I nte rna t io na l 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.   7 ,   No .   6 Dec em b er   201 7 ,   p p .   3 0 8 8 ~ 3 0 9 4   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 6 . p p 3 0 8 8 - 3094          3088       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   Pressuri z e d C F 3 I - CO 2   G a s M ix tu re  under  Lig htning  I m pulse   a nd  i ts Solid B y - P ro ducts       M .   S.  K a m a ru din 1 A.   H a dd a d 2 B .   C.   K o k 3 ,   N.   A.   M .   J a m a il 4   1, 3 ,4 F a c u l ty   o f   El e c tri c a &   El e c tr o n ic E n g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia ,   M a la y sia   2 S c h o o o f   En g in e e ri n g ,   Ca rd if f   Un iv e rsit y ,   Un it e d   Kin g d o m       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   3 0 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Sep   2 7 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Oct  1 1 ,   2 0 1 7     T h is  p a p e d e sc rib e tes ts   re su lt o n   th e   CF 3 I - CO 2   g a m i x tu re a s   a n   a lt e rn a ti v e   f o S F 6   g a a to   b e   u se d   a in su latin g   m e d iu m   in   h i g h   v o lt a g e   a p p li c a ti o n s.  P re ss u rize d   CF 3 I - CO 2   g a s   m ix tu re a re   su b jec u n d e sta n d a rd   li g h tn i n g   im p u lse   v o lt a g e s   a b o th   p o sit iv e   a n d   n e g a ti v e   p o lariti e s .   Un d e ro d - p lan e   c o n f ig u ra ti o n ,   th e   e lec tro d e   g a p   len g th   a n d   g a p re ss u re   a re   v a ried   a c c o rd in g ly .   Up o n   c o m p letio n   o f   th e   lab o ra to ry   tes ts,   S EM   a n d   EDX  a n a ly se a re   c a rried   o u to   a ss e s th e   so li d   b y - p ro d u c ts.   It  w a fo u n d   th a t   h ig h e g a m i x tu re p ro v id e   b e tt e in su lati o n   stre n g th .   I n   term o f   we ig h t,   5 0 %   o f   th e   so li d   b y - p ro d u c is  f o u n d   to   b e   i o d i n e .   K ey w o r d :   By - p r o d u cts   CF 3 I   Gas  m i x t u r es   L i g h tn i n g   i m p u ls e   SF 6   Co p y rig h ©   2 0 1 7   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 .     All  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   M.   S.  Ka m ar u d i n ,     Facu lt y   o f   E lectr ical  &   E lectr o n ic  E n g in ee r i n g ,   Un i v er s iti T u n   H u s s ei n   On n   Ma la y s ia,   P ar it R aj a,   8 6 4 0 0   B atu   P ah at,   J o h o r ,   Ma lay s ia.   E m ail: sa u f i @ u th m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   SF 6   is   u n til  n o w   r e g ar d ed   as  th b est  g as  i n s u latio n   m ed i u m   f o r   h ig h   v o lta g ap p licatio n s .   Ho w ev er ,   m an y   s t u d ies  s h o w   t h at  SF 6   g r ee n h o u s ef f ec ts   r aise  co n c er n s   to   its   en v ir o n m e n tal  i m p ac t.  I is   n o ea s il y   d ec o m p o s ed   in   at m o s p h er e,   an d   its   e m i s s io n   w ill  h i g h l y   a f f ec th en v ir o n m e n t.  A ls o ,   its   g lo b al  w ar m i n g   p o ten tial  ( GW P )   is   th e   h ig h es a m o n g   a ll  a v ailab le  g ase s ,   a n d   its   p r o d u ctio n   is   n o w   r e s tr icted   u n d er   K y o to   P r o to c o l.  Fo r   th ese  r ea s o n s ,   t h u s ag o f   S F6   h as  to   b r ed u ce d ,   an d   ev e n t u all y   r ep lace d .   T h i s   s ce n ar io   h a s   p r o m p f o r   lo t o f   i n v est ig at i o n s   o n   alter n at iv g ase s   o r   g a s   m i x t u r es.  F u n d a m e n tal  i n s u la tio n   c h ar ac ter is tics ,   s u c h   a s   v o ltag e - ti m ( V - t )   ch ar ac ter is t ics,  c u r r en in t er r u p tin g   ca p ab ilit y ,   th er m a co n d u cti v it y   a n d   b r ea k d o w n   s tr en g t h   ar in v e s t ig ated   an d   p r esen ted   b y   lo t o f   r esear ch er s   [1 - 5] .   T r if lu o r o io d o m eth a n ( C F 3 I )   is   o n o f   t h alter n a tiv e s   p r o p o s ed   f o r   r ep lacin g   S F 6   [ 6 ] .   