n   o f s elec tio n   n a n o p a r ticles fo r   in s u la tio n   o f th r ee   co r b elted     . . .   ( A h med   Th a b et )   2781       Fig u r 1 .   I n ter p h ase  r eg io n   s u r r o u n d in g   th m u lti - n an o p ar ti cle  p ar ticles in   m u l ti - n a n o co m p o s ites   s y s te m       3.   E L E C T RIC F I E L DI ST R I B UT I O I T H RE E - P H AS E   CO RE   B E L T E P O W E R   CAB L E S   K n o w led g o f   t h f ield   d i s tr ib u tio n   i n   th r ee - co r b elted   ca b les  is   p r ac tical  i m p o r ta n ce .   Fo r   s im p le  p h y s ical  s y s te m ,   it  is   u s u al l y   p o s s ib le  to   f i n d   an   an al y tical  s o l u tio n   f o r   elec tr o s tatic  f ield   ca lcu latio n s   [2 4 ] .   T h is   p ap er   d is cu s s es  t h elec tr o s tatic  f i eld   d is tr ib u tio n   i n   n a n o co m p o s ites   an d   m u lip le  n an o co m p o s i tes  d ielec tr ics  o f   th r ee - co r b elted   p o w er   ca b les  b ased   o n   ch ar g s i m u lat i o n   m et h o d   ( C SM) .   An d   s o ,   th i s   p ap er   p r esen t s   co m p ar ati v s tu d y   w i th   v ar ian t   d ielec tr ic  n a n o co m p o s ites   an d   m u ltip le   n an o co m p o s i tes  o f   t h r ee - co r e   b elted   p o w er   ca b les  to   r ea ch   th b ea s o n e   w it h s ta n d   A C   elec tr o s tatic  f ield s .   Fin all y ,   it  ca n   b esti m ated   th elec tr o s tatic  f ield   at  an y   p o in ( x k ,   y k )   w i th in   s o lid   i n s u lati o n   n a n o co m p o s ite s   o r   m u ltip le  n an o co m p o s ite s   m ater ials     an d   ar o u n d   t h ca b le  co n d u cto r   as f o llo w s : -     . 2 2 1 N q x x T i k i E x i o D ij                     ( 6 )     . 2 2 1 N q y y T i k i E y i o D ij                     ( 7 )     w h er e,   q : Ch ar g es  w h ich   s tated   in   co n d u cto r s   an d   its   im ag es   T h elec tr o s tatic  f ield   d is tr ib u tio n   i n   i n s u latio n   m ater i al  h as  b ee n   s tu d ied   w it h i n   v ar io u s   n an o co m p o s i tes  o r   m u ltip le  n an o co m p o s ites   in s u latio n   ar o u n d   ca b le  co n d u cto r   w h en e v er ,   th ei g h p o in t s   w h ic h   s h o w n   i n   F ig u r e   2   ca n   b lo ca ted   w it h i n   t h t h ic k n es s   o f   n e w   s o lid   i n s u latio n   m ater ials .   P h y s ical   p r o p er ties   o f   n an o p ar ticles  an d   p o ly v i n y ch lo r id ar th ef f ec ti v f ac to r   f o r   co n tr o llin g   i n   ef f icti v e   n an o co m p o s i te  an d   m u ltip le  n an o co m p o s i te  m ater ial s   [ 4 ] .   C la y   n an o p ar ticles  ar u s ed   t o   r ed u ce   th d en s it y   of   p r o d u c [ 1 2 ] .   A l u m i n u m   Ox id i s   s tr o n g   h ig h   h ea t - r es is tan ce ,   v er y   s ,   h ig h   h ar d n e s s ,   h ig h   m ec h an ical  s tr en g th ,   a n d   elec tr ical  in s u la to r .   Z in Ox id ( Z n O)   is   u s e d   in   p ain ts ,   co atin g s ,   cr o s s   lin k er   o f   r u b b er   an d   s ea lan t s ,   Ma g n esi u m   O x id h as  h i g h   t h er m al  co n d u cti v it y   a n d   lo w   elec tr ical  co n d u cti v it y ,   w h atev er ,   B ar iu m   titan ate   is   a   d ielec tr ic  ce r a m i u s ed   f o r   ca p ac ito r s .   