電力用高温超伝導機器の絶縁設計技術実証と高電圧試験法の確立

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450114
• 研究機関: 九州大学
• 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)
• 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)
• キーワード: 高温超伝導機器 / 絶縁設計技術 / 高電圧試験法 / 高温超伝導モデルコイル / クエンチ / 気泡挙動 / グレディエント力 / ベーパロッキング

研究概要

本研究は高温超伝導を用いた超伝導限流器と超伝導変圧器を検討対象とし、高温超伝導機器の製作過程における高電圧等価試験法ならびに完成時における耐電圧試験法を確立することを目的とする。本年度は、主に試作した高温超伝導モデルコイルを使用して、コイルの層間及びターン間でのクエンチ時の気泡挙動と破壊過程に関する研究を行った。主な結果を以下に示す。
1.気泡の冷却チャネル内における運動軌跡は、電界のグレディエント力の影響を著しく受けることがわかった。
2.層間絶縁環境下では、電界印加によって冷却チャネルを橋絡する所謂ベーパロッキングを形成し、絶縁環境と液体窒素の流通に悪影響をもたらすことを示した。
3.コイルターン間のみに電圧が印加されるとベーパロッキングは発生しないが、気泡は外側コイルの巻き枠内壁面付近の低電界領域で集塊して成長し、極限まで成長すると高電界部を通って上方へ噴出されるので、電気絶縁上好ましくないことを示唆した。
4.絶縁系の弱点部における部分放電特性推定法を提案し、その有効性を実験で確認した。

研究成果

• [文献書誌] T.Kurihara: "PD Characteristics in an Air-filled Void at Room Temperature under Superimposed Sinusoidal Voltages"IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. Vol.8, No.2. 269-275 (2001)
• [文献書誌] 原 雅則: "高温超伝導コイルにおける交流電圧印加時の熱気泡挙動と電気絶縁環境"低温工学. Vol.36, No.7. 406-418 (2001)
• [文献書誌] T.Kurihara: "Effect of Superimposed Sinusoidal Voltage on Partial Discharge Characteristics in an Artificial Air-Filled Void"Proc. of 12th Int. Sympo. on High Voltage Engineering. 1035-1038 (2001)
• [文献書誌] T.Kurihara: "Partial Discharge Inception in an Air-filled Void at Cryogenic Temperatures under Superimposed Sinusoidal"Proc. of 2001 Japan-Korea Joint Sympo. on Electrical Discharge and High Voltage Engineering. 25-28 (2001)
• [文献書誌] B.Y.Seok: "Pressurizing and Sub-cooling Effects on Electrical Breakdown of LN$_{2}$ in Modeled HTS Coils"IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. Vol.8, No.6. 1016-1024 (2001)
• [文献書誌] M.Hara: "DC Pre-Breakdown Phenomena and Breakdown Characteristics in the Presence of Conducting Particles in Liquid Nitrogen"EEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. Vol.9, No.1. 23-29 (2002)