別紙5 信兪文博士)
Dale of submlssion

平成29年

8月

3 0日

Departmenl
Department ofElechicalandElectfonic lnfoYmatlon Engjnee"ng
Contact

Applicant's na】】1e

氏名

faC1111y

Tomohiro Kawashima

紹介教員

HirofumiTakikawa

Abstract

論文内容の要旨(博士)
固体高分子複合系の電気絶縁特性に及ぽす部分放電と帯電の影響
Ti11e ofT】1esis(Electrica1 1nsulation cl〕aracteristics of polylneriC 11)sulatin牙 Colnposite
System lnnuenced by partialDischar曾e and char宮ing)

博士学位論文名(Approx.80o wm'ds)(要旨に00字程度)
Since the Great East Japan Eal'thquake of March 11,2011, the demands of high effciency and lo、¥10ss ofelectrical enel'gy is more incl'easing. Dc power transmission by cable or l】ybrid/electl'ic vehicle is one ofu〕eCandidates f01' solving these problems. The SⅢface or inside ofu〕e insulation part in these electl'ical equipment
is easily d〕arged due to being driven by Dc or high frequency. The electl'ica16eld is dist01'ted by tl〕e surface
Or inside chal'8e of the insulator and t11e field became higher tl]an the desiσned 6eld of these electl'icalequipment. C011Sequently, tl〕e partial dischal'ge occur easily, and it may lead to dielectric degradation and6na11y breakdown of the insulation.1n t11is study, it is dari6ed t11e il〕fluence of u〕e chal'ge behavi01、 on u]ePartial dischal'ge f01' actual h〕sulating systems.

1.1】1auel〕ce of surface cl〕arge be1徐Vior on pal'tial discharge in insulating papel'‑hiσh viscosity hlsulating oilSystemThe sulface d〕arge movenlent in the high viscosity insulatjng oilis more suppl'essed lhan u]at in low
Viscosity insulating oil.1n gen引'al, U〕e insulation paf0↑mance 、¥ith smaⅡ number of polal'ity reverse 剖'
Wilhout polarity l'everse is maintained because the 6eld is l'elaxed by the SⅢface charge.1n addition, theinsulation pel'fonnance with polal'ity revel'se is lowel' due to ule field enhancement by the sul'face chal'σe. The
tests rec01朔11ended by clGRE 01' 1Ec does not contain the partial discharge measure】nent, but this l'esult
S1唱邑ests tl〕at t11e pal'tial dlschal'ge measurement plays an imp01'tal]t role in diagnosing tl〕e condition oft11e DCPower cable with high viscosity insulating oil

2.1nfluence ofspace d〕arge behavior on breakdo、vn stren即h in hlsulating paper‑1iquid nitr0σen system＼vhen uw insulating pape卜liquid nilrogen system is applied to the insulation of Dc high temperatul'e
SUP引'conducting cable, the insulation P引'fonnance is decl'eased beca11Se of the chal'ge injection h〕to tl]e
insulating paper.1t is clal'i行ed tl〕at the breakdo、vn strength of tlw insulating papel' became lo、vel' due tonegative chal'8e i11jection. By using the high d引]sity insulating paper, the decrease of the bl'eakdown strength
by negative charge injection is smaⅡ. From lhe results, it is suggested that t11e reliability of tl〕e Dc hightemP剖'ature supel'conducting cable is impl'oved by changing the insulating paper accm'ding to the 111echanism
Of t11e chal'ge i】]jection、

3,1nauence of sulface d}arge behavi01' on pal'tial disd]al'ge inception voltaoe in insulating sl]eet・air oapSystem

Polyimide is mainly used in tlw insulating mate"alin motm's of hybrid/electl'ic vehide.1t is suggested tl〕at
t11e measurement scattel、s of partial discharge inception voltage can be reduced by contr0Ⅱing t11e SⅢface
C11arge on tl]e insulating sheet. hl addition, it is clarified that tlw partial dischaTge inception voltage became
higher or loW引'in acc01'dance to t11e S1Ⅱ'face d〕arge am0山〕t.
4. Basic study ofnew method f01' onsite test in diagnosis ofhlsulating degl'adation

In general, the radiation of electromagnetic waveS 8enel'ated 介om partial discharge source can detect byantennas. R is clari6ed that the partial discharge d】aracteristics can also be investigated by the l'adlation ofelectromagnetic waves genel'ated 介om the circuit current ofthe pal'tial discharge. This ne、¥ detection method
Can contribute to the diagnosis of11W existing electrical equipment since it is not necessary to instaⅡ antennasattl〕e design stage ofthe electrical equipment. Furtherm01、e,介om the invest1旦ation ofthe relationship beい¥een
the nonlinearity of dissipation current wavef01'm and t11e space charge behavior, it is S1唱gested tl]at a smaⅡamount ofspace charge can be estimated by using the phase shi介 oftlw dissipation cul'rent waveform.
FI'on) above l'esults, the degradation mechanism of insulation pafom〕ance 介om the aspect of tlw cha↑gebehavi創' can contribute to the insulation design ofaclual equipment and diagnosis methods.

