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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04011/
• 关键词: 電力機器; 固体高分子; 空間電荷; 電気伝導; 3Dプリンタ; 直流電気特性; 直流絶縁破壊特性; 電力機器; 固体高分子; 空間電荷; 電気伝導; 3Dプリンタ; 直流電気特性; 直流絶縁破壊特性

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．

为了实现可再生能源协会并满足电力需求的增加，电力电缆和其他动力设备正在增加，以提高电力的能力和可靠性。此外，如果目前是主流的交流电力传输可以用HVDC功率传输代替，则将消除由充电电流充电而造成的损失，并可以减少能源损失。在电力设备中使用的固体隔热材料中，空间充电在缺陷中积累，例如在HVDC时使用材料接口，当地电气电气电气范围是弱点，并且是弱点。最近，3D打印机技术能够塑造各种材料，引起人们的注意。当使用3D打印机生产复合形的电绝缘材料时，重要的是要阐明对空间电荷积累的影响和直流分解以检查这些材料的有效性。今年，丙烯酸树脂被用作标本的材料。样品厚度约为1 mm，层压层的高度为0.1 mm和0.05 mm。层压方向是薄板表面的水平（样品H）。我们还创建了一个不包含层压表面的样品（样品N）。通过将10 kV/mm或以下的电场应用于三种样品：样品N，样品H-0.1（螺距0.1 mm）和样品H-0.05（螺距0.05 mm），研究了空间电荷积累的影响。样品N中的空间电荷分布证实，在样品的阳极侧附近形成了一个较小的正空电荷。类似地观察到样品H-0.1中的空间电荷分布，其层为0.1 mm，样品H-0.05，层为0.05 mm，但可以观察到，但已确认它们在整个样品中广泛分布。