高温絶縁特性取得のための 電気絶縁ガスの安定的な高温プラズマ生成手法の開発
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21K03997
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
中野 裕介 金沢大学, 電子情報通信学系, 助教 (60840668)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 遮断器 / 過渡回復電圧 / 高温ガス / 電気絶縁 / 誘導熱プラズマ / 絶縁ガス / 高温絶縁特性 / 高温電気絶縁特性 / 放電 / 絶縁 |
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| Outline of Research at the Start |
SF6ガス電力機器が築いた電力システムの安全性・堅牢性を保ちつつ低炭素社会を実現するため，温室効果ガスのSF6ガスを用いない高電圧遮断器の開発が急務である．大電流遮断時，電極間には高温高圧のアーク放電が発生する．電流遮断後，電極間に残留するアークプラズマは3,000 K以上の高温で高い導電性を有し，直後に印加される過渡回復電圧によって再び放電が生じやすい状態である．以上より，高温に晒された絶縁ガスの電気絶縁特性を定量的に精緻に明らかにする必要がある．本研究では高次に制御した誘導熱プラズマにより高温場を安定的に生成することで，絶縁ガスの極めて信頼性の高い電気絶縁特性の評価手法の開発を行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
SF6ガス電力機器が築いた電力システムの安全性・堅牢性を保ちつつカーボンニュートラルを実現する社会のため，温室効果ガスのSF6ガスを用いない高電圧遮断器の開発が急務である．遮断器では，系統で事故が発生したとき，大電流を遮断するために電極を開極する．このとき，電極間には高温高圧のアーク放電が生じる．電流遮断後に電極間に残留するアークプラズマは，3,000 K以上の高温で高い導電性を有し，電流遮断直後に印加される過渡回復電圧によって再び放電が生じやすい状態である．数千Kの高温場を実現する方法が，経験則に従いモックアップモデルを作成し，実際に電流遮断試験を行う他にない，という課題に対し，本研究課題では，誘導熱プラズマ装置により絶縁ガスを安定的に高温化し，再現性よく電気絶縁特性を評価する手法を開発することを目的とした．
代替ガス候補であるCO2ガスはその本来の用途から，点弧した誘導熱プラズマを消弧させる可能性があるため，高温化・プラズマ化が困難であることが予想される．そこで，本試験装置では，Arシースガスにより誘導熱プラズマを安定的に生成・維持し，別途プラズマトーチ中央の水冷チューブから絶縁ガスを直接，熱プラズマ中に導入することで，絶縁ガスの高温化を実現した．さらに，プラズマトーチに対して，異なる周波数電源を接続したコイルをトーチに直列に設置することで，上段コイルでは安定的なプラズマ・高温場の維持，下段コイル電力の調整により，絶縁ガスの温度制御性の向上を図った．下流チャンバーにおける電極間に対する発光分光測定から温度を推定した結果，5000 Kから6500 K程度のCO2ガス温度を実現できた．また，高温化した絶縁ガスの温度制御は，下段コイル電力，導入する絶縁ガス流量などのパラメータにより制御可能であることが示された．
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
