JP2000164040A - ガス絶縁電気機器 - Google Patents
ガス絶縁電気機器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】現状よりも地球温暖化への寄与の小さなガス絶
縁電気機器を提供することにある。 【解決手段】開閉箇所を有しない通電路であるブッシン
グ４，避雷器５及び母線６ａ，…，６ｆには、ＣＦ3Ｉ
とＮ2の混合ガスを封入する。また、電路を開閉する開
閉器である遮断器１，断路器３ａ，…，３ｃには、ＳＦ
6を封入している。
縁電気機器を提供することにある。 【解決手段】開閉箇所を有しない通電路であるブッシン
グ４，避雷器５及び母線６ａ，…，６ｆには、ＣＦ3Ｉ
とＮ2の混合ガスを封入する。また、電路を開閉する開
閉器である遮断器１，断路器３ａ，…，３ｃには、ＳＦ
6を封入している。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気絶縁性ガスで
絶縁したガス絶縁電気機器に係り、特に、地球温暖化へ
の影響を考慮したガス絶縁電気機器に関する。
絶縁したガス絶縁電気機器に係り、特に、地球温暖化へ
の影響を考慮したガス絶縁電気機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の変電所の開閉器や母線は、密閉金
属容器に封入されＳＦ6ガスで絶縁された，所謂、ガス
絶縁開閉装置で構成されている。ＳＦ6ガスは、化学的
に安定であり、毒性が極めて低く、しかも、電気絶縁性
能とアーク消弧性能に優れたガスである。従って、ＳＦ
6ガスの年間の使用量は、全世界で８千トン近くになっ
ている。
属容器に封入されＳＦ6ガスで絶縁された，所謂、ガス
絶縁開閉装置で構成されている。ＳＦ6ガスは、化学的
に安定であり、毒性が極めて低く、しかも、電気絶縁性
能とアーク消弧性能に優れたガスである。従って、ＳＦ
6ガスの年間の使用量は、全世界で８千トン近くになっ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
研究によりＳＦ6ガスは、地球温暖化係数が極めて大き
なガスであるという問題があることが明らかにされてき
た。従って、ＳＦ6ガスの使用量の削減が、世界的規模
で必要になってきている。
研究によりＳＦ6ガスは、地球温暖化係数が極めて大き
なガスであるという問題があることが明らかにされてき
た。従って、ＳＦ6ガスの使用量の削減が、世界的規模
で必要になってきている。
【０００４】本発明の目的は、現状よりも地球温暖化へ
の寄与の小さなガス絶縁電気機器を提供することにあ
る。
の寄与の小さなガス絶縁電気機器を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、電路を開閉する開閉器と、開閉箇
所を有しない通電路とを有し、絶縁ガスにより電気絶縁
したガス絶縁電気機器において、上記通電路には、２種
類以上の電気絶縁性ガスを混合した混合ガスを封入し、
上記開閉器には、通電路とは異なる電気絶縁性ガスを封
入するようにしたものである。かかる構成により、地球
温暖化への寄与を小さくし得るものとなる。
るために、本発明は、電路を開閉する開閉器と、開閉箇
所を有しない通電路とを有し、絶縁ガスにより電気絶縁
したガス絶縁電気機器において、上記通電路には、２種
類以上の電気絶縁性ガスを混合した混合ガスを封入し、
上記開閉器には、通電路とは異なる電気絶縁性ガスを封
入するようにしたものである。かかる構成により、地球
温暖化への寄与を小さくし得るものとなる。
【０００６】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記混合ガスは、少なくともＣＦ3Ｉを含むものであ
