高分子電気絶縁材料の誘電特性計測を
用いた劣化診断に関する研究
電子システム工学専攻
所 研究室
13s06片山祐輔
1.目的
電流比較型高電界誘電特性測定システム
劣化診断指標:誘電特性
トリーイング劣化
試料内部の
誘電特性
水滴の動的挙動の
誘電特性
試料表面の
誘電特性
トリーイング劣化の観測
<試料>
針先端部の曲率半径:40μm
針ー平板間距離:3mm
No1: 未劣化試料
No2,3: 劣化試料
劣化条件
(50Hz 12kV/4h 150℃)
図1 試料の概略図
交流電界下における
水滴の動的挙動の誘電特性
<試料>
HTVシリコーンゴム試料
電極間距離:6mm
水滴:20μl
<水滴の種類>
・蒸留水
・導電率の高い食塩水
・表面張力の低下した水溶液
図2 水滴設置図
評価方法
<トリーイング劣化の観測>
1.f=50Hz 10kVP-Pの交流ランプ波形を印加
Ixr及び⊿Ixcにより、部分放電の発生を評価
<交流電界下における水滴の動的挙動の誘電特性>
f=29Hz 4kVP-Pの交流ランプ波形を印加
水滴の種類・個数を変化させ、⊿Ixcを用いて評価
0.10
No.1(未劣化)
No.2(劣化)
No.3(劣化)
Ixr[μA]
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
1
2
3
印加電圧波高値[kV]
4
図3 損失電流Ixrの印加電圧依存性
(交流50Hz DSP平均化100回)
5
0.08
No.1(未劣化)
No.2(劣化)
No.3(劣化)
⊿Ixc[μA]
0.06
0.04
0.02
0.00
0
1
2
3
印加電圧波高値[kV]
4
5
図4 容量電流不平衡分⊿Ixcの印加電圧依存性
(交流50Hz DSP平均化100回)
0.020
水滴3個
水滴2個
水滴1個
水滴無し
⊿Ixc[μA]
0.015
0.010
0.005
0.000
-0.005
0.0
0.5
1.0
印加電圧[kV
1.5
0-P
2.0
]
図5 水滴個数の変化による⊿Ixcの変化[蒸留水]
(導電率5μS/cm 表面張力72.8mN/m)
0.04
水溶液 [56.0mN/m]
食塩水 [72.8mN/m]
蒸留水 [72.8mN/m]
水滴無し
⊿Ixc[μA]
0.03
0.02
0.01
0.00
-0.01
0.0
0.5
1.0
印加電圧[kV
1.5
0-P
2.0
]
図6 水滴種類の変化による⊿Ixcの変化
(水滴3個を設置した時)
まとめ
<トリーイング劣化の観測>
損失電流Ixr及び容量電流不平衡分⊿Ixcにより、
トリーイング劣化試料内部の部分放電発生が観測
可能となった。
<交流電界下における水滴の動的挙動の誘電特性>
試料表面の誘電特性は、水滴の形状変化によって
大きく影響することが示唆された。
今後の課題
<トリーイング劣化の観測>
高電圧印加装置を用いて、一定交流電圧印加に
よるトリーイング劣化の伸展評価を行う。
<交流電界下における水滴の動的挙動の誘電特性>
水滴の形状変化と誘電特性との関連性についての
更なる検討を進める。
0.16
水滴無し
水滴有り
0.14
0.12
Ixr[μA]
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110
周波数[Hz]
図 損失電流Ixrの周波数特性
0.004
水滴3個
水滴2個
水滴1個
水滴0個
損失電流 Ixr[μA]
0.003
0.002
0.001
0.000
-0.001
-0.002
0.0
0.5
1.0
印加電圧[kV
1.5
2.0
0-P ]
図 水滴個数の変化によるIxrの変化[蒸留水]
0.08
Ixr (1回目)
Ixr (2回目)
⊿Ixc(1回目)
⊿Ixc(2回目)
一定交流電圧印加
f=50Hz
V P-P =10kV
0.07
0.06
電流[μA]
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
-0.01
0
2
4
6
印加[有]
8
10
12
14
16
18
20
印加[無]
22
時間[hour]
図 一定電圧印加によるIxr、⊿Ixcの時間依存性
24
ダウンロード

高分子電気絶縁材料の誘電特性計測を用いた劣化診断に関する研究