ポリエチレンを絶縁材料として用いた直流用電力機器の適用に関する基礎的研究

聚乙烯作为绝缘材料在直流电力设备中应用的基础研究

基本信息

批准号：
12750252
负责人：
光本真一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Ube National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、直流用電力ケーブルにおける固体高分子電気絶縁への可能性を示唆するため、交流用電力ケーブル材料の一つであるポリエチレン系樹脂に注目し、高温および絶縁破壊直前における高電界電気物性を評価すると共にその中でも未知の部分が多く存在する絶縁破壊特性(絶縁破壊機構の解明を含める)を実験的に評価し、それらの結果から電力ケーブルにおける電気絶縁設計に基本的指針を与え、機器の絶縁性能の向上を目的とする。また交流用電力ケーブルが直流用ケーブルにそのまま移行できればコスト面においても有益であり、本研究は高温環境下における直流用電力ケーブルの絶縁設計上極めて重要な情報を提供でき得るものと考えられる。本研究においては架橋剤分解残渣の一つであるアセトフェノンが、架橋ポリエチレンXLPEの高電界電気物性に与える影響を調べることを目的として、アセトフェノンを低密度ポリエチレン(LDPE)フィルムに塗布した試料を用い、交流電圧印加時におけるtanδ、交流絶縁破壊特性及びLDPE内に形成される空間電荷形成に与える影響について調査した。その結果、高温、高電界領域におけるアセトフェノン塗布試料のtanδは電界の大きさとともに増加する傾向を示した。またアセトフェノンを塗布した試料における交流絶縁破壊の強さが大きく低下する結果が得られた。空間電荷測定結果より、アセトフェノン塗布試料の場合のみ正極性の空間電荷が形成された。以上の結果から、アセトフェノン塗布側電極より注入された正極性の電子性キャリアの増加による導電損失の増大がtanδを増加させ、絶縁破壊の強さを低減させている可能性が考えられた。

为了提出固体聚合物电绝缘在直流电力电缆中的可能性，本研究以交流电力电缆材料之一的聚乙烯树脂为对象，重点研究了其在高温和之前的高场电物理性能。除了通过实验评估存在许多未知部分的介电击穿特性（包括阐明介电击穿机制）之外，我们还将利用这些结果为电力电缆的电气绝缘设计提供基本指导，并为电力电缆的电气绝缘设计提供基础指导。改进电力电缆的电气绝缘设计，目的是提高电力电缆的绝缘性能。此外，如果交流电力电缆可以直接转为直流电缆，在成本方面将是有利的，这项研究被认为能够为高温环境下直流电力电缆的绝缘设计提供极其重要的信息。在这项研究中，为了研究交联剂分解残留物之一的苯乙酮对交联聚乙烯XLPE高场电性能的影响，我们使用了将苯乙酮涂覆在低场强电介质上的样品。我们研究了施加交流电压时对 LDPE 的 tanδ、交流介电击穿特性和空间电荷形成的影响。结果表明，苯乙酮涂层样品在高温高电场区域的tanδ随电场强度的增大而增大。此外，涂有苯乙酮的样品的交流介电击穿强度显着降低。根据空间电荷测量结果，仅在苯乙酮涂覆的样品的情况下形成正空间电荷。根据以上结果，认为由于从苯乙酮涂覆的侧电极注入的正电子载流子增加而导致传导损耗增加，因此tanδ增加并且介电击穿强度降低。