る。
上記混合ガスは、少なくともＣＦ3Ｉを含むものであ
る。
【０００７】（３）上記（２）において、好ましくは、
上記混合ガスは、ＣＦ3ＩとＮ2の混合ガスとしたもので
ある。
上記混合ガスは、ＣＦ3ＩとＮ2の混合ガスとしたもので
ある。
【０００８】（４）上記（２）において、好ましくは、
上記混合ガスは、ＣＦ3ＩとＳＦ6の混合ガスとしたもの
である。
上記混合ガスは、ＣＦ3ＩとＳＦ6の混合ガスとしたもの
である。
【０００９】（５）上記（２）において、好ましくは、
上記混合ガスは、全圧が０．２ＭＰａ以上であり、ＣＦ
3Ｉ分圧が０．１０９ＭＰａ以下としたものである。
上記混合ガスは、全圧が０．２ＭＰａ以上であり、ＣＦ
3Ｉ分圧が０．１０９ＭＰａ以下としたものである。
【００１０】（６）上記（５）において、好ましくは、
上記混合ガスを充填した通電路の最大電界を雷インパル
ス試験電圧に対し１６ＭＶ／ｍ（波高値）以上にしたも
のである。
上記混合ガスを充填した通電路の最大電界を雷インパル
ス試験電圧に対し１６ＭＶ／ｍ（波高値）以上にしたも
のである。
【００１１】（７）上記（２）において、好ましくは、
上記混合ガスは、ガス絶縁電気機器が使用される最低温
度でＣＦ3Ｉが液化しないような分圧に混合したもので
ある。
上記混合ガスは、ガス絶縁電気機器が使用される最低温
度でＣＦ3Ｉが液化しないような分圧に混合したもので
ある。
【００１２】（８）上記目的を達成するために、本発明
は、電路を開閉する開閉器と、開閉箇所を有しない通電
路とを有し、絶縁ガスにより電気絶縁したガス絶縁電気
機器において、上記通電路には、２種類以上の電気絶縁
性ガスを混合した混合ガスを封入し、上記開閉器には、
ＳＦ6を封入したものである。かかる構成により、地球
温暖化への寄与を小さくし得るものとなる。
は、電路を開閉する開閉器と、開閉箇所を有しない通電
路とを有し、絶縁ガスにより電気絶縁したガス絶縁電気
機器において、上記通電路には、２種類以上の電気絶縁
性ガスを混合した混合ガスを封入し、上記開閉器には、
ＳＦ6を封入したものである。かかる構成により、地球
温暖化への寄与を小さくし得るものとなる。
【００１３】（９）上記目的を達成するために、本発明
は、電路を開閉する開閉器と、開閉箇所を有しない通電
路とを有し、絶縁ガスにより電気絶縁したガス絶縁電気
機器において、上記通電路若しくは、上記開閉器の一部
には、ＳＦ6よりも大気空気中で分解しやすく、かつ、
地球温暖化係数がＳＦ6よりも小さい電気絶縁性ガスを
封入したものである。かかる構成により、地球温暖化へ
の寄与を小さくし得るものとなる。
は、電路を開閉する開閉器と、開閉箇所を有しない通電
路とを有し、絶縁ガスにより電気絶縁したガス絶縁電気
機器において、上記通電路若しくは、上記開閉器の一部
には、ＳＦ6よりも大気空気中で分解しやすく、かつ、
地球温暖化係数がＳＦ6よりも小さい電気絶縁性ガスを
封入したものである。かかる構成により、地球温暖化へ
の寄与を小さくし得るものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を用いて、本発
明の一実施形態によるガス絶縁電気機器について説明す
る。
明の一実施形態によるガス絶縁電気機器について説明す
る。
【００１５】従来からガス絶縁電気機器の絶縁ガスとし
て用いられているＳＦ6ガスは、上述したように、化学
的に安定であり、毒性が極めて低く、しかも、電気絶縁
性能とアーク消弧性能に優れたガスである。しかしなが
ら、地球温暖化係数が大きいものである。
て用いられているＳＦ6ガスは、上述したように、化学
的に安定であり、毒性が極めて低く、しかも、電気絶縁