Ho w e v er ,   d u e   to   its   h i g h   b o ilin g   p r o p er ty ,   C F 3 I   is   m ix ed   w it h   o th er   g ase s ,   s u c h   as  C O 2   o r   N 2 .   As  m ix i n g   w it h   o th er   g a s e s   w il l li k el y   r ed u ce   t h i n s u latio n   p r o p er ties   o f   p u r C F 3 I ,   lo t o f   test s   h a v to   b ca r r ied   o u b ef o r th g a s   ca n   b f u ll y   ad o p ted   as th m ai n   i n s u lati n g   m ed i u m   in   h i g h   v o lt ag eq u ip m e n t.       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h is   s ec tio n   d escr ib es  t h e x p er i m e n tal  s et u p   u s ed   in   t h r esear ch   a n d   also   th m ea s u r e m en t   tech n iq u es a d o p ted   in   o r d er   t o   o b tain   ac cu r ate  d ata  f o r   th s t u d y .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P r ess u r i z ed   C F 3 I - C O2   Ga s   M ixtu r u n d er Lig h tn in g   I mp u ls a n d   I ts   S o lid   B y - P r o d u cts ( M.  S .   K a ma r u d in )   3089   2 . 1 .   E x peri m e nta l Set up     T h s ec tio n   d escr ib es   th e   g e n er atio n   o f   lig h t n i n g   i m p u l s e,   g as  f illi n g   an d   r e m o v al   s y s te m ,   as  w el a s   elec tr o d g eo m etr y   an d   co n f i g u r atio n .     2 . 1 . 1 .   L ig htning   I m pu ls G ener a t i o n     Stan d ar d   1 . 2 /5 0   lig h tn i n g   i m p u ls i s   g e n er ated   b y   an   i m p u l s g en er ato r ,   w h ic h   ca p ab le  o f   p r o d u cin g   i m p u l s es  a s   h ig h   a s   4 0 0 k V.   5 0 n s   r is ti m ca p ac iti v d i v id er   w as  u s ed   f o r   i m p u ls v o l tag m ea s u r e m e n t.  Oth er   m ea s u r e m en t   eq u ip m e n i n cl u d es  a   d ig ita s to r ag e   o s cill o s co p e,   h u m id it y   s e n s o r ,   an d   te m p er at u r s en s o r .     2 . 1 . 2 .   CF 3 I   G a s   F il lin g   a nd   Re m o v a l Sy s t e m     I n   o r d er   to   en s u r n o   g as  w ill  b r elea s ed   in to   th atm o s p h er e,   r eliab le   an d   leak p r o o f   s y s t e m   h as  to   b in   p lace .   T o   r ea lize  th is   r ea s o n ,   g as  f illi n g   an d   r e m o v al  s y s te m   m ad b y   DI L i s   u s ed   in   t h ex p er i m e n tal  s et u p .   T h s y s te m   in cl u d es  f ilter ,   co m p r es s o r ,   an d   v ac u u m   co m p r ess o r   to   s to r th g as  in   s p ec iall y - d esi g n ated   g as c y li n d er s .     2 . 1 . 3 .   E lect ro de  G eo m et ry   a nd   Co nfig ura t io n     R o d - p lan e lectr o d co n f i g u r atio n   is   u s ed   in   th is   s t u d y .   T h tip   d ia m eter   o f   th r o d   el ec tr o d is   1 m m ,   w h ile  f o r   p lan elec tr o d e,   th d ia m eter   is   9 0 m m ,   w it h   5 m m   r ad iu s   ar o u n d   its   ed g e .   A ll  elec tr o d es  ar e   m ad f r o m   b r as s .   T h s u r f ac es  o f   t h elec tr o d es  ar e   m ir r o r   f in is h ed ,   to   e n s u r n o   e f f ec f r o m   p r o tr u s io n   w h ic h   m a y   co m p r o m is t h test   r esu lt s .   T h r o d   elec tr o d is   co n n ec ted   to   th h ig h   v o lta g e   s u p p l y ,   w h ile  t h e   p lan elec tr o d is   g r o u n d ed .   T o   r ep r esen v ar io u s   f ield   u n i f o r m itie s ,   th g ap   d is ta n ce   b etw ee n   t h elec tr o d es  ca n   b v ar ied .   T o   ac h iev th is ,   th g r o u n d   elec tr o d is   v er ticall y   m o v ea b le  in   o r d er   to   ac h iev th d esire d   g ap   len g th .   T h m o v e m e n o f   t h g r o u n d   elec tr o d is   co n tr o lled   b y   an   o u ts id lap to p ,   c o n n ec ted   w it h   ca b le   th r o u g h   co m p r ess io n   s ea f i ttin g .   Usi n g   t h i s   s y s te m ,   th elec tr o d g ap   d is tan ce   ca n   b v ar ied   w it h o u t h n ee d   to   r em o v th g as i n s id th p r ess u r v es s el.     2 . 2 .   