固体絶縁物のインパルス破壊に及ぼすトラッキングとリーイングの効果

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650334
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 花岡 良一 金沢工業大学, 工学部, 教授 (90148148)
• 研究分担者: 宮本 紀男 金沢工業大学, 工学部, 教授 (20229892)
• キーワード: 標準雷インパルス電圧 / 油中沿面放電 / PMMA / エポキシマット積層板 / 放電スポット / 放電電流 / 電気的トリーイング / 配向性ポリエチレン

研究概要

固体絶縁物表面のトラッキング現象は、沿面放電の進展によって生じ得る。種々の高分子絶縁材料を試料として、標準雷インパルス高電圧印加時の油中沿面放電を調べた。その結果、エポキシマット積層板(EGML)の沿面放電に、他の試料では見られない特異現象のあることが分かった。すなわち、放電の進展と共に、ストリーマ上に輝点を持つ放電スポットが多数発生する。この現象は、EGMLの複合成分である誘電率の大きなガラス繊維によって、その近傍の電界が強化され、油中の電離現象が促進されたためである。このような沿面放電が生じた場合の放電電流パルスは、高密度ポリエチレンやエポキシ樹脂など、他のどの試料よりも大きく、かつパルス数も非常に多い。それ故、同じ電圧を印加した場合の放電電荷量は大きくなる。これに伴って放電エネルギーも増加し、絶縁物表面のトラッキング現象が起こりやすく、絶縁劣化の原因となり得ることが明らかにされた。
一方、針一平板電極系を用いて固体内部のインパルス放電トリーイングが研究された。最初、汎用的な絶縁材料であるPMMAについて、インパルス電圧を連続的に印加した場合のトリーイングを調べた。その結果、(1)トリーの進展長と進展様相には、印加電圧の極性効果が存在することが分かった。すなわち、負極性トリーは、針電極先端から数本のトリーが進展するのみである。これに対して、正極性トリーは、針電極先端から幾本もの直線状トリーが広がりを持って進展し、進展長は負極性トリーよりも長い。(2)負極性トリーは、電圧の印加回数と共にその先端を僅かに助長するが、正極性トリーは、4回以上の電圧印加に対してその進展を殆ど停止する。本研究では、上記の成果を基に、より高い絶縁性能を持つ材料の開発として、配向性ポリエチレンが新規に創製されそのトリーイングが研究された。トリーの進展は、配向方向に強く依存すること、及び、絶縁強度は無配向ポリエチレンよりも高いことが判明した。

研究成果

• [文献書誌] A.Ishibashi,R.hanaoka, et al.: "Propagation of Electrical Tree in Extended Chain Crystal Polyethylene"Proceedings of International Conference on Solid Dielectrics. (掲載決定論文). (2001)
• [文献書誌] 保,花岡,新保,高田,香林,石橋: "インパルス油中沿面放電の進展様相に関する研究"第32回電気電子絶縁材料システムシンポジウム予稿集. F-2. 131-134 (2000)
• [文献書誌] 石橋,今村,花岡,高田,近藤,白井: "配向性ポリエチレン中のトリー進展"第32回電気電子絶縁材料システムシンポジウム予稿集. F-7. 151-154 (2000)
• [文献書誌] 勝山,花岡,高田,新保,香林: "インパルス電圧連続印加によるPMMA中の放電トリー現象"電気学会研究会資料、放電研究会. ED-00-9. 49-54 (2000)
• [文献書誌] 勝山,花岡,新保: "負極性インパルス電圧印加による高分子材料(PMMA)の放電トリー(電圧連続印加による様相変化)"平成11年度電気関係学会北陸支部連合大会講演論文集. A-20. 20 (1999)