I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  1 5 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   3 5 2 ~ 3 6 0   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 1 5 . i 1 . pp 352 - 360           352       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : // ija p e. ia esco r e. co m/   4 7 3  kV  lig htning i mpuls e t es o a n   insul a tor embedd ed in  press urized  and h ea ted  liqui d ni trog en       Ste f a n F ink ,   Sv en  L a ute ns a ck ,   Vo l k er   Z wec k er   I n st i t u t e   f o r   Te c h n i c a l   P h y s i c s K a r l sr u h e   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y   ( K I T)   -   C a mp u s N o r d E g g e n st e i n - Le o p o l d s h a f e n G e r ma n y       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 9 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Dec   1 2 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J an   9 ,   2 0 2 6       Li q u i d   n it r o g e n   is  t h e   m o st   c o m m o n   flu id   f o c o o li n g   su p e rc o n d u c ti n g   p o we e n g i n e e rin g   d e v ice s.  Th e   d iele c tri c   stre n g th   o a n   i n s u lato ro d   e m b e d d e d   in   li q u id   n it r o g e n   a a   p re ss u re   o 0 . 3   M P a   wa in v e stig a ted   with   li g h t n i n g   imp u lse   v o lt a g e   se ries   o 2 0   imp u lse o ±4 7 3   k fo g a p   len g th s   u p   to   5 0   m m   b e twe e n   a   g r o u n d e d   p lan e   a n d   a   h ig h   v o lt a g e   e lec tr o d e   in   th e   sh a p e   o a   b e ll .   Th e   i n flu e n c e   o b o il i n g   d u e   t o   q u e n c h in g   o th e   su p e rc o n d u c t o wa sim u late d   b y   h e a ti n g   imp u lse with   a   d u ra ti o n   o f   1 0 . 1   s.   Be fo re   tri g g e ri n g   t h e   h e a ter  imp u lse ,   th e   li q u i d   n it r o g e n   wa in   th e   su b c o o led   sta te  i. e . ,   a   p u re   li q u i d .   Tran sie n b u b b le  g e n e ra ti o n   d u e   to   t h e   h e a ter  imp u lse   wa c o n firme d   b y   v i d e o   re c o r d in g   t h ro u g h   a n   o b se rv a ti o n   win d o o th e   c ry o sta t .   Th e   v o lt a g e   o 4 7 3   k wa k e p b y   a   g a p   len g th   o f   1 8   m m   in   c a se   o f   imp u lse o f   p o siti v e   p o larit y .   g a p   o f   3 0   m m   wa n e c e ss a ry   in   c a se   o n e g a ti v e   p o larity .   He n c e ,   a   str o n g   p o larit y   e ffe c wa s   fo u n d .   Ca lcu late d   field   v a l u e b a se d   o n   th e   e x p e rime n tal  re su lt d o   n o t   e x c e e d   li m it u se d   fo th e   h ig h   v o lt a g e   d e si g n   st u d y   fo a   su p p o rt   in su lat o r   o a   su p e rc o n d u c ti n g   fa u lt   c u rre n t   li m it e r.   K ey w o r d s :   Flas h o v er   L ig h tn in g   im p u ls e   L iq u id   n itr o g en   Su p er co n d u ctiv ity   Vo ltag b r ea k d o wn   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Stef an   Fin k   I n s titu te  f o r   T ec h n ical  Ph y s ics,  Kar ls r u h I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   ( KI T )   -   C am p u s   No r d   Her m an n - v o n - Helm h o ltz - Platz  1 ,   7 6 3 4 4   E g g e n s tein - L eo p o l d s h af en ,   Ger m a n y   E m ail:  f in k @ k it.e d u       1.   I NT RO D UCT I O N   I n cr ea s in g   f a u lt  cu r r e n ts   d u to   r is in g   p o wer   d em an d   o r   e n h an ce d   m esh in g   is   cr itical   is s u f o r   f u tu r e   g r id   p la n n in g   [ 1 ] .   On o p tio n   f o r   f ix in g   th e   p r o b lem s   o f   i n cr ea s in g   f au lt  c u r r en is   th e   u s o f   s u p er co n d u ctin g   f au lt  cu r r en t   lim iter s   ( S FC L )   [ 1 ] [ 3 ] .   SF C L   f o r   m ed iu m   v o ltag lev el   ex is o r   h av b ee n   o p er ated   in   p r o t o ty p e   p r o jects  in   g r id   [ 4 ] [ 6 ] .   Fo r   h ig h e r   v o ltag es  p r o jects  wer e   r ep o r ted   e. g .   in   [ 7 ] [ 9 ] .   T h e   p r esen tly   m o s ad v a n ce d   d ail y   g r id   o p er atin g   SF C L   is   o p e r ated   in   th e   2 2 0   k g r id   o f   UNE C in   Mo s co w,   R u s s ia  [ 1 0 ] .   s tu d y   [ 1 1 ]   d is cu s s ed   th f ea s ib ilit y   o f   3 8 0   k SF C L   f o r   Ger m an y   b u d i elec tr ic  is s u es  wer ca lcu lated   o n   r o u g h   e x tr ap o la tio n s   o f   d ielec tr ic  s tr en g th s   b ec au s o f   lack   o f   ex p e r im en t al  d ata  c o n ce r n i n g   v o ltag lev el   an d   s ize  ef f ec ts .   Hen ce ,   th d esig n   o f   c r y o g en ic  lar g s ca le  h ig h   v o ltag test   f ac ilit y   is   u n d er   d is cu s s io n   with   co n s id er atio n   o f   th r eq u ir em e n ts   o f   th 3 8 0   k SF C L .   So m s p ar k o v er   ex p er im e n ts   at  v o ltag es  o f   f ew  1 0 0   k a n d   w ith   g ap   len g th s   o f   f ew  1 0 t h s   o f   m m   p er f o r m e d   with   th alr e ad y   ex is tin g   f ac ilit y   “Fatelin i2 ”  m ay   d eliv e r   u s ef u in p u t   f o r   th e   d esig n   o u tli n o f   th f u tu r e   lar g e   s ca le  h ig h   v o ltag e   test   ap p ar atu s .   T h e   p r esen t p a p er   d escr ib es su ch   “m ed iu m   s ca le ”  h ig h   v o ltag ex p er im en t.   Pre s s u r ized   s u b co o led   liq u id   n itro g en   was  s elec ted   as  elec tr ical  f ield   s tr ess ed   co o lan [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   T h e   tr an s itio n   f r o m   t h s u p e r c o n d u ctin g   to   th e   n o r m al  co n d u ctiv e   s tate  ( “q u en ch )   is   f o r   th e   m o s s u p er co n d u ctin g   lar g e - s ca le  d ev ices ,   lik f u s io n   m ag n ets  u n wan ted   an d   p r e f er ab ly   n e v er   o cc u r r i n g   f au lt   ca s e.   I n   c o n tr ast,  f o r   th SF C L ,   it  is   th e   co r e   f ea tu r e.   Hen ce ,   th p o ten tial  im p ac o n   t h n i tr o g en   f lu id   b y   h ea t   in p u t is an   im p o r tan t to p ic   [ 1 4] [ 1 7 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       4 7 3   kV   lig h tn in g   imp u ls test   o f a n   in s u la t o r   emb ed d ed   in   p r ess u r iz ed   a n d   h ea te d     ( S tef a n   F in k )   353   Fu ll  wav s tan d ar d   lig h tn in g   i m p u ls wav ef o r m   was  s elec ted   f o r   th e   d escr ib e d   test s .   An   o v er v iew  o f   lig h tn in g   im p u ls b r ea k d o wn   v o ltag ex p er im en ts   with   liq u id   n itro g e n   an d   with o u in s u l ato r   was  p u b lis h e d   in   [ 1 8 ]   with   test s   o f   n e g ativ e   p o lar ity   u p   to   4 7 5   k V.   Ho w ev er ,   e x p er im e n ts   ar n o lis ted   ex p licitly   with   p o s itiv p o lar ity   ab o v 1 0 0   k ( s o m etim es  p o lar ity   is   n o c lear ) .   T h er e f o r e,   it  is   f o r eseen   to   p er f o r m   im p u ls e   test s   with   b o th   p o lar ities .   Flas h o v er s   f o r   liq u i d   to   s o lid   i n s u lato r   b o u n d ar ies  m a y   o cc u r   in   ca s m ec h an ical   s u p p o r t stru ctu r is   n ee d ed .   S u ch   s u p p o r t stru ctu r is   in cl u d ed   as p o s t in s u lato r   f o r   th 3 8 0   k SF C L   d esig n   an d   was id en tifie d   as o n o f   th m o s t c r itical  lo ca tio n s   f o r   r e ce iv in g   co m p ac t d im en s io n s   o f   th cr y o s tat  [ 1 1 ] .   T h p r esen p ap e r   d escr ib es  th in v esti g atio n   o n   d ielec tr ic  s tr en g th   o f   an   i n s u lato r   em b ed d ed   in   p r ess u r ized   s u b c o o led   liq u id   n itro g en   with   a   h ea ta b le  g r o u n d   elec tr o d e.   