M e a s ure m e nt  T ec h niq ues     T h is   s ec tio n   d escr ib es  t h s ta n d ar d   m ea s u r e m e n t   tec h n iq u e s   ad o p ted   in   th ex p er i m e n tal   s tu d y ,   a s   w ell  a s   s i m u latio n   tec h n iq u t o   m o d el  th s et u p .     2 . 2 . 1 .   5 0 B re a k do w n Vo lt a g e     Fo r   th is   tes t,  U 50   f o r   C F 3 I - CO 2   g as  m i x tu r e s   ar o b tain ed   as  ac co r d in g   to   th Sta n d ar d   [ 7 ] .   T h u p - an d - d o w n   m et h o d   is   u s ed   to   d eter m i n U 50   b y   ap p ly in g   at  least  2 0   im p u l s s h o ts   at  ti m ed   in ter v a o f     1 2 0   s ec o n d s .     2 . 2 . 2 .   M a x i m u m   E lect ric  F ield     C OM SO L   M u ltip h y s ics  v er s io n   4 . 3 is   u s ed   to   ca r r y   o u th m o d ellin g   an d   el ec tr ic  f ield   co m p u tatio n s .   T h m o d ellin g   is   s i m p lifie d   in to   t w o - d i m en s io n a ( 2 D)   m o d el  i n s te ad   o f   f u ll  t h r ee - d i m en s io n al   ( 3 D)   m o d el.   E v e n   t h o u g h   it  is   in   a   2 m o d el,   th ac c u r ac y   o f   th e   s i m u latio n   r esu lt s   w ill   n o b e   af f ec ted .   B y   ad o p tin g   t h i s   tech n iq u e,   m e m o r y   an d   p r o ce s s i n g   ti m w il l b s av ed .   Ax is - s y m m etr ic  f ea tu r es   ar e   u s ed   to   s i m p l if y   f u r t h er   th m o d el  w ith o u t a f f ec t in g   t h s i m u latio n   r es u lt s .       3.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S       I n   an   ef f o r to   in v e s tig a te  th ef f ec o f   g as  p r ess u r o n   th i n s u latio n   p er f o r m an ce   o f   C F 3 I - CO 2   g as   m i x tu r e s   u s ed   in   th is   s t u d y ,   o n l y   t h r o d - p lan elec tr o d co n f i g u r atio n   is   u s ed   f o r   th a t   p u r p o s e.   T h is   is   to   en s u r t h at,   f o r   all  g as  p r es s u r es,  test s   t h at  ar ca r r ied   o u t   o n   th e   g ap   len g t h   b et w ee n   t h elec tr o d es  ca n   b e   ex ten d ed   to   th m a x i m u m   all o w ab le  len g t h ,   w h ile  k ee p in g   th i m p u ls v o lta g le v el  at  s af v al u f o r   th e   b u s h in g .       A s   f o r   th is   tes t,  ap ar f r o m   1 . 0 b ar   ( ab s )   o f   C F 3 I - CO 2   p r ess u r w h ic h   h a s   b ee n   u s ed   i n   p r ev io u s   s tu d ie s ,   th p r ess u r is   in cr ea s ed   to   1 .5 b ar   ( ab s )   an d   2 . 0 b a r   ( ab s ) .   A cc o r d in g   to   Dalto n s   L a w ,   th p ar tia l   p r ess u r o f   ea ch   C F 3 I   an d   C O 2   g as  m i x t u r is   s h o w n   i n   T ab le ,   p lace d   ac co r d in g   to   th co r r esp o n d in g   to tal   p r ess u r o f   t h g a s   m i x t u r es .   T ests   w er ca r r ied   o u w it h   b o th   p o s iti v an d   n e g ati v i m p u ls p o lar itie s   i n   r o d - p lan e   elec tr o d e   co n f i g u r atio n .   T h r esu lt s   ar p lo tted   in   Fig u r 1   an d   Fig u r 2   ac r o s s   v ar io u s   elec tr o d g ap   len g t h s   a n d   g as   p r ess u r es.   R ef er r i n g   to   Fi g u r 1 ,   as  ex p ec ted   u n d er   r o d - p lan co n f i g u r atio n ,   U 50   f o r   th n eg at iv e   i m p u l s is   m u c h   h i g h er   t h a n   f o r   th p o s i tiv i m p u ls e.   T h is   i s   tr u e   f o r   all  p r ess u r e s .   I ca n   b s a id   th at  th U 50   in cr ea s es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 7   :   3 0 8 8     3 0 9 4   3090   w it h   t h p r ess u r o f   t h C F 3 I - CO 2   g a s   m ix tu r e.   C ar e f u ex a m i n atio n   o f   th d i f f er en ce   b et w ee n   1 . 0 b ar   ( ab s )   w it h   2 . 0 b ar   ( a b s )   u n d er   n eg ati v i m p u ls r ev ea l s   th at  t h er is   an   al m o s co n s ta n i n cr e m en o f   U 50   w i th   p r ess u r f o r   all  th g ap   len g t h s   in v o l v ed .   A n   i n cr e m e n o f   3 1 k in   U 50   ca n   b e   ca lcu lated   f o r   2 cm   an d   3 cm   g ap s ,   w h er ea s   t h er is   a n   in cr e m en t o f   2 5 k f o r   th r e m ai n i n g   g ap   len g t h s .       