電気絶縁材料に関する記述として、誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
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(1)
気体絶縁材料は、液体、固体絶縁材料と比較して、一般に電気抵抗率及び誘電率が低いため、固体絶縁材料内部にボイド(空隙、空洞)が含まれると、ボイド部での電界強度が高められやすい。
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(2)
気体絶縁材料は、液体、固体絶縁材料と比較して、一般に絶縁破壊強度が低いが、気圧を高めるか、真空状態とすることで絶縁破壊強度を高めることができる性質がある。
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(3)
内部にボイドを含んだ固体絶縁材料では、固体絶縁材料の絶縁破壊が生じなくても、ボイド内の気体が絶縁破壊することで部分放電が発生する場合がある。
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(4)
固体絶縁材料は、熱や電界、機械的応力などが長時間加えられることによって、固体絶縁材料内部に微小なボイドが形成されて、部分放電が発生する場合がある。
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(5)
固体絶縁材料内部で部分放電が発生すると、短時間に固体絶縁材料の絶縁破壊が生じることはなくても、長時間にわたって部分放電が継続的又は断続的に発生することで、固体絶縁材料の絶縁破壊に至る場合がある。
要点
正解は(1)。絶縁材料は誘電率、耐熱性、吸湿性、機械強度などの性質が材料ごとに異なります。雲母、エポキシ樹脂、架橋ポリエチレンなどの代表的な特徴を対応付けて誤りを選ぶ問題です。
詳細解説
正解は(1)です。
電気絶縁材料ごとの代表的な性質を、材料名と結び付けて判断する問題です。
誤りは(1)です。
「気体絶縁材料は、一般に電気抵抗率が低いため」という記述が誤りです。気体(空気など)は優れた絶縁体であり、電気抵抗率は非常に高いです。
ボイド部で電界強度が高くなるのは、気体の誘電率が固体絶縁材料に比べて低いためです。直列に配置された誘電体では、誘電率の低い部分に高い電界が分担されます(電束密度連続の条件 \(D = \epsilon E\) より \(E = D/\epsilon\))。
以上より、選択肢(1)が正解です。