T h e   tar g et   wav e f o r m   was  s tan d a r d   lig h tn in g   im p u ls o f   4 8 0   k V .       2.   SE T UP   AND  T E S T   M E T H O D   T h in s u lato r   was  r o u n d   r o d   m ad e   o f   PE - HD  b ec au s th i s   m ater ial  h ad   s h o wn   b etter   r esis tan ce   ag ain s f lash o v er   d estru ctio n   c o m p ar ed   t o   h ar d er   m ater ial  at  least  f o r   len g th s   u p   to   1 0   m m   [ 1 9 ] .   T h in s u lato r   was  f ix ed   b y   s cr ew  ( m ater ial:  PA  6 . 6   with   g lass   f ib er )   o n   th b o tto m   g r o u n d   p lan e ,   wh i ch   was  m ad f r o m   s tain less   s teel.   T h s tain le s s   s t ee l h ig h   v o ltag elec tr o d was a r r an g ed   a b o v t h g r o u n d   el ec tr o d an d   h ad   th e   s h ap o f   b ell  wh ich   ca n   s u r r o u n d   th e   in s u lato r   co m p letel y   f o r   ad j u s tm en o f   th e   ze r o   d is tan ce .   T h e   r o o m   tem p er atu r d im en s io n s   ar s h o wn   in   Fig u r e   1   f o r   g ap   ex a m p le  len g th   b etwe en   elec tr o d e s   o f   3 0   m m .   E lectr ic  f ield   ca lcu latio n   is   b a s ed   o n   th ass u m p tio n   th at  th b ell  to u ch ed   th in s u lato r   r esu ltin g   in   a   tr ip le  p o in f o r m atio n .   m o d el  f o r   ca lcu latio n   o f   th elec tr ic  f ield   s tr en g th   was  estab lis h ed   with   th e   s im p lific atio n   th at  n o   g ap   e x is ts   b etwe en   in s u lato r   an d   b ell,   i.e . ,   t h er is   n o o n ly   tr ip l p o in t   b u t   tr ip l e   r in g .   T h is   s im p lific atio n   allo ws  th u s o f   2 D   m o d el   ( Fig u r 2 ) .   I s h o u ld   b n o te d   th at  th e   th er m al   co n tr ac tio n   o f   in s u lato r s   is   h ig h er   th an   f o r   m etals.  Hen ce ,   th in s u lato r   d iam eter   was  r ed u c ed   in   th m o d el  b y   2 [ 2 0 ]   d u to   th co o ld o w n .   T h r ad i u s   o f   th b o tto m   to r u s   p ar o f   th s teel  b ell  was  k ep at  r o o m   tem p er atu r co n d itio n s   o f   1 5   m m   b ec au s o f   th s h r in k ag o f   o n ly   0 . 3 % [ 2 0 ] .   Fin ally ,   th e   o u ter m o s t d iam eter   o f   th cr y o g en ic  b ell  m o d el  is   1 . 3 1   m m   s m aller   th an   th r o o m   tem p er at u r o u ter m o s d iam eter   o f   th b ell  with   1 0 1   m m   in   ca s o f   m an u f ac tu r in g   to ler an ce   o f   0 .   E lectr o d es  an d   i n s u lato r   wer e   in s talled   in   th b at h   cr y o s tat.   T h b ell  was  f ix e d   o n   tu b wh ich   ca n   b m o v ed   i n   v e r tical  d ir ec tio n   b y   tu r n in g   h a n d   w h ee l.  E ac h   tu r n   o f   th e   h an d   wh ee l   s h if ted   th e   b ell  f o r     2   m m .   T h e   d is tan ce   b etwe en   th lo west  p o in o f   th e   b ell  ( C   in   Fig u r e   2 )   an d   th p lan at  th p o in t   is   d esig n ated   as  “g ap   len g th ”.   I t   s h o u ld   b n o te d   th at  th e   len g th   b etwe en   th tr i p le  p o i n ( A   in   Fig u r 2 )   wh e r th r o u n d ed   m etal  s u r f ac o f   th b ell  to u ch ed   t h in s u lato r   an d   t h g r o u n d   elec tr o d tr ip le  p o in ( B )   was    1 5   m m   lo n g er   th a n   th g ap   le n g th .   Hea tin g   o f   th g r o u n d   p lan was  v er if ied   b y   b u b b le  o b s er v atio n   th r o u g h   o n o f   th win d o ws  o f   th cr y o s tat  b y   u s in g   web ca m .   Vid eo   r ec o r d in g   was  ad ju s ted   to   a   r eso lu tio n   o f   3 2 0   *   2 4 0   an d   r ate   o f   1 5   f r am es  p er   s ec o n d .   T h h an d   wh ee f o r   d is tan ce   v ar iatio n   b etwe en   th elec tr o d es  was  f ix ed   in   air   o n   to p   o f   a   cr y o g en ic  b u s h in g .   T h is   b u s h in g   is   m ad o f   r esin   im p r e g n ated   p ap er   ( m a n u f ac t u r er :   HSP,  Ger m an y ) .   T h b u s h in g   h as  an   o p er atio n   v o ltag f o r   s tan d ar d   lig h tn in g   im p u ls es  o f   5 5 0   k an d   was   f ix ed   o n   th cr y o s tat  lid   eq u ip p ed   with   s en s o r s   f o r   tem p er at u r e   an d   liq u id   n itro g e n   lev el  ( Fig u r 3 ) .             Fig u r 1 .   I n s u lato r   b etwe e n   h i g h   v o lta g “b ell”  elec tr o d an d   h ea tab le  g r o u n d   p lan e     Fig u r 2 .   2 B E m o d el  o f   b ell  to   p lan s etu p   with   in s u lato r     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   1 ,   Ma r ch   20 2 6 :   352 - 3 6 0   354   T h lig h tin g   im p u ls was  g en er ated   b y   Ma r x   g e n er at o r   m ain ly   b ased   o n   elem en t s   f r o m   a   co m m er cial  co n s tr u ctio n   k it  ( MWB ,   to d ay Pfif f n er   g r o u p )   wh ich   is   d esig n ed   f o r   m ax im u m   s tag n u m b er   o f   th r ee   ( Fig u r e   4 ) .   E n h an ce m en ts   wer d o n to   e x ten d   t h s etu p   to   4 - s tag d ev ice  with   t h tar g et  to   ac h ie v e   s tan d ar d   lig h tn in g   im p u ls w av ef o r m   with   p ea k   v o ltag es  u p   to   4 8 0   k f o r   th lo ad   Fate lin i2   in clu d in g   t h h ig h   v o ltag d iv i d er .   T h 4 8 0   k lim it wa s   s et  b y   th h ig h   v o ltag d iv id er   Hilo - T est HVT   3 0 0   R C R .   T h cr y o s tat  was  f illed   with   li q u id   n itro g en .   T h en   th p r ess u r was  in cr ea s ed   to   0 . 3   MPa  ( ab s o lu te) .   Af ter   waitin g   f o r   a b o u t   1   h   th f in a d ju s tm en o f   th e   s elec ted   g ap   len g th   was  d o n an d   th tem p er atu r o f   liq u id   n itro g e n   was  m ea s u r ed .   T h en   th tem p er atu r m ea s u r em en was  r em o v e d   an d   th h ig h   v o ltag test s   wer s tar ted .   Firstl y ,   f u n ctio n   ch ec k   o f   th Ma r x   g en er at o r   was  d o n with   v o ltag b elo 1 0 0   k V.   Nex t,   im p u ls es  with   2 0 0   k V,   3 0 0   k V ,   an d   4 0 0   k V   wer a p p lie d .   T h ese  4   im p u ls es  wer e   s in g le  im p u ls es  if   n o   v o ltag b r ea k d o wn   h ap p en ed .   Fin ally ,   2 0   lig h tn in g   im p u l s es  wer d o n e   with   p ea k   v o ltag o f   4 7 3   k V   b ec au s th a v ailab le  c o n s tr u ctio n   k it  elem en ts   d i d   n o allo to   r ea c h   th e   tar g et   v al u o f   4 8 0   k V.   T h m in im u m   waitin g   in ter v al   b et wee n   h ig h   v o lta g im p u ls es  was  s et  to   3   m in   in   ca s o f   n o   b r ea k d o wn .   I n   ca s o f   v o ltag b r ea k d o w n   th m i n im u m   waitin g   d u r atio n   was in cr ea s ed   to   5   m in .   Sy n ch r o n izin g   o f   web ca m ,   h ea ter   an d   s p ar k   g ap s   was  in it iated   b y   web ca m   r ec o r d in g .   T h h ea ter   was  m an u ally   s tar ted   2   s ec o n d s   af ter   b eg in   o f   v id e o   r ec o r d in g   an d   o p e r ated   f o r   1 0 . 1   s .   T h s p ar k   g ap s   wer tr ig g er ed   a u to m atica lly   1 0 . 0   s   af ter   s tar o f   h ea tin g   in   o r d er   t o   en s u r h i g h   v o ltag im p u ls e   ap p licatio n   d u r in g   th h ea tin g   d u r atio n .   Hea ter   p o wer   s u p p ly   v o ltag e,   cu r r en an d   p o wer   wer r ec o r d ed   with   an   USB   o s cillo s co p to   v er if y   h ea tin g   d u r atio n   a n d   a v er ag h ea ter   p o wer   o f   5 5 0   W .   Star tin g   tim o f   n itro g en   g a s   b u b b le  ascen s io n   i n   r elatio n   to   th v id eo   r ec o r d in g   wa s   v is u ally   id en tifie d .   