| 研究課題/領域番号 |
21K03997
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
中野 裕介 金沢大学, 電子情報通信学系, 助教 (60840668)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 絶縁ガス / 高温絶縁特性 / 誘導熱プラズマ / 高温電気絶縁特性 / 放電 / 絶縁 / 高温ガス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
SF6ガス電力機器が築いた電力システムの安全性・堅牢性を保ちつつ低炭素社会を実現するため，温室効果ガスのSF6ガスを用いない高電圧遮断器の開発が急務である．大電流遮断時，電極間には高温高圧の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，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高温場を安定的に生成することで，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行う．
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| 研究実績の概要 |
ガス遮断器において，系統で地絡などの故障事故が発生したとき，大電流を遮断するために電極を開極して電流を遮断する．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にある．アーク放電そのもののばらつきが実験的な評価を困難にさせているため，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，シースガスArおよびCO2ガスの流量変更時のプラズマ安定化条件の検討，および構築した誘導熱プラズマ装置を用い，分光測定により下部の電極間に生成される高温場の温度推定を行った．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ており，絶縁ガス導入によるプラズマの不安定性が解消されている．結果として，誘導熱プラズマ装置の下段のコイル電力を10 kWから6 kWまで減少させた場合，シースガス流量を90 slpmから50 slpmまで減少させた場合も，安定的にプラズマが生成されることがわかった．また，各条件において分光観測により電極間の温度が推定できることがわかった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度の段階で，誘導熱プラズマ装置の構築，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．また，種々のパラメータ変更時のプラズマ安定化条件を検討でき，分光測定から温度推定まで行えたため．
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| 今後の研究の推進方策 |
プラズマを生成する誘導熱プラズマ装置における条件変更に加え，導入する絶縁ガスの条件を変更する．具体的には，導入ガス流量や混合ガスの比率である．また実験的に推定した温度と並行して理論数値解析による温度推定を行う．
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