高分子がいし材料の吸水および 乾燥過程の誘電特性による評価 高分子がいし材料の吸水および　乾燥過程の誘電特性による評価 平成１４年３月４日 電気工学科　所研究室　　０９Ｅ２７　　　丹羽　康徳

目的 本研究ではくし形電極系を用いて、さまざまな形状試料の吸水および乾燥過程の、誘電特性測定による評価を試みた。 　シリコーンゴムは、がいしなど屋外電力設備用の絶縁材料として、その用途を拡大しつつある。このため、その吸水劣化過程の測定・評価方法を開発することは非常に大切である。　　 本研究ではくし形電極系を用いて、さまざまな形状試料の吸水および乾燥過程の、誘電特性測定による評価を試みた。

試料および実験方法 トラッキング試験用の板状シリコーンゴム がいしの傘部分のシリコ－ンゴム 塩霧室試験用のＦＲＰにＲＴＶシリコーンゴムをコーティングした円柱棒

板状および傘形のシリコ－ンゴムは50Hz、最大振幅5㎸P-Pの交流ランプ正弦波電圧、電極間隔は2㎜ 水浸劣化、乾燥回復過程75℃と98℃ 板状および傘形のシリコ－ンゴムは50Hz、最大振幅5㎸P-Pの交流ランプ正弦波電圧、電極間隔は2㎜ 丸棒シリコーンゴムは50Hz、最大振幅7㎸P-Pの交流ランプ正弦波電圧、電極間隔は4㎜ 図1．交流ランプ正弦波電圧波形

（ｂ）板状試料 （ａ）くし形電極図 （ｄ）丸棒試料 （ｃ）傘形試料 図2． 誘電特性測定用電極構成 ３０ｍｍ 高電圧電極 試料 主電極 絶縁板 ２㎜ （ｄ）丸棒試料 （ｃ）傘形試料 素材：ステンレス厚さ：３ｍｍ 図2．  誘電特性測定用電極構成

2 200 400 重量変化率 [％] -2 -4 経過時間　ｔ　[ｈ] -6 板状試料(75℃)　1回目 板状試料(75℃)　2回目 板状試料(75℃)　3回目 傘形試料(98℃)　1回目 傘形試料(98℃)　2回目 傘形試料(98℃)　3回目 図3．　板状・傘形試料の水浸過程の重量変化

図4． 板状・傘形試料の乾燥過程の重量変化 2 200 400 -2 重量変化率[％] -4 -6 経過時間 ｔ [ｈ] -8 200 400 -2 重量変化率[％] -4 -6 経過時間　ｔ　[ｈ] -8 板状試料(75℃)　1回目 板状試料(75℃)　2回目 板状試料(75℃)　3回目 傘形試料(98℃)　1回目 傘形試料(98℃)　2回目 傘形試料(98℃)　3回目 図4．　板状・傘形試料の乾燥過程の重量変化

図5． 丸棒試料の重量変化 75℃（水浸ー乾燥ー水浸・・・） 0.8 98℃（水浸ー乾燥ー水浸・・・） 0.4 重量変化率 [％] 0.0 重量変化率　[％] 0.0 1000 2000 3000 4000 5000 -0.4 -0.8 経過時間　ｔ　[h] 図5．　丸棒試料の重量変化

乾燥２回目の15日目 -0.004 0.000 0.004 0.008 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 印加電界　Ｅ　[kV/㎜] 水浸２回目の１１日目 乾燥３回目の14日目 水浸３回目の11日目 損失電流　Ixr　[μA] 図6．板状シリコーンゴム試料の損失電流の電界依存性(75℃)

乾燥２回目の15日目 -0.01 0.00 0.01 0.02 0.03 0.0 0.2 0.4 0.6 水浸２回目の１１日目 乾燥３回目の１４日目 水浸３回目の１１日目 容量電流　⊿Iｘc　[μA] 0.8 1.0 印加電界　Ｅ　[kV/mm] 図7．板状シリコーンゴム試料の容量電流の電界依存性(75℃)

乾燥２回目から１０日目 乾燥２回目から２０日目 水浸３回目から１４日目 水浸３回目から２７日目 -0.08 0.00 0.08 0.16 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 印加電界　Ｅ　[kV/mm] 損失電流　Ｉｘｒ　[μA] 水浸３回目から１４日目 水浸３回目から２７日目 図8．傘形シリコーンゴム試料の損失電流の電界依存性(98℃)

乾燥２回目の１０日目 -0.04 0.00 0.04 0.08 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 印加電界　Ｅ　[kV/mm] 乾燥２回目の２０日目 水浸３回目の１４日目 水浸３回目の２７日目 容量電流　⊿Ｉxｃ　[μA] 図9．傘形シリコーンゴム試料の容量電流の電界依存性(98℃)

µA] 損失電流 Ｉｘｒ [ 印加電界 Ｅ [kV/mm] 乾燥３回目の１８日目 0.02 水浸４回目の２１日目 乾燥４回目の１８日目 水侵５回目の１７日目 乾燥５回目の１７日目 0.01 損失電流　Ｉｘｒ [ 0.00 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 印加電界　Ｅ　[kV/mm] -0.01 図10．丸棒シリコーンゴム試料の損失電流の電界依存性(75℃)

µA] 容量電流 ⊿Ｉｘc [ 印加電界 Ｅ [kV/mm] 図11．丸棒シリコーンゴム試料の容量電流の電界依存性(75℃) 乾燥３回目の１８日目 水浸４回目の２１日目 0.008 乾燥４回目の１８日目 µA] 水侵５回目の１７日目 乾燥５回目の１７日目 0.004 容量電流　⊿Ｉｘc　[ 0.000 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 印加電界　Ｅ　[kV/mm] -0.004 図11．丸棒シリコーンゴム試料の容量電流の電界依存性(75℃)

まとめ 試料は吸水することにより同調容量、損失電流、容量電流が増え、乾燥することによりそれらは逆に減少する。 水浸・乾燥を繰り返すと吸水と蒸発がより早く飽和する傾向があり、損失電流、容量電流の増減幅が増加する傾向があった。 試料と電極系の接触面積は 板状シリコーンゴム＞傘形シリコーンゴム＞丸棒試料 という関係になる。接触面積が大きいほどより安定した測定ができる。

今後の課題 試料と電極系がずれ、接触面積が変化するのを防ぐため、電極と試料が正確に固定できるように、電極と試料の関係を工夫する。