性能とアーク消弧性能に優れたガスである。しかしなが
ら、地球温暖化係数が大きいものである。
【００１６】ＳＦ6ガスの地球温暖化効果を低減するた
めには、ＳＦ6ガスよりも地球温暖化係数の小さいガス
を使用し、ＳＦ6の使用量を最小限にする必要がある。
ガス絶縁電気機器に使用可能な電気絶縁性ガスについて
は、例えば、R.Wootton著，”Gases Superior to SF6 f
or Insulation and Interrution” EPRI Rep. EL-2620
（１９８２）や、高木著，”電気電子絶縁材料”電気新
聞社，p.65-78（昭和５３年４月発行）に記載されてい
る。しかしながら、電気絶縁性にすぐれたガスは、フッ
素や塩素がふくまれており、オゾン層破壊や毒性などの
別の環境問題を持つことが知られている。
めには、ＳＦ6ガスよりも地球温暖化係数の小さいガス
を使用し、ＳＦ6の使用量を最小限にする必要がある。
ガス絶縁電気機器に使用可能な電気絶縁性ガスについて
は、例えば、R.Wootton著，”Gases Superior to SF6 f
or Insulation and Interrution” EPRI Rep. EL-2620
（１９８２）や、高木著，”電気電子絶縁材料”電気新
聞社，p.65-78（昭和５３年４月発行）に記載されてい
る。しかしながら、電気絶縁性にすぐれたガスは、フッ
素や塩素がふくまれており、オゾン層破壊や毒性などの
別の環境問題を持つことが知られている。
【００１７】そこで、本発明者らは、ＳＦ6ガスの地球
温暖化効果を低減するための電気絶縁性ガスについて種
々検討を行った結果、地球温暖化係数を小さくするため
には、分子が大気中で分解しやすくなればよく、例え
ば、分子中にヨウ素を導入することにより大気中で光や
水分で分解しやすなるという点に着目した。
温暖化効果を低減するための電気絶縁性ガスについて種
々検討を行った結果、地球温暖化係数を小さくするため
には、分子が大気中で分解しやすくなればよく、例え
ば、分子中にヨウ素を導入することにより大気中で光や
水分で分解しやすなるという点に着目した。
【００１８】分子中にヨウ素を含む代表的なガスである
ＣＦ3Ｉは、沸点が−２２．５℃と低く室温で気体であ
り、分子量が１９５．９、ガス圧力０．１ＭＰａにおけ
る電気絶縁耐力が約７Ｖｒｍｓ／ｍと高く、ＳＦ6の約
１．１倍である。このガスは光で容易に分解しやすく、
S.Solomon et al., "Ozone Depletion and Global Warm
ing Potentials of CF3I" J.Geophys. Res., vol.99,
p.20929-20935,(1994)によれば、寿命は大気中で１日以
下といわれている。このため、２０年間の地球温暖化係
数は、ＣＯ2の５倍以下で、また、オゾン層破壊ポテン
シャルは０．００８以下である。
ＣＦ3Ｉは、沸点が−２２．５℃と低く室温で気体であ
り、分子量が１９５．９、ガス圧力０．１ＭＰａにおけ
る電気絶縁耐力が約７Ｖｒｍｓ／ｍと高く、ＳＦ6の約
１．１倍である。このガスは光で容易に分解しやすく、
S.Solomon et al., "Ozone Depletion and Global Warm
ing Potentials of CF3I" J.Geophys. Res., vol.99,
p.20929-20935,(1994)によれば、寿命は大気中で１日以
下といわれている。このため、２０年間の地球温暖化係
数は、ＣＯ2の５倍以下で、また、オゾン層破壊ポテン
シャルは０．００８以下である。
【００１９】したがって、ＣＦ3Ｉを用いることによ