Vid e o   r ec o r d in g   was  s to p p ed   a b o u t   2 0   s   a f ter   lig h tn in g   im p u ls tr ig g e r in g .   T em p er at u r m ea s u r em en was  r ec o n n ec te d   af ter   t h 2 0   im p u ls es  with   4 7 3   k f o r   co n tr o i f   th liq u id   n itro g en   is   s till   s u b co o led .   T h g ap   d is tan ce   f o r   th e   n ex t   test   d ay   was  alr ea d y   ad j u s ted   to   th e   v alu e   o f   th n e x p la n n ed   d is tan ce   v alu in   o r d e r   to   m in im ize  len g th   ch an g es  d u r in g   t h n ex h ig h   v o ltag test   s er ies.  Ho wev er ,   it  was   s till   n ec ess ar y   to   f in tu n th d is tan ce   b ef o r t h h ig h   v o ltag s er ies  o n   an o th er   d ay .   F in ally ,   th p r ess u r e   was r elea s ed   to   allo tem p er a tu r r ec o v er y   as we ll a s   liq u id   n itro g en   f illi n g   b ef o r th e   n ex t   test s .   T h n u m b er   o f   b r ea k d o wn s   is   n o lim ited   f o r   h ig h   v o ltag e   test s   with   s elf - h ea lin g   liq u id   n itro g en   as   lo n g   as   n o   r elev a n d e g r ad ati o n   o f   t h elec tr o d s u r f ac e   o cc u r s .   Ho wev er ,   f ast  d eg r a d at io n   o f   th e   in s u lato r   s u r f ac h ad   b ee n   tak en   in to   ac co u n f o r   f lash o v er s   alo n g   th in s u lato r   to   liq u id   n itr o g en   b o u n d ar y .   I n   ad d itio n ,   it  ca n n o b ex clu d ed   th at  in s u lato r   s u r f ac d a m ag m ay   also   h ap p en   d u to   n ea r   b r ea k d o w n   th r o u g h   liq u id   n itro g e n   with o u d ir ec t o u ch i n g   t h in s u lat o r   b y   th e   b r ea k d o wn   c h an n el.   T h er ef o r e,   th test   p r o ce d u r was  o r g a n ized   in   a   way   to   o b tain   lo n u m b er   o f   v o ltag e   b r ea k d o wn s .   Hen c e,   th h ig h   v o ltag e   test s   s tar ted   with   lar g g a p   o f   5 0   m m   wh er e   lo b r ea k d o wn   p r o b ab ilit y   was  ex p ec ted .   T h en   th d is tan ce   was  r ed u ce d   f o r   1 0   m m   i f   n o   v o ltag b r ea k d o wn   h ap p e n ed .   B o th   p o la r ities   wer ex a m in ed   in   o r d er   to   in v esti g ate  p o lar ity   e f f ec t.   I n   ca s b r ea k d o wn s   h ap p e n e d ,   it  was  th aim   to   f in d   c o m b in atio n   o f   g ap   le n g th s   at   wh ich   n o   b r ea k d o wn   h ap p e n ed   f o r   all  2 0   im p u ls es  at  4 7 3   k an d   g ap   len g th   2   m m   lo wer ,   wh er b r ea k d o wn s   o cc u r r e d .   T h s h o r test   g ap   len g th   at  wh ich   n o   v o ltag b r ea k d o wn   h a p p en e d   was  th an   ass ig n ed   as  “with s tan d   g ap   len g th ”  f o r   th test   v o lt ag o f   4 7 3   k u n d er   th c o n d itio n s   m en tio n e d   b ef o r e .   C o n s eq u en tly ,   th e   co n s id er ed   b r ea k d o wn   g a p   le n g th ”  f o r   4 7 3   k was 2   m m   s h o r ter .             Fig u r 3 .   Ass em b ly   o f   in s er with   b ell  to   p lan s etu p   in   th cr y o s tat     Fig u r 4 .   C r y o s tat  with   b u s h in g ,   d iv id e r   ( o r an g c o lo r ,   r ig h f r o m   cr y o s tat,   p ar tly   h id d en   b y   t h cr y o s tat) ,   an d   Ma r x   g en er ato r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       4 7 3   kV   lig h tn in g   imp u ls test   o f a n   in s u la t o r   emb ed d ed   in   p r ess u r iz ed   a n d   h ea te d     ( S tef a n   F in k )   355   T h r is tim o f   th e   h ig h   v o ltag d iv id e r   is   s p ec if ied   b y   t h s u p p lier   as  6 0   n s .   I n   m o s ca s es  an   o s cillo s co p T ek tr o n ix   T DS  3 0 1 2 C   was  co n n ec ted   o n   th e   m ea s u r em en ca b le  ter m in atio n .   T h e   u s ag e   o f   USB   o s cillo s co p T iePie  HS5 - 5 3 0 XM S   allo wed   r ec o r d in g   o f   m o r e   s am p les  b u it  was  s lo wer   to   h an d le.   T h e   im p u ls p ar a m eter   a n aly s is   was  d o n e   m an u ally   ac c o r d in g   t o   th with d r awn   s tan d ar d   I E C   6 0 0 6 0 - 1 : 1 9 8 9   [ 2 1 ] .   T h e   u s a g e   o f   t h i s   s ta n d a r d   w a s   c o n s i d e r e d   a s   t o l e r a b l e   b ec a u s t h e   i m p u l s e   w a v e f o r m s   d i d   n o t   s h o w   o v e r s h o o t .       3.   RE SU L T S   T h h ig h   v o ltag e   im p u ls d i d   n o r ea ch   th tar g et  p ea k   v alu o f   4 8 0   k b u t   o n ly   4 7 3   k ± 3   k V.   T h e   f r o n tim was  ar o u n d   th u p p er   lim it  o f   th to le r an ce   f o r   s tan d ar d   lig h tin g   im p u ls es  an d   ex ce ed ed   th lim it  o f   1 . 5 6   µs  in   ab o u 1 0 o f   t h im p u ls es.  Hen ce   s o m test s   wer n o   s tan d ar d   lig h tn in g   im p u ls es  b u o n ly   lig h tn in g   im p u ls es.  T h tim e   to   h alf   v alu e   was  5 0   µs  ± 2   µs ,   wh ich   s atis f ies  th cr iter io n   f o r   s tan d a r d   lig h tn in g   im p u ls e.   m ax im u m   tem p er atu r o f   7 8 . 7   was  m ea s u r ed   f o r   liq u id   n itro g en   n ea r   th cr y o s tat  in n er   wall  at  th h eig h t   o f   t h g r o u n d   p late  af ter   r ec o n n ec tio n   o f   th Pt1 0 0   s en s o r s   af ter   t h h ig h   v o ltag test s .   T h is   tem p er atu r v alu is   well  b elo th s atu r atio n   tem p er atu r o f   8 8   f o r   p r ess u r o f   0 . 3   MPa  [ 2 2 ] .   Hen ce   it   ca n   b co n clu d e d   th at  th n o h ea ted   liq u id   n itro g e n   was su b co o led   d u r in g   all  h ig h   v o ltag test s .   Fo r   th e   5 0   Hz  h ea ter   v o ltag e   wav ef o r m   it  tak es   ab o u 5   cy cles  af ter   s witch   o n   u n til  th f in al  s in u s   s h ap was  r ea ch ed .   Ma n u al  s witch   o n   o f   th e   h ea ter   ca u s ed   s o m etim es  d elay   u p   to   1   s   with   r esp ec to   th e   v id eo   r ec o r d in g   tim e.   T r an s ie n b o ilin g   d u to   h ea ter   o p e r atio n   was  co n f ir m ed   b y   v id e o   r ec o r d in g   f o r   all  im p u ls test s .   Hea ter   p o wer   o f   5 5 0   W   ± 1 0   W   was   v er if ied .   Nu clea te  b o ilin g   d id   n o o cc u r   im m ed iately   with   s tar tin g   th h ea ter .   I n s tead ,   n u clea te  b o ilin g   r etar d atio n   o c cu r r ed   with   th lar g est  am o u n o f   b u b b les  u s u ally   b r id g in g   n itro g en   f lu id   s p ac b etwe en   p late  an d   b ell.   T h is   h ap p en ed   r an d o m ly   a b o u 1   s   u p   to   2   s   b ef o r th e   h ig h   v o ltag im p u ls e.   T h en   b o ilin g   co n tin u e d   with   lo wer   b u b b le  in ten s ity   an d   d is ap p ea r ed   g r ad u ally   s ev er al   s ec o n d s   af ter   s to p p in g   th h ea ter .   T h h ig h   v o ltag test s   f o r   th s etu p   an d   u n d er   th co n d itio n s   m en tio n e d   ab o v d eliv er ed   a   b r ea k d o wn   v o ltag e   o f   + 4 7 3   k f o r   th b r ea k d o wn   g a p   l en g th   b etwe en   th e   elec tr o d e s   o f   1 6   m m .   T h e   with s tan d   g ap   le n g th   f o r   th v o ltag o f   +4 7 3   k V   was  1 8   m m .   I n   ca s o f   n eg ativ e   p o la r ity ,   th with s tan d   g ap   len g th   f o r   th v o ltag o f   - 4 7 3   k was  3 0   m m .   Fo r   th g ap   len g th   o f   2 8   m m   d is r u p tiv d is ch ar g h ap p e n ed   alr ea d y   at   - 4 0 0   k a n d   d am a g ed   th e   in s u lato r .   f u r th e r   i m p u ls test   at  - 4 0 0   k V   with   t h s am d is tan ce   o f     2 8   m m   ca u s ed   d estru ctio n   o f   th in s u lato r .   