P VC   i s   th m o s t   i n d u s tr ia co m m o n   f o r m   o f   p o l y m er ic  in s u latio n   f o r   f ab r icatio n   p o w er   ca b les in s u latio n s   [ 1 0 ,   1 5 ] .           Fig u r 2 .   C ab le  co n f i g u r atio n   its   co o r d in ate  ax is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   3 J u n 2 0 2 0   :   2 7 7 9   -   2786   2782   4.   RE SU L T A ND  D I SCU SS I O N     T h is   p ap er   d is cu s s es  t h ef f ec o f   m u lti - n a n o p ar ticles  o n   i n d u s tr ial  m ater ials   f o r   en h a n ci n g   elec tr ic   f ield   d is tr ib u tio n   o f   n an o co m p o s ite  i n s u lat io n   s y s te m .   T h c u r r en w o r k   d is c u s s ed   t h e f f ec o f   m u lti - n an o p ar ticles   o n   p er f o r m a n ce   o f   p o w er   ca b les   p o l y v in y le  c h lo r id in s u latio n .   T h er ef o r e,   t h ai m   o f   t h is   w o r k   is   r ea ch i n g   to   t h b est  n a n o p ar ticles  an d   m u lt ip le  n an o p ar ticles  f o r   en h a n cin g   elec tr ic  f ield   d is tr ib u tio n   i n   th r ee   p h ase  b elted   p o w er   ca b les.     4 . 1 .     E lect ric  f ield dis t ributio n in t hree   co re   belt ed  ca ble ins ula t io n   T h is   s t u d y   in v i s ti g ate  t h e   e lec tr o s tatic  f ield   d is tr ib u tio n   i n   i n s u latio n   o f   p o w er   ca b le  ( T /D  1 . 4 )   d u to   in d iv id u al  an d   m u l tip le  n an o p ar ticles.   Fig u r 3   illu s tr ates  th elec tr ic  f ield   d is t r ib u tio n   i n   p o l y v i n y l   ch lo r id in s u latio n   m ater i als  w it h   d i f f er e n i n d v id u al  o r   m u lti - n an o co m p o s ite.   A   c h ar ac ter izatio n   o f   m u lti - n an o co m p o s i te  ( 0 . 2 w t.) ,   P VC   ap p ea r s   h ig h   elec tr o s tatic  f ie ld   d is tr ib u tio n   d u to   its   lo w   d ielec tr ic  co n s tan t ,   w h ate v er ,   m u lt i - n a n o co m p o s ite  ( 0 . 2 w t.) ,   P VC   h as  lo w   ele ctr o s tat ic  f ield   d u to   it s   h ig h   d ielec tr ic  co n s ta n t   an d   o th er   co m p o s ite  elec tr ic  d is tr ib u tio n   g r ad ed   b et w ee n   th e   t w o   elec tr o s tatic  f ield s   le v els.               (a )   (b )       (c )   (d )       (e )   (f )     Fig u r 3 .   E lectr o s tatic  f ield   d is tr ib u tio n   i n   i n s u latio n   o f   p o w er   ca b le  d u to   in d iv id u al  an d   m u ltip le  n an o p ar ticles :   ( a)   C la y ,   Sil ica,   an d   SiO 2 ( b )   C la y ,   Si lica,   an d   Z n O;  ( c)   C la y ,   Sil ica,   a n d   Al 2 O ;   ( d )   C lay ,   S ilica,   an d   T iO 2 ( e)   C la y ,   A l 2 O 3 ,   an d   T iO 2 ( f )   Z n O,   A l2 O 3 ,   an d   T iO 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   co mp a r is o n   o f s elec tio n   n a n o p a r ticles fo r   in s u la tio n   o f th r ee   co r b elted     . . .   ( A h med   Th a b et )   2783       ( g )   ( h )       ( i)   ( j )       ( k )   (l )     Fig u r 3 .   