別紙5 信兪文博士)
Date of subm】sslon

平成2 9年

8月

3 0日

Departme"t

電気・電子情報工学学専攻
Contact

Applica】11's name

川氏名

仏C111ty

島朋裕

糸召介斈女員滝川浩史

Abstract

論文内容の要旨(博士)
固体高分子複合系の電気絶縁特性に及ぽす部分放電と帯電の影響
THle of'nlesis

博士学位論文名(Electrica11nsulation characteristics ofpolymeric lnsulatin曾 Composite
Systeln lnfluenced by partialDischar牙e and charging)(Approx.80o wm'ds)(要旨 1,200字程度)
2011年の東日本大震災以降、電気エネルギーの発送電の低損失化、またその利用の高効率化の要求は高まっている。発送電の低損失化として電カケーブルを用いた直流送電、利用の高効率化としてハイブリッド/電気自動車に広く用いられているモータの高効率化力y岬決策として注目されてぃる。これらの電力機器は従来の交流電界と異なり直流電界もしくは高周波数で'駆動する必、要がある

ため、絶縁体表面もしくは内部帯電が残存し易く、機器内部電界が設計電界よりも高電界化し、部分放電の発生が容易になる可能性がある。本研究では、電気エネルギーの発送電、利用の高効率化に資するために電気絶縁の観点から問題となる部分放電と帯電が複合絶縁系に与える景契簿を明らかにした。
1.高粘度絶縁油中における部分放電と表面帯電

従来の低粘度絶縁油に比べて高粘度絶縁油を用いた場合、帯電電荷の移動が抑制されることを明らかにした。電力潮流制御による電圧のイ亟陛反転が少ないもしくは無い場合においては、帯電電荷によって局所電界が緩和されるため部分放電が生じ矧Kなり絶ネ粂性能が向上する可能性が示唆された。一方でキ亟陛反転がある場合においては、帯電電荷によって局所電界が強調されるため部分放電が生じ易くなり絶t象陛能が低下する可育皀陛が示唆された。CIGRE(国際大電カシステム会議)や正C(国際電気標準会議)においては直流電カケーブルにおける部分放電測定の推奨はないがY本研究の成果は直流においても部分放電の測定が重要であることを示した。

2所色縁紙・汗剣本窒素複合系の部分放電を介した絶縁破壊と内部帯電直流超電導ケーブルの電気絶縁構成として絶縁紙・液体窒素複合系を用いた場合、絶縁紙内部へ部分放電によって負電荷が侵入し、絶縁破壊の強さを低下することを明らかにした。絶縁紙の密度を増加することによって絶縁紙内部への負電荷侵入の抑制が期待でき、従来の電圧階級に合わせて十分な絶縁破壊の強さを持つ絶縁紙を選定する方法ではなく、電荷侵入メカニズムを考慮Lて絶縁紙を選定・開発することによって超電導ケーブルの信1眞陛が更に向上するものと苦えられる。
3.絶縁体・空気ギャップ複合絶縁系における部分放電と表面電荷ハイブリッド/電気自動車用モータ巻線の被覆に使用されるポリイミドの部分放電特性に与える粥電の影響を調査し、除電による部分放電開始電圧の測定ぱらつきの低減と帯電によって部分放電開始電圧が増減することを明らかにした。帯電分布を加味すれば、表面電位を芳慮した電位差のみで部分放電開始電圧が決定されることを明らかにした。

4.電力機器の新たなオンライン絶縁劣化診断手法の提案に向けた基礎検討

部分放電に伴って流れる回路電流からの放射電磁波を検出することで部分放電特性が検討できることを明らかにした。この方法はあらかじめアンテナを機器内部に設置する必要がないため既存の電力機器・ケーブルの診断にも貢献できる。また、交流損失電流波形の非線形性と位相差を用いて微小量の空間電荷侵入量を検討できることを明らかにした。
本論文で述べた帯電電荷挙動による絶縁性能低下メカニズムは、実機の絶縁設計と評価手法の改善・向上に貢献できると芳える。