2018 年度研究成果報告書

次世代高電圧直流送電を可能にする液中アークプラズマを用いた新しい遮断器の基礎研究

研究課題

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研究課題/領域番号	16K06243
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	電力工学・電力変換・電気機器
研究機関	東京工科大学
研究代表者	新海健東京工科大学, 工学部, 教授 (00758295)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	限流器 / 遮断器 / 直流送電 / アーク / 液中プラズマ
研究成果の概要	液中アークチャンバーで直流電流を限流し主遮断器で遮断を行う新しい高電圧直流送電用の遮断器を構想した。液体中でチューブにより高圧力・高密度の液体層を生成しアークを安定化することで、アーク抵抗を向上することができるようになった。ハイドロフルオロエーテル中ではわずか50mmギャップでもアーク電圧3kV超を得ることができる。これらの知見に基づき限流コンポーネントのモデル器を試作し限流実験を行った。実際の適用系統電圧により、ギャップ長を延ばすか、コンポーネントを直列に並べることで実用的な限流効果を得られる。開極速度は速いほど限流効果は高くなり、電磁アクチュエータなど高速機構の併用も効果的である。
自由記述の分野	電力工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究において、高電圧直流送電主回路用遮断器の新たな原理・コンセプトを提案した。液中アークの基本特性が明らかになり、アーク電圧を向上する手法を見出すことができた。これにより、新たな高電圧直流送電主回路用遮断器への適用可能性を確立することができた。近年液体中プラズマは新しいプラズマとして注目されており、主にその反応場としての役割が注目されている。一方で、その物理的なメカニズムや放電形態、電流波形との相関、水以外のプラズマの特性など、まだ未知の部分も多い。本研究は、広く液体中プラズマの新しいアプリケーション開発に寄与する基盤作りの一助となることが期待される。