絶縁紙-氷複合絶縁系による高温超伝導ケーブルの新しい極低温電気絶縁構成の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650275
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 長尾 雅行 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30115612)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村本 裕二 豊橋技術科学大学, 大学院工学研究科, 助手 (70273331)
• Keywords: 氷 / 絶縁紙 / 複合絶縁系 / 電気絶縁性能 / 極低温領域 / 高電界電気物性 / 絶縁寿命 / 絶縁破壊特性

Research Abstract

本研究においては、高温超電導ケーブルの絶縁方式の一つとして、従来の発想とは異なる絶縁紙-氷複合絶縁系を考案し、従来技術の延長としての絶縁紙-液体窒素複合絶縁系の絶縁特性と比較しつつ、極低温電気絶縁構成としての可能性を検討してきた。その結果、絶縁紙-液体窒素複合絶縁系においては、液体窒素の気化により絶縁紙内部に微小気泡が残留し、その内部で部分放電が発生し易いことがわかった。そこで我々は、絶縁紙内部の空間を氷で満たし電極間の液体窒素を極力排除した絶縁紙-氷複合絶縁系を考案した。水分を含浸した絶縁紙を液体窒素中で氷結させた時の絶縁破壊特性について研究を行った結果、氷を含むことにより破壊電圧が上昇し、自己回復性破壊を示すことがわかった。これは、氷でセルロース間の空間を満たすことにより、微小気泡の成長が抑制され部分放電が発生しにくいためであると考えられる。さらに本研究の成果として絶縁紙の種類およぴ密度の影響を調べたところ絶縁紙材質の差が絶縁破壊の強さに余り影響しないこと、密度の高い絶縁紙が絶縁紙-氷複合系の絶縁性能を向上させ、氷のクラック状態が絶縁破壊に影響を与えるわかった。これらの事実、ならびに、絶縁紙や氷の誘電率、tanδは極低温では双極子運動の凍結により大幅に低下することを考えれば絶縁紙-氷複合絶縁系は極低温絶縁機構の有力候補の一つとなり得る。

Research Products

• [Publications] M.B.Srinivas: "A Comparative Study of Partial Discharge Pattern Evolution in Polymers at Room and Cryogenic Temperature" Proceedings of 1998 IEEE 6^<th> ICSD (98CH35132). Vol.1. 173-176 (1998)
• [Publications] 箕田 充志: "低温窒素ガス中における短ギャップ・スペーサの放電現象" 電気学会論文誌A. 118-A・11. 1228-1233 (1998)
• [Publications] MINODA Atsushi: "Breakdown Characteristics of Gaseous and Liquid Nitrogen in Parallel Plane Electrodes System with Small Gap Spacer" Proceedings of 1998 ISEIM (IEEE98TH8286). Vol.1. 317-320 (1998)
• [Publications] 中西 崇夫: "液体窒素中における絶縁紙-氷複合系の絶縁破壊特性" 電気学会研究会資料 放電研究会. ED-98-185. 1-6 (1998)
• [Publications] M.Kosaki: "Solid insulation and its deterioration" Cryogenics. Vol.38 No.11. 1095-1104 (1998)
• [Publications] 箕田 充志: "極低温直流電気絶縁におけるエチレンプロピレンゴムの適用の可能性" 電気学会研究会資料 誘電・絶縁材料研究会. DEI-99-9. 7-12 (1999)