1. 高電圧工学とは |
1.1 自然界における高電圧 1 |
1.2 高電圧工学の役割 3 |
1.2.1 高電圧と絶縁 5 |
1.2.2 高電圧と応用 6 |
演習問題 7 |
2. 高電圧現象 |
2.1 気体粒子の運動 8 |
2.1.1 気体の状態方程式 8 |
2.1.2 粒子のエネルギー 9 |
2.1.3 粒子の速度分布・エネルギー分布 9 |
2.1.4 衝突断面積,衝突周波数および衝突損失割合 12 |
2.1.5 平均自由行程 13 |
2.2 励起・電離 15 |
2.2.1 原子のエネルギー準位 15 |
2.2.2 衝突による励起・電離 16 |
2.2.3 熱電離 17 |
2.2.4 光電離 18 |
2.2.5 階段励起,累積電離 19 |
2.2.6 電離電圧と放電開始電圧の関係 19 |
2.3 電離気体で起こる現象 19 |
2.3.1 電子温度と電子エネルギー分布 19 |
2.3.2 移動度 20 |
2.3.3 拡散 22 |
2.3.4 再結合と付着 25 |
演習問題 26 |
3. 電子放出 |
3.1 仕事関数 27 |
3.2 熱電子放出 28 |
3.2.1 熱のみによる電子放出 28 |
3.2.2 ショットキー効果 29 |
3.3 電界放出 30 |
3.4 光電子放出 31 |
3.5 電子ビームによる二次電子放出 31 |
3.6 粒子衝突による電子放出 32 |
演習問題 33 |
4. 気体の絶縁破壊 |
4.1 非自続放電と自続放電 34 |
4.2 タウンゼント理論 35 |
4.3 ストリーマ理論 36 |
4.4 火花放電への移行過程としてのコロナ放電 38 |
4.4.1 コロナ放電の発生条件 38 |
4.4.2 コロナ放電の形態 38 |
4.4.3 コロナ損・コロナ雑音 41 |
4.5 火花放電 43 |
4.5.1 火花放電の定義 43 |
4.5.2 火花放電の時間遅れ 43 |
4.5.3 火花放電に影響を与えるパラメータ 43 |
演習問題 50 |
5. 放電現象 |
5.1 定常放電 51 |
5.1.1 低気圧直流放電の電気特性 51 |
5.1.2 低圧放電の始動性(ペニング効果) 52 |
5.2 グロー放電 52 |
5.2.1 発光状態と電気特性 52 |
5.2.2 陰極降下領域 54 |
5.2.3 電極について 54 |
5.2.4 陽光柱理論 56 |
5.2.5 陽極降下領域 59 |
5.3 アーク放電 59 |
5.3.1 アーク放電の特徴 59 |
5.3.2 電極からの電子放出機構について 60 |
5.3.3 アーク放電の陽光柱 61 |
5.3.4 放電の応用 61 |
演習問題 61 |
6. プラズマの基礎 |
6.1 プラズマの定義と性質 62 |
6.1.1 プラズマの定義 62 |
6.1.2 プラズマの微視的な見方と巨視的な見方の境界 62 |
6.1.3 プラズマの集団としての性質 64 |
6.2 シース理論 66 |
6.2.1 プラズマと壁の境界 66 |
6.2.2 プラズマ計測(プローブ法) 68 |
6.2.3 プラズマの種類と計測法 70 |
演習問題 70 |
7. 液体の絶縁破壊 |
7.1 液体中の電気伝導特性 71 |
7.2 液体の絶縁破壊機構 72 |
7.2.1 電子的破壊 73 |
7.2.2 気泡破壊 73 |
7.3 不純物の影響 75 |
7.3.1 不純物による破壊 76 |
7.3.2 面積・体積効果 78 |
7.3.3 ワイブルプロツト 78 |
7.4 流動帯電 80 |
演習問題 80 |
8. 固体の絶縁破壊 |
8.1 固体中の電気伝導特性 81 |
8.1.1 イオン性伝導 82 |
8.1.2 電子性伝導 83 |
8.2 誘電分極 84 |
8.3 誘電損失 85 |
8.4 絶縁破壊理論 86 |
8.4.1 電子的破壊 87 |
8.4.2 熱的破壊 88 |
8.4.3 電気機械的破壊 89 |