T ab le   1 .   P ar tial p r ess u r es o f   C F 3 I   an d   C O 2   g ases   f o r   m i x t u r r atio   o f   3 0 % - 70%   T o t a l   P r e ssu r e   ( b a r   [ a b s ] )   P a r t i a l   P r e ssu r e   o f   C F 3 I   ( b a r   [ a b s ] )   P a r t i a l   P r e ssu r e   o f   C O 2   ( b a r   [ a b s ] )   1 . 0   0 . 3 0   0 . 7 0   1 . 5   0 . 4 5   1 . 0 5   2 . 0   0 . 6 0   1 . 4 0           Fig u r 1 . U 50   cu r v es  f o r   v ar io u s   p r ess u r es i n   r elatio n   to   g ap   len g th s           Fig u r 2 .   E m ax   cu r v es  f o r   v ar io u s   p r ess u r es i n   r elatio n   to   g ap   len g th s         Ho w e v er ,   u n d er   t h p o s iti v i m p u l s e,   t h r elati v in cr ea s e   w it h   p r ess u r e   in   U 50   is   s ee n   t o   d ec r ea s f r o m   1 c m   to   5 c m ,   w i th   2 3 . 5 k at  1 c m ,   1 9 k a 2 c m ,   a n d   o n l y   1 6 k V   at  5 c m .   Gen er all y ,   it  ca n   b s aid   th a U 50   cu r v es   f o r   C F 3 I - CO 2   ( 3 0 % - 7 0 %)  m i x t u r i n   r elati o n   to   g ap   len g t h ,   u n d er   a   r o d - p lan elec tr o d e   co n f i g u r atio n ,   ar th s a m f o r   p r ess u r o f   1     2 b a r .     Sin ce   U 50   in cr ea s es  s i g n if ican tl y   w it h   g ap   len g th   u n d er   r o d - p lan co n f ig u r atio n   ( n e g ati v i m p u ls e   p o lar ity ) ,   w h ich   i s   tr u f o r   al p r ess u r es  s t u d ied ,   E m ax   w i ll   also   b in cr ea s ed   a cc o r d in g   to   U 50   d ep icted   in   Fig u r 2 .   Fro m   1 c m   to   5 c m ,   th i n cr ea s es  i n   E m ax   ar 3 6 7 k V/c m   f o r   1 . 0 b ar ,   3 8 5 k V/cm   f o r   1 . 5 b ar ,   an d   3 0 0 k V/c m   f o r   2 . 0 b ar .   C o n s id er in g   th i n cr ea s i n   E m a x   in   ter m s   o f   p er ce n tag p r o v id es  m o r in ter est in g   r esu lt s At  1 . 0 b ar   o f   p r es s u r e,   an   in cr e m e n o f   1 0 5 in   E m a x   ca n   b ca lc u lated ,   w h er ea s   f o r   1 . 5   an d   2 . 0 b ar ,   th er ar 8 7 an d   5 3 in cr em en ts   i n   E max   r esp ec tiv el y .   W ith   t h is   i n f o r m atio n ,   it  ca n   b n o ted   th at  f o r   1 . 5 b ar   an d   f r o m   1 c m   to   5 c m   g ap ,   t h in cr e m e n i n   t h ab s o lu te  v a lu o f   E m ax   i s   h ig h er   th a n   at  1 . 0 b ar .   Ho w ev er ,   i n   ter m s   o f   p er ce n ta g e,   t h in cr e m en t is lo w er   th a n   t h at  o f   1 . 0 b ar .   2b ar + ve   1b ar + ve   1.5 b ar + ve   2b ar   - ve   1b ar  - ve   1.5 b ar  - ve   0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 2 4 6 U 50   ( kV )   G ap   l e n g th   ( c m)   2b ar + ve   1b ar + ve   1.5 b ar + ve   2b ar  - ve   1b ar  - ve   1.5 b ar  - ve   0 200 400 600 800 1000 0 2 4 6 E max   ( kV /c m)   G ap   l e n g th   ( c m)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P r ess u r i z ed   C F 3 I - C O2   Ga s   M ixtu r u n d er Lig h tn in g   I mp u ls a n d   I ts   S o lid   B y - P r o d u cts ( M.  S .   K a ma r u d in )   3091     Un d er   p o s iti v i m p u l s e,   E m a x   cu r v e s   ar al m o s f lat   t h r o u g h o u th g ap   le n g th   f o r   all  p r e s s u r es.  s lig h i n cr ea s e   ca n   b o b s er v ed   at  1 . 0   an d   1 . 5 b a r ,   w h ile  a   v er y   s m all  d ec r ea s is   o b s er v ed   at  2 . 0 b a r .   A n   in cr ea s i n   p r ess u r w ill  in cr e ase  th E m a x   v al u b u t h b eh av io u r   o f   th E m a x   w ill  b al m o s th s a m e   v al u e   f o r   all  t h g ap   le n g th s   f o r   all  p r ess u r es.   I n   g e n er al,   as   w it h   U 50 ,   it c a n   b s a id   th at ,   f o r   C F 3 I - CO 2   ( 3 0 % - 7 0 %)   g as  m i x t u r e,   E m ax   c u r v es  ar t h s a m e   f o r   p r ess u r es   o f   1     2 b ar   in   r elatio n   to   g ap   len g t h   u n d er   r o d - p lan elec tr o d co n f ig u r atio n .       4.   