J-PARC RCSキッカーシステムにおける高電圧コネクタの絶縁耐圧の改善

Improvement of electric strength for high voltage connectors in J-PARC RCS kicker system

菅沼 和明 ; 神谷 潤一郎   ; 渡辺 真朗  ; 高柳 智弘   ; 富樫 智人; 植野 智晶

Suganuma, Kazuaki; Kamiya, Junichiro; Watanabe, Masao; Takayanagi, Tomohiro; Togashi, Tomohito; Ueno, Tomoaki

J-PARC RCSキッカーシステムは、充電電圧60kV,繰返し25Hzのパルス電磁石システムである。これまで、3500時間程度の運転を行い、高電圧パルス伝送用同軸ケーブルのコネクタで、絶縁油が茶褐色に変色し、粘着性の固形物が発生した。このため電源の保守頻度が非常に増え問題となっていた。原因調査のため、変色した絶縁油について油中に含まれるガスの分析を実施した。300C以下でおこる油の劣化と放電による油の劣化が推測された。また、コネクタ形状のシミュレーションを行った。絶縁油上部の空気層や、受側コネクタのポリエチレン先端で、電界の集中が起きやすいことがわかった。電界が緩和される構造をシミュレーションにより決定し、実際に通電し内部の状況を観察した。結果としてコネクタ内部の空気層をなくすことと、外筒の内径を広くすることで、油の劣化が減少し絶縁耐圧を改善することができた。

The insulating oil became brownish-red and sticky solid materials emerged at the connectors of the coaxial cable for transmitting high-voltage pulse. Then, maintenance of the system increased extremely. In order to identify the cause, the author analyzed the gas contained in the discolored insulating oil. The cause was considered to be the deterioration of oil at less than 300 C and the deterioration of oil due to electric discharge. In addition, the connector configuration simulation was conducted. It was found that electric fields tend to concentrate in the air layer at the upper part of connector and at the polyethylene tip of the receiving connector. A structure in which electric fields are alleviated was determined with the simulation, and electricity was applied, and the inner condition was observed. As a result, when the inner diameter of the outer cylinder was increased, oil deterioration was alleviated and dielectric strength voltage was improved.