| 研究概要 |
超伝導応用電力機器は相当の高電圧で運転されることが想定されており,超伝導機器といえども絶縁設計が重要な課題である。他方,液体と固体絶縁体で構成される複合絶縁では固体表面に発生する沿面火花電圧によって機器の耐電圧が決定される。このような背景のもとで,本研究は極低温冷媒中(液体窒素,液体ヘリウム)における沿面火花電圧を測定し,絶縁設計の基礎データを提示することを目的に行われた。絶縁体試料はケーブル端部を模擬した構造である。印加電圧は直流,交流,インパルス電圧である。
冷媒中ではコロナ放電によって容易に気泡が発生するが,気泡は放電から分離されるために,沿面火花電圧は気泡の影響が少ないことが,実験的および理論的に明らかされた。
沿面火花電圧はギャップ長が増大しても僅かに上昇する程度である。すなわち,沿面火花電圧はギャップ長に対して飽和性を示す。この飽和性は何れの絶縁体,各電圧波形,両冷媒中でも見られる共通の性質である。冷媒の相違による比較では,何れの絶縁体,各電圧波形に対して液体ヘリウム中の沿面火花電圧は液体窒素中の電圧の1/2〜2/3である。電圧波形の比較では,両冷媒中でも交流電圧が最低の沿面火花電圧となっている。また,絶縁体の固有容量が増大すると,何れの場合でも沿面火花電圧は低下する。
実験結果から沿面火花電圧とギャップ長の関係,沿面火花電圧と固有容量との関係を近似式で表すことができる。個有容量は誘電率と形状から算出できるので,絶縁体の材料と構造が与えられれば沿面火花電圧を推定することが可能である。
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