O B SE RVAT I O O SO L I B Y - P RO DUCTS   O F   CF 3 I - CO 2   M I XT UR E S   I n   t h is   in v est ig at io n ,   t w o   s a m p les  o f   el ec tr o d es,  t h r o d   ele ctr o d an d   p lan ( g r o u n d )   ele ctr o d h av b ee n   s t u d ied   to   ex a m i n th e   s o lid   b y - p r o d u cts.   Fi g u r e   3   an d   Fi g u r e   4   s h o w   t h b r o w n i s h   m ater ial   o n   ea c h   elec tr o d e.   I n   all  o b s er v atio n s ,   th s o lid   b y - p r o d u ct  is   m o r lik el y   to   b d ep o s ited   o n   t h e   h ig h   v o lta g o r   en er g ized   elec tr o d r ath er   t h a n   t h g r o u n d   elec tr o d e.   T h p atter n   o f   t h s o lid   d ep o s its   o n   b o th   h ig h   v o lta g an d   g r o u n d   elec tr o d es  ar v er y   s i m ilar   to   t h d a m a g ca u s ed   b y   d co r o n i n   SF 6   g a s .   Fig u r 3   s h o w s   t h e   s o lid   d ep o s its   ar m u c h   cl ea r er   o n   th s u r f ac w h er t h f i eld   lin is   t h h ig h e s ( n ea r   t h tip   o f   th r o d ) ,   as  ex p lain ed   b y   Yan al lah   a n d   P o n ti g [ 8 ] .   T h is   s i m ilar it y   w it h   th d co r o n ef f ec t s   h as  al s o   b ee n   r ep o r ted   b y   An is   an d   Sriv a s ta v [ 9 ] .   T h p r e - b r ea k d o w n   p h e n o m e n u n d er   o b s er v ed   u n d er   d v o lta g i s   also   g e n er all y   tr u u n d er   i m p u l s v o lta g es  [ 9 ] .             Fig u r 1 .   So lid   b y - p r o d u cts o n   r o d   elec tr     Fig u r 2 .   So lid   b y - p r o d u cts o n   p lan ele       T o   an al y s th s o lid   b y - p r o d u ct  d ep o s ited   o n   th elec tr o d es,  t w o   m eth o d s   ar in v o lv ed ,   i m ag e   m ag n i f icat io n   is   ca r r ied   o u u s in g   Sca n n in g   E lectr o n   Mic r o s co p ( SEM )   an d   elem en a n al y s i s   is   d o n u s in g   an   E n er g y   Dis p er s i v X - R a y   ( E DX)   Sp ec tr o m eter .   B y   u s i n g   th ese  t w o   m et h o d s ,   an y   ele m en th at  ex i s ts   o n   th s u r f ac o f   t h elec tr o d es c an   b an al y s ed   an d   co n f ir m ed .   Scan n in g   elec tr o n   m icr o s co p i m a g f o r   r o d   elec tr o d an d   p lan elec tr o d ar s h o w n   i n   F ig u r 5   an d   Fig u r 6   r esp ec tiv el y .   T h ef f ec t s   o f   s p ar k o v er s   ca n   b s ee n   o n   b o th   elec tr o d es,  in   th f o r m   o f   r o u g h   s u r f ac es.             Fig u r 5 .   E lectr o n   i m a g o f   r o d   ele ctr o d e     Fig u r 6 .   E lectr o n   i m a g o f   p lan elec tr o d e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 7   :   3 0 8 8     3 0 9 4   3092   Fig u r 7   s h o w s   t h s p ec tr u m   a n al y s i s   o n   th r o d   elec tr o d e,   a n d   T ab le  2 s h o w s   th d etec ted   ele m e n ts   in   th w e ig h t a n d   ato m ic  p er ce n tag e.   Me a n w h ile,   Fi g u r 8   an d   T ab le  3   s h o w   t h r es u lts   f r o m   t h p lan elec tr o d an al y s i s .   As  ca n   b s ee n   f r o m   t h f i g u r es  an d   tab les,  b o th   r o d   an d   p la n elec tr o d es  co n tain   io d in as  th m ai n   ele m e n t.  Mo r io d in is   d ep o s ited   o n   th r o d   elec tr o d co n tr ib u tin g   a s   m u c h   as  5 3 . 8 0 o f   th o v er all  w ei g h t,   w h ile   o n   a   p lan e   elec tr o d e ,   i o d in is   co n tr ib u tin g   4 1 . 7 4 %.  I f   t h er is   a   s o lid   d ielec tr ic   b et w ee n   th e   h ig h   v o ltag elec tr o d an d   g r o u n d   elec tr o d e ,   io d in m a y   d ep o s it  o n   th s u r f ac o f   th elec tr o d an d   w il l   s ig n i f ica n tl y   a f f ec t t h in s u lati o n   s tr en g t h   o f   t h C F 3 I   g as,  as   w as r ep o r ted   b y   T ak ed et  al.   [ 1 0 ] [ 1 1 ] .   B ased   o n   th ab o v an al y s i s ,   it  is   i m p o r tan th at  e f f o r ts   to w ar d s   r ed u ci n g   t h a m o u n o f   io d in ar ca r r ied   o u to   en s u r th in s u latio n   s tr en g t h   o f   th C F 3 I   g a s   an d   its   m i x t u r es  ar k ep at  th h i g h e s lev el .   