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現在開発が進められている高温超電動ケーブルの課題の一つに電気絶縁がある。電気絶縁方式としては、従来技術の延長である絶縁紙-液体窒素複合絶縁系が用いられているが、気泡の発生により電気絶縁性能および長期信頼性の低下が懸念される。そこで、申請者らは極低温領域において優れた絶縁性能をもつ固体絶縁方式に着目し、室温では絶縁の天敵である水が低温では絶縁物である氷になることを利用して、電気的弱点である液体窒素を様々な利点をもつ氷に置き換えた絶縁紙-氷複合絶縁系を開発した。本研究では、この絶縁紙-氷複合絶縁系の電気絶縁特性を解明し、高温超電導ケーブルにおける新しい極低温電気絶縁構成の開発を促進することを目的した。
各種周囲媒質におけるクラフト紙の直流絶縁破壊特性は交流の時と比べ、全体的に1.4〜2倍上昇することが分かった。これは、直流では交流の場合より部分放電が起きにくく、劣化が進まないためであると考えられる。また、室温空気や室温気体窒素などの周囲媒質の時に比べ低温気体窒素におけるDC-Fbの上昇が特に大きく、これには以下に示すように破壊機構による違いが寄与していると考えられた。交流では高電圧印加による激しい放電を伴って絶縁破壊に至るが、直流ではセルロース繊維の表面を流れる電流により発熱し破壊に至ると考えれば、低温気体窒素が周囲媒質の場合は低温であることにより表面漏れ電流が抑制され、発熱も抑制されて、DC-Fbが上昇すると思われた。
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