高温絶縁特性取得のための 電気絶縁ガスの安定的な高温プラズマ生成手法の開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K03997
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 中野 裕介 金沢大学, 電子情報通信学系, 助教 (60840668)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 絶縁ガス / 高温電気絶縁特性 / 誘導熱プラズマ

Outline of Annual Research Achievements

ガス遮断器は，系統で地絡などの故障が発生したとき，大電流を遮断するために電極を開極し，電流を遮断する．このとき，電極間にはアーク放電が発生する．電流遮断後，電極間に残留するアークプラズマは， 3,000 K以上の高温で高い導電性を有し，電流遮断直後に印加される過渡回復電圧によって再び放電が生じやすい状態である．以上より，高温に晒された絶縁ガスの電気絶縁特性を定量的に精緻に明らかにする必要がある．本研究では，高次に制御した誘導熱プラズマにより生成した高温場における絶縁ガスの極めて信頼性の高い電気絶縁特性の評価手法の開発を目的とする．
今年度は，誘導熱プラズマ装置の設計と導入および絶縁ガスの選定と準備を予定していたが，誘導熱プラズマ装置は既存のものを利用する形で改良を行ったため，電圧印加系の設計・構築まで着手することができた．誘導熱プラズマ装置は，より安定的にプラズマが生成できるよう誘導コイルを直列に配置したタンデム型で運用し，絶縁ガスの導入によるプラズマの不安定性を解消した．絶縁ガスには代替ガス候補の一つであるCO2ガスを含む混合ガスを検討するため，CO2ガス導入時のプラズマ安定化条件の同定を行った．その結果，誘導熱プラズマ装置の上下段のコイル電力をそれぞれ10 kW，チャンバ内圧力1 気圧下において，CO2ガスを10 slpmまで導入できることを確認した．

Current Status of Research Progress

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

Reason

誘導熱プラズマ装置は既存のものを利用する形で改良を行ったため，装置下流の電圧印加系の設計・構築まで着手することができたため．

Strategy for Future Research Activity

誘導熱プラズマによって生成した高温場の温度を推定する必要がある．下流チャンバに設けた観測窓からプラズマ様相を観測し，分光によって温度の推定を行う．このとき，プラズマを生成する誘導熱プラズマ装置の上下段のコイル入力電力，チャンバ内圧力，絶縁ガスの導入量によって任意の温度が生成できる条件を見出すことを目標とする．