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2007 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

Research Project

Project/Area Number 18560315
Research InstitutionMusashi Institute of Technology

Principal Investigator

田中 康寛  Musashi Institute of Technology, 工学部, 教授 (30227186)

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
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,高温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。この測定装置を用いて,平成18年度までは,LDPEにナノサイズの酸化マグネシウム(MgO)を添加した試料についてパケット状電荷の発生の抑制について調査を行い,MgOをLDPEに少量添加することで,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。平成19年度は,パケット状電荷の発生モデルを数値解析するとともに,MgOをLDPEに添加することにより電荷の注入が抑制されるメカニズムとして,MgOとLDPEの誘電率の差が電気的ポテンシャルの井戸を形成し,その井戸に電荷が捕獲されることで,それ以上電荷が注入されないというモデルを考案しその検証のためのシミュレーションと実験を行なうことで検証した。

  • Research Products

    (14 results)

All 2008 2007

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Space Charge Trapping in Electrical Potential Well Caused by Permanent and Induced Dipoles for LDPE/MgO Nanocomposite2008

    • Author(s)
      T.Takada, Y.Hayase, Y.Tanaka and T.Okamoto
    • Journal Title

      IEEE Trans.DEI Vol.15

      Pages: 152-160

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characteristic of Charge Accumulation in Glass Materials under Electron Beam lrradiation2007

    • Author(s)
      H.Miyake, Y.Tanaka and T.Takada
    • Journal Title

      IEEE Trans.DEI Vol.14

      Pages: 520-528

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 化学欠陥による電位ポテンシャルとトラップ2008

    • Author(s)
      高田 達雄, 田中 康寛
    • Organizer
      平成20年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      福岡工業大学、福岡
    • Year and Date
      2008-03-21
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] 酸化マグネシウムを添加した低密度ポリエチレンの空間電荷挙動の粒径依存性2008

    • Author(s)
      岸佳 宏, 田中 康寛
    • Organizer
      平成20年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      福岡工業大学、福岡
    • Year and Date
      2008-03-21
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] 低密度ポリエチレンの直流高電界下における外部回路電流と空間電荷挙動2008

    • Author(s)
      早瀬 悠二、原田 洋、田中 康寛、高田 達雄
    • Organizer
      平成20年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      福岡工業大学、福岡
    • Year and Date
      2008-03-21
  • [Presentation] 低密度ポリエチレン中のパケット状空間電荷の温度依存性2007

    • Author(s)
      早瀬 悠二, 田中 康寛
    • Organizer
      電気学会、第38回電気電子絶縁システムシンポジウム
    • Place of Presentation
      電力中央研究所狛江、東京
    • Year and Date
      2007-11-21
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] 空間電荷分布の減衰時定数からトラッフ深さの推定2007

    • Author(s)
      高田 達雄、田中 康寛、早瀬 悠二、本城 正人、丸田 真吾
    • Organizer
      電気学会、第38回電気電子絶縁システムシンボジウム
    • Place of Presentation
      電力中央研究所狛江、東京
    • Year and Date
      2007-11-21
  • [Presentation] Space Charge Trapping in Electrical Potential Well Caused by Permanent and Induced Dipole2007

    • Author(s)
      T.Takada, Y.Tanaka
    • Organizer
      2007 Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena
    • Place of Presentation
      Vancouver,Canada
    • Year and Date
      2007-10-16
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Space Charge Formation in LDPE/MgO Nano-composite under High Electric Field at Hi Temerature2007

    • Author(s)
      T.Maezawa, J.Taima, Y.Hayase, Y.Tanaka, T.Takada, Y.Sekiguchi, Y.Murata
    • Organizer
      2007 Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena
    • Place of Presentation
      Vancouver,Canada
    • Year and Date
      2007-10-16
  • [Presentation] Packet-like Charge Behavior in Various Kinds of Polyethylene2007

    • Author(s)
      Y.Hayase, K.Matsui, Y.Tanaka, T.Takada and T.Maeno
    • Organizer
      2007 Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena
    • Place of Presentation
      Vancouver,Canada
    • Year and Date
      2007-10-16
  • [Presentation] 物理的・化学的欠陥のトラッピングセンターと空間電荷形成2007

    • Author(s)
      高田 達雄, 早瀬 悠二, 本城 正人, 田中 康寛
    • Organizer
      電気学会誘電・絶縁材料研究会
    • Place of Presentation
      秋田大学、秋田
    • Year and Date
      2007-09-11
  • [Presentation] ポリエチレン中のパケット状空間電荷挙動の各条件化におけるシミュレーション2007

    • Author(s)
      早瀬 悠二, 前澤 卓也, 田中 康寛, 高田 達雄
    • Organizer
      電気学会誘電・絶縁材料研究会
    • Place of Presentation
      秋田大学、秋田
    • Year and Date
      2007-07-11
  • [Presentation] 無機ナノフィラーが形成する誘導双極子分極によるポテンシャル分布と空間電荷抑制効果2007

    • Author(s)
      早瀬 悠二、高田 達雄、田中 康寛、岡本 達希
    • Organizer
      電気学会誘電・絶縁材料研究会
    • Place of Presentation
      電気学会本部、東京
    • Year and Date
      2007-06-28
  • [Presentation] Analysis of Packet-like Space Charge Behavior in Low-density Polyethylene2007

    • Author(s)
      Y.Tanaka
    • Organizer
      2007 IEEE International Conference on Solid Dielectrics
    • Place of Presentation
      Winchester UK
    • Year and Date
      2007-06-11
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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