2020 Fiscal Year Research-status Report
Study on the electrical insulating performance improvement of pure water by addition of nitrogen fine bubbles and polymers
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19K14972
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
高村 紀充 福岡大学, 工学部, 助教 (10749419)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 純水 / 絶縁 / 窒素ファインバブル / 高分子 / ダイヤモンド・ライク・カーボン（DLC） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
純水を変圧器の絶縁冷却媒体として使用するためには、抵抗率の向上と抵抗率低下の抑制が必要である。本研究の目的は、ダイヤモンド・ライク・カーボン（DLC）で被覆した金属を純水中で用い、窒素ファインバブルや高分子を純水に付加することで「純水の抵抗率と絶縁耐力を高めることができるか否か」を明らかにすることである。本研究では、3年間の研究期間で「①窒素ファインバブル付加純水の抵抗率と絶縁耐力の解明」、「②高分子付加純水の抵抗率と絶縁耐力の解明」、「③窒素ファインバブルと高分子の同時付加純水の抵抗率と絶縁耐力の解明」を実施する計画を立てた。
2年目の本年度は計画を前倒しして「③窒素ファインバブルと高分子の同時付加純水の抵抗率と絶縁耐力の解明」の研究を実施した。その結果、今回の条件では、窒素ファインバブルと高分子の同時付加によって純水の抵抗率と絶縁耐力を高めることができなかったため、今後も異なる条件で研究を継続する必要がある。また、新たな研究課題として、「DLCの代替としてのグラフェンの使用可否に関する検討」を実施した。その結果、グラフェンは純水への金属イオンの溶解をある程度抑制でき、今後の改良次第では純水中で使用できる可能性があることが示唆された。さらに、「②高分子付加純水の抵抗率と絶縁耐力の解明」の研究では、ポリエチレングリコールの分子量と付加量が純水の抵抗率に及ぼす影響を調査した。その結果、分子量が3000～20000、付加量が5～20 ppmの範囲では、純水の抵抗率が1.4倍程度に上昇することが明らかになった。
一方、変圧器の絶縁冷却媒体として最も多く使用されている鉱油に窒素ファインバブルを付加し、球電極よりも体積が大きいRogowski電極構成にて負極性雷インパルス絶縁破壊電圧を調査したところ、ファインバブルの有無が絶縁耐力にほとんど影響を与えないことが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、本年度は「②高分子付加純水の抵抗率と絶縁耐力の解明」の研究のみを行う予定だった。しかし、計画を前倒しして「③窒素ファインバブルと高分子の同時付加純水の抵抗率と絶縁耐力の解明」の研究や、新たな研究課題として「DLCの代替としてのグラフェンの使用可否に関する検討」および「Rogowski電極構成における負極性雷インパルス絶縁破壊電圧の解明」の研究も実施することができた。このため、当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、純水の抵抗率と絶縁耐力をさらに向上させることができる高分子の種類と付加量および窒素ファインバブルの同時付加条件を明らかにする計画である。
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| Remarks |
本研究の成果により、電気学会基礎・材料・共通部門特別賞 部門論文奨励賞の受賞が内定した（内定日：2021年4月23日、受賞予定日：2021年9月2日）。
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