高分子材料の絶縁性向上とその評価

第1部 高分子絶縁材料の絶縁破壊・劣化メカニズム

(2018年12月18日 10:00〜12:00)

　絶縁材料には気体、液体、固体ならびにゲルさらには複合誘電体など種々のものが使用されている。ガス自体の絶縁劣化は実用上無視できるが、これ以外の材料では、物理的、化学的、機械的作用を受けて劣化が進展し、最終的には絶縁破壊に至る。 　本講演では、絶縁破壊メカニズムを説明した後、部分放電や材料特性に着目した最新の高電圧計測について述べる。特に、最近進歩の著しい部分放電計測ならびにインパルス試験の最新動向について紹介する。

1. 絶縁材料とは
2. 絶縁材料の劣化メカニズム
   1. 電子的破壊 (衝突電離)
   2. 真性破壊
   3. ツェナ破壊
   4. 純熱的破壊
   5. 電気機械的破壊
3. 液体材料の化学的作用による劣化特性
4. 固体絶縁材料の劣化特性
   1. 部分放電劣化
   2. トリーイング現象
   3. トラッキング
5. 高電圧試験法
   1. 部分放電計測
   2. 信号処理によるSN比の向上
   3. インパルス試験
• 質疑応答

第2部 高分子の直流絶縁破壊メカニズムとフィラー複合化などによる絶縁性向上

(2018年12月18日 12:50〜14:50)

　近年、注目を集めている直流高電圧 (HVDC) 送電網に使用される機器等の絶縁設計を行う際に、何が問題となり、どのようにその問題解決を試みるかを実例をもとに解説する。 　高分子絶縁材料が、直流高電界に曝された場合に、どのような 現象が発生し、 何が問題になるのか、また、それを避けるためにどのような対策が、取られようとしているのかを知ることができる。

1. 直流高電界下における高分子絶縁材料の問題点
   1. HVDCケーブル用絶縁材料の問題点
   2. 高電圧機器のモールド用絶縁材料の問題点
   3. モータ巻線被覆用絶縁材料の問題点
   4. 半導体封止材料の問題点
2. 直流高電界下の高分子絶縁材料の電気的特性
   1. 高分子の高電界現象
   2. 絶縁破壊現象
   3. 劣化現象
   4. 空間電荷蓄積現象
3. 空間電荷分布測定方法
   1. パルス静電応力 (PEA) 法
   2. PEA法の測定例
   3. 電流積分電荷法 (Q (t) 法) の原理
   4. Q (t) 法の応用例
4. 空間電荷の蓄積特性と改善
   1. ケーブル用絶縁材料 (ポリエチレンなど)
   2. モールド用絶縁材料 (エポキシなど)
   3. 巻線被覆材料 (ポリイミドなど)
• 質疑応答

第3部 ナノコンポジット絶縁材料の絶縁劣化特性の評価技術

(2018年12月18日 15:00〜17:00)

　今後、環境の新規制によって世界的にガソリン車から電気自動車 (EV) へのシフトの加速が予想される。EVのインバータ駆動モータの開発では、小形軽量化とともに、高電圧化による高回転・高出力化が進められている。過酷な使用条件下における新エネルギー車の高い安全性の確保のためには、モータの絶縁性能の確保が要求される。しかし、インバータ駆動モータ特有のサージと呼ばれる立ち上がりの急峻なインパルス電圧により部分放電が発生し、それがモータ絶縁システムを劣化・破壊を引き起こす。そのため、その対策と評価技術が重要な課題となっている。 インバータサージによる部分放電を発生させないことが最も重要であるが、様々な環境要因 (気圧、温度、湿度) によって部分放電が発生する電圧が大きくばらつく。この様な複雑な部分放電を良く理解し、その上で有効な対策を取ることが求められる。特にEVモータでは、部分放電が発生してもすぐには事故にならないようにナノコンポジット技術を使った耐サージ巻線がモータに使用されている。 　その優れた特性および実機モータを使った評価試験を例にとり、インパルス部分放電計測の方法についてわかりやすく紹介する。

1. はじめに
   1. パワエレ高速スイッチングに起因する絶縁問題
   2. ナノコンポジット技術を使った絶縁対策
2. 部分放電とナノコンポジット絶縁材料の基礎
   1. インパルス部分放電とその予測方法
   2. 絶縁材料の劣化・破壊のメカニズム
   3. ナノコンポジット絶縁材料の優れた耐サージ特性
3. インパルスによる絶縁材料の性能評価方法
   1. 急峻なサージを模擬するインパルス電源
   2. 各種インパルス部分放電測定器
4. モータのインパルス絶縁評価試験の実例
   1. IEC国際規格による評価方法
   2. 周囲環境に対する部分放電開始電圧特性
   3. 部分放電はどこで起きているのか?
5. まとめと今後の課題
• 質疑応答