り、電気絶縁性に優れ、かつ、地球温暖化への寄与の極
めて小さいガス絶縁電気機器を提供することができる。
即ち、電気絶縁性に優れ、かつ，地球温暖化係数が小さ
いＣＦ3Ｉに代表される分子中にヨウ素を含む化合物を
用いることにより、高性能で、地球温暖化への寄与の極
めて小さいガス絶縁電気機器を提供することができる。
そこで、本発明者らは、ＣＦ3Ｉの破壊電界について測
定を行った。
り、電気絶縁性に優れ、かつ、地球温暖化への寄与の極
めて小さいガス絶縁電気機器を提供することができる。
即ち、電気絶縁性に優れ、かつ，地球温暖化係数が小さ
いＣＦ3Ｉに代表される分子中にヨウ素を含む化合物を
用いることにより、高性能で、地球温暖化への寄与の極
めて小さいガス絶縁電気機器を提供することができる。
そこで、本発明者らは、ＣＦ3Ｉの破壊電界について測
定を行った。
【００２０】ここで、図１を用いて、ＣＦ3Ｉの破壊電
界の測定結果について説明する。図１は、ＣＦ3Ｉの破
壊電界の測定結果の説明図である。
界の測定結果について説明する。図１は、ＣＦ3Ｉの破
壊電界の測定結果の説明図である。
【００２１】ＣＦ3Ｉの破壊電界の測定は、直径１２．
５ｍｍの球ギャップ（電極間隔１ｍｍ）を用いて、ＣＦ
3Ｉのガス圧力（ＭＰａ）を変えて行われた。図中、白
丸がＳＦ6の破壊電界（ＭＶｒｍｓ／ｍ）（実効値）を
示し、黒丸がＣＦ3Ｉの破壊電界（ＭＶｒｍｓ／ｍ）
（実効値）を示している。ＣＦ3Ｉは、室温では、約
０．４ＭＰａまで気体であり、図示から明かなように、
ＣＦ3Ｉの破壊電界は、ＳＦ6より高いという特徴があ
る。
５ｍｍの球ギャップ（電極間隔１ｍｍ）を用いて、ＣＦ
3Ｉのガス圧力（ＭＰａ）を変えて行われた。図中、白
丸がＳＦ6の破壊電界（ＭＶｒｍｓ／ｍ）（実効値）を
示し、黒丸がＣＦ3Ｉの破壊電界（ＭＶｒｍｓ／ｍ）
（実効値）を示している。ＣＦ3Ｉは、室温では、約
０．４ＭＰａまで気体であり、図示から明かなように、
ＣＦ3Ｉの破壊電界は、ＳＦ6より高いという特徴があ
る。
【００２２】しかしながら、分子中にヨウ素を含む化合
物の代表であるＣＦ3Ｉは、液化温度が比較的高いもの
である。ＣＦ3Ｉは、沸点が−２２．５℃であり、本実
施形態のようなガス絶縁電気機器の最低使用温度−２０
℃では、蒸気圧が０．１０９ＭＰａになる。ここで、Ｃ
Ｆ3Ｉの蒸気圧と温度の関係について、表１に示す。
物の代表であるＣＦ3Ｉは、液化温度が比較的高いもの
である。ＣＦ3Ｉは、沸点が−２２．５℃であり、本実
施形態のようなガス絶縁電気機器の最低使用温度−２０
℃では、蒸気圧が０．１０９ＭＰａになる。ここで、Ｃ
Ｆ3Ｉの蒸気圧と温度の関係について、表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】従って、高気圧で絶縁するガス絶縁機器に
おいては、ＣＦ3Ｉよりも液化温度の低いガス，例え
ば、窒素ガスＮ2との混合ガスを用いることが必要にな
る。そこで、本発明者らは、ＣＦ3ＩとＮ2との混合ガス
の混合量を変えて、破壊電界を測定した。
おいては、ＣＦ3Ｉよりも液化温度の低いガス，例え
ば、窒素ガスＮ2との混合ガスを用いることが必要にな
る。そこで、本発明者らは、ＣＦ3ＩとＮ2との混合ガス
の混合量を変えて、破壊電界を測定した。
【００２５】ここで、図２を用いて、ＣＦ3ＩとＮ2との
混合ガスの混合量を変えた場合の破壊電界の測定結果に
ついて説明する。図２は、ＣＦ3ＩとＮ2との混合ガスの
混合量を変えた場合の破壊電界の測定結果の説明図であ
る。
混合ガスの混合量を変えた場合の破壊電界の測定結果に
ついて説明する。図２は、ＣＦ3ＩとＮ2との混合ガスの
混合量を変えた場合の破壊電界の測定結果の説明図であ
る。
【００２６】ＣＦ3ＩとＮ2との混合ガスの破壊電界の測
