2020 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative electric field control by functionally graded materials of conductivity in dc gas insulated electric apparatus
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18H01423
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小島 寛樹 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00377772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 直樹 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20228555)
加藤 克巳 新居浜工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (20293665)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 傾斜機能材料 / 導電率 / 直流電気絶縁 / ガス絶縁電力機器 / 電界制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題では、高電圧直流送電におけるガス絶縁開閉装置／送電線路の固体絶縁スペーサに導電率傾斜機能材料（σ-FGM）を適用することで機器内部の電界の制御を実現し、かつ直流電気絶縁設計で問題となっている温度分布やガス中電荷挙動に対してロバスト性を持ちうることを実証することを目的とする。
昨年度までの検討において、過渡的な状態を考慮すると導電率傾斜のみでは十分な電界緩和効果が得られないことが判明しており、当初予定よりも前倒しで導電率と誘電率の両方を傾斜させたε/σ-FGMの検討を開始し、320 kV DC-GIS用コーン形スペーサを対象に電界緩和効果の評価を行った。
径方向に対し、誘電率についてはU字型、導電率については接地側で高導電率に傾斜させる分布とした場合に、直流定常、極性反転時、直流電圧投入時、直流へのインパルス電圧の重畳の全てに対して電界緩和の効果を発揮することがわかった。直流定常時では高電圧導体と接地外部導体との温度差が大きい（70 K）のときに最も大きい電界が発生し得るが、ε/σ-FGMの適用により42%低減できることを明らかにした。また、直流電圧投入・極性反転からの過渡的な電界分布挙動の解析により、定常に至る全ての時間帯を考慮しても、ε/σ-FGMを適用したほうが最大電界は緩和されることがわかった。直流・インパルス電圧重畳の場合においても、高電圧導体の温度変化範囲（温度差0 K～70 K）の全てに対してε/σ-FGMの電界緩和効果があることも確認された。以上より、幅広い運転温度・時間領域において電界緩和効果を発揮するε/σ-FGMのロバスト性が明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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