E lectr o s tatic  f ield   d is tr ib u tio n   i n   i n s u latio n   o f   p o w er   ca b le  d u to   in d iv i d u al  an d   m u ltip le  n an o p ar ticles ( k )   Sil ica,   M g O ,   an d   SiO 2 ;   (l )   C la y ,   T iO2 ,   an d   SiO2   ( co n tin u e )       4 . 2 .     E f f ec t   o f   c o ncent ra t io o f   na no pa rt icles      C o n ce n ter atio n   o f   n a n o p ar ticles  i s   p la y i n g   an   i m p o r tan t   f ac to r   f o r   d ef in i n g   elec tr o s t atic  f ie ld s   d is tr ib u tio n   i n   p o w er   ca b le   in s u lat n   m ater ials .   T h er ef o r e,   Fig u r e   4   ill u s tr ate s   th e   ef f ec o f   v ar ia n t   co n ce n tr atio n s   o f   i n d iv id u al  a n d   m u l tip le  n an o p ar ticles  in   P VC .   I i s   n o tic ed   t h at  i n cr ee asi n g   v o l u m f r ac tio n   o f   i n d iv id u al  Sil ica  n a n o p ar ticles  i n cr ea s es   elec tr o s tatic   f ield s   i n   i n s u latio n   o f   t h r ee   co r b elted   p o w er   ca b les .   W h atev er ,   m u lti - n an o p ar ticles   d ec r ea s t h elec tr o s tat ic  f iel d s   in   i n s u latio n   o f   t h r ee   co r b elted   p o w er   ca b les .   No te,   u s in g     cla y   as  f ir s n an o p ar ticle  an d   SiO as  s ec o n d   n an o p ar ticles  in cr ea s e s   elec tr o o s tatic   f ield s   d is tr ib u tio n   w h ate v er ,   th elec tr o s tatic  f ield s   d is tr ib u tio n   r ev er s ed   v ia  ch a n g in g   th ar r an g e m e n o f   n an o p ar ticles.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   3 J u n 2 0 2 0   :   2 7 7 9   -   2786   2784       ( a)   ( b )       ( c)   ( d )       ( e)   ( f )       ( g )   ( h )     Fig u r 4 .   E lectr o s tatic  f ield   d is tr ib u tio n   i n   i n s u latio n   o f   p o w er   ca b le  d u to   in d iv id u al  an d   m u ltip le  n an o p ar ticles :   ( a)   C la y ,   Sil ica,   an d   SiO2 ( b )   C la y ,   Sil ica,   a n d   Z n O ( c)   C la y ,   Sil ica,   a n d   Al 2 O 3 ;   ( d )   C lay ,   T iO 2 an d   Al 2 O 3 ;   ( e)   Z n O,   T iO 2 ,   an d   A l 2 O 3 ( f )   Mg O,   T iO 3 ,   an d   A l 2 O 3 ( g )   C la y ,   SiO 2 ,   an d   A l 2 O 3 ( h )   Sil ica,   Mg O,   a n d   SiO 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   co mp a r is o n   o f s elec tio n   n a n o p a r ticles fo r   in s u la tio n   o f th r ee   co r b elted     . . .   ( A h med   Th a b et )   2785       ( i)   ( j )     Fig u r 4 .   E lectr o s tatic  f ield   d is tr ib u tio n   i n   i n s u latio n   o f   p o w er   ca b le  d u to   in d iv id u al  an d   m u ltip le  n an o p ar ticles ( i)   C la y ,   Si O 2 ,   an d   T iO 2 ( j )   C lay ,   M g O,   an d   Z n O   ( co n tin u e)       5.   T RE NDS  O US I N G   M UL T I - NANO P AR T I CL E T E CH NIQU E   Mu lti - n an o p ar ticles  tec h n iq u e   h as  b ee n   in v es tig a ted   th b est  n e w   tr en d s   f o r   en h a n ci n g   th lo elec tr o s tatic  f ie ld   w i th   r esp ec to   u s i n g   i n d i v id u al  n an o p ar ticl es; th er e f o r e,   th n e w   n a n o co m p o s ites   s h o u ld   b h av i n g   m u lti -   n an o p ar ticles   f o r   en h an c in g   t h lo w   elec tr o s tatic  f ield   o f   b a s m atr ix .   