| 研究課題/領域番号 |
16206027
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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 | 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 |
熊田 亜紀子 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (20313009)
松岡 成居 東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (10114646)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2006
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| キーワード | SF6 / 代替ガス / V-t特性 / 急峻方形波 / CF3I / ストリーマ / 放電シミュレーション / シャックハルトマン法 |
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| 研究概要 |
本研究は、電力設備・機器において、低環境負荷である物質、例えば自然界共存物質を使用し、なおかつ高い絶縁信頼性と省資源・コンパクト化を実現できる最適ガス絶縁設計指針の提案を目指して進められた。絶縁特性評価においては、非接触で電界や電子密度を測定する必要があり、そのための新しい測定法の開発を併せて行った。
シャックハルトマン法を利用した電子密度測定システムにおいては、電子のみが屈折率変化の透過光波長依存性を有することを利用して、2波長の光を同時伝搬するシステムを構築した。本手法を弱電離空間へ適用するには、測定感度を3桁程度向上する必要があることから、マイクロレンズアレイを2枚用いて長焦点距離を実現する.システムを考案し、感度を従来に比べ2桁向上するまでに至った。
筆者らが特許を有している気体カ-効果を利用した非接触電界測定システムについて、更に感度および分解能を向上させるべく、光学系および信号処理系の改良を行った。その結果、まず高電圧測定器の開発に成功した。次に、不平等電界中でも電界測定が可能であることを見出し、また、コロナ放電によるイオン流中にこの測定法を適用したところ、イオンのKerr定数が中性分子の値に比べて格段に大きく、気体Kerr効果による新たな空間電荷測定法の可能性を発見するに至った。
電力機器絶縁における自然界共存物質の極限的利用を考える上で必要となる、気体の絶縁破壊特性を詳細に検討した。特に、SF_6ガスに変わる低環境負荷絶縁ガスを見出すために、温暖化係数がCO_2並みに小さく、また、絶縁性能がSF_6ガスに匹敵するCF_3Iについて検討を進めた。実験の結果、準平等電界においてはCF_3IガスはSF_6ガスの1.2倍程度の火花電圧を示すが,極端な不平等電界下ではCF_3Iガスの火花電圧はSF_6ガスの0.7倍程度となること、および、電界利用率が0.4で両ガスの特性がほぼ等しくなることを見出した。実用機器では電界利用率がほぼ0.4以上になるよう設計されるため、CF_3Iガスの適用可能性を示唆できる。
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