高温超伝導材料も考慮した超伝導電力機器における複合電気絶縁設計に関する基礎的研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01460130
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 小崎 正光 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (80023191)
• 研究分担者: 水野 幸男 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (50190658) ; 長尾 雅行 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (30115612)
• キーワード: 極低温 / 電気絶縁 / 高分子 / 絶縁破壊 / 機械的特性 / 高電界 / 誘電特性 / 超伝導電力機器

研究概要

本研究は、金属系超伝導体のみならず、酸化物系高温超伝導体をも考慮した超伝導電力機器におけるより高性能な複合電気絶縁設計に対する基本的指針を得るために、これまで解明の進んでいない複合系の構成要素である単体自身の極低温領域における電気的・機械的諸特性を追求するとともに、それらの複合系の電気絶縁特性を系統的に究明することを目的としている。最終年度である今年度は、前年度までの成果をさらに発展させるため、固体/固体複合系と考えられる配合剤を添加した高分子材料自体およびそれを絶縁体として押出したケ-ブルの極低温における電気的・機械的特性を調べた。また、極低温冷媒/高分子フィルム複合系の部分放電劣化に及ぼす磁界の効果を評価した。得られた知見を以下に示す。
1.ベ-ス材料(エチレン、プロピレン)に配合剤を加えた複合材料であるエチレンプロピレンゴム(EPR)フィルムの100[K]以下の温度領域におけるtanδは低電界下では小さくほぼ一定値を示すが、高電界下では上昇することが判明した。また、配合剤添加によりEPRのtanδは増大することが確認された。
2.押出しEPR絶縁を施したケ-ブルを液体ヘリウム温度まで繰り返し冷却したが、EPRに割れは発生せず極低温において良好な機械的特性示した。極低温領域における耐部分放電特性や誘電特性も良好であった。また、EPRに人為的な傷を付けたケ-ブルの液体窒素温度までの繰り返し冷却試験の結果、EPRはポリエチレンに比べて割れに対する耐性がはるかに優れていることがわかった。
3.液体窒素に浸漬したポリエチレンフィルムの部分放電を介した絶縁破壊までの寿命は、磁界が高くなるほど短くなることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] 小崎 正光他: "押出しエチレンプロピレンゴム絶縁超電導ケ-ブルの開発に関する研究" 電気学会論文誌B. 111. 454-460 (1991)
• [文献書誌] Y.Mizuno et.al.: "Evaluation of Ethylene Propylene Rubber as an Electrical Insulation Material of Superconducting Cable" 3rd International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials,Tokyo,Japan. 1. 317-321 (1991)
• [文献書誌] M.Nagao et.al.: "Distinctive Electrical Breakdown of Polar Polymeric Films in Cryogenic Temperature Region" 7th International Symposium on High Voltage Engineering,Dresden,Germany. 2. 139-142 (1991)
• [文献書誌] Y.Mizuno et.al.: "Effect of Magnetic Field on Electrical Breakdown of Polyethylene Film/Liquid Nitrogen Composite Insulation System" Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena,Knoxville,U.S.A.603-608 (1991)
• [文献書誌] M.Kosaki et.al.: "Development of Polymer Insulated Superconducting Cable" 3rd International Toki Conference on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion,Toki,Japan. 3 (1991)
• [文献書誌] 長尾 雅行他: "極低温領域における有極性高分子フィルムの絶縁破壊" 電気学会論文誌A. 112. (1992)