Oth er   d is ti n cti v ele m en t s   d et ec ted   b y   t h E DX  i n clu d ca r b o n   an d   o x y g en ,   w h ic h   co m e   f r o m   C O 2   g a s ,   as  w ell  a s   co p p er   an d   zin c,   w h ic h   ar th ele m en t s   i n   th elec tr o d m ater ial  co n s is tin g   o f   b r as s .             Fig u r e   7 .   E DX  s p ec tr u m   o n   r o d   elec tr o d e     Fig u r e   8 .   E DX  s p ec tr u m   o n   p lan elec tr o d e       T ab le   2 .   E lem en t a n al y s i s   f r o m   an   E DX  s p ec tr u m   o n   r o d   elec tr o d e   El e me n t   W e i g h t %   A t o mi c %   C a r b o n   ( C )   6 . 6 2   2 2 . 1 1   O x y g e n   ( O )   1 3 . 5 4   3 3 . 9 8   F l u o r i n e   ( F )   6 . 8 0   1 4 . 3 7   C h l o r i n e   ( C l )   0 . 4 8   0 . 5 4   P o t a ssi u m (K )   0 . 5 3   0 . 5 4   I r o n   ( F e )   0 . 8 1   0 . 5 9   C o p p e r   ( C u )   9 . 7 3   6 . 1 5   Z i n c   ( Z n )   7 . 6 9   4 . 7 2   I o d i n e   ( I )   5 3 . 8 0   1 7 . 0 1   T o t a l s   1 0 0   1 0 0       T ab le   3 .   E lem en t a n al y s i s   f r o m   an   E DX  s p ec tr u m   o n   p lan elec tr o d e   El e me n t   W e i g h t %   A t o mi c %   C a r b o n   ( C )   3 . 9 7   1 5 . 9 6   O x y g e n   ( O )   1 0 . 9 3   3 2 . 9 8   F l u o r i n e   ( F )   1 . 4 6   3 . 7 1   I r o n   ( F e )   0 . 7 1   0 . 6 1   C o p p e r   ( C u )   2 1 . 5 4   1 6 . 3 6   Z i n c   ( Z n )   1 9 . 6 4   1 4 . 5 0   I o d i n e   ( I )   4 1 . 7 4   1 5 . 8 7   T o t a l s   1 0 0   1 0 0       5.   CO NCLU SI O N   T h is   in v esti g atio n   co n cl u d es  th at  h ig h er   p r ess u r es  o f   C F 3 I - CO 2   m ix t u r es  p r o v id b etter   in s u latio n   s tr en g th .   T h s t u d y   in   t h r o d - p lan elec tr o d co n f i g u r at io n   s h o w s   th a U 50   an d   E m a x   cu r v e s   alo n g   t h in cr ea s i n g   g ap   len g t h   ar th e   s a m i n   ac co r d an ce   w it h   t h i m p u l s p o lar it y .   Ho w e v er ,   s m aller   s ta n d ar d   d ev iatio n   is   o b s er v ed   a n d   ca lcu lated   f o r   h i g h er   p r ess u r e,   p ar ticu lar l y   u n d er   p o s iti v i m p u ls p o lar it y .   Ob s er v atio n   o n   s o lid   b y - p r o d u cts  o f   CF 3 I - CO 2   g a s   m ix t u r e s   r ev ea l s   th a io d in i s   d ep o s ited   o n   th elec tr o d alo n g   w it h   ca r b o n   an d   o x y g e n .   Ho w ev er ,   io d i n is   m o r o f   co n ce r n   a s   it  ta k e s   ar o u n d   5 0 o f   th e   to tal  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P r ess u r i z ed   C F 3 I - C O2   Ga s   M ixtu r u n d er Lig h tn in g   I mp u ls a n d   I ts   S o lid   B y - P r o d u cts ( M.  S .   K a ma r u d in )   3093   w ei g h o f   th b y - p r o d u cts   an d   h as  b ee n   p r o v e n   to   a f f ec th i n s u latio n   s t r e n g th   o f   C F 3 I   g as  m i x t u r es  b y   p r ev io u s   r esear ch .       ACK NO WL E D G M E NT S   T h au th o r s   w is h   to   th a n k   Min i s tr y   o f   Hi g h er   E d u ca tio n   ( MO HE ) ,   Ma la y s ia  f o r   th ap p r o v ed   Fu n d a m e n tal  R esear ch   Gr a n Sch e m ( FR GS)   v o te  n u m b er   1 5 3 1 .       RE F E R E NC E S   [1 ]   Y.  Qiu   a n d   E.   Ku f f e l,   Co m p a riso n   o f   S F 6 /N 2   a n d   S F 6 /CO 2   G a M ix tu re a A lt e rn a ti v e to   S F 6   G a s ,   IEE T ra n s.   Die lec tr.   El e c tr.   In su l. ,   v o l.   6 ,   n o .   6 ,   p p .   8 9 2 8 9 5 ,   1 9 9 9 .   [2 ]   Y.  Qiu   a n d   Y.  P .   F e n g ,   In v e stig a ti o n   o f   S F 6 - N 2 ,   S F 6 - CO 2   a n d   S F 6 - A ir  a S u b stit u tes   f o S F 6   In s u l a ti o n ,   in   IEE E   In ter n a t io n a S y mp o si u m o n   E lec trica In su la ti o n ,   1 9 9 6 ,   n o .   2 ,   p p .   7 6 6 7 6 9 .   [3 ]   M .   Hik it a ,   S .   O h tsu k a ,   S .   Ok a b e ,   a n d   S .   