| 研究課題/領域番号 |
10305021
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電力工学・電気機器工学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
原 雅則 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (30039127)
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| 研究分担者 |
今坂 公宣 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (40264072)
末廣 純也 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (70206382)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| キーワード | 浸漬冷却 / 高温超伝導機器 / 耐電圧向上法 / 超伝導コイル / 気泡挙動 / 人工ボイド / 部分放電 / 固体絶縁劣化 |
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| 研究概要 |
コイル構造の浸漬冷却高温超伝導機器の耐電圧向上と絶縁設計技術確立を目的として、次の3つの課題に焦点を当てて3年間の実験研究を行った。
1)コイル構造の液体窒素冷却裸電極系における破壊機構の解明と耐電圧向上法の研究
2)多層モデル高温超伝導コイルによる気泡挙動の研究
3)人工ボイド絶縁系における部分放電と絶縁劣化の研究
その結果より得られた絶縁設計法と推奨される耐電圧向上法は次の通りである。
飽和液体窒素冷却機器でクエンチを考慮して電気絶縁を行う場合は、冷却媒体がクエンチ時の導体温度に等しいガスとして設計すれば安全であり、クエンチを防御した機器では飽和温度の窒素ガスを考えればよい。安全率を小さくして機器を極力コンパクトにしたい場合は、クエンチが進行している間の異常電圧と冷媒の状態推定が必要で、異常電圧が最大の時に電気絶縁が最も厳しくなるとは限らない。クエンチによる気泡の電気絶縁に対する影響を少なくするには、液体窒素をサブクールにするとともに熱気泡を絶縁系から効果的に排出する特殊な溝をコイル巻き枠に設けると良い。
固体絶縁系の劣化には熱劣化、ヒートサイクル劣化、化学劣化、部分放電劣化があることが知られているが、超伝導機器では部分放電劣化が最も厳しく、それを防ぐには、絶縁系にボイドなどの弱点部を作らないこと、導電性微粒子を混入させないこと、絶縁系の冷却をあらゆる部分で冷却速度を5K/min.以下に抑えることが大切である。電力システムの故障時やパワーエレクトロニクス回路で発生する高調波は、部分放電の発生頻度を増やし、固体絶縁劣化を促進するので、回路側での高調波対策が超伝導機器絶縁の劣化防止の面から望ましい。
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