名古屋大学のグループでは、液体ヘリウムおよび液体窒素の絶縁破壊特性に及ぼす面積効果と体積効果の影響について、実験的検討と統計的解析を行い、面積と体積の効果を含む極低温液体の電気絶縁設計を行い、超電導電力装置の絶縁設計の基本的なフローチャートを図3.3.42のように示した。これは、面積と体積効果からみた応力レベルとV-t特性を、熱による泡立ち挙動と急冷が誘発する動的絶縁破壊のような低温環境に特有の現象を考慮して推定した[4]〜[11]。
さらに、同グループでは、超電導線及び超電導コイルのクエンチ現象を考慮した液体Heの動的絶縁破壊特性について評価した。超電導線と平板電極を用いた不平等電界下における超電導線のクエンチによる動的絶縁破壊特性として、クエンチにともなう液体ヘリウムの動的絶縁破壊現象(図3.3.43)、動的絶縁破壊電圧の低下とそのギャップ長さ依存性(図3.3.44)、気泡の発生挙動(図3.3.45)、電極配置の影響、絶縁破壊前駆現象である部分放電、電極配置の影響、放電痕分布などを調べている[12],[13]。
また、こうした熱による気泡の挙動に関する研究として、九州大学のグループでは、液体ヘリウムおよび液体窒素中の静電気力によるバブルの挙動(図3.3.46)、絶縁破壊機構について検討している。不均一電場による静電気力は、絶縁破壊に及ぼす熱的バブルの影響の低減に有効であることや、超電導線の表面のフィンの効果について述べている[14],[15]。
[1]電気学会・極低温絶縁技術調査委員会、「超電導応用機器の電気絶縁技術」、電気学会技術報告、NO.528,1995
[2]電気学会・極低温絶縁技術調査委員会、「極低温絶縁技術」、電気学会技術報告、NO.260,1988
[3]低温工学協会、「超伝導・低温工学ハンドブック」、オーム社、1993
[4]HAYAKAWA N, et al,"Breakdown Mechanism of Liquid Nitrogen Viewed from Area and Volume Effects", IEEE Trans Dielectr Electr Insul,VOL.4,NO.1 PAGE.127-134 1997
[5]OKUBO H,et al,"High Voltage Insulation Performance of Cryogenic Liquids for Superconducting Power Apparatus",IEEE Trans Power Deliv,VOL.11,NO.3 PAGE.1400-1406 1996
[6]大久保仁、他、「破壊の機構と特性」、放電研究、NO.152 PAGE.23-35 1996
[7]GOSHIMA H, et al, "High Voltage Insulation Based on Area and Volume Effects of Cryogenic Liquids for Superconducting Power Apparatus", 電気学会論文誌B、VOL.116,NO.7 PAGE.812-818 1996
[8]早川直樹、他、「液体窒素中における絶縁破壊特性の面積効果・体積効果の相乗メカニズム」、電気学会放電研究会資料、VOL.ED-96,NO.21-34 PAGE.105-114 1996
[9]GOSHIMA H, et al, "High Voltage Insulation Based on Area and Volume Effects of Cryogenic Liquids for Superconducting Power Apparatus", 電気学会電力・エネルギー部門大会論文集、VOL.6th,NO.1-E PAGE.297-302 1995