A r r a n g e m e n a n d   co n ce n tr atio n s   o f   n an o p ar ticl es  i n   p o l y m er ic  b ase   m a tr ix   ar co n tr o llin g   in   d ielec tr i ch ar ac ter iza tio n .     T h p r o p o s ed   s tu d y   o n   elec tr ic  f ield   d is tr ib u tio n   i n   th n e w   m o d er n   i n s u latio n s   o f   t h r ee - p h a s co r b elted   p o w er   ca b les  s h o w s   t h at  m u lti - n a n o p ar ticles  tech n iq u i s   m o r ef f icien f o r   co n tr o llin g   o n   elec tr ic  f ield   d is tr ib u tio n   i n   i n s u latio n   o f   th r ee - co r b elted   p o w er   ca b les.       6.   CO NCLU SI O N   I n d iv id u a n an o p ar ticles   li k e,   C la y ,   Z n O,   a n d   Si lica  ar i n ter ested   i n   in cr ea s in g   th e   el ec tr ic  f ie ld   d is tr ib u tio n   in   i n s u latio n   o f   p o ly m er ic   in s u latio n .   W h ate v er ,   SiO2 ,   Mg O,   T iO2 ,   an d   A l u m i n h av e   in ter ested   in   d ec r ea s i n g   elec tr ic  f ield   d i s tr ib u tio n   i n   i n s u latio n .   T h u s o f   m u lt ip le  n a n o p ar ticles  i s   m o r e f f icie n f o r   co n tr o llin g   b o th   elec tr ic  f ield   d is tr ib u tio n s   in   in s u latio n   p r o p er ties   an d   p h y s ical  p r o p er ties   o f   p o w er   ca b les  m ater ials .   E lectr ic  f ield   d is tr i b u t io n   i n s id i n s u latio n   m ate r ials   o f   th r ee   co r b elted   p o w er   ca b les   h a s   b ee n   en h a n ce d   b y   u s in g   i n d iv id u a an d   is   co n tr o lled   b y   u s i n g   m u lti - n a n o p ar ticles  tec h n iq u e .   T h ar r an g e m en t   p o s itio n   o f   n a n o p ar ticles  ( A l2 O3 ,   T iO2 ,   Mg O,   Z n O,   a n d   Si O2 )   in s id h o s m atr i x   is   an   e f f icien p ar a m eter   f o r   co n tr o llin g   in   t h elec tr ic  f ield   d is tr ib u tio n   i n   in s u latio n   o f   m u lti - n an o co m p o s i tes.       RE F E R E NC E   [1 ]   T h a b e A .,  E x p e ri m e n tal  c o n tro o f   d iele c tri c   l o ss   b e h a v io r   o f   p o ly v in y c h lo rid e   n a n o c o m p o site u n d e t h e rm a l   c o n d i ti o n s,   IEE E   In ter n a ti o n a M id d le  E a st  Po we S y st e Co n fer e n c e ,   v o l.   1 ,   p p .   1 2 - 17 ,   2 0 1 7 Do i:   o rg / 1 0 . 1 1 0 9 /m e p c o n . 2 0 1 7 . 8 3 0 1 1 5 6   [2 ]   Ka rk k a in e n   K.  K.,   e t.   a l. ,   Eff e c ti v e   p e r m it ti v it y   o f   m i x tu re s:  n u m e ric a v a li d a ti o n   b y   th e   f d td   m e th o d ,   IEE E   T ra n s.  Ge o sc ien c e   Rem o te  S e n si n g ,   v o l.   3 8 ,   p p .   1 3 0 3 - 1 3 0 8 ,   2 0 0 0 ,   d o i:   o rg / 1 0 . 1 1 0 9 /3 6 . 8 4 3 0 2 3 .   [3 ]   T o d d   M .   a n d   S h F .,  M o lec u lar  b a sis  o f   th e   in terp h a se   d iele c tri c   p ro p e rti e o f   m icro e lec tro n ic  a n d   o p to e lec tro n ic   p a c k a g in g   m a t e rials,   IEE E   T ra n s.  C o mp o n e n ts   Pa c k a g in g   T e c h n . ,   v o l.   2 6 ,   n o .   