No   f u r th e r   h ig h   v o ltag e   was  ap p lied   t o   th d am ag ed   s etu p .   T est  s eq u en ce   ca n   b s ee n   in   Fig u r 5 ,   wh er e   b lack   ico n s   wer u s ed   in   ca s o f   2 0   im p u ls es  o f   ± 4 7 3   k with   n o   b r ea k d o wn .   R ed   s y m b o ls   ar u s ed   in   ca s o f   b r ea k d o wn .   1 / 2 0   ab o v an   ico n   m ea n s   th at  f o r   th is   s er ies ex ac tly   1   v o ltag b r ea k d o wn   was  m ea s u r ed   d u r in g   2 0   im p u ls es  with   ± 4 7 3   k V.   ( x )   m ea n s   th at  th is   s in g le  v o ltag e   b r ea k d o wn   o cc u r r e d   f o r   im p u ls n u m b er   x   o u t   o f   th 2 0   i m p u ls es.  2 /0   m ea n s   th at  2   b r ea k d o wn s   h ap p e n ed   b ef o r r ea ch in g   - 4 7 3   k V.   W h ite  an d   b lu lig h em is s io n s   f r o m   in s u lato r   s u r f ac wer id en tifie d   f o r   f ew  s ec o n d s   af ter   d is r u p tiv d is ch ar g es  o n ly .   A   u n iq u o b s er v atio n   was  th m is s in g   lig h o f   th 5 0   W   L E s p o in   Fig u r 6 .   T h is   s p o h ad   u s u ally   illu m in ated   th in ter io r   o f   th cr y o s t at.   B ec au s th i s   s p o f ailed   d u to   d is r u p tiv d is ch ar g e,   th e   v id eo   f r am e   is   d ar k er   th an   with   L E illu m i n atio n .   T h lig h s h o wn   in   Fi g u r 6   was  m ain ly   g en er ated   f r o m   th in s u lato r   a f ter   th d is r u p tiv d is ch ar g ( b esid es  m in o r   b ac k g r o u n d   lig h f r o m   o u ts id th e   ca b in ) .   T h e   r ed   p o in b elo th p late   was  th i n d icato r   o f   h ea ter   o p er atio n .   T h is   m ea n s   th at  b r ea k d o wn   h ap p en e d   b ef o r e   s to p   o f   h ea t in g .   On e   ca n   r ec o g n ize  s o m b o ilin g   ac tiv ity   esp ec ially   o n   th e   r ig h o f   th e   in s u lato r   d ir ec tly   ab o v th g r o u n d   p late  as  well  as  b o ilin g   o n   th lef s id b etwe en   p late   an d   r o u n d e d   to r u s   s h ap ed   en d   o f   th b ell.   T h elec tr ical  f ield   s tr en g th   ca lcu latio n   was  d o n with   t h b o u n d a r y   elem e n m eth o d   p r o g r am     csp   [ 2 3 ] .   2 m o d el  was  es tab lis h ed   f o r   th n e g ativ with s tan d   g ap   len g t h   o f   3 0   m m .   Fig u r 7   s h o ws  th e   elec tr ic  f ield   s tr en g th   v alu es  a lo n g   th e   b o u n d ar y   b etwe en   PE  in s u lato r   r o d   a n d   liq u i d   n itr o g en   ( B   to   A)   an d   th f ield   with in   liq u id   n itro g en   v s .   th e   v er tical  d is tan ce   f r o m   th g r o u n d e d   p late  ( to   C ) .   T h m ax im u m   elec tr ic  f ield   was  n o ex p ec ted   to   ex is at  th lo wer m o s p o in o f   t h h ig h   v o ltag e   to r u s   ( C )   b ec au s o f   th e   lar g d iam eter   o f   th g r o u n d ed   p late  an d   th e   cr y o s tat  wall.   T h er ef o r e,   ca lcu latio n   o f   th f ield   alo n g   th e   b o tto m   h alf   o f   t h b ell  to r u s   was a d d ed .   Fig u r e   8   s h o ws th e lectr ic  f ield   alo n g   t h is   h alf   cir cle  (     F).   An   elec tr ic  f ield   s tr en g th   o f   7 . 5   k V/m m   was  ca lcu lated   f o r   th liq u id   n itro g e n   n ea r   th h i g h   v o ltag tr ip le  p o in ( A)   wh er ea s   th f ield   s tr en g th   with in   th liq u i d   n itro g en   n ea r   th g r o u n d   tr ip le  p o in ( B )   was   ca lcu lated   as  1 3   k V/m m .   T h is   v alu e   is   also   ca lcu lated   n ea r   th g r o u n d   p late   lo ca tio n   b elo th lo west  p o in o f   th to r u s   ( D) .   T h f ield   s tr en g th   n ea r   th lo west  p o in o f   t h to r u s   ( p o s itio n   C ,   an g le  2 7 0 °)  was  ca lcu lated   as 2 5   k V/m m .   T h h ig h est f ield   v alu o f   2 6   k V/m m   was f o u n d   o n   th to r u s   f o r   a n   an g le  o f   2 9 8 °.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   1 ,   Ma r ch   20 2 6 :   352 - 3 6 0   356       Fig u r 5 .   Gap   len g th   v s .   test   s eq u en ce   n u m b e r   f o r   th p e r f o r m ed   h ig h   v o ltag e   test s           Fig u r 6 .   View  th r o u g h   th cir cu lar   cr y o s tat  o b s er v atio n   win d o with o u t e x te r n al  L E illu m in atio n T h in s u lato r   em itted   wh ite  an d   b l u lig h t a f ter   d is r u p tiv d is ch ar g with   - 4 7 4 . 5   k V             Fig u r 7 .   E lectr ic  f ield   v s .   d is t an ce   f r o m   p late  alo n g   th i n s u lato r   s u r f ac ( B A)   an d   with in   liq u id   n itro g en   ( DC )     Fig u r 8 .   E lectr ic  f ield   v s .   an g le  alo n g   th l o wer   h alf   o f   th to r u s   o f   th b ell  s tar tin g   with   1 8 0 ° f r o m   th e   tr ip le  p o in t A       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       4 7 3   kV   lig h tn in g   imp u ls test   o f a n   in s u la t o r   emb ed d ed   in   p r ess u r iz ed   a n d   h ea te d     ( S tef a n   F in k )   357   4.   DIS CU SS I O N   T h en h a n ce m en t o   4 - s tag e   Ma r x   g en er ato r   allo wed   3 0 %   in cr ea s o f   th test   v o ltag e   co m p ar ed   t o   th m ax im u m   o u tp u t   s p ec if icatio n   o f   3 6 5   k f o r   th e   MWB   co n s tr u ctio n   k it  [ 2 4 ] .   T h e   tar g et  v alu o f   4 8 0   k V   f ailed   b y   1 . 5 %.  Alth o u g h   th i s   co m p lies   f o r   th e   3 to ler a n ce   f o r   th test   v o ltag e   p ea k   v alu th is   is   n o an   ac ce p tab le  en g i n ee r in g   way   o n s h o u ld   r ea s o n .   Su itab le  lo wer   d am p in g   r esis to r s   wo u ld   in cr ea s th p ea k   v o ltag an d   d ec r ea s th f r o n t   tim e.   Ho wev er ,   th o th er   c o n f ig u r atio n s   with   th co m p o n e n ts   av ailab le  in   th lab   wo u ld   h a v ca u s ed   lar g er   d ev iatio n s   f r o m   th e   f r o n t   tim v alu e   o f   1 . 2   µs  o r   h az ar d o u s   tr an s ien v o ltag e   d is tr ib u tio n   with in   th Ma r x   g en er ato r .   Acc o r d in g   to   th r esu lts   o f   th f ield   ca lcu latio n ,   th m a x im u m   f ield   o cc u r r ed   o n   th e   to r u s   f ar   awa y   f r o m   th e   tr ip le  p o i n ts .   Ho wev er ,   th tr ip le  p o in ts   ca n   s till   b co n s id er ed   as  wea k   l o ca tio n s   esp ec ially   in   ca s e   o f   th g r o u n d   s id tr ip le  p o i n wh er n o   r elief   ex is ted   an d   b u b b le  d en s ity   g e n er ated   b y   h ea ter   was  h ig h .   C o n s eq u en tly ,   s p ar k o v er   with in   liq u id   n itro g en   as we ll a s   f lash o v er   alo n g   th s o lid   i n s u lato r   ar d is cu s s ed .   Hig h est  v alu es  co n ce r n in g   g a p   len g th   a n d   b r ea k d o wn   v o lta g lis ted   with in   th liter atu r r ev iew  f o r   lig h tn in g   im p u ls b r ea k d o wn   in   liq u id   n itro g e n   [ 1 8 ]   was  ac h iev ed   i n   [ 2 5 ] .   I n   [ 2 5 ] ,   th e   lar g est  g a p   len g th     is   1 5   m m   f o r   s p h er to   p lan e   s etu p   at  0 . 1   MPa  ( ab s o lu te) .   T h av er ag b r ea k d o w n   v o lta g is   g iv en   as  ab o u t   475   k V.   On ly   v alu es  f o r   n eg a tiv p o lar ity   wer r e p o r ted .   T wo   in d iv id u al  ex a m p les  wer d escr ib ed   in   d etail   with   th l o west  v alu e   o f   th e   m ax im u m   elec tr ic  f ield   ca lcu l ated   as  3 5   k V/m m ,   wh ich   is   h ig h er   t h an   th r esu lt  ca lcu lated   f o r   Fatelin i2 ,   alth o u g h   t h p r ess u r was  lo wer   f o r   th e x p er im en r ep o r ted   in   [ 2 5 ] .   