Ka n e k o ,   In s u lati o n   C h a ra c teristics   o f   G a M ix tu re in c lu d i n g   P e rf lu o r o c a rb o n   G a s,”  IEE T ra n s.  Die lec tr.   El e c tr.   In su l . ,   v o l.   1 5 ,   n o .   4 ,   p p .   1 0 1 5 1 0 2 2 ,   2 0 0 8 .   [4 ]   M .   Hik it a ,   S .   Oh tsu k a ,   S .   Ok a b e ,   a n d   G .   U e ta,  Bre a k d o w n   M e c h a n ism   in   C 3 F 8 /CO 2   Ga M ix t u re   u n d e No n - Un if o rm   F ield   o n   th e   Ba sis  o f   P a rti a Disc h a rg e   P ro p e rti e s,”  IEE E   T ra n s .   Die lec tr.   El e c tr.   In su l. ,   v o l.   1 6 ,   n o .   5 ,   p p .   1 4 1 3 1 4 1 9 ,   Oc t.   2 0 0 9 .   [5 ]   K.  M o c h izu k i,   T .   Ue n o ,   H.  M izo g u c h i,   S .   Ya n a b u ,   S .   Yu a sa ,   a n d   S .   Ok a b e ,   Ev a lu a ti o n   o f   In terru p ti o n   Ca p a b i li ty   o n   V a rio u G a s e s,”  in   Ga se o u Die lec trics   X ,   L .   G .   Ch risto p h o r o u ,   J.  K.   Olth o f f ,   a n d   P .   V a ss il io u ,   E d s.  Ne w   Yo rk :   S p rin g e S c ien c e   +   Bu si n e ss   M e d ia,  In c . ,   2 0 0 4 ,   p p .   2 6 5 2 7 0 .   [6 ]   L .   Ch e n ,   P .   W id g e r,   M .   Ka m a ru d in ,   H.   G riff it h s,  a n d   A .   Ha d d a d ,   CF 3 G a M ix tu re s:  Bre a k d o w n   Ch a ra c teristics   a n d   P o ten ti a l   f o El e c tri c a In su la ti o n , ”  IEE T ra n s.   Po we r De li v . ,   v o l.   P P ,   n o .   9 9 ,   p .   1 ,   2 0 1 6 .   [7 ]   Eu ro p e a n   Co m m it te  f o El e c tro tec h n ica S tan d a r d iza ti o n ,   BS   EN  6 0 0 6 0 - 1  :  2 0 1 0   BS S tan d a rd s P u b li c a ti o n   Hig h - v o lt a g e   tes tec h n iq u e P a rt  1  :  G e n e ra d e f in it io n s an d   tes re q u irem e n ts,   2 0 1 0 .   [8 ]   K.  Ya n a ll a h   a n d   F .   P o n t ig a ,   S e m i - A n a l y ti c a S tatio n a ry   M o d e o f   a   P o in t - to - P lan e   Co ro n a   Disc h a rg e ,   Pl a sm a   S o u rc e s S c i.   T e c h n o l. ,   v o l.   2 1 ,   n o .   4 ,   2 0 1 2 .   [9 ]   H.  A n is  a n d   K.  S riv a sta v a ,   P re - Bre a k d o w n   Dis c h a rg e s   in   Hig h l y   No n - Un if o rm   F ield s in   Re latio n   t o   G a s - In su late d   S y st e m s,”  IEE T ra n s.  El e c tr.   In su l. ,   v o l .   EI - 1 7 ,   n o .   2 ,   p p .   1 3 1 1 4 2 ,   A p r.   1 9 8 2 .   [1 0 ]   T .   T a k e d a ,   S .   M a tsu o k a ,   A .   Ku m a d a ,   a n d   K.  Hid a k a ,   S p a rk o v e a n d   S u rfa c e   Fl a sh o v e Ch a ra c t e ristics   o CF 3 Ga u n d e Ap p li c a ti o n   o Na n o s e c o n d   S q u a re   Pu lse   Vo lt a g e ,   in   1 6 th   In tern a ti o n a S y m p o siu m   o n   Hig h   V o lt a g e   En g in e e rin g ,   2 0 0 9 ,   p p .   8 1 2 8 1 7 .   [1 1 ]   T .   T a k e d a ,   S .   M a tsu o k a ,   A .   Ku m a d a ,   a n d   K.  Hi d a k a ,   Fl a s h o v e Ch a ra c ter isti c o CF 3 I   o n   t h e   Die lec tric  S u rfa c e ,   in   P ro c e e d in g o f   XV I II  In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   Ga Disc h a rg e a n d   T h e ir  A p p li c a ti o n s 2 0 1 0 ,   p p .   268 2 7 1 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       M .   S .   K a m a r u d i n   o b tain e d   h is  B. En g .   a n d   M . En g .   De g re e in   E lec tri c a En g in e e rin g   ( P o w e r)  f ro m   Un iv e rsiti   T e k n o lo g i   M a lay sia   (UT M in   2 0 0 3   a n d   2 0 0 5 ,   re s p e c ti v e l y ,   a n d   a   P h . D.   in   Hig h   V o l tag e   En g in e e rin g   f ro m   Ca rd iff   Un iv e rsit y ,   UK ,   in   2 0 1 4 .   C u rre n tl y ,   h e   is  a   se n io lec tu re i n   th e   F a c u lt y   o f   El e c tri c a &   El e c tro n ic  En g in e e rin g   a Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a la y sia   (U T HM).   His  re s e a rc h   in tere sts   in c lu d e   g a d isc h a rg e s,  h ig h   v o lt a g e   su rg e   a rre ste rs,  a n d   d iele c tri c a n d   e lec tri c a in su lat io n   sy ste m .   