誘電率傾斜機能材料の電力機器絶縁への応用に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550266
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 林 則行 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (30156450)
• Keywords: 全固体変電所 / 傾斜機能材料 / アルミナ充填エポキシスペーサ / 遠心分離 / 部分放電 / 絶緑破壊 / 誘電率

Research Abstract

平成14年度は,アルミナを充填したエポキシ樹脂を遠心分離することにより,誘電率が連続的に傾斜した試料(ε-FGM)の作成を行ない,更にその絶縁特性を検討した。以下,その成果の概要を示す。
1.誘電率傾斜アルミナ充填エポキシの作成について
(1)作成した試料をスライス状に切断し,SEM画像でアルミナの数密度や粒径の分布が傾斜していることを確認した。
(2)各スライスの誘電率の測定により,誘電率が空間的に,かつ連続的に変化していることを確認した。
(3)研磨した試料の表面粗度は沿面放電に影響がない程度であった。
(4)使用する材料や作成条件によって,誘電率傾斜特性は大きく異なることを確認した。
2.ε-FGM作成条件の最適化について
ε-FGM作成条件の最適化を検討するために,遠心分離中の粒子挙動のシミュレーションを行なった。その結果,現在考えている粒子条件では,粒子の挙動は一次元の運動方程式で記述できることを示した。更に様々な粒子条件や作成条件を想定してシミュレーションを行ない,適切な試料を作成する条件を導出した。
3.PD特性のシミュレーション
パッシェン曲線と電圧-電気力線長特性を用いる簡易PD予測手法を適用し,台形スペーサの誘電率傾斜がPD特性に及ぼす効果を検討した。その結果,誘電率の傾斜により,PD発生電圧の向上が期待できること,高電圧電極側で急激な変化を示す誘電率分布がより効果があることを示した。
今後,FGM作成条件の最適化を行なって,誘電率分布をコントロールできるようにすると共に,、ε-FGMによる絶縁特性向上の実験的な検証を行なっていく予定である。

Research Products

• [Publications] Noriyuki HAYASHI, et al.: "Enhancement of PD Onset Voltage in Gases around a Triple Junction including a permittivity functionally Graded Material"Proc.of Int'l Symp.on High Voltage Engr.. (in press). (2003)
• [Publications] Shinichiro TSURU, et al.: "Fabrication of Functionally Graded Epoxy Resin with Spatially-Distributed Alumina Filler by Using a Centrifuge"Proc.Int'l Conf.On Elec.Engr.. (in press). (2003)
• [Publications] Katsuki Kawahara, et al.: "Experimental Investigation on Surface Breakdown Voltage of Bulk-Graded Post Spacers for Lightning Impulse Voltage"Proc.Japan-Korea Joint Symp.on ED and HVE. 370-373 (2002)