Ho wev er ,     in   [ 2 5 ] ,   n o   h ea ter   was  u s ed .   Av er ag b r ea k d o wn   v o ltag es  b etwe en   2 5 5   k V   an d   4 2 5   k wer m ea s u r ed   with   u p   to   5 0 h ig h er   b r ea k d o wn   v o ltag es  f o r   p o s itiv p o lar ity   c o m p ar ed   to   n eg ativ e   p o lar ity   i n   [ 2 6 ]   f o r   lig h tn i n g   im p u ls test s   with   s tain le s s   s te el  s p h er to   s p h e r an d   s p h er to   p lan s etu p s   u p   to   8   m m   d is tan ce .   Pre s s u r in cr ea s e   in   s p h er to   p lan s etu p   ca u s es in   u n if o r m   o r   wea k ly   n o n - u n if o r m   f ield s   u s u ally   an   in cr ea s o f   b r ea k d o wn   v o lta g f o r   liq u id   n itr o g en   at  lea s u p   to   0 . 5   MPa  [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] ,   [ 2 7 ] ,   e. g . ,   in   [ 1 2 ]     b r ea k d o wn   v o ltag e   in cr ea s o f   ab o u 2 0 was  m ea s u r ed   f o r   p r ess u r in c r ea s f r o m   0 . 1   MPa  to   0 . 3   MPa.   Du to   th d estru ctio n   o f   t h e   s am p le  o f   Fatelin i2 ,   it  was  n o p o s s ib le  to   ad d   test   s er ies  at  0 . 1   MPa  f o r   co m p ar is o n .   I n c r ea s o f   p r ess u r o r   d ec r e ase  o f   tem p er atu r e   ca n   lead   to   a   r ed u ctio n   o f   th e   b r ea k d o wn   v o ltag e   f o r   s o m c o n f ig u r atio n s   with   s tr o n g ly   n o n - u n if o r m   f ield s   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   Su ch   b eh av io r   ca n   b e   co n s id er ed   as  u n ex p ec te d   b u is   well  k n o w n   f o r   in cr ea s in g   p r ess u r a n d   s tr o n g ly   n o n - u n if o r m   air   g a p s   [ 2 8 ] .   T h e   f ield   d is tr ib u tio n   o n   th b ell  to   p lan s etu p   o f   Fatelin i2   is   o n ly   wea k ly   n o n   u n if o r m   f o r   th ex am in ed   g ap   len g th s .   C o n s eq u en tly ,   s u ch   b eh a v i o r   is   n o ex p ec ted .   I n   ca s o f   lig h tn in g   im p u ls b r ea k d o w n   ex p er im e n ts   with   h ea ter   an d   u n if o r m   o r   wea k l y   n o n - u n if o r m   f ield   ( [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] ,   [ 2 7 ] )   p o lar ity   ef f ec was  l o o r   was  r ed u ce d   af ter   p r ess u r in cr ea s e.   Scalin g   ef f ec ts   ar well  k n o w n   f o r   AC   b r ea k d o w n   b eh a v io r   o f   liq u id   n itro g e n .   T h is   m ea n s   th at  n o o n ly   th m ax im u m   f ield   s tr en g th   v alu m u s b co n s id er ed   b u also   e. g .   th am o u n o f   “h ig h   f ield ”  v o l u m e.   T h p er ce n tal  f ac to r   f o r   th e   d ef in itio n   wh at  t h ex p r ess io n   “h ig h   m ea n s   is   d e p en d in g   am o n g   o th er s   f r o m   p r ess u r an d   tem p er atu r [ 2 9 ]   wh ich   m ak es  co m p ar is o n   m o r c o m p licated .   Fo r   i m p u ls v o ltag s u c h   ef f ec ts   also   ex is [ 1 7 ] .   T h er e f o r e,   al r ea d y   f o r   ex p er im en ts   with   liq u id   n itro g en   with o u in s u lato r   “m a n y   p ar am eter s   s u ch   as  g ap   d is tan ce ,   v o ltag p o lar ity ,   tem p er at u r e,   p r ess u r e,   a n d   s y n ch r o n iz atio n   co n tr ib u te  to   a   h ar d ly   p r e d ictab le  ev o lu tio n   o f   b r ea k d o wn   v o ltag e”   [ 1 7 ] .   I n   ca s o f   f lash o v er s   alo n g   in s u lato r   s u r f ac it  ca n   b ex p ec ted   th at  th v o ltag b r ea k d o wn   v alu es a r lo wer   o r   i n   th b est ca s as h ig h   as with o u t in s u lato r .   C o n ce r n in g   f lash o v er s ,   lig h t n in g   test s   with   liq u id   n itro g en   a r r ep o r ted   in   [ 2 6 ] ,   [ 3 0 ]   f o r   f l at  s am p les   with   f ib er   r ein f o r ce d   p last ic  in s u lato r   an d   g r o u n d ed   p lan e   to   h ig h   v o ltag e   cir cle  etc h e d   co p p er   elec tr o d e   s etu p .   I n   th is   ca s 5 %   W eib u l p r o b ab ilit y   was  r ep o r ted   to   b b elo 2 5 0   k f o r   b o t h   p o la r ities   f o r   d is tan ce   u p   to   1 2 0   m m .   L o wer   f lash o v er   v o ltag es  wer e   m ea s u r ed   f o r   p o s itiv p o lar ity .   T h lo d ie lectr ic  s tr en g th   ca n   b ex p lain e d   m ain ly   b y   th e   s h ar p   ed g es o f   th etch e d   elec tr o d es.   Flas h o v er   s etu p   with   tr ian g le  to   p lan elec tr o d es  with in   liq u id   n itro g en   o n   PTFE   o r   PA  s u r f ac is   r ep o r ted   in   [ 3 1 ] .   Dielec tr ic  s tr en g th   f o r   p o s itiv p o lar ity   w as  h ig h er   th an   f o r   n e g ativ p o lar ity   f o r   s tan d ar d   lig h tn in g   im p u ls test s   in   th o p en   cr y o s tat  f o r   g ap s   lo n g er   th an   1 0   m m .   T h b r ea k d o wn   s tr en g th   f o r   p o s itiv e   p o lar ity   an d   2 0   m m   g a p   was h ig h er   th an   f o r   3 0   m m   an d   n eg ativ p o lar ity .   L ig h tn in g   im p u ls test s   f o r   PMM cy lin d er s   ( h eig h t:  5   m m ,   d iam eter 4 0   m m )   with in   liq u id   n itro g en   an d   b etwe en   p late  e lectr o d es  in   an   o p e n   cr y o s tat  wer r ep o r ted   in   [ 3 2 ] .   Flas h o v er   v o ltag e   was    1 0 0   k f o r   b o th   p o lar ities ,   i.e .   n o   p o lar ity   ef f ec was  f o u n d .   L ig h tn in g   im p u ls test s   f o r   PE  cy lin d er s   ( d iam eter 4 0   m m ,   m ax im u m   h eig h 6   m m   o r   1 0   m m )   with in   liq u id   n itro g en   an d   b etwe en   p late  elec tr o d es  in   an   o p en   c r y o s tat  wer r ep o r te d   in   [ 1 9 ] .   T wo   s im ilar   s etu p s   b u t w ith   d if f er e n t e d g r o u n d i n g   o f   th s m aller   to p   p late  an d   d if f er en t   g r o u n d   p lan m ater ial  ( zin ce d   ir o n   a n d   s tain less   s teel)   r esu lted   i n   d if f er en t   r esu lts   co n ce r n in g   p o lar ity   ef f ec ts .   I n   ad d itio n ,   a   p o lar ity   e f f ec t w it h o u t h ea ter   d is ap p ea r e d   in   ca s o f   h ea tin g .   Su m m ar izin g   t h ex p er im en t al  r esu lts ,   it  ca n   b co n clu d e d   th at  p o lar ity   e f f ec ts   ar d if f er en f o r   d if f er en s etu p s   an d   o n ch a n g e. g .   b y   h ea tin g   o r   m in o r   s h ap m o d if icatio n   ca n   ca u s d if f er en b eh a v io r .   T h is   ca n   b a n   im p o r tan in f o r m atio n   f o r   d esig n   o f   h ig h   v o ltag lo n g   g a p   test   d ev ice  i n   ca s o f   n o o n ly   test in g   d ielec tr ic  s tr en g th   o f   liq u id   n itro g e n   b u also   in   ca s o f   test in g   s o lid   in s u lato r   f lash o v er   s etu p s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   1 ,   Ma r ch   20 2 6 :   352 - 3 6 0   358   T h d estru ctio n   o f   t h in s u la to r   s u p p o r ts   th e   ass u m p tio n   th at  f lash o v e r s   h ap p en ed   alth o u g h   it  ca n n o t   b e   ex clu d ed   th at  t h d estru ctio n   i s   ca u s ed   b y   n ea r   b r ea k d o wn   i n   liq u id   n itr o g en   o r   th at  th e   d i s r u p tiv d is ch ar g es   wer in   s o m ca s es  s p ar k o v er s   in   th liq u id   n itro g en   s p ac an d   in   o th er   ca s es  f lash o v er s   alo n g   th in s u lato r   s u r f ac e.   R ib s   ca n   in cr ea s lig h tin g   im p u ls f lash o v er   v o ltag e.   D if f er en PTFE   in s u lato r s   with   h eig h t     o f   1 5   m m   wer em b ed d ed   in   liq u id   n itro g en   an d   s u b jecte d   to   AC   h ig h   v o ltag [ 3 3 ] .   