He   is  re g istere d   with   t h e   Bo a rd   o f   En g in e e rs  M a la y sia   (BEM ).   He   is  a lso   c u rre n tl y   a   m e m b e o f   IEE a n d   a   g ra d u a te m e m b e o f   In stit u ti o n   o f   En g in e e rs,  M a lay sia   (IE M )         A.  H a d d a d   o b tain e d   a   f irst  d e g re e   in   e lec tri c a e n g in e e rin g   in   1 9 8 5   a n d   t h e n   a   P h . D.  d e g re e   in   h ig h   v o lt a g e   e n g in e e rin g   in   1 9 9 0 .   He   is  n o w   a   P r o f e ss o in   e lec tri c a e n g in e e rin g   a Ca rd if Un iv e rsit y   w it h   re sp o n sib il it y   f o re se a r c h   in   h ig h   v o lt a g e   e n g in e e rin g .   His  re se a rc h   in tere sts  a r e   in   o v e rv o lt a g e   p ro tec ti o n ,   in s u lat io n   sy ste m s,  in su latio n   c o o rd i n a t io n   a n d   e a rth in g   o f   e lec tri c a l   e n e rg y   s y ste m s.  H e   h a p u b li sh e d   a n   IET - P o w e S e ries   Bo o k   o n   A d v a n c e s   in   Hig h   V o lt a g e   En g in e e rin g .   He   is  a   m e m b e o f   CI G RE   w o rk in g   g r o u p a n d   a   m e m b e o BS P EL 1 /2 ,   IEC   T C3 7 .   He   se rv e o n   th e   sc ien ti f ic  c o m m it te e o f   s e v e ra in tern a ti o n a c o n f e re n c e s.  He   is  a   F e ll o w   o f   th e   IET .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 7   :   3 0 8 8     3 0 9 4   3094     B . C.   K o k   o b tain e d   h is   B. E n g .   (El e c tri c a En g in e e rin g ),   M . E n g .   ( P o w e S y ste m s),  a n d   P h . D   (El e c tri c a En g in e e rin g f ro m   Un iv e rsiti   Tek n o lo g M a la y sia   (U TM in   1 9 9 8 ,   2 0 0 2 ,   a n d   2 0 0 9 ,   re sp e c ti v e l y .   In   1 9 9 8 ,   h e   jo i n e d   t h e   De p a rtme n o f   En g in e e rin g ,   Li k o m   T e c h n o l o g y   S d n .   Bh d . ,   a s a p ro d u c e n g i n e e r.   Be tw e e n   2 0 0 1   a n d   2 0 0 4 ,   h e   h a s j o in e d   T NB Re se a rc h   ( T NBR) a s re se a rc h   a ss o c iate .   S in c e   2 0 0 4 ,   h e   h a b e e n   w it h   th e   De p a rtm e n o f   El e c tri c a P o w e En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a la y sia   (U T HM).   He   is  c u rre n tl y   se rv in g   U T HM  a As so c iate   P r o f e ss o r.   His  c u rre n tec h n ica in tere sts  in c lu d e   p o w e s y ste m   s tu d ies ,   re n e w a b le  e n e rg y   a n d   e n e rg y   h a r v e stin g   s y ste m a n d   HV DC  s y ste m   m o d e li n g   a n d   si m u latio n .   He   h a w o rk e d   o n   sp e c ial  HV DC  c o n tro l   stu d ies   w it h   T NBR  f ro m   2 0 0 1   t o   2 0 0 2 .   He   h a p u b li s h e d   m o re   th a n   5 0   p u b li c a ti o n in   th e   f ield o f   p o we s y st e m a n d   re n e w a b le  e n e rg y   s y s te m s.  S in c e   1 9 9 8 ,   h e   h a b e e n   re g istere d   w it h   th e   B o a rd   o f   En g in e e rs  M a lay sia   (BEM ).   He   is  c u rre n tl y   a   m e m b e o f   IEE a n d   a   g ra d u a te m e m b e o f   In stit u t io n   o f   En g in e e rs,  M a lay sia   (IE M )         N.  A.  M .   J a m a il   is  a   le c tu re o f   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a l a y sia   sin c e   2 0 0 8 .   S h e   re c e iv e d   th e   Ba c h e lo r   d e g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia   in   2 0 0 5 ,   M . En g   in   P o w e S y ste m   f ro m   U n iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a la y sia   in   2 0 0 7   a n d   P h . D.  in   Hig h   V o l tag e   En g in e e rin g   f ro m   Un iv e r siti   T e k n o l o g M a la y sia ,   in   2 0 1 5 .   He re se a r c h   in tere sts in c lu d e   c o n d i ti o n   m o n it o rin g   o f   p o ly m e n a n o c o m p o site  in su lati o n   f o HV   p u r p o se ,   d iele c tri c a n d   e lec tri c a in su latio n .   S h e   is  re g istere d   w it h   th e   Bo a rd   o f   En g in e e rs  M a la y sia   (BEM ).       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.