2006 Fiscal Year Annual Research Report
低密度ポリエチレンの高電界下における空間電荷蓄積と絶縁破壊の関係に関する研究
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18560315
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Musashi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 康寛 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (30227186)
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| Keywords | 空間電荷 / 絶縁破壊 / 低密度ポリエチレン / パルス静電応力法 / 高電界物性 / パケット状電荷 / 数値シミュレーション |
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| Research Abstract |
架橋ポリエチレン(XLPE)を絶縁材料として用いた電力ケーブル(いわゆるCVケーブル)は交流高電圧用の送電ケーブルとして使用され、その優れた性能とメンテナンスコストが低いことから、直流送電への適用が期待されているが、直流高電圧を印加すると、予期せぬ絶縁破壊が発生することから、高電圧直流送電に用いられたことがない。この絶縁破壊は空間電荷と呼ばれる電荷の蓄積現象によるものであると考えられてきたが、これまでは絶縁破壊と空間電荷を直接関係付ける現象は報告されていなかった。しかし、近年になって、我々はXLPEの原材料である低密度ポリエチレン(LDPE)に、1MV/cm(100kV/mm)を超える高電界を印加することで、多量の塊状空間電荷(パケット状電荷)が試料内部に蓄積し、局部的に電界が上昇し、絶縁破壊に至る現象を確認した。この現象を解析するために、実験室レベルで高電界を試料に印加でき、空間電荷分布を簡便に測定できるシステムを開発した。平成19年度は、この測定装置を用いて、LDPE中の空間電荷分布を計測し、これまでの空間電荷挙動を再確認した。また、LDPEにナノサイズの酸化マグネシウム(MgO)を添加することにより、同条件の電圧印加でもパケット状空間電荷が発生しないことを見出した。さらに、100℃までの高温で、1.5MV/cm程度の高電界を印加しながら空間電荷を測定できる測定装置を開発し、LDPEおよびナノサイズのMgOを添加したLDPEに600℃で1.5MV/cm程度の電界を印加する実験を予備的に行い、LDPEにおいては、高温・高電界においてもパケット状電荷が極めて速い速度で移動すること、MgOを添加した試料では、高温・高電界でもパケット状電荷が発生しにくいことなどを見出した。
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