T h b est  r ib   s h ap ed   in s u lato r   ac h iev es  f lash o v e r   v o ltag in cr ea s o f   1 3 co m p ar ed   t o   th f lat  in s u lato r .   Ho we v er ,   th r ib   in f lu en ce   co u ld   n o b test ed   in   Fatelin i2   b ec au s it  is   n o co m p atib le  with   th g ap   len g th   v ar iatio n   m ec h an is m .   Fu r th er m o r e,   d u e   to   d estru ctio n   o f   th in s u lato r   it  was   n o p o s s ib le  to   ad d   AC   te s ts .   T h f ield   v alu es f o r   liq u id   n itro g e n   alo n g   th in s u lato r   d id   n o t e x ce e d   3 . 4   k V/m m   in   t h s tu d y   [ 1 1 ] ,   wh ich   is   lo wer   th an   th v alu es  at   r elev a n lo ca tio n s   f o r   Fatelin i2   with   at   least  7 . 5   k V/m m   ( Fig u r e   7 ,   E BA   o u ts id in s u lato r   n ea r   A) .   Ho wev er ,   lig h tn in g   im p u ls tr ig g er in g   was  h ea ter   d u r atio n   d eter m in ed   a n d   d id   n e v er   m ee t th r an d o m   b u b b le   o cc u r r e n ce   m ax im u m   wh ich   m ay   r esu lt in   lo wer   b r ea k d o wn   v o ltag e.       5.   CO NCLU SI O N   2 2 0   lig h t n in g   im p u ls es  o f   ± 4 7 3   k wer ap p lied   o n   th b ell  to   p lan s etu p   with   th u p g r ad ed   Ma r x - g en er ato r   b ef o r d am a g in g   t h PE  in s u lato r .   W ith s tan d   g ap   len g th   was  6 7 lar g e r   f o r   n e g ativ p o lar ity .   T h e   d am ag o f   th in s u lato r   b y   v o ltag b r ea k d o w n   n u m b er   4   co n f ir m s   th test   m eth o d   o f   s tar tin g   with   lar g g ap s   an d   a   lo p r o b ab ilit y   o f   v o lta g b r ea k d o wn   in   o r d er   to   ac h iev r ea s o n ab le   n u m b er   o f   t ests .   Up   an d   d o w n   m eth o d s   wh ich   ca u s lar g n u m b er   o f   b r ea k d o wn s   wo u l d   lead   to   an   u n ac ce p tab le  ex p er im en d u r atio n   d u to   s am p le  r ep lace m en o r   to   lo test   n u m b er s .   Prio r   ex p er im e n ts   an d   test s   o f   o th e r   r esear ch er s   h a d   s h o wn   th at  th b r e ak d o w n   v o lta g ca n   b e   s tr o n g ly   af f ec ted   b y   c h an g es  o f   o n f r o m   m u ltip le  p a r am et er s   lik g ap   len g th ,   p r ess u r e,   h ig h   f iel d   v o lu m e,   an d   h ea tin g   alr ea d y   i n   ca s o f   s p ar k o v er   with in   liq u i d   n itr o g en   with o u in s u lato r .   T h e   p r esen ce   o f   th s o lid   in s u lato r   to g eth er   with   m is s in g   f ield   s tr en g th   r elief   o n   th g r o u n d   p late  s id in cr ea s ed   th co m p lex ity   o f   t h s itu atio n .   f ield   s tr en g th   o f   7 . 5   k V/m m   was  ca lcu lated   f o r   liq u id   n itr o g en   n ea r   th e   h ig h   v o ltag tr ip le  p o in t   f o r   th with s tan d   g ap   len g th   o f   3 0   m m   in   ca s o f   n eg ativ b ell  p o lar ity   an d   b u b b le  g e n er at io n .   T h r esu lts   s u p p o r ass u m p tio n s   o f   a   ca lcu latio n   f o r   th e   3 8 0   k SF C L   an d   ca u s es  n o   h i g h   v o ltag e   d esig n   r ev is io n   f o r   its   s u p p o r t in s u lato r   s ec tio n .   Pu b lis h ed   e x p er im en tal  d ata  a b o v 4 7 3   k V   f o r   th e   p er f o r m e d   lig h tn in g   im p u ls test s   f o r   b o th   p o lar ities   with   in s u lato r   with in   p r ess u r ized   s u b co o le d   li q u id   n itro g en   d o es  s till   h ar d ly   e x is t.  Hen ce ,   t h r esu lts   ca n   b e   ten tativ ely   u s ed   as  in p u f o r   th e   d esig n   o f   te s s etu p   f o r   h i g h e r   s p ar k o v er   an d   f lash o v er   v o lta g es.  An   ad v an ta g o f   t h d ete cted   s tr o n g   p o lar ity   ef f ec w h ich   is   r ev er s ed   to   th e   o n in   air   is   th p o s s ib le  u s o f   co m p o n en ts   with   r ed u ce d   air   len g th   an d   ap p ly   lig h tn in g   im p u ls es  o n ly   with   n eg ativ p o la r ity   in   ca s o f   la b   lim itatio n s .   I m u s b ch ec k ed   b y   f u r th e r   ex p e r im en ts   if   th 3 8 0   k SF C L   d esig n   co m p r is es  r ea s o n ab le  s af ety   f ac to r s .   T h b ell  to   h ea tab le  p lan elec tr o d s y s tem   with   n ew  PE   in s u lato r   is   f o r eseen   f o r   AC   with s tan d   test in g   with   Fatelin i2   as th n ex t c r y o g en ic  e x p er im en t.       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   wo r k   is   s u p p o r ted   b y   th e   Ger m an   Fed er al  Min is t ry   f o r   E co n o m ic  Af f air s   an d   E n e r g y   u n d er   th e   g r an t n u m b er   0 3 E I 6 1 2 8 A   f o r   t h jo in t p r o ject  “CUR L 3 8 0 .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT )   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Stef an   Fin k                               Sv en   L au ten s ac k                               Vo lk er   Z wec k er                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       4 7 3   kV   lig h tn in g   imp u ls test   o f a n   in s u la t o r   emb ed d ed   in   p r ess u r iz ed   a n d   h ea te d     ( S tef a n   F in k )   359   CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   Der iv ed   d ata  s u p p o r tin g   th f i n d in g s   o f   th is   s tu d y   ar av ailab le  f r o m   th co r r esp o n d i n g   au th o r ,   [ SF ] ,   o n   r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   S .   S u n ,   G .   Z h o u ,   Z.   L i ,   X .   T a n g ,   Y .   Zh o u ,   a n d   Z.   Y u a n ,   R e se a r c h   o n   m e a s u r e t o   l i mi t   s h o r t - c i r c u i t   c u r r e n t   b y   r e n o v a t i n g   t h e   e q u i p me n t   o f   t h e   p o w e r   g r i d ,   E n e r g i e s ,   v o l .   1 8 ,   n o .   1 0 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 8 1 0 2 6 4 9 .   [ 2 ]   Z.   Esma e i l i   a n d   H .   H e y d a r i ,   A   r e v i e w   o f   t h e   e f f e c t   o f   c o mm o n   f a u l t   c u r r e n t   l i m i t e r ( F C Ls)   o n   p o w e r   s y st e m r e l i a b i l i t y ,   T h e   J o u rn a l   o f   En g i n e e ri n g ,   v o l .   2 0 2 5 ,   n o .   1 ,   Ja n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / t j e 2 . 7 0 0 5 7 .   [ 3 ]   G .   G o n ç a l v e S o t e l o   e t   a l . ,   A   r e v i e w   o f   s u p e r c o n d u c t i n g   f a u l t   c u r r e n t   l i m i t e r c o mp a r e d   w i t h   o t h e r   p r o v e n   t e c h n o l o g i e s,   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   3 ,   p .   1 0 0 0 1 8 ,   S e p .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . s u p c o n . 2 0 2 2 . 1 0 0 0 1 8 .   [ 4 ]   H .   R .   K i e t   a l . ,   D e m o n st r a t i o n   o f   a   su p e r c o n d u c t i n g   f a u l t   c u r r e n t   l i mi t e r   i n   a   r e a l   g r i d ,   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   Ap p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 3 ,   n o .   3 ,   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 3 . 2 2 4 6 2 7 3 .   [ 5 ]   J.  B o c k ,   A .   H o b l ,   J.   S c h r a m m,   S .   K r a mer,  a n d   C .   J a n k e ,   R e s i st i v e   s u p e r c o n d u c t i n g   f a u l t   c u r r e n t   l i mi t e r s   a r e   b e c o m i n g   a   ma t u r t e c h n o l o g y ,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   A p p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 5 ,   n o .   3 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 4 . 