空気中アーク放電の温度および導電率の二次元分布測定

摘要

短絡事故時に事故電流を遮断する遮断器は安定した電力 供給において重要である。本研究で対象とする気中遮断器 は低圧電路で用いられ大気中で遮断を行うものである。図1 に示すように電流遮断時には電極間でアーク放電が生じるが、発生したアーク放電は電極から転流板に移り、さらに消弧グリッドへと誘導され消弧される。遮断能力の向上には、 この転流板への速やかな移動が鍵となる。アーク放電の転 流現象解明のアプローチの一つとして温度に関する研究が なされ、アーク放電の径方向の温度分布などが報告されて いる。しかしながら実際の転流現象ではアーク形状が複雑 に湾曲した状況下で起きており、より詳細な特性分布測定 をしなければ転流現象の把握が難しい。そこで本研究では 気中アーク放電の二次元温度分布の経時変化を計測するシ ステムを開発した。具体的には高速度カメラで複数波長の 光を観測し、得られた発光強度から二線強度比法を用いて 二次元温度分布の経時変化を計測するものである。温度分 布からさらに導電率の二次元分布およびその過渡変化を測 定が可能になれば、より詳細なアーク放電の挙動の解明が 期待できる。これまで数値計算により導電率と温度、金属蒸 気混入率の関係性の解明が試みられてきた。しかしまだ 測定による導電率への言及は少なく、 二次元分布も取得で きていない。これは導電率を計算するためには金属蒸気混 入率が必要であり、金属蒸気混入率と温度の二次元分布の 同時測定が困難であったからである。本研究では著者らが 開発した多重結像光学系を拡張して温度と金属蒸気混入率の二次元分布の同時取得が可能になり、導電率の二次 元分布の測定に成功したので報告する。