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直流絶縁破壊と空間電荷特性で解き明かす電気絶縁材料の新たな積層界面影響メカニズム

通过直流击穿和空间电荷特性阐明电绝缘材料的新型层状界面影响机制

基本信息

批准号：
21K04011
负责人：
光本真一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Technology, Toyota College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

再生可能エネルギー社会の実現および電力需要の増加に対応するため，電力ケーブルをはじめとする電力機器の大容量化および高信頼化が進められている.また現在主流となっている交流電力送電をHVDC送電に置き換えることができれば，充電電流等による損失が払拭され，エネルギー損失を小さくすることが可能になる.しかし電力機器に使用される固体絶縁材料では，HVDC印加時に空間電荷が材料界面等の欠陥に蓄積し局所電界が集中する箇所が弱点になる可能性がある.最近，3Dプリンタ技術がさまざまな材料を成形できるようになり注目を集めている．3Dプリンタを用いて複雑な形状の電気絶縁材料の製作が行われた場合,これらの有効性を検討するため,空間電荷蓄積および直流絶縁破壊に及ぼす影響を解明することが重要である．今年度は，試料の材料として，アクリル樹脂を用いた．試料厚さは1 mm程度であり，積層した一層の高さは0.1 mmおよび0.05mm である．積層方向は，シート面に対して水平（試料H）である．また積層面を含まない試料も作成した（試料N）．試料N，試料H-0.1（ピッチ0.1mm）および試料H-0.05（ピッチ0.05mm）の3種類の試料に，10kV/mm以下の電界を印加することで，空間電荷蓄積の効果を調査した．試料Nにおける空間電荷分布から，試料内の陽極側付近に僅かな正極性の空間電荷が形成されていることが確認できた．一層が0.1mmの試料H-0.1，一層が0.05mmの試料H-0.05における空間電荷分布は，正極性の空間電荷が同様に観測されたが，それらは試料全体に広く分布していることが確認された．

The increase in demand for electricity is due to the increase in the production of renewable energy. Moreover, it is now possible to replace mainstream AC power transmission with HVDC power transmission, eliminating losses such as charging current, and minimizing overall power losses. Solid insulation materials used in power machines are likely to accumulate space charges at material interfaces during HVDC. Recently, the 3D technology has been used to make materials with complex shapes and to investigate the effects of space charge accumulation and DC insulation. This year, the material of the sample is used. The thickness of the sample is about 1 mm, and the height of the layer is 0.1 mm or 0.05 mm. The direction of the layer is opposite to that of the horizontal layer (sample H). The layer of the sample is made up of (sample N). Sample N, Sample H-0.1 (0.1mm) and Sample H-0.05 (0.05mm) were used to investigate the effect of space charge accumulation in three types of samples with an electrical boundary of 10kV/mm or less. The space charge distribution of N in the sample is different, and the space charge of the electrode is formed near the anode side in the sample. A layer of 0.1mm sample H-0.1, a layer of 0.05mm sample H-0.05, the space charge distribution is opposite, the space charge of the electrode is the same, and the space charge distribution of the whole sample is confirmed.