定は、直径１２．５ｍｍの球ギャップ（電極間隔１ｍ
ｍ）を用いて、ＣＦ3Ｉのガス圧力を一定としたとき、
Ｎ2のガス圧力（ＭＰａ）を変えて行われた。図中、白
四角がＳＦ6単体の破壊電界（ＭＶｒｍｓ／ｍ）（実効
値）を示している。白丸は、ＣＦ3ＩとＮ2との混合ガス
のＣＦ3Ｉのガス圧力を０．１ＭＰａとした場合の破壊
電界を示しており、黒丸は、ＣＦ3ＩとＮ2との混合ガス
のＣＦ3Ｉのガス圧力を０．２ＭＰａとした場合の破壊
電界を示している。
定は、直径１２．５ｍｍの球ギャップ（電極間隔１ｍ
ｍ）を用いて、ＣＦ3Ｉのガス圧力を一定としたとき、
Ｎ2のガス圧力（ＭＰａ）を変えて行われた。図中、白
四角がＳＦ6単体の破壊電界（ＭＶｒｍｓ／ｍ）（実効
値）を示している。白丸は、ＣＦ3ＩとＮ2との混合ガス
のＣＦ3Ｉのガス圧力を０．１ＭＰａとした場合の破壊
電界を示しており、黒丸は、ＣＦ3ＩとＮ2との混合ガス
のＣＦ3Ｉのガス圧力を０．２ＭＰａとした場合の破壊
電界を示している。
【００２７】一般に、混合ガスの破壊電界は、以下の
（１）式によって求めることができる。この（１）式
は、宅間，”気体絶縁への混合ガスの応用”，電気学会
技術報告II部第２４８号，ｐ．１６（昭和６２年５月）
に記載されている。 Ｅm＝Ｅ2＋（Ｅ1−Ｅ2）／｛１＋Ｃ（１/ｋ−１）｝……（１） ここで、Ｅmは混合ガスの破壊電界であり、Ｅ1，Ｅ2
は、それぞれ、ガス１と２の破壊電界であり、Ｅ1＞Ｅ2
とする。また、ｋはガス１の混合比であり、Ｃはガスに
固有な定数である。
（１）式によって求めることができる。この（１）式
は、宅間，”気体絶縁への混合ガスの応用”，電気学会
技術報告II部第２４８号，ｐ．１６（昭和６２年５月）
に記載されている。 Ｅm＝Ｅ2＋（Ｅ1−Ｅ2）／｛１＋Ｃ（１/ｋ−１）｝……（１） ここで、Ｅmは混合ガスの破壊電界であり、Ｅ1，Ｅ2
は、それぞれ、ガス１と２の破壊電界であり、Ｅ1＞Ｅ2
とする。また、ｋはガス１の混合比であり、Ｃはガスに
固有な定数である。
【００２８】上式（１）において、ガス１をＣＦ3Ｉと
し、ガス２をＮ2として、定数Ｃを求める必要がある。
ＣＦ3Ｉの破壊電界Ｅ1は、図１の測定結果より求めるこ
とができる。Ｎ2の破壊電界Ｅ2は、大気圧で約２ＭＶ／
ｍ（実効値）である。また、混合ガスの破壊電界Ｅm
は、図２の測定結果より求めることができる。従って、
以上の条件に基づいて求められたガス定数Ｃは、ＣＦ3
ＩとＮ2の混合ガスではＣ≒０．６８になる。以上よ
り、式（１）のＥ1、Ｅ2及びＣが分かったため任意の混
合量ｋと任意の全ガス圧力に対して、破壊電界を求める
ことができる。
し、ガス２をＮ2として、定数Ｃを求める必要がある。
ＣＦ3Ｉの破壊電界Ｅ1は、図１の測定結果より求めるこ
とができる。Ｎ2の破壊電界Ｅ2は、大気圧で約２ＭＶ／
ｍ（実効値）である。また、混合ガスの破壊電界Ｅm
は、図２の測定結果より求めることができる。従って、
以上の条件に基づいて求められたガス定数Ｃは、ＣＦ3
ＩとＮ2の混合ガスではＣ≒０．６８になる。以上よ
り、式（１）のＥ1、Ｅ2及びＣが分かったため任意の混
合量ｋと任意の全ガス圧力に対して、破壊電界を求める
ことができる。
【００２９】ここで、図３を用いて、各全ガス圧力にお
ける破壊電界とＣＦ3Ｉ混合量の関係について説明す
る。図３は、各全ガス圧力における破壊電界とＣＦ3Ｉ
混合量の関係の説明図である。
ける破壊電界とＣＦ3Ｉ混合量の関係について説明す
る。図３は、各全ガス圧力における破壊電界とＣＦ3Ｉ
混合量の関係の説明図である。
【００３０】図３の実線は、ＣＦ3ＩとＮ2の混合ガスの
全ガス圧力が、０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａまでの、