3 ,   p p .   6 6 7 - 6 7 2 2 0 0 3 d o i:   o rg / 1 0 . 1 1 0 9 /t c a p t . 2 0 0 3 . 8 1 7 8 6 2   [4 ]   T h a b e t ,   A . ,   a n d   S a lem   N .,  O p ti m izin g   d iele c tri c   c h a r a c teristics   o f   e lec tri c a m a teria ls  u sin g   m u lt i - n a n o p a rti c les   tec h n iq u e ,   IEE E   In ter n a t io n a M id d le  Ea st  Po we S y ste Co n fer e n c e ,   p p .   2 2 0 - 2 2 5 ,   2 0 1 7 d o i:   o rg / 1 0 . 1 1 0 9 /m e p c o n . 2 0 1 7 . 8 3 0 1 2 6 0   [5 ]   P o li z o s ,   G . ,   e t.   a l . ,   P r o p e rti e s   o f   a   n a n o d iele c tri c   c ry o g e n ic  re sin ,   a p p li e d   p h y sic letter,   Ap p li e d   P h y sic s   L e tt e rs v o l ,   v o l.   9 6 ,   n o .   1 5 ,   p p .   1 5 2 9 0 3 - 1 5 2 9 0 3 - 3 ,   2 0 1 0 .   d o i.   Org /1 0 . 1 0 6 3 /1 . 3 3 9 4 0 1 1   [6 ]   T h a b e t ,   A . ,   M u b a ra k   Y.  A. ,   Ex p e rime n tal  d iele c tri c   m e a su re m e n ts  f o c o st - f e w e p o ly v in y c h lo rid e   n a n o c o m p o sites ,   In ter n a ti o n a J o u rn a Of  E lec trica An d   Co m p u t e En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 3 - 22 2 0 1 5 .   d o i:   d o i.   Org /1 0 . 1 1 5 9 1 /i jec e . v 5 i1   [7 ]   T h a b e t ,   A. E x p e ri m e n tal  stu d y   o f   sp a c e   c h a rg e   c h a ra c t e risti c in   th in   f il m o f   p o ly v in y c h lo rid e   n a n o c o m p o sites ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o n   El e c trica E n g in e e rin g   a n d   In f o rm a ti c ( IJ EE I) ,   v o l.   7   n o .   1 ,   p p .   1 - 1 1 ,   2 0 1 5 .   d o i:   o rg /1 0 . 1 5 6 7 6 /i jee i. 2 0 1 5 . 7 . 1 . 1   [8 ]   T h a b e t ,   A Ex p e ri m e n tal  v e ri f ic a ti o n   f o im p ro v in g   d iele c tri c   str e n g th   o f   p o ly m e rs  b y   u sin g   c la y   n a n o p a rti c les ,   Ad v a n c e i n   El e c trica a n d   El e c tro n ic  En g i n e e rin g   J o u rn a l ,   v o l .   1 3   n o .   2 ,   p p .   1 8 2 - 1 9 0 ,   2 0 1 5 .   d o i:   1 0 . 1 5 5 9 8 /ae e e . v 1 3 i 2 . 1 2 4 9   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   3 J u n 2 0 2 0   :   2 7 7 9   -   2786   2786   [9 ]   Ch e n ,   Y.,   Ya n g ,   C. ,   Zh o u ,   Y.  P.,  S u n ,   Y .,  M e a su rin g   th e   d is tri b u t io n   o f   c h a rg e trap p e d   in   a   h y b rid   n a n o   p o ly i m id e   f il m   h a rb in   g o n g c h e n g   d a x u e   x u e b a o ,   J o u rn a o H a rb in   En g in e e rin g   Un ive rs it y ,   v o l.   3 1 ,   n o .   5 ,   pp.   6 1 4 - 6 1 8 ,   2 0 1 0 .   d o i:   o rg /1 0 . 3 9 6 9 /j . issn . 1 0 0 6 - 7 0 4 3 . 2 0 1 0 . 0 5 . 0 1 2   [1 0 ]   T h a b e t,   A .,  T h e r m a e x p e ri m e n tal  v e rif ic a ti o n   o n   e ff e c ts  o f   n a n o p a rti c les   f o e n h a n c in g   e lec tri c   a n d   d iele c tri c   p e rf o r m a n c e   o f   p o ly v in y c h lo rid e ,   J o u rn a o th e   In ter n a ti o n a M e a su re me n Co n fed e ra ti o n   I me k o ,   v o l.   8 9 ,     p p .   2 8 - 3 3 ,   2 0 1 6 .   d o i:   o rg /1 0 . 1 0 1 6 /j . m e a su re m e n t . 