2 3 6 4 9 1 6 .   [ 6 ]   J.  S h e n g   e t   a l . ,   F i e l d   t e s t   o f   a   r e si s t i v e   t y p e   su p e r c o n d u c t i n g   f a u l t   c u r r e n t   l i m i t e r   i n   d i st r i b u t i o n   n e t w o r k ,   I EE E   T ra n s a c t i o n s   o n   Ap p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   3 1 ,   n o .   8 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 2 1 . 3 0 9 4 4 2 4 .   [ 7 ]   S .   Y a d a v ,   G .   K .   C h o u d h a r y ,   a n d   R .   K u mar  M a n d a l ,   R e v i e w   o n   f a u l t   c u r r e n t   l i mi t e r s ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   E n g i n e e ri n g   Re se a rc h   &   T e c h n o l o g y   ( I J E RT) ,   v o l .   3 ,   n o .   4 ,   p p .   1 5 9 5 1 6 0 3 ,   2 0 1 4 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   w w w . i j e r t . o r g .   [ 8 ]   Y .   H .   H a n   e t   a l . ,   D e v e l o p m e n t   a n d   l o n g - t e r t e st   o f   a   c o m p a c t   1 5 4 - k V   S F C L ,   I EE T ra n s a c t i o n o n   A p p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 9 ,   n o .   4 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 8 . 2 8 8 0 3 2 5 .   [ 9 ]   S .   D a i   e t   a l . ,   D e v e l o p me n t   a n d   t e st   o f   a   2 2 0   k V / 1 . 5   k A   r e si s t i v e   t y p e   su p e r c o n d u c t i n g   f a u l t   c u r r e n t   l i m i t e r ,   P h y s i c a   C :   S u p e r c o n d u c t i v i t y   a n d   i t s   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   5 6 5 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p h y s c . 2 0 1 9 . 0 6 . 0 0 4 .   [ 1 0 ]   D .   K o l o me n t s e v a ,   E .   M a g o mm e d o v ,   a n d   M .   M o y z y k h ,   A p p l i c a t i o n   o f   e l e c t r i c a l   i n d u s t r y   st a n d a r d s   t o   su p e r c o n d u c t i n g   f a u l t   c u r r e n t   l i m i t e r s ,”  I E EE  T ra n s a c t i o n o n   Ap p l i e d   S u p e rc o n d u c t i v i t y ,   v o l .   3 4 ,   n o .   9 ,   p p .   1 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 2 4 . 3 4 6 9 5 3 2 .   [ 1 1 ]   M .   N o e   e t   a l . 3 8 0   k V   s u p e rc o n d u c t i n g   f a u l t   c u rr e n t   l i m i t e r   f e a s i b i l i t y   s t u d y ,   K I S c i e n t i f i c   P u b l i s h i n g ,   K a r l sr u h e ,   G e r ma n y ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 5 4 4 5 / K S P / 1 0 0 0 1 6 1 0 5 7 .   [ 1 2 ]   P .   E.   F r a y ssi n e s ,   O .   L e sa i n t ,   N .   B o n i f a c i ,   A .   D e n a t ,   a n d   F .   D e v a u x ,   P r e b r e a k d o w n   a n d   b r e a k d o w n   p h e n o me n a   u n d e r   u n i f o r m   f i e l d   i n   l i q u i d   n i t r o g e n   a n d   c o m p a r i so n   w i t h   m i n e r a l   o i l ,   I EEE   T ra n s a c t i o n s o n   D i e l e c t r i c s   a n d   El e c t r i c a l   I n s u l a t i o n ,   v o l .   1 0 ,   n o .   6 ,   p p .   9 7 0 9 7 6 ,   2 0 0 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T D EI . 2 0 0 3 . 1 2 5 5 7 7 4 .   [ 1 3 ]   M .   B l a z   a n d   M .   K u r r a t ,   S t u d i e o f   b r e a k d o w n i n   l i q u i d   n i t r o g e n   a t   d i f f e r e n t   p r e ssu r e b e t w e e n   R o g o w sk i   e l e c t r o d e s,   P h y si c s   Pro c e d i a ,   v o l .   3 6 ,   p p .   1 3 3 0 1 3 3 6 ,   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p h p r o . 2 0 1 2 . 0 6 . 3 0 0 .   [ 1 4 ]   M .   B l a z   a n d   M .   K u r r a t ,   I n f l u e n c e   o f   b u b b l e i n   p r e ssu r i z e d   l i q u i d   n i t r o g e n   o n   t h e   d i sc h a r g e   b e h a v i o r   i n   a   h o m o g e n e o u e l e c t r i c   f i e l d ,   I EE T ra n s a c t i o n o n   A p p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 3 ,   n o .   3 ,   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 3 . 2 2 4 5 9 3 2 .   [ 1 5 ]   W .   Z h a   e t   a l . ,   I n f l u e n c e   o f   b u b b l e s   o n   i n s u l a t i o n   p r o p e r t i e s   o f   LN 2   f o r   S F C u n d e r   l i g h t n i n g   i mp u l se  a n d   D C   v o l t a g e ,   I E EE   T ra n s a c t i o n o n   A p p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 9 ,   n o .   8 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 9 . 2 9 4 5 2 3 7 .   [ 1 6 ]   R .   C h a ssa g n o u x   e t   a l . ,   S t u d y   o f   t u r n - to - t u r n   e l e c t r i c a l   b r e a k d o w n   f o r   s u p e r c o n d u c t i n g   f a u l t   c u r r e n t   l i m i t e r   a p p l i c a t i o n s, ”  I EE E   T ra n s a c t i o n o n   A p p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 9 ,   n o .   5 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 9 . 2 9 0 2 1 1 7 .   [ 1 7 ]   R .   C h a ssa g n o u x ,   O .   Le s a i n t ,   N .   B o n i f a c i ,   O .   G a l l o t - La v a l l é e ,   C .   C r e u s o t ,   a n d   A .   G i r o d e t ,   B r e a k d o w n   p h e n o m e n a   i n   l i q u i d   n i t r o g e n   u n d e r   s y n c h r o n i z e d   t r a n si e n t   b o i l i n g   a n d   i m p u l s e   v o l t a g e ,   I EEE   T ra n s a c t i o n o n   D i e l e c t ri c s   a n d   E l e c t ri c a l   I n su l a t i o n v o l .   3 0 ,   n o .   4 ,   p p .   1 6 9 0 1 6 9 7 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TD EI . 2 0 2 3 . 3 2 5 2 4 8 8 .   [ 1 8 ]   M .   O .   P a c e ,   I .   S a u e r s,  D .   R .   Jame s,  E.   T u n c e r ,   a n d   G .   P o l i z o s ,   D e s i g n   t o o l   f o r   l i q u i d - n i t r o g e n   g a p i n   su p e r c o n d u c t i n g   a p p a r a t u s,”   I EEE   T r a n s a c t i o n o n   Ap p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 1 ,   n o .   3   P A R T   2 ,   p p .   1 4 4 1 1 4 4 4 ,   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 0 . 2 1 0 0 3 5 5 .   [ 1 9 ]   S .   F i n k   a n d   V .   Zw e c k e r ,   F l a s h o v e r   v o l t a g e   o f   P E 3 0 0   i n s u l a t o r e m b e d d e d   i n   l i q u i d   n i t r o g e n   w i t h   a n d   w i t h o u t   g a b u b b l e s ,   Pro c e e d i n g o f   t h e   2 0 1 6   I E EE  I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   D i e l e c t ri c s,  I C D   2 0 1 6 ,   v o l .   2 ,   p p .   1 0 4 0 1 0 4 3 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C D . 2 0 1 6 . 7 5 4 7 7 9 6 .   [ 2 0 ]   J.  G .   W e i s e n d ,   H a n d b o o k   o f   C r y o g e n i c   E n g i n e e r i n g P h i l a d e l p h i a ,   P A Ta y l o r   & Fr a n c i s,   1 9 9 8 .   [ 2 1 ]   I EC   6 0 0 6 0 - 1 H i g h - v o l t a g e   t e st   t e c h n i q u e   Pa rt   1 :   G e n e ra l   d e f i n i t i o n s   a n d   t e st   r e q u i reme n t I n t e r n a t i o n a l   El e c t r o t e c h n i c a l   C o mm i ss i o n ,   1 9 8 9 .   [ 2 2 ]   R .   T.   J a c o b s e n   a n d   R .   B .   S t e w a r t ,   T h e r mo d y n a mi c   p r o p e r t i e s o f   n i t r o g e n   i n c l u d i n g   l i q u i d   a n d   v a p o r   p h a s e f r o 6 3   K   t o   2 0 0 0   K   w i t h   p r e s su r e t o   1 0 , 0 0 0   B a r ,   J o u rn a l   o f   P h y si c a l   a n d   C h e m i c a l   R e f e re n c e   D a t a ,   v o l .   2 ,   n o .   4 ,   p p .   7 5 7 9 2 2 ,   1 9 7 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 1 . 3 2 5 3 1 3 2 .   [ 2 3 ]     P .   L.   L e v i n ,   J.  F .   H o b u r g ,   a n d   Z.   J.   C e n d e s,  C h a r g e   si m u l a t i o n   a n d   i n t e r a c t i v e   c o m p u t e r   g r a p h i c i n   a   f i r st   c o u r se  i n   a p p l i e d   e l e c t r o ma g n e t i c s ,   i n   I EE T ra n s a c t i o n s   o n   Ed u c a t i o n ,   v o l .   