０．１ＭＰａ毎の全ガス圧力のそれぞれについて、ＣＦ
3Ｉ混合量を０％〜１００％まで変えた時の破壊電界
（ＭＶ／ｍ）（実効値）を示している。混合ガスの破壊
電界は、ＣＦ3Ｉ混合量２０％で純ＣＦ3Ｉの破壊電界の
約６０％になる。
全ガス圧力が、０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａまでの、
０．１ＭＰａ毎の全ガス圧力のそれぞれについて、ＣＦ
3Ｉ混合量を０％〜１００％まで変えた時の破壊電界
（ＭＶ／ｍ）（実効値）を示している。混合ガスの破壊
電界は、ＣＦ3Ｉ混合量２０％で純ＣＦ3Ｉの破壊電界の
約６０％になる。
【００３１】一方、ＣＦ3Ｉの飽和蒸気圧は表１に示し
た通りであり、混合ガス中のＣＦ3Ｉ分圧が表１の値に
なると液化する。この関係は、図３の破線で表され、使
用温度により異なる曲線群になる。
た通りであり、混合ガス中のＣＦ3Ｉ分圧が表１の値に
なると液化する。この関係は、図３の破線で表され、使
用温度により異なる曲線群になる。
【００３２】最低周囲温度が−２０℃で使用されるガス
絶縁機器の場合、液化防止のためには、図中に破線で示
すＣＦ3Ｉの液化圧力特性の曲線以下の範囲で使用する
ことが必要である。ガス絶縁開閉装置は、通常、最低使
用温度が−２０℃であるため、当該曲線よりも下側の領
域で使用することが必要である。また、ガス絶縁開閉装
置は、ガス圧力が０．３ＭＰａ以上で使用される。
絶縁機器の場合、液化防止のためには、図中に破線で示
すＣＦ3Ｉの液化圧力特性の曲線以下の範囲で使用する
ことが必要である。ガス絶縁開閉装置は、通常、最低使
用温度が−２０℃であるため、当該曲線よりも下側の領
域で使用することが必要である。また、ガス絶縁開閉装
置は、ガス圧力が０．３ＭＰａ以上で使用される。
【００３３】従来のＳＦ6を絶縁ガスとして使用したガ
ス絶縁開閉装置の０．３ＭＰａの時の確率５０％の破壊
電界は１９．５ＭＶ／ｍ（波高値）であり、１４ＭＶ／
ｍ（実効値）である。
ス絶縁開閉装置の０．３ＭＰａの時の確率５０％の破壊
電界は１９．５ＭＶ／ｍ（波高値）であり、１４ＭＶ／
ｍ（実効値）である。
【００３４】そこで、従来のＳＦ6を絶縁ガスとして使
用したガス絶縁開閉装置と、同一使用温度でかつ同等以
上の破壊電界を達成するためのＣＦ3Ｉ混合量を求める
と以下のようになる。
用したガス絶縁開閉装置と、同一使用温度でかつ同等以
上の破壊電界を達成するためのＣＦ3Ｉ混合量を求める
と以下のようになる。
【００３５】即ち、全圧力０．３ＭＰａの場合には、破
壊電界（実効値）が１４ＭＶ／ｍ以上で、ＣＦ3Ｉの液
化圧力特性の−２０℃の曲線以下の条件を満たすＣＦ3
Ｉ混合量を求めると、約３７％となる。
壊電界（実効値）が１４ＭＶ／ｍ以上で、ＣＦ3Ｉの液
化圧力特性の−２０℃の曲線以下の条件を満たすＣＦ3
Ｉ混合量を求めると、約３７％となる。
【００３６】また、全圧力０．４ＭＰａの場合には、破
壊電界（実効値）が１４ＭＶ／ｍ以上で、ＣＦ3Ｉの液
化圧力特性の−２０℃の曲線以下の条件を満たすＣＦ3
Ｉ混合量を求めると、約２０〜２７％となる。
壊電界（実効値）が１４ＭＶ／ｍ以上で、ＣＦ3Ｉの液
化圧力特性の−２０℃の曲線以下の条件を満たすＣＦ3
Ｉ混合量を求めると、約２０〜２７％となる。
【００３７】同様にして、全圧力０．５ＭＰａでは、Ｃ
Ｆ3Ｉ混合量約１０〜２２％となり、全圧力０．６ＭＰ
ａでは、ＣＦ3Ｉ混合量約５〜１８％となり、全圧力
０．７ＭＰａでは、ＣＦ3Ｉ混合量約１〜１５％とな
り、全圧力０．８ＭＰａ以上ではＣＦ3Ｉ混合量は１３
％以下となる。
Ｆ3Ｉ混合量約１０〜２２％となり、全圧力０．６ＭＰ
