オールソリッド変電所構築のための機能傾斜材料の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350171
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 田中 祀捷 早稲田大学, 大学院・情報生産システム研究科, 教授 (50253539)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小迫 雅裕 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 助手 (80350429) ; 平井 直志 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 講師 (30329122) ; 大木 義路 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70103611)
• Keywords: オールソリッド変電所 / 機能傾斜材料 / ナノコンポジット / ポリアミド樹脂 / エポキシ樹脂 / 部分放電劣化 / トリーイング劣化 / 空間電荷

Research Abstract

環境に優しいオールソリッド変電所の構築を念頭において、機能性絶縁材料の開発利用のための研究を継統した。これはエレクトロニクス用絶縁にも応用展開できるものである。機能性材料としてナノテクノロジーを応用したポリマー系ナノコンポジットに着目して実験的研究を行った。昨年度購入した「電気トリーイング現象観測装置」を用いて長期絶縁耐力の指標となる部分放電特性および電気トリーイング特性の研究を推し進めるとともに、「空間電荷分布計測装置」を購入して、絶縁材料中の空間電荷の挙動特性の予備的検討を行った。
昨年度はポリアミド・ナノコンポジットが耐部分放電性に優れていることを明らかにしたが、今年度は、走査型顕微鏡や原子間力顕微鏡を駆使して、メカニズムの解明に注力した。その結果、耐部分放電性の飛躍的向上には、(1)部分放電力が誘電率の違いによりナノ粒子に集中すること、(2)ナノ粒子(層状ケイ酸塩)がナノ間隔で一様に分散していること、などが重要なプロセスであることを明らかにした。
また、新たな視点から電気破壊プロセスとして電気トリーがナノ粒子を避けながら進展していくことを明らかにし、ナノ粒子が効果的な復刻を果たしていることを確認した。さらにエポキシ樹脂に酸化チタン・ナノ粒子を均質に混ぜる技術を検討し、エポキシ・ナノコンポジット試料を作成し部分放電劣化およびトリー劣化の検討を行った。
これらの成果について、英文誌論文1件、国際会議5件、国内学会発表10件の発表を行った。発表成果に対して電気学会から論文発表賞および電気関連学会から講演奨励賞を受賞した。優れた成果の証と考えている。

Research Products

• [Publications] M.Kozako, N.Fuse, K.Shibata, N.Hirai, Y.Ohki, T.Okamoto, T.Tanaka: "Comparison of Surface Roughness Change due to Partial Discharges between Polyamide-6 and Nanocomposites"Proc.Japan-Korea Sym.ED&HVE. 33-36 (2003)
• [Publications] M.Kozako, N.Fuse, K.Shibata, N.Hirai, Y.Ohki, T.Okamoto, T.Tanaka: "Surface Chnage of Polyamide Nanocomposite Caused by Partial Discharges"Proc.IEEE CEIDP. 75-78 (2003)
• [Publications] 小迫, 布施, 柴田, 深澤, 大木, 岡本, 田中: "部分放電劣化によるポリアミド系ナノコンポジットの表面粗さの比較"H15電気関連学会九州支部連合大会講演論文集. (CD版). No.02-2A-04 (2003)
• [Publications] 布施, 柴田, 深澤, 小迫, 大木, 岡本, 田中: "ポリアミド系ナノコンポジットの部分放電劣化-原子間顕微鏡による観察-"H15年電気学会A部門大会講演論文集. 277 (2003)
• [Publications] 布施, 小迫, 深澤, 大木, 村瀬, 田中: "ポリアミド系ナノコンポジットの部分放電劣化-原子間力顕微鏡・共焦点顕微鏡による観察-"H16年電気学会全国大会講演論文集. (未定). (2004)
• [Publications] 城戸, 小迫, 大木, 岡本, 田中: "IEC(b)電極によるポリアミド系ナノコンポジットの部分放電劣化-電極からの距離の影響-"H16年電気学会全国大会講演論文集. (未定). (2004)
• [Publications] 小迫, 布施, 大木, 岡本, 田中: "IEC(b)電極によるポリアミド系ナノコンポジットの部分放電劣化-劣化表面のフィラー観察-"H16年電気学会全国大会講演論文集. (未定). (2004)
• [Publications] 山野, 小迫, 田中: "ポリアミド・ナノコンポジットのための電極創製と電気トリー発現"H16年電気学会全国大会講演論文集. (未定). (2004)
• [Publications] 小迫, 大木, 田中: "ナノコンポジットポリアミド樹脂の部分放電劣化"H16年電気学会全国大会講演論文集(シンポジウム). (未定). (2004)
• [Publications] 田中: "ポリマー系ナノ誘電体の開発の現状"H16年電気学会全国大会講演論文集(シンポジウム). (2004)
• [Publications] N.Hirai, Y.Maeno, T.Tanaka, Y.Ohki, M.Okashita, T.Maeno: "Effect of Crosslinking on Space Charge Formation in Crosslinked Polyethylene"Proc.7th IEEE-IEEJ ICPADM. 917-920 (2003)
• [Publications] N.Hirai, Y.Maeno, T.Tanaka, Y.Ohki, M.Okashita, T.Maeno: "Roles of Cumyl Alchol and Crosslinked Structure in Homo-charge Trapping in Crosslinked Polyethylene"Proc.IEEE CEIDP. 213-216 (2003)
• [Publications] 前野, 平井, 田中, 大木, 岡下, 前野: "架橋ポリエチレン中の空間電荷形成に与える架橋剤残渣の効果"H15年電気学会A部門大会講演論文集. 160-165 (2003)
• [Publications] 山口, 前野, 平井, 田中, 大木, 岡下, 前野: "クミルアルコールによる低密度ポリエチレン中の空間電荷形成-2種類の試薬の比較-"H16年電気学会全国大会講演論文集. (未定). (2004)
• [Publications] N.Hirai, R.Minami, T.Tanaka, Y.Ohki, M.Okashita, T.maeno: "Chemical Group in Crosslinking Products Responsible for Charge Trapping in Polyethylane"IEEE Trans.DEI. Vol.10, No.2. 320-330 (2003)
• [Publications] T.Tanaka, M.Henriksen, J.Densley, S.Gubanski, J.T.Holboll, M.Nagao: "Interfacial Characteristics of Accessory Models for HV and EHV Extruded Cables"Proc.13th ISH. No.2. 6(0.01.01) (2003)