| 研究課題/領域番号 |
13305019
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
日高 邦彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90181099)
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| 研究分担者 |
松岡 成居 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10114646)
千葉 政邦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (20011140)
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| キーワード | ガス絶縁 / 低環境負荷 / 電力機器 / SF_6ガス / CF_3Iガス / 混合ガス / 絶縁破壊電圧 / V-t特性 |
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| 研究概要 |
実用的な送電路・変電機器を念頭に置き、特性把握のあまり進んでいないガスギャップの絶縁破壊電圧の確率分布や、急峻過渡過電圧(VFTO)を含む電圧-時間(V-t)特性についての混合比依存性を明らかにし、また、従来ほとんど手がつけられていなかった固体絶縁支持物(スペーサ)沿面における絶縁特性の混合比依存性および、電極のコーティング効果についても検討を行うために、新たに、方形波パルス電源を導入した。その最適仕様を十分吟味した結果、以下の仕様が実現可能であることが判明した。電圧波形:方形波、可変電圧範囲:40〜200kVの範囲で連続可変可出力、電圧極性:正・負切り替え可能、パルス幅範囲:10μs以上で連続可変パルス幅、方形波立ち上がり時間:20ns以下、方形波降下率:2.5%以下、方形波平坦率:5%以下。
上記電源を用いて、地球温暖化への寄与が大きいSF_6ガスの代替となり得るCF_3Iガスの放電特性を実験的に明らかにした。CF_3Iガスは環境への影響が非常に小さく絶縁性能も高いものの、大気圧での液化温度が-22.5℃と高いという弱点を持つ。これを解決するために、空気ならびに窒素と混合することで分圧を下げることを試み、それら混合ガス中でV-t特性を明らかにした。両混合ガスの特性に大きな差は見られず、いずれの場合もCF_3Iガスの混合率60%で純粋SF_6ガスと同等のV-t特性を持つという良好な特性を示した。しかしこの混合比で通常の電力機器レベルである5気圧まで加圧すると、寒冷地での液化が懸念される。そこでCF_3Iガスの混合率を10%にとどめつつ全圧を10気圧まで高めると、現行の電力機器の要求レベルを満たすことができ、低環境負荷ポストSF_6絶縁ガスとして有力な選択肢の一つとなる。さらにエッチングガスなど高圧や低温が要求されない分野では、より簡便にSF_6ガスを代替することができる。
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