ａでは、ＣＦ3Ｉ混合量約５〜１８％となり、全圧力
０．７ＭＰａでは、ＣＦ3Ｉ混合量約１〜１５％とな
り、全圧力０．８ＭＰａ以上ではＣＦ3Ｉ混合量は１３
％以下となる。
【００３８】また、全圧力を０．２ＭＰａとして、最低
使用温度を−２０℃とすると、図中のＣＦ3Ｉの液化圧
力特性の−２０℃の曲線と全圧力０．２ＭＰａの曲線の
交点におけるＣＦ3Ｉ混合量は、５４．５％であるた
め、混合ガスの全圧力を０．２ＭＰａ以上で、ＣＦ3Ｉ
が０．１０９ＭＰａ以下とすることができる。
使用温度を−２０℃とすると、図中のＣＦ3Ｉの液化圧
力特性の−２０℃の曲線と全圧力０．２ＭＰａの曲線の
交点におけるＣＦ3Ｉ混合量は、５４．５％であるた
め、混合ガスの全圧力を０．２ＭＰａ以上で、ＣＦ3Ｉ
が０．１０９ＭＰａ以下とすることができる。
【００３９】また、全圧力を０．２ＭＰａとして、最低
使用温度を−２０℃とすると、図中のＣＦ3Ｉの液化圧
力特性の−２０℃の曲線と全圧力０．２ＭＰａの曲線の
交点における破壊電界は、１１．５ＭＶ／ｍ（実効値）
であるため、波高値で１６ＭＶ／ｍとなり、混合ガスを
充填した通電路の最大電界を雷インパルス試験電圧に対
して、１６ＭＶ／ｍ（波高値）以上とできる。
使用温度を−２０℃とすると、図中のＣＦ3Ｉの液化圧
力特性の−２０℃の曲線と全圧力０．２ＭＰａの曲線の
交点における破壊電界は、１１．５ＭＶ／ｍ（実効値）
であるため、波高値で１６ＭＶ／ｍとなり、混合ガスを
充填した通電路の最大電界を雷インパルス試験電圧に対
して、１６ＭＶ／ｍ（波高値）以上とできる。
【００４０】次に、図４を用いて、本実施形態によるガ
ス絶縁電気機器の一例であるガス絶縁開閉装置の構成に
ついて説明する。図４は、本発明の一実施形態によるガ
ス絶縁電気機器の一例であるガス絶縁開閉装置の構成を
示す部分断面図である。
ス絶縁電気機器の一例であるガス絶縁開閉装置の構成に
ついて説明する。図４は、本発明の一実施形態によるガ
ス絶縁電気機器の一例であるガス絶縁開閉装置の構成を
示す部分断面図である。
【００４１】ガス絶縁開閉装置は、電流を遮断する遮断
器１と、高電圧の加わっている高電圧導体２ａ，…，２
ｃを電気的に切り離す断路器３ａ，…，３ｃと、送電線
からの高電圧を導入するガスで絶縁されたブッシング４
と、サージ電圧を抑制するための避雷器５と、これらを
連結する母線６ａ，…，６ｆとから構成されている。な
お、それぞれの部分は、絶縁物でできたスペーサ７ａ，
…，７ｌによって気密に仕切られている。
器１と、高電圧の加わっている高電圧導体２ａ，…，２
ｃを電気的に切り離す断路器３ａ，…，３ｃと、送電線
からの高電圧を導入するガスで絶縁されたブッシング４
と、サージ電圧を抑制するための避雷器５と、これらを
連結する母線６ａ，…，６ｆとから構成されている。な
お、それぞれの部分は、絶縁物でできたスペーサ７ａ，
…，７ｌによって気密に仕切られている。
【００４２】図示したガス絶縁開閉装置の構成におい
て、遮断器１はアークを遮断し、また、断路器３ａ，
…，３ｃは再点弧を繰り返すため、強い光を発生する。
一方、上述したＣＦ3ＩとＮ2の混合ガスの中で、ＣＦ3
Ｉは、光で分解する性質を有している。従って、遮断器
１や断路器３ａ，…，３ｃのような開閉箇所を有してお
り、強い光を発生する箇所には、耐光性のある絶縁ガス
である純ＳＦ6を充填している。純ＳＦ6の充填圧力は、
通常０．３ＭＰａ以上としている。
て、遮断器１はアークを遮断し、また、断路器３ａ，
…，３ｃは再点弧を繰り返すため、強い光を発生する。
一方、上述したＣＦ3ＩとＮ2の混合ガスの中で、ＣＦ3
Ｉは、光で分解する性質を有している。従って、遮断器
１や断路器３ａ，…，３ｃのような開閉箇所を有してお
