高温絶縁特性取得のための 電気絶縁ガスの安定的な高温プラズマ生成手法の開発

开发电绝缘气体的稳定高温等离子体产生方法以获得高温绝缘性能

• 批准号: 21K03997
• 负责人: 中野 裕介
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kanazawa University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03997/
• 关键词: 絶縁ガス; 高温絶縁特性; 誘導熱プラズマ; 高温電気絶縁特性; 放電; 絶縁; 高温ガス

ガス遮断器において，系統で地絡などの故障事故が発生したとき，大電流を遮断するために電極を開極して電流を遮断する．このとき，電極間にはアーク放電が発生する．電流遮断後，電極間に残留するアークプラズマは， 3,000 K以上の高温で高い導電性を有し，電流遮断直後に印加される過渡回復電圧によって再び放電が生じやすい状態にある．アーク放電そのもののばらつきが実験的な評価を困難にさせているため，高温に晒された絶縁ガスの電気絶縁特性を定量的に精緻に明らかにする必要がある．本研究では，高次に制御した誘導熱プラズマにより生成した高温場における絶縁ガスの極めて信頼性の高い電気絶縁特性の評価手法の開発を目的とする．今年度は，シースガスArおよびCO2ガスの流量変更時のプラズマ安定化条件の検討，および構築した誘導熱プラズマ装置を用い，分光測定により下部の電極間に生成される高温場の温度推定を行った．誘導熱プラズマ装置は，より安定的にプラズマが生成できるよう誘導コイルを直列に配置しており，絶縁ガス導入によるプラズマの不安定性が解消されている．結果として，誘導熱プラズマ装置の下段のコイル電力を10 kWから6 kWまで減少させた場合，シースガス流量を90 slpmから50 slpmまで減少させた場合も，安定的にプラズマが生成されることがわかった．また，各条件において分光観測により電極間の温度が推定できることがわかった．

在气体断路器中，当系统发生接地故障等故障时，电极打开中断电流，以中断大电流。此时，电极间发生电弧放电。电流中断后，残留在电极之间的电弧等离子体在3,000K以上的高温下具有高导电性，并且由于在电流之后立即施加瞬态恢复电压而处于容易再次引起放电的状态被中断。由于电弧放电本身的变化使得实验评估变得困难，因此有必要定量、精确地阐明暴露在高温下的绝缘气体的电绝缘性能。这项研究的目的是开发一种极其可靠的评估方法，用于评估高度受控感应热等离子体产生的高温场中绝缘气体的电绝缘性能。今年，我们研究了改变鞘气Ar和CO2气体流量时的等离子体稳定条件，并使用构建的感应热等离子体装置通过光谱测量来估计下电极之间产生的高温场的温度。感应热等离子体装置采用串联布置的感应线圈，更稳定地产生等离子体，消除了因引入绝缘气体而造成等离子体的不稳定。结果发现，当感应热等离子体装置的下线圈功率从10kW减小至6kW时以及当鞘气流量从90slpm减小至50slpm Ta时，稳定地产生等离子体。我们还发现，可以通过每种条件下的光谱观察来估计电极之间的温度。

项目成果

高温ガス絶縁特性取得のための誘導熱プラズマを用いたガス高温化手法の開発

开发利用感应热等离子体的气体高温加热方法以获得高温气体绝缘性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 中野裕介，石之腰昂弥，長瀬有理奈，岡野里桜，田中康規，石島達夫

高温ガス電気絶縁特性計測用の誘導熱プラズマによる高温CO2ガス温度のArシースガス流量依存性

使用感应热等离子体测量高温气体电绝缘性能，高温 CO2 气体温度对 Ar 鞘气流量的依赖性

• 发表时间: 2023
• 作者: 河合亮佑;鳥井昭宏;元谷 卓;道木加絵;柴田和尚;石之腰昂弥，長瀬有理奈，岡野里桜，中野裕介，田中康規，石島達夫
• 通讯作者: 石之腰昂弥，長瀬有理奈，岡野里桜，中野裕介，田中康規，石島達夫

誘導熱プラズマを用いた絶縁ガスの高温化法の開発と絶縁破壊電圧測定

诱导热等离子体绝缘气体高温方法的开发及介电击穿电压的测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Satoshi Okuno;Sota Shimizu;中野裕介，石之腰昂弥，長瀬有理奈，岡野里桜，田中康規，石島達夫
• 通讯作者: 中野裕介，石之腰昂弥，長瀬有理奈，岡野里桜，田中康規，石島達夫