2 0 1 6 . 0 4 . 0 0 2   [1 1 ]   Eb n a lw a led ,   A .   A .   T h a b e t ,   A . ,   C o n tr o ll i n g   th e   o p ti c a c o n sta n ts   o f   p v c   n a n o c o m p o site  f il m f o r   o p to e lec tro n ic   a p p li c a ti o n s,   S y n th e ti c   M e ta ls Jo u rn a l ,   v o l.   2 2 0 ,   p p .   3 7 4 3 8 3 ,   2 0 1 6 .   d o i:   o rg /1 0 . 1 0 1 6 /j . sy n th m e t. 2 0 1 6 . 0 7 . 0 0 6   [1 2 ]   T h a b e A . ,   M u b a ra k   Y.  A .   T h e r m a e x p e ri m e n a n a l y sis  fo d iele c tri c   c h a ra c teriz a ti o n   o f   h ig h   d e n sit y   p o ly e th y l e n e   n a n o c o m p o sites ,   Ad v a n c e i n   El e c trica l   a n d   El e c tro n ic  En g in e e rin g   J o u rn a l ,   v o l.   1 4 ,   n o .   3,   p p .   2 9 5 - 3 0 3 ,   2 0 1 6 .   d o i:   o rg /1 0 . 1 5 5 9 8 /ae e e . v 1 4 i3 . 1 6 6 4   [1 3 ]   T h a b e A . ,   M u b a ra k   Y . ,   A .   Ex p e rim e n tal  e n h a n c e m e n f o e le c tri c   p ro p e rti e o f   p o ly e th y len e   n a n o c o m p o sites   u n d e t h e rm a c o n d it io n s,   A d v a n c e in   El e c trica a n d   El e c tro n ic   En g i n e e rin g   J o u rn a l ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   5 5 - 6 2 ,   2 0 1 7 .   d o i:   o rg /1 0 . 1 5 5 9 8 /ae e e . v 1 5 i1 . 1 7 2 7   [1 4 ]   T h a b e t ,   A . ,   A b d e l - M o a m e n   M .   A a n d   S.  A b d e l h a d y .   Eff e c ti v e   m a g n e ti c   c h a ra c teriz a ti o n   f o n e w   n a n o c o m p o sites   in d u strial  m a teri a ls u sin g   m u lt i - n a n o p a rti c les   tec h n i q u e ,   IEE E M id d le E a st P o we S y ste m Co n fer e n c e ,     p p .   5 2 - 57 2 0 1 6 .   D o i:   o rg / 1 0 . 1 1 0 9 /m e p c o n . 2 0 1 6 . 7 8 3 6 8 7 1   [1 5 ]   T h a b e t ,   A . a n d   M u b a ra k   Y.  A . ,   T h e   e ffe c o f   c o st - f e w e r   n a n o p a rti c les   o n   t h e   e lec tri c a p ro p e rti e o   p o ly v in y c h lo rid e ,   E lec trica l   En g i n e e rin g   J o u r n a l,   S p rin g e r ,   v o l.   9 9 ,   n o .   2 ,   p p .   6 2 5 6 3 1 ,   2 0 0 7 .   D o i :     o rg /1 0 . 1 0 0 7 /s0 0 2 0 2 - 0 1 6 - 0 3 9 2 - 3   [1 6 ]   T h a b e A . ,   P e rc o latio n   p h e n o m e n a   f o n e w   m a g n e ti c   c o m p o sites   a n d   ti m   n a n o c o m p o sites   m a teria ls,     Ad v a n c e i n   El e c trica a n d   El e c tro n ic   En g in e e rin g   J o u rn a l v o l.   1 3   n o .   5 ,   p p .   5 5 8 - 566 2 0 1 5 Do i:   o rg /1 0 . 1 5 5 9 8 /ae e e . v 1 3 i5 . 1 3 6 9 .   [1 7 ]   Ju a n   C. ,   e t.   a l. ,   C o re   la m in a ti o n   se lec ti o n   f o d istri b u ti o n   tran sf o rm e rs  b a se d   o n   se n siti v it y   a n a l y s is,   E lec trica En g . ,   v o l.   9 5 ,   issu e   1 ,   p p   3 3 42 ,   2 0 1 3 .   Do i   o rg /1 0 . 1 0 0 7 /s 0 0 2 0 2 - 0 1 2 - 0 2 3 7 - 7.   [1 8 ]   T h a b e A . ,   M o b a ra k ,   Y.  A . ,   D ie lec tri c   c h a ra c teristics   o f   n e w   n a n o - c o m p o site  in d u strial  m a teria ls,   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   On   Hig h   V o lt a g e   En g i n e e rin g   An d   Ap p li c a ti o n Ne w   Orle a n s,  USA ,   p p .   