り、強い光を発生する箇所には、耐光性のある絶縁ガス
である純ＳＦ6を充填している。純ＳＦ6の充填圧力は、
通常０．３ＭＰａ以上としている。
【００４３】一方、開閉箇所を有さず、アークを発生し
ないブッシング４と、避雷器５と、母線６ａ，…，６ｆ
とには、アークを発生する部分がないため光による分解
の恐れはなく、純粋に電気絶縁耐力を満足すればよいた
め、上述したＣＦ3ＩとＮ2の混合ガスを充填している。
用いる混合ガスとしては、ガス絶縁開閉装置の最低使用
温度を−２０℃とし、全ガス圧を０．５ＭＰａとし、所
用破壊電界を１４ＭＶ／ｍ（実効値）とすると、上述し
たように、ＣＦ3Ｉの混合量を１５％とすることによ
り、破壊電界を１７ＭＶ／ｍ（実効値）とすることがで
きる。なお、ＣＦ3Ｉの混合量は、最低使用温度，全ガ
ス圧，所用破壊電界に基づいて、図３に示した関係から
求めることができる。
ないブッシング４と、避雷器５と、母線６ａ，…，６ｆ
とには、アークを発生する部分がないため光による分解
の恐れはなく、純粋に電気絶縁耐力を満足すればよいた
め、上述したＣＦ3ＩとＮ2の混合ガスを充填している。
用いる混合ガスとしては、ガス絶縁開閉装置の最低使用
温度を−２０℃とし、全ガス圧を０．５ＭＰａとし、所
用破壊電界を１４ＭＶ／ｍ（実効値）とすると、上述し
たように、ＣＦ3Ｉの混合量を１５％とすることによ
り、破壊電界を１７ＭＶ／ｍ（実効値）とすることがで
きる。なお、ＣＦ3Ｉの混合量は、最低使用温度，全ガ
ス圧，所用破壊電界に基づいて、図３に示した関係から
求めることができる。
【００４４】従来のガス絶縁開閉装置における遮断器
１，断路器３ａ，…，３ｃ，ブッシング４，避雷器５及
び母線６ａ，…，６ｆにおける絶縁ガスの使用量を、
「１００」とすると、大規模なＧＩＳ（例えば、３０〜
５０万Ｖの規模）においては、ブッシング４，避雷器５
及び母線６ａ，…，６ｆにおける絶縁ガスの使用量は
「４０〜５０」であるので、ブッシング４，避雷器５及
び母線６ａ，…，６ｆの絶縁ガスとしてＣＦ3ＩとＮ2の
混合ガスを用いることにより、ＳＦ6の使用量を４０〜
５０％低減することができる。また、小規模なＧＩＳ
（例えば、７万Ｖの規模）においては、ブッシング４，
避雷器５及び母線６ａ，…，６ｆにおける絶縁ガスの使
用量は「４０〜６０」であるので、ブッシング４，避雷
器５及び母線６ａ，…，６ｆの絶縁ガスとしてＣＦ3Ｉ
とＮ2の混合ガスを用いることにより、ＳＦ6の使用量を
４０〜６０％低減することができる。
１，断路器３ａ，…，３ｃ，ブッシング４，避雷器５及
び母線６ａ，…，６ｆにおける絶縁ガスの使用量を、
「１００」とすると、大規模なＧＩＳ（例えば、３０〜
５０万Ｖの規模）においては、ブッシング４，避雷器５
及び母線６ａ，…，６ｆにおける絶縁ガスの使用量は
「４０〜５０」であるので、ブッシング４，避雷器５及
び母線６ａ，…，６ｆの絶縁ガスとしてＣＦ3ＩとＮ2の
混合ガスを用いることにより、ＳＦ6の使用量を４０〜
５０％低減することができる。また、小規模なＧＩＳ
（例えば、７万Ｖの規模）においては、ブッシング４，
避雷器５及び母線６ａ，…，６ｆにおける絶縁ガスの使
用量は「４０〜６０」であるので、ブッシング４，避雷
器５及び母線６ａ，…，６ｆの絶縁ガスとしてＣＦ3Ｉ
とＮ2の混合ガスを用いることにより、ＳＦ6の使用量を
４０〜６０％低減することができる。
【００４５】なお、以上の説明では、ＣＦ3Ｉを含む混
合ガスとして、ＣＦ3ＩとＮ2の混合ガスについて説明し
ているが、ＣＦ3ＩとＣＦ3Ｉよりも液化温度の低いガス
の混合ガスを用いることができる。具体的には、ＣＦ3
ＩとＣＯ2の混合ガスや、ＣＦ3Ｉと空気の混合ガスや、
ＣＦ3ＩとＣＦ4の混