E - 3 0 ,   n o .   1 ,   p p .   5 8 ,   F e b .   1 9 8 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TE . 1 9 8 7 . 5 5 7 0 5 7 9 .   [ 2 4 ]   H a e f e l y   Te s t   A G H i g h   v o l t a g e   c o n s t r u c t i o n   k i t E 1 0 5 . 1 0 ,   B a s e l ,   S w i t z e r l a n d ,   2 0 0 1 ,   p .   1 6 .   [ 2 5 ]   I .   S a u e r s,   D .   R .   J a mes ,   E .   T u n c e r ,   A .   R .   El l i s,   a n d   M .   O .   P a c e ,   D e l a y e d   b r e a k d o w n   i n   l i q u i d   n i t r o g e n   f o r   s p h e r e - p l a n e   g e o me t r y   w h e n   s u b j e c t e d   t o   l i g h t n i n g   i m p u l s e ,   A n n u a l   Re p o rt   -   C o n f e re n c e   o n   El e c t ri c a l   I n s u l a t i o n   a n d   D i e l e c t r i c   P h e n o m e n a ,   C EI D P p p .   6 3 7 6 4 0 ,   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C EI D P . 2 0 0 8 . 4 7 7 2 9 3 0 .   [ 2 6 ]   J.  Y .   K o o   e t   a l . ,   I n su l a t i o n   d e si g n   o f   c r y o g e n i c   b u sh i n g   f o r   s u p e r c o n d u c t i n g   e l e c t r i c   p o w e r   a p p l i c a t i o n s,”   P h y s i c a   C :   S u p e r c o n d u c t i v i t y   a n d   i t s   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   4 8 4 ,   p p .   3 3 8 3 4 2 ,   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p h y sc . 2 0 1 2 . 0 3 . 0 3 6 .   [ 2 7 ]   S .   F i n k ,   R .   M u e l l e r ,   M .   N o e ,   V .   Zw e c k e r ,   a n d   H . - R .   K i m,  W i t h s t a n d   a l t e r n a t i n g   v o l t a g e   o f   l i q u i d   n i t r o g e n   i n   t h e   p r e s e n c e   o f   g a s   b u b b l e s,”   i n   2 0 1 4   I E EE   1 8 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   D i e l e c t ri c   L i q u i d s   ( I C D L ) ,   J u n .   2 0 1 4 ,   p p .   1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C D L. 2 0 1 4 . 6 8 9 3 1 1 8 .   [ 2 8 ]   D .   K i n d   a n d   K .   F e s e r ,   H i g h - v o l t a g e   t e st   t e c h n i q u e s ,   2 n d   e d .   W o b u r n ,   M A ,   U S A :   N e w n e s,  2 0 0 1 ,   p .   2 0 8 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   1 ,   Ma r ch   20 2 6 :   352 - 3 6 0   360   [ 2 9 ]   N .   H a y a k a w a ,   S .   N i s h i mac h i ,   H .   K o j i m a ,   a n d   H .   O k u b o ,   S i z e   e f f e c t   o n   b r e a k d o w n   s t r e n g t h   i n   su b - c o o l e d   l i q u i d   n i t r o g e n   f o r   su p e r c o n d u c t i n g   p o w e r   a p p a r a t u s,   I EEE  T r a n sa c t i o n o n   D i e l e c t r i c s   a n d   E l e c t r i c a l   I n s u l a t i o n ,   v o l .   2 2 ,   n o .   5 ,   p p .   2 5 6 5 2 5 7 1 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TD EI . 2 0 1 5 . 0 0 5 0 8 9 .   [ 3 0 ]   J.  S .   H w a n g ,   W .   J .   S h i n ,   J.   K .   S e o n g ,   T.   G .   P a r k ,   S .   H .   L e e ,   a n d   B .   W .   L e e ,   Ex p e r i me n t a l   d e s i g n   a n d   t e s t   o f   1 0 0   k V   e x t r a   h i g v o l t a g e   p r o t o t y p e   b u s h i n g   w i t h   C F   4   a s   i n su l a t i o n   g a f o r   s u p e r c o n d u c t i n g   e q u i p me n t ,   I EE T ra n s a c t i o n s   o n   A p p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 2 ,   n o .   3 ,   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 1 . 2 1 7 7 6 2 9 .   [ 3 1 ]   X .   Y a n g   e t   a l . ,   P o l a r i t y   e f f e c t   o n   st a n d a r d   l i g h t n i n g   i m p u l se  s u r f a c e   f l a sh o v e r   u n d e r   e x t r e me l y   n o n u n i f o r m e l e c t r i c   f i e l d   i n   l i q u i d   n i t r o g e n ,   I EE T ra n s a c t i o n o n   A p p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 9 ,   n o .   1 ,   p p .   1 7 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 8 . 2 8 5 6 8 4 3 .   [ 3 2 ]   Y .   M i z u n o ,   T.   K i m u r a ,   a n d   K .   N a i t o ,   S u r f a c e   f l a s h o v e r   a l o n g   p o l y m e r i c   r o d s   p a r t i a l l y   i mm e r se d   i n   LN 2 ,   I EE T r a n s a c t i o n s o n   D i e l e c t ri c s   a n d   E l e c t r i c a l   I n s u l a t i o n ,   v o l .   5 ,   n o .   6 ,   p p .   8 0 9 8 1 3 ,   1 9 9 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 9 4 . 7 4 0 7 6 1 .   [ 3 3 ]   J.  H .   K o o ,   W .   J.   S h i n ,   D .   H .   O h ,   R .   H w a n g ,   a n d   B .   W .   Le e ,   C o m p a r i s o n   o f   s u r f a c e   f l a s h o v e r   c h a r a c t e r i st i c s   o f   r o d   a n d   r i b   t y p e   p o s t   i n s u l a t o r   f o r   e x t r a - h i g h   v o l t a g e   s u p e r c o n d u c t i n g   f a u l t   c u r r e n t   l i mi t e r ,   I EEE  T ra n s a c t i o n o n   A p p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   2 7 ,   n o .   4 ,   p p .   1 5 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA S C . 2 0 1 7 . 2 6 6 7 8 9 2 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       S te fa n   F in k           h a b e e n   a t   In stit u te  fo r   Tec h n ica P h y sic o f   Ka rlsru h e   In st it u te   o f   Tec h n o l o g y   ( KI T ),   G e rm a n y ,   si n c e   1 9 9 5 .   He   is  a n   e n g in e e r   a t h e   Cry o g e n ic   Hig h   V o lt a g e   Lab .   He   re c e iv e d   h is   M . S .   fr o m   th e   U n iv e rsit y   o Ka rlsru h e G e rm a n y His  m a in   re se a rc h   d irec ti o n i n c lu d e   c ry o g e n ic  h ig h   v o lt a g e   e n g i n e e rin g   fo fu sio n   m a g n e ts  a n d   p o we r   e n g in e e rin g   d e v ice s He   h a p e rf o rm e d   a n d   su p e rv ise d   h i g h   v o lt a g e   a n d   tran sie n t   lo w   v o lt a g e   tes ts o n   IT ER  TF   m o d e c o il He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il fin k @ k it . e d u .         S v e n   La u te n s a c k           is  c u rre n tl y   wo rk i n g   a th e   Cry o g e n ic  Hig h   Vo lt a g e   Lab   o t h e   In stit u te  fo r   Tec h n ica P h y sic o f   Ka rlsru h e   In stit u te  o Tec h n o l o g y   ( KIT ),   G e rm a n y .   He   h a re c e iv e d   h is  b a c h e lo r   p r o fe ss io n a in   th e   e lec tri c a e n g i n e e rin g   c ra ft   fro m   th e   Ch a m b e o f   Cra fts  Ka rlsru h e His  m a in   in tere st  is  m icro stru c tu re   in v e stig a ti o n   o f   stre ss e d   ste e m a teria ls  fo fu si o n   re a c to e n g in e e ri n g   a n d   h i g h   v o lt a g e   tes ti n g   fo r   c ry o g e n ic  p o we e n g i n e e rin g   d e v ice s .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il sv e n . lau te n sa c k @k it . e d u .         Vo lk e r   Zwe c k e r           is  w o rk i n g   a th e   Cr y o g e n ic   Hig h   V o lt a g e   L a b   o f   t h e   In st it u te   fo r   Tec h n ica P h y sic o Ka rlsru h e   In stit u te  o Tec h n o lo g y   ( KIT ) ,   G e rm a n y .   He   h a re c e iv e d   h is  b a c h e lo r   p r o fe ss io n a l   in   t h e   El e c tri c a E n g i n e e rin g   C ra ft   fr o m   th e   Ch a m b e r   o f   Cra fts   Ka rlsru h e He   m a d e   h ig h   v o lt a g e   a n d   h i g h   c u rre n tes ts  o n   larg e   f u sio n   m a g n e ts   (LCT ,   P o lo ,   ITE TF M C) .   H e   p e rf o rm e d   c o m p o n e n d e v e lo p m e n t   fo r   larg e   f u sio n   m a g n e ts  a n d   c ry o g e n ic   p o we e n g in e e rin g .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il v o lk e r. z we c k e r@k it . e d u .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.