5 6 8 5 7 1 ,   2 0 1 0 .   d o i:   o rg / 1 0 . 1 1 0 9 /i c h v e . 2 0 1 0 . 5 6 4 0 7 6 7   [1 9 ]   T h a b e A. ,   a nd  Re p e tt o ,   M. ,   P re d ictin g   e f f e c ti v e   p e r m e a b il it y   o f   n a n o d iele c tri c   c o m p o sites   b o n d e d   b y   so f m a g n e ti c   n a n o p a rti c les ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o C h e mic a l,   M a t e ria ls  S c ien c e   a n d   En g in e e rin g ,   v o l.   7   n o .   1 1 ,   p p .   3 5 4 - 359 ,   2 0 1 3 D o i:   o rg /1 0 . 1 9 9 9 /1 3 0 7 - 6 8 9 2 /9 9 9 7 2 0 7 .   [2 0 ]   T h a b e t ,   A. ,   a nd  Re p e t to ,   M . ,   T h e o re ti c a in v e stig a ti o n   o n   e f fe c ti v e   p e r m e a b il it y   o f   n e w   m a g n e ti c   c o m p o site  m a teria ls,   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o n   E lec trica En g i n e e rin g   a n d   In fo rm a t ics   ( IJ EE I) v o l.   6   n o .   3 ,   p p .   5 2 1 - 5 3 1 ,   issn :   2 0 8 5 - 6 8 3 0 ,   o n l in e   e - issn 2 0 8 7 - 5 8 8 6 2 0 1 4 .   [2 1 ]   Ko n sta n ti n ,   N. ,   Ko led i n tse v a ,   M.  Y . ,   Ye lsu k o v ,   P.,  F re q u e n c y - d e p e n d e n e f f e c ti v e   m a teria l   p a ra m e ters   o c o m p o sites   a a   f u n c ti o n   o f   in c lu sio n   sh a p e ,   L ice n se   In te c h . ,   c h a p ter  1 5 ,   p p .   3 3 1 -   3 5 8 2 0 1 2 ,   d o i:   o rg /1 0 . 5 7 7 2 /4 8 7 6 9 .   [2 2 ]   T a g a m i,   N. ,   e t.   a l .,  C o m p a riso n   o f   d iele c tri c   p ro p e rti e b e tw e e n   e p o x y   c o m p o sites   w it h   n a n o si z e d   c la y   f il lers   m o d if ied   b y   p rim a r y   a m in e   a n d   t e rti a r y   a m in e ,   IEE Die lec trics   a n d   El e c trica I n su l a ti o n   T ra n s a c ti o n s ,   v o l .   1 7 ,   no.   1 ,   p p .   2 1 4 - 2 2 0 ,   2 0 1 0 .   d o i:   o rg / 1 0 . 1 1 0 9 /t d e i. 2 0 1 0 . 5 4 1 2 0 2 0   [2 3 ]   T o d d ,   M. ,   a nd  S h i ,   F .   Ch a ra c teriz in g   th e   in terp h a se   d iele c tri c   c o n sta n o f   p o ly m e c o m p o site  m a teria ls:  e ff e c o c h e m i c a c o u p li n g   a g e n ts,   J o u rn a o Ap p li e d   Ph y sic s ,   v o l .   9 4 ,   p p .   4 5 - 5 1 ,   2 0 0 3 .   d o i .   Org /1 0 . 1 0 6 3 /1 . 1 6 0 4 9 6 1   [2 4 ]   Yi,   Y.  B . ,   S a stry ,   A .   M . ,   A n a ly ti c a a p p ro x im a ti o n   o f   th e   tw o   d im e n sio n a p e rc o lati o n   t h re sh o ld   f o f ield o o v e rlap p in g   e ll i p se s,   Ph y sic a R e v iew E v o l.   6 6 ,   p p .   2 0 0 2 .   D o i.   O rg /1 0 . 1 1 0 3 / p h y sre v e . 6 6 . 0 6 6 1 3 0   [2 5 ]   G o u d a   O.  E . ,   T h a b e A . ,   a n d   El - T a m a l y   H.  H Ho w   to   g e lo w   d iele c tri c   lo ss e in   b in a ry   a n d   m u lt i - m i x tu re   d iel e c tri c   a h ig h   f re q u e n c y ,   3 9 th ,   U n ive rs it ies   Po we En g i n e e rin g   Co n fer e n c e ,   v o l.   2 ,   p p .   1 2 3 7 - 1 2 4 0 ,   2 0 0 4 A c c e ss io n   n u m b e r:   8 6 0 5 9 4 2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.