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 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試料高電圧電極主電極絶縁板２㎜（ｂ）板状試料３０ｍｍ（ａ）くし形電極図高電圧電極２㎜主電極試料試料絶縁板（ｃ）傘形試料図2．誘電特性測定用電極構成４㎜主電極高電圧電極絶縁板（ｄ）丸棒試料素材：ステンレス厚さ：３ｍｍ重量変化率 [％] 2 0 -2 0 200 400 -4 -6 経過時間ｔ [ｈ] 板状試料(75℃) 板状試料(75℃) 板状試料(75℃) 傘形試料(98℃) 傘形試料(98℃) 傘形試料(98℃) 図3．板状・傘形試料の水浸過程の重量変化 1回目 2回目 3回目 1回目 2回目 3回目重量変化率[％] 2 0 -2 0 200 400 -4 -6 経過時間ｔ [ｈ] -8 板状試料(75℃) 板状試料(75℃) 板状試料(75℃) 傘形試料(98℃) 傘形試料(98℃) 傘形試料(98℃) 1回目 2回目 3回目 1回目 2回目 3回目図4．板状・傘形試料の乾燥過程の重量変化 75℃（水浸ー乾燥ー水浸・・・） 0.8 重量変化率 [％] 98℃（水浸ー乾燥ー水浸・・・） 0.4 0.0 0 1000 2000 3000 -0.4 -0.8 経過時間ｔ [h] 図5．丸棒試料の重量変化 4000 5000 乾燥２回目の15日目損失電流 Ixr [μA] 0.008 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 0.004 0.000 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -0.004 印加電界Ｅ [kV/㎜] 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 0.03 容量電流 ⊿Iｘc [μA] 水浸２回目の１１日目乾燥３回目の１４日目 0.02 水浸３回目の１１日目 0.01 0.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -0.01 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℃) 損失電流Ｉｘｒ [μA] 0.16 0.08 0.00 0.0 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 0.2 0.4 0.6 0.8 -0.08 印加電界Ｅ [kV/mm] 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℃) 1.0 容量電流 ⊿Ｉxｃ [μA] 乾燥２回目の１０日目乾燥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 0.08 0.04 0.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -0.04 印加電界Ｅ [kV/mm] 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℃) 乾燥３回目の１８日目水浸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日目損失電流Ｉｘｒ [ µA] 0.02 0.01 0.00 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 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℃) 0. 容量電流 ⊿Ｉｘc [ µA] 乾燥３回目の１８日目水浸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 0.008 0.004 0.000 0.0 -0.004 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 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℃) 0.7 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。水浸状態 0.004 容量電流　⊿Ｉｘｃ　[μA] ３０分後 0.002 0.000 0.0 0.1 0.2 -0.002 印加電界　Ｅ　[kV/mm] 0.3 0.4 乾燥３回目の１８日目水浸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日目損失電流　Ｉｘｒ　[µA] 0.020 0.016 0.012 0.008 0.004 0.000 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 -0.004 印加電界　Ｅ　[kV/mm] 0.5 0.6 0.7 0.012 乾燥３回目の１８日目水浸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日目容量電流　⊿Ｉｘｃ　[ µA] 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000 -0.002 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 印加電界　Ｅ　[kV/mm] 0.6 0.7