Development of remote degradation measurement technology for polymeric insulators

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04345
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Fujii Takashi 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任教授 (60371283)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大石 祐嗣 一般財団法人電力中央研究所, 電力技術研究所, 上席研究員 (10371296) ; 本間 宏也 一般財団法人電力中央研究所, 電力技術研究所, 上席研究員 (40371562)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: レーザー / プラズマ / 分光 / ポリマー / がいし / 劣化診断 / 遠隔計測 / 電力設備

Outline of Final Research Achievements

Using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), we have developed a technique to measure the three-dimensional distribution of degradation on the surface of polymeric insulators without cutting an insulator by remote measurement at a distance of 10 m. The depth profile of Si/Al emission intensity ratio was measured by LIBS and it was found that the Si/Al emission intensity ratio decreased near the polymeric insulator surface (depth ~100 μm or less) compared to the depth of 300-400 μm. The depth of Si/Al decrease is consistent with the degradation depth of polymeric insulators, which is thought to be caused by the loss of silicone rubber components. These results indicate that the Si/Al emission intensity ratio measured by LIBS is useful for the evaluation of aging degradation of polymeric insulators.

Free Research Field

レーザー計測

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果により、ポリマーがいしの劣化状態を、遠隔、非接触、リアルタイムで計測することが可能になる。このため、運用中のがいしの経年劣化をリアルタイムに監視することが期待される。これにより、電力の安定供給に貢献することができる。さらに、ポリマーがいしは、局所的な劣化が存在すると、そこを起点にして絶縁性能が低下する可能性がある。LIBSは、レーザー光の集光径（< 1 mm）で決定される空間分解能で計測が可能であるため、局所的な劣化の特定が可能になる。これらの計測技術により得られる結果と絶縁性能の関係を明らかにすることにより、ポリマーがいしの劣化メカニズムが明らかになる。