8.4.4 破壊に影響を及ぼす要因 90 |
8.4.5 絶縁破壊の温度特性 92 |
演習問題 93 |
9. 複合系の絶縁破壊 |
9.1 複合誘電体における電界 94 |
9.2 ボイド内での部分放電 97 |
9.3 トリーイング 98 |
9.4 沿面放電 100 |
9.5 トラッキング 102 |
演習問題 104 |
10. 電界と絶縁 |
10.1 電界計算 105 |
10.1.1 静電界の方程式 105 |
10.1.2 電解計算法の種類 106 |
10.1.3 コンピュータによる電界計算法 107 |
10.2 電界緩和法 114 |
10.2.1 導体形状と配置 114 |
10.2.2 段絶縁 115 |
10.2.3 遮へい 116 |
10.3 絶縁協調 117 |
10.3.1 絶縁協調 117 |
10.3.2 絶縁階級と基準衝撃絶縁強度 117 |
演習問題 118 |
11. 高電圧の発生 |
11.1 交流高電圧の発生 119 |
11.2 直流高電圧の発生 121 |
11.3 インパルス高電圧の発生 124 |
演習問題 130 |
12. 高電圧と大電流の測定 |
12.1 実際の送配電系統で高電圧を測定する方法 131 |
12.1.1 計器用変圧器 131 |
12.1.2 コンデンサ形計器用変圧器 132 |
12.2 実験室で高電圧を測定する方法 133 |
12.2.1 静電電圧計 133 |
12.2.2 火花ギャップ法 134 |
12.2.3 倍率器と指示計器 135 |
12.2.4 分圧器と計測器 136 |
12.2.5 測定方法と測定対象(実験室) 138 |
12.2.6 光を利用した測定方法 139 |
12.2.7 空間電荷の測定方法 140 |
12.3 インパルス大電流の測定 141 |
12.3.1 分流器とオシロスコープ 141 |
12.3.2 ロゴウスキコイル 142 |
演習問題 143 |
13. 高電圧機器 |
13.1 がいし 145 |
13.1.1 懸垂がいし 145 |
13.1.2 長幹がいし 147 |
13.2 ブッシング 148 |
13.2.1 単一形ブッシング 148 |
13.2.2 油入ブッシング 148 |
13.2.3 コンデンサ形ブッシング 149 |
13.3 電力ケーブル 150 |
13.3.1 CVケーブル 150 |
13.3.2 油入ケーブル 151 |
13.3.3 圧力ケーブル 152 |
13.4 高電圧コンデンサ 152 |
13.5 高電圧整流素子 153 |
13.6 断路器 155 |
13.7 遮断器 155 |
13.8 ガス絶縁開閉装置 157 |
13.9 避雷器 158 |
演習問題 159 |
14. 高電圧絶縁試験 |
14.1 高電圧絶縁試験の種類 160 |
14.2 絶縁特性試験(非破壊試験) 161 |
14.2.1 直流高電圧試験 161 |
14.2.2 誘電正接試験 162 |
14.2.3 部分放電試験 163 |
14.3 交流高電圧試験 164 |
14.3.1 試験条件と試験回路 164 |
14.3.2 交流絶縁耐力試験 165 |
14.4 雷インパルス電圧試験 166 |
14.4.1 雷インパルス絶縁耐力試験 166 |
14.4.2 V-t曲線試験 167 |
演習問題 168 |
15. 高電圧応用 |
15.1 高電界の利用 169 |
15.1.1 粒子加速器 169 |
15.1.2 走査形電子顕微鏡 171 |
15.2 コロナ放電電荷の利用 171 |
15.2.1 電気集じん機 171 |
15.2.2 電子コピー機 173 |
15.2.3 静電塗装 174 |
15.3 放電の応角 175 |
15.3.1 オゾナイザ 175 |
15.3.2 気体レーザ 176 |
演習問題 178 |
付録 179 |
引用・参考文献 184 |
演習問題解答 188 |
索引 197 |