Suppression Method of Disruptive Vacuum Breakdown for Next-Generation DC Transmission and Distribution Power Network

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K18845
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 稲田 優貴 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (00735532)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊田 亜紀子 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20313009)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 真空遮断器 / 絶縁破壊

Outline of Annual Research Achievements

SF6ガス遮断器などと比べ、高電圧下における真空遮断器の絶縁性能は著しく低い。これは、真空遮断器内部で突発的に発生する“微小金属粒子”が絶縁破壊を生じさせるためである。しかし、このタイプの絶縁破壊現象を実証した例はこれまでになく、現象理解は長らく滞っている。そこで本研究の目的は、長年にわたり理解が進んでいない新しいタイプの絶縁破壊機構を解明することで、高い絶縁性能を有する真空遮断器の理論的な設計案を示すことである。
当該年度は、30nsの時間分解能と2usのフレームレートを有する高性能なイメージングシステムを構築し、微小金属粒子に起因した絶縁破壊現象をとらえることに世界で初めて成功した。これにより、(i)絶縁破壊を生じさせる粒子の粒径には～300umと～30umの2種類が存在すること、(ii)粒子に起因した絶縁破壊は必ず粒子が負電極に衝突した際に発生すること、(iii)電極間を飛行している間、粒子の粒径は小さくならない、ことなどを明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の第一ステップとして、まずは高性能なイメージングシステムの構築に成功した。さらに、これを駆使した詳細計測により、微小金属粒子に起因した絶縁破壊現象をとらえることに世界で初めて成功した。

Strategy for Future Research Activity

PIC-MCC法を用いた数値シミュレーションにより、当該年度の実験結果が再現できるシミュレーションモデルを構築する。

Research Products

• [Presentation] Late Dielectric Breakdown Phenomenon Caused by Microparticles Released after Current Interruption (2018)
  • Author(s): Yuto Hachiman, Fumiya Oshiro, Yuma Nagayo, Eiji Kaneko, Yuki Inada, Yuki Taguchi, Yasushi Yamano, Mitsuaki Maeyama, Yusuke Kitabayashi, Hiroyuki Iwabuchi, Haruki Ejiri, Akiko Kumada and Kunihiko Hidaka
  • Organizer: 28th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV 2018)
  • Int'l Joint Research