電力その他絶縁材料一般★★☆☆☆
電気絶縁材料の特性と部分放電
概要
電気絶縁材料（気体・液体・固体）の基本特性と、固体絶縁材料内部のボイド（気体の空隙）で発生する部分放電のメカニズムを扱う。ボイド内は誘電率が固体より低いため電界が集中し、局所的な絶縁破壊（部分放電）が生じる。誘電率の差が電界集中の原因である。部分放電の繰り返しが最終的に全体の絶縁破壊を招く。
📖用語
ボイド（空隙・空洞）：固体絶縁材料の内部に存在する微小な気体の空隙。誘電率が周囲の固体より低いため電界が集中し、部分放電の発生起点となる。
部分放電：絶縁材料全体が破壊されることなく、ボイドなど一部の箇所で局所的に生じる放電現象。長期間の繰り返しにより最終的な絶縁破壊を招く。
GIS（ガス絶縁開閉装置）：SF6ガスを充填した金属容器に遮断器・断路器等を収納した開閉装置。気体絶縁材料の代表例。
OFケーブル（油入ケーブル）：絶縁油を液体絶縁材料として用いた電力ケーブル。
CVケーブル（架橋ポリエチレンケーブル）：架橋ポリエチレンを固体絶縁材料として用いた電力ケーブル。誘電率・絶縁破壊強度ともに高い。
比誘電率（εr）：真空の誘電率に対する材料の誘電率の比。気体≈1、液体2〜3、固体2〜10。
気体・液体・固体絶縁材料の基本特性と，固体絶縁材料内部のボイド（空隙）で生じる部分放電のメカニズム。
絶縁材料の基本比較
| 材料 | 誘電率（比誘電率） | 絶縁破壊強度 | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| 気体（空気，SF6） | 低い（εr ≈ 1〜1.003） | 低い（SF6は加圧で高い） | GIS，架空線 |
| 液体（絶縁油） | 中程度（εr ≈ 2〜3） | 中程度 | 油入変圧器，OFケーブル |
| 固体（ポリエチレン，エポキシ） | 高い（εr ≈ 2〜10） | 高い | CVケーブル，スペーサ |
ボイド内の電界集中
ボイド（気体の空隙）の誘電率は周囲の固体より低いため，電気変位ベクトル D の連続性 D = εE から，ボイド内の電界強度 Evoid が固体内より高くなる。
EvoidEsolid = εsolidεvoid > 1
部分放電とは
絶縁材料全体が破壊されることなく，ボイド（気体部）など一部の箇所で局所的に放電が生じる現象。
固体絶縁材料の劣化プロセス
①固体内に微小ボイドが形成（熱・電界・機械的応力などの長期作用）
②ボイド内の気体が絶縁破壊して部分放電が発生
③部分放電が継続・断続的に繰り返される
④固体絶縁材料の絶縁破壊（絶縁劣化の進行）
短時間では全体破壊しなくても，長時間の部分放電の積み重ねが最終的な絶縁破壊につながる。
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