DCUHV送電設備におけるイオン流と空間電荷の検知・制御

大電力の輸送には絶縁ならびに電子系統の安定度の面で直流の方が交流より優れている。このためにACUHV送電の次代の送電方式としてDCUHV送電が注目されている。ところで、直流送電設備では部分放電が生じる場合には単極性イオン流場が現われ、交流時には生じないイオン流帯電現象と呼ばれる環境上の問題が発生する。また、絶縁に関しては、絶縁系の電界分布を決定する基礎方程式として、交流ではラプラスの式であるが直流ではポアソンの式を使用しなければならない。すなわち、DCUHV送電設備では、電気環境及び電気絶縁における諸現象を解明する場合、イオン流と空間電荷を考慮しなければならない。本研究では、DCUHV送電設備の外部絶縁と内部絶縁に関して検討すべき最重要課題の1つとなっているイオン流帯電現象とDCGISにおける絶縁に関連してイオン流と空間電荷の検知と制御法を調べた。結果を要約すると次の通りである。(1)双極性DC送電線下の地上イオン電流分布と電界分布は、印加電圧を一定とした場合、線間距離と地上高(H)によって複雑に変化するが、線間距離を一定とすると電流密度と電界の最大値はそれぞれ【H^(-3)】,【H^(-1)】に比例する。本研究ではそれらの特性が出現する原因について、イオン源とイオン流場の特性解明によって明らかにした。(2)GIS(Gas Insulated System)中のスペーサの絶縁強度をスペーサ沿面の電界を系統的に制御することによって調べ、DCGIS用スペーサの沿面破壊機構を解明した。その結果、クリーンスペーサならびに微細な金属粒子で汚損されたスペーサの絶縁強度は放電開始条件で、大きな粒子に汚損された場合には放電進展条件で決ることが判った。以上の外に、空間電荷及びイオン流の検出を種々の方法で行い、外国の方法も含めて比較検討した。

大電力の輸送には絶縁ならびに電子系統の安定度の面で直流の方が交流より優れている。このためにACUHV送電の次代の送電方式としてDCUHV送電が注目されている。ところで、直流送電設備では部分放電が生じる場合には単極性イオン流場が現われ、交流時には生じないイオン流帯電現象と呼ばれる環境上の問題が発生する。また、絶縁に関しては、絶縁系の電界分布を決定する基礎方程式として、交流ではラプラスの式であるが直流ではポアソンの式を使用しなければならない。すなわち、DCUHV送電設備では、電気環境及び電気絶縁における諸現象を解明する場合、イオン流と空間電荷を考慮しなければならない。本研究では、DCUHV送電設備の外部絶縁と内部絶縁に関して検討すべき最重要課題の1つとなっているイオン流帯電現象とDCGISにおける絶縁に関連してイオン流と空間電荷の検知と制御法を調べた。結果を要約すると次の通りである。(1)双極性DC送電線下の地上イオン電流分布と電界分布は、印加電圧を一定とした場合、線間距離と地上高(H)によって複雑に変化するが、線間距離を一定とすると電流密度と電界の最大値はそれぞれ【H^(-3)】,【H^(-1)】に比例する。本研究ではそれらの特性が出現する原因について、イオン源とイオン流場の特性解明によって明らかにした。(2)GIS(Gas Insulated System)中のスペーサの絶縁強度をスペーサ沿面の電界を系統的に制御することによって調べ、DCGIS用スペーサの沿面破壊機構を解明した。その結果、クリーンスペーサならびに微細な金属粒子で汚損されたスペーサの絶縁強度は放電開始条件で、大きな粒子に汚損された場合には放電進展条件で決ることが判った。以上の外に、空間電荷及びイオン流の検出を種々の方法で行い、外国の方法も含めて比較検討した。