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2012 年度 実績報告書

高性能低環境負荷CF3I絶縁方式の実用可能性に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 22246035
研究機関東京大学

研究代表者

日高 邦彦  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90181099)

研究分担者 松岡 成居  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10114646)
熊田 亜紀子  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20313009)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード電気機器 / ガス絶縁 / CF3Iガス / 絶縁性能 / 絶縁破壊現象 / SF6ガス / V-t特性 / 沿面放電
研究概要

SF6ガスの代替ガスとして注目されるCF3I混合ガスの研究の延長線上として、SF6を混合させた実験を行い、これまでの研究結果と比較することで、CF3Iを電力機器に適用する際の最適なガス種および混合率を検討した。
CF3I/SF6混合ガスは、準平等電界印加時の絶縁破壊特性において「負のシナジズム」を示し、一方、不平等電界において「正のシナジズム」を示した。特に、CF3I/SF6(20%:80%、40%:60%)の混合率で、SF6を凌ぐ絶縁破壊電圧値となった。また沿面放電においては、CF3Iが混合されると副生成物の影響から、絶縁破壊電圧が低下することがわかった。なお、先行研究のN2やCO2でも同様の結果が得られている。
全体的に見て、CF3I/SF6混合ガスは非常に良い絶縁性能を示しているのが、大きなGWPを補償できるような巨大なメリットがあるわけではないということから、SF6代替ガスとしての候補からは外すべきであると判断した。混合の対象となりうるものとしてN2とCO2を取り上げ、また、評価項目としてガス圧、飽和蒸気圧、不平等電界特性、沿面放電特性、GWPを採用し検討を行った。SF6の絶縁性能と同等以上となる場合を最良として評価を行った結果、混合ガスにおいては、CF3I/N2とCF3I/CO2において、混合比が2:8ないし4:6であるときに最適となった。また、CF3Iを利用する電力機器としては遮断、開閉機構を含まないGIL (管路気中送電路)が開発対象の第1に挙げられる。
GILを模した同軸円筒電極における交流絶縁破壊電圧について混合ガス中で実験を行い、いずれもシミュレーション値と実測値がほぼ一致していることを明らかにした。このことにより、GILはシミュレーションベースで絶縁設計ができることを示した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Directly high-voltage measuring system based on Pockels effect2013

    • 著者名/発表者名
      A. Kumada, and K. Hidaka
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Power Delivery

      巻: Vol 28, No. 3 ページ: pp. 1306-1313

    • DOI

      10.1109/TPWRD.2013.2250315

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shack-Hartmann type laser wavefront sensor for measuring two-dimensional electron density distribution over extinguishing arc discharge2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Inada, S. Matsuoka, A. Kumada, H. Ikeda and K. Hidaka
    • 雑誌名

      J. Phys. D: Appl. Phys.

      巻: 45 435202 ページ: pp. 1-7

    • DOI

      10.1088/0022-3727/45/43/435202

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of surface-conductivity nonuniformity on charge accumulation of GIS downsized model spacer under DC field application2012

    • 著者名/発表者名
      H. Iwabuchi, T. Donen, S. Matsuoka, A. Kumada, K. Hidaka, Y. Hoshina, M. Takei:
    • 雑誌名

      Electrical Engineering in Japan

      巻: Vol. 181, No. 2 ページ: pp. 29-36

    • DOI

      10.1002/eej.22272

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CF3I ガスにおける不平等電界下の火花電圧圧力依存性2012

    • 著者名/発表者名
      八木貴大,丸尾徳,松岡成居,熊田亜紀子,日高邦彦
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A

      巻: Vol. 132, No. 8 ページ: pp. 700-701

    • DOI

      10.1541/ieefms.132.700

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Advanced measurement of surface charge distribution with high potential2012

    • 著者名/発表者名
      A. Kumada, Q. Wangcen, K. Hidaka
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: Vol. 7 (S1) ページ: pp. S179-S181

    • DOI

      10.100/tee.21821

    • 査読あり
  • [学会発表] CF3I/SF6混合ガスの絶縁特性2013

    • 著者名/発表者名
      今井克樹,松岡成居,熊田亜紀子,日高邦彦
    • 学会等名
      平成25年電気学会全国大会講演論文集
    • 発表場所
      名古屋大学、 愛知県
    • 年月日
      20130320-20130322
  • [学会発表] Streamer-to-leader transition across surface/gaseous gap in SF6/N2 gas mixture2012

    • 著者名/発表者名
      H. Moriyama, S. Matsuoka, A. Kumada, K. Hidaka
    • 学会等名
      16th Asian Conference on Electrical Discharge(ACED2012)
    • 発表場所
      Johor Bahru, Malaysia
    • 年月日
      20121210-20121212
  • [学会発表] SF6/N2混合ガス中における沿面ストリーマからリーダへの転換過程の高時間分解測定2012

    • 著者名/発表者名
      守山浩史,松岡成居,熊田亜紀子,日髙邦彦
    • 学会等名
      平成24年電気学会基礎・材料共通部門大会
    • 発表場所
      秋田大学、秋田県
    • 年月日
      20120920-21
  • [学会発表] Measurement of 2-dimensional electron density distribution over extinguishing atmospheric arc using highly sensitive Shack-Hartmann type laser wavefront sensor2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Inada, S. Matsuoka, A. Kumada, H. Ikeda and K. Hidaka
    • 学会等名
      XIX International Conference on Gas Discharges and Their Applications (GD2012)
    • 発表場所
      Beijin, China
    • 年月日
      20120902-20120907
  • [学会発表] Investigation on influence of current interruption on v-t characteristics of vacuum interrupters2012

    • 著者名/発表者名
      T. Furukawa, M. Ueda, K. Hidaka, H. Ikeda, A. Kumada, S. Sato, S. Nishimura, H. Shimizu, T. Shioiri, M. Homma
    • 学会等名
      XXVth Int. Symp. on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum
    • 発表場所
      Tomsk, Russia
    • 年月日
      20120902-20120907
  • [学会発表] Charge distribution measurement on GIS insulator in high pressure SF6 gas2012

    • 著者名/発表者名
      H. Iwabuchi, S. Matsuoka, A. Kumada, K. Hidaka, Y. Hoshina, T. Yasuoka and M. Takei
    • 学会等名
      The International Conference on Electrical Engineering 2012 (ICEE 2012)
    • 発表場所
      石川県立音楽堂・ANA Crowne Plaza Kanazawa、石川県
    • 年月日
      20120708-20120712

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公開日: 2015-05-28  

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