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真空中の絶縁破壊現象とアーク放電現象

Research Project

Project/Area Number 18J22415
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

江尻 開  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords真空遮断器 / アーク放電 / 直流遮断 / プラズマ / 回路保護 / 絶縁破壊
Outline of Annual Research Achievements

再生可能エネルギー電源の大量導入に向けては、遠方に点在する電源を低損失で経済性良く接続し需要地帯まで電力を輸送する直流電力網の構築が必須である。直流電力網で発生した事故を迅速に処理するには直流遮断器が必要であり、真空遮断器と逆電流回路を組み合わせた逆電流重畳方式の小型低廉化や高信頼化が期待されている。本期間においては、真空遮断器に直流遮断を模擬した電流を通電させた後にインパルスの電圧を印加するという合成試験を簡便に行うシステムを構築した。これにより、直流遮断器の性能を直接的に決定付ける電流ゼロ点後の耐電圧の回復特性を精度良く測定でき、かつその背景に潜む物理現象にも迫ることができた。具体的には、事故電流が流れていた向きと逆方向の電界ではアーク放電により電極間に発生する高温かつ高密度のプラズマの残留分が耐電圧の回復を妨げているのに対し、事故電流と同じ方向の電界ではアーク放電の基点となるカソードスポットの周囲に発生する金属の微小な突起の冷却により耐電圧の回復が支配されていることが示唆された。逆電流重畳方式において真空遮断器には電流のゼロ点直後には事故電流とは逆方向の電界が印加され、次いで事故電流が遮断器周囲の寄生容量を充電することで事故電流と同方向の電界が印加される。実験の結果から逆方向の電界に対する耐電圧の回復と比較して、事故電流と同方向の電界に対する耐電圧の回復には1オーダー程度長い時間を要することが明らかになったことから、逆電流重畳方式の回路設計の一つの指針を与えることができた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Examination of Excitation Temperature of Vacuum Arc Based on Collisional-Radiative Model2021

    • Author(s)
      Haruki Ejiri, Ryo Kikuchi, Akiko Kumada, Kunihiko Hidaka, Akihiro Suwa, Yoshihiko Matsui, Masayuki Sakaki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Plasma Scienc

      Volume: -

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 真空中の絶縁破壊現象のParticle-In-Cellシミュレーション2020

    • Author(s)
      江尻 開、藤井 隆、熊田 亜紀子、日髙 邦彦
    • Journal Title

      電気学会論文誌A

      Volume: 140

    • NAID

      130007850126

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Motion and Breakdown Related to Microparticles in Vacuum Gap2019

    • Author(s)
      Ejiri Haruki、Kumada Akiko、Hidaka Kunihiko、Donen Taiki、Kokura Kentaro
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Plasma Science

      Volume: 47 Issue: 8 Pages: 3384-3391

    • DOI

      10.1109/tps.2019.2925655

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Late Breakdowns Caused by Microparticles After Vacuum Arc Interruption2019

    • Author(s)
      Ejiri Haruki、Kumada Akiko、Hidaka Kunihiko、Taguchi Yuki、Inada Yuki、Yamano Yasushi、Iwabuchi Hiroyuki、Kaneko Eiji
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Plasma Science

      Volume: 47 Issue: 8 Pages: 3392-3399

    • DOI

      10.1109/tps.2019.2917379

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 真空遮断器を用いた直流遮断後の絶縁回復特性2021

    • Author(s)
      江尻開, 菊池諒, 熊田亜紀子, 日高邦彦, 諏訪晃弘, 松井芳彦, 榊正幸
    • Organizer
      令和3年電気学会全国大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Cathode Spot Temperature of Vacuum Arc between CuCr Contacts2020

    • Author(s)
      Haruki Ejiri, Ryo Kikuchi, Akiko Kumada, Kunihiko Hidaka, Akihiro Suwa, Yoshihiko Matsui, Masayuki Sakaki
    • Organizer
      2020 Annual Conference of Fundamentals and Materials Society IEE Japan (令和2年 電気学会基礎・材料・共通部門大会)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 真空アークのプラズマパラメータ推定2020

    • Author(s)
      江尻開, 菊池諒, 熊田亜紀子, 日高邦彦, 諏訪晃弘, 松井芳彦, 榊正幸
    • Organizer
      令和2年電気学会全国大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Particle-In-Cell Simulation for Breakdown Initiating Process in Vacuum2019

    • Author(s)
      H. Ejiri, A. Kumada, K. Hidaka
    • Organizer
      21st International Symposium on High Voltage Engineering
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Particle-In-Cell Monte Carlo Collision Simulation of the Breakdown Initiating Process in Vacuum2019

    • Author(s)
      H. Ejiri, A. Kumada, K. Hidaka
    • Organizer
      5th International Conference on Electric Power Equipment - Switching Technology (ICEPE-ST)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 真空中の絶縁破壊現象のParticle-In-Cellシミュレーション2019

    • Author(s)
      江尻開, 藤井隆, 熊田亜紀子, 日高邦彦
    • Organizer
      令和元年電気学会基礎・材料・共通部門大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 多結像光学系を用いた真空アーク放電の励起温度測定2019

    • Author(s)
      江尻開, 菊池諒, 熊田亜紀子, 日高邦彦, 諏訪晃弘, 松井芳彦, 榊正幸
    • Organizer
      電気学会放電・プラズマ・パルスパワー/開閉保護/高電圧合同研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 銅スペクトルを用いた真空アーク放電の励起温度測定に関する一検討2019

    • Author(s)
      江尻開, 菊池諒, 熊田亜紀子, 日高邦彦, 諏訪晃弘, 松井芳彦, 榊正幸
    • Organizer
      電気学会放電・プラズマ・パルスパワー/開閉保護/高電圧合同研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 真空中における絶縁破壊進展のParticle-In-Cellシミュレーション2019

    • Author(s)
      江尻開, 熊田亜紀子, 日高邦彦
    • Organizer
      Haruki Ejiri ; Keisuke Abe ; Yuto Kikuchi ; Akiko Kumada ; Kunihiko Hidaka ; Taiki Donen ; Mitsuru Tsukima
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Breakdown Phenomena Triggered by Microparticle in Vacuum Gap2018

    • Author(s)
      Haruki Ejiri, Akiko Kumada, Kunihiko Hidaka, Taiki Donen, Kentaro Kokura
    • Organizer
      2018 28th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Late Dielectric Breakdown Phenomenon Caused by Microparticles Released after Current Interruption2018

    • Author(s)
      Yuto Hachiman, Eiji Kaneko, Yasushi Yamano, Hiroyuki Iwabuchi, Kunihiko Hidaka, Fumiya Oshiro, Yuki Inada, Mitsuaki Maeyama, Haruki Ejiri, Yuma Nagayo, Yuki Taguchi, Yusuke Kitabayashi, Akiko Kumada
    • Organizer
      2018 28th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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