微小金属粒子に起因したミクロオーダ放電現象に関する研究

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13740
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分21010:電力工学関連
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 岩渕 大行 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教 (50757341)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 真空遮断器 / 電界電子放出 / 放電 / 真空放電 / シミュレーション

研究成果の概要

本研究では真空ギャップでのアーク消弧後に発生する金属粒子に起因する放電現象のメカニズムを実験とシミュレーションの両面から検証した。
ギャップ間の微小な金属粒子から放電に至る過程を、蒸発、拡散、破壊の3ステップとし、それぞれの時間オーダを数値解析により計算したところ、粒子の蒸発には数10μm、拡散に数10μs、破壊は10ns程度の時間オーダで発生することが分かった。この結果から、真空ギャップで観測される放電の時間遅れは、放電過程より金属粒子の発生までの時間遅れが主要因であることが示唆された。

自由記述の分野

高電圧・大電流工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

事故発生時の電流遮断や系統の復旧には高性能な遮断器が必要不可欠である。従来では SF6ガスを用いて開極時のアークを消弧するガス遮断器が一般的であったが、SF6ガスの温暖化係数が非常に大きいことから真空遮断器の小型化、高性能化が注目されるようになった。しかし、真空遮断器の遮断試験において、アーク消弧後に短時間で絶縁を回復する絶縁破壊(NSDD：Non-Sustained Disruptive Discharge)の発生が報告されている。本研究の成果はNSDDの発生に与える電界電子放出電流の影響を定量的に評価したもので、高性能な真空遮断器の開発に不可欠な重要な知見を与えるものである。