2018 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative electric field control by functionally graded materials of conductivity in dc gas insulated electric apparatus
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18H01423
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小島 寛樹 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00377772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 直樹 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20228555)
加藤 克巳 新居浜工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (20293665)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 誘電率傾斜機能材料 / 導電率 / 直流電気絶縁 / ガス絶縁電力機器 / 電界制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題では、高電圧直流送電におけるガス絶縁開閉装置／送電線路の固体絶縁スペーサに導電率傾斜機能材料（σ-FGM）を適用することで機器内部の電界の制御を実現し、かつ直流電気絶縁設計で問題となっている温度分布やガス中電荷挙動に対してロバスト性を持ちうることを実証することを目的とする。
平成30年度には、HVDC用のGIS/GILスペーサに対して、σ-FGMを適用した場合の電界分布のシミュレーションを行った。スペーサ形状には、Dr. Nabila Zebouchiの協力を得て、320kV DC-GISで用いられるスペーサ形状を適用した。スペーサ内部の導電率の設定にあたっては、SiCを配合したエポキシ樹脂における導電率の温度依存性を恒温槽付きの導電率測定装置により測定し、その結果から10^(-15)～10^(-14)[S/m]で分布をさせることができると仮定した。σ-FGMは定常状態においては、高い電界緩和効果を発揮することが明らかになった一方で、極性反転時のような過渡状態においては、誘電率傾斜を併用したε/σ-FGMが必要不可欠であることも同時に明らかとなった。
なお、平成30年度内に温度特性を含む導電率分布評価、絶縁性能評価試験装置構築を行う予定であったが、温度分布を強く考慮した試験法を採用しなければ、目的とするσ-FGMの絶縁性能評価が十分にできないことが判明したため、実機GIS/GILの温度分布を考慮した電界解析及び絶縁性能評価試験法の検討を行う必要が生じ、6か月遅延しての構築となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成30年度内に温度特性を含む導電率分布評価、絶縁性能評価試験装置構築を行う予定であったが、温度分布を強く考慮した試験法を採用しなければ、目的とするσ-FGMの絶縁性能評価が十分にできないことが判明したため、実機GIS/GILの温度分布を考慮した電界解析及び絶縁性能評価試験法の検討を行う必要が生じ、構築に6か月の遅延を生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
導電率の温度依存性や、実現可能な導電率分布範囲の評価結果を反映させ、導電率分布の最適化を検討する。さらに、申請者らが開発した可変配合注型法を用いて、上記で設計された導電率分布を持つσ-FGMを製作する。可変配合注型法では、配合無機粒子の密度を連続的に変化させつつ注型するが、本手法は粘度の影響を強く受けるため、適切な希釈剤の配合を検討しつつ実施する。
また、温度制御可能な絶縁特性試験設備の構築を行い、SF6ガス中における絶縁破壊電圧の向上効果を実測する。
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