報告書番号

W87024

タイトル（和文）

ポリエチレンの高次構造と電気トリーの発生現象

タイトル（英文）

LNFLUENCE OF SUPERSTRUCTURES ON ELECTRICAL TREE LNITIATION IN POLYETHYLENE

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

架橋ポリエチレンケーブル（ＣＶケーブル）が絶縁破壊する際に見られる電気トリーの発生要因を明らかにするため，ＣＶケーブル半導電層界面をモデル化した試料に交流およびインパルス電圧を印加し，発生直後の微小トリーの透過型電子顕微鏡写真を詳細に解析した。（１）交流トリーは発生初期において直径約１００ｎｍの中空パイプであり，トリー起点には放射状にラメラが集中している。トリーはラメラに沿って伸び出しており，５０～１００ｎｍ程度の周期でコルゲート状の「くびれ」をもつ。交流トリーの発生はラメラの集中した微小領域に対する電流集中による熱的破壊の可能性が高い。（２）インパルストリーも微小なものは直径約１００ｎｍ程度で，トリー起点における明確なラメラの集中が見られない。また，交流トリーと比較して，より正確に，ラメラに平行して伸び出しており，「くびれ」が見られない。インパルストリーの発生はラメラに沿って加速される

概要 （英文）

ELECTRICAL TREE INITIATION IN PARTIALLY CRYSTALLINE POLYMER IS THOUGHT TO BE INFLUENCED BY THE MORPHOLOGY NEAR THE INTERFACE BETWEEN THE ELECTRODE AND POLYMER INSULATOR. THE AUTHORS OBSERVED AC AND IMPULSE TREES IN POLYETHYLENE BY TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE(TEM)AND CLARIFIED THE INFLUENCE OF THE MORPHOLOGY OF THE LAMELLASTRUCTURE ORDER ON TREE INITIATION. THE SPECIMEN WAS A SEMICONDUCTIVE NEEDLE ELECTRODE MOLDED IN LOW-DENSITY POLYETHYLENE. THIS ELECTRODE SYSTEM IS A MODEL OF THE SEMICONDUCTIVE LAYER AND INSULATOR IN XLPE POWER CABLE. THE LENGHT OF THE PREPARED AC AND IMPULSE TREES WAS AS SMALL AS 10 MU M. THE LAMELLA ORIENTATION AROUND THE TREE INITIATION POINT WAS ANALYZED QUANTITATIVELY. THE RESULTS WERE AS FOLLOWS: (1) THE AC TREE PATH IMMEDIATELY AFTER INITIATION IS A PIPE OF ABOUT 100-NM DIAMETER. THERE IS A RADIAL LAMELLAE CONCENTRATION AT THE TREE INITIATION POINT. AN AC TREE HAS CORNICE-LIKE CONSTRICTIONS IN IT AND IT RUNS ALMOST PARALLEL TO THE LAMELLAE IN THE POLYETHYLENE. AN AC TREE IS THOUGHT TO BE INITIATED BY A THERMAL BREAKDOWN CAUSED BY THE CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT AT THE LOCAL REGION WHERE LAMELLAE ARE CONCENTRATED. (2) THE IMPULSE TREE PATH IN THE INITIAL STATE IS ALSO A PIPE OF ABOUT 100-NM DIAMETER. THERE IS NO CLEAR LAMELLAE CONCENTRATION AT THE TREE INITIATION POINT COMPARED TO AN AC TREE. AN IMPULSE TREE HAS NO CONSTRICTIONS. THE IMPULSE TREE PATH RUNS MORE ACCURATELY PARALLEL TO THE LAMELLAE COMPAREDTO AN AC TREE PATH. AN IMPULSE TREE IS THAUGHT TO BE INITIATED BY AN ELECTRICAL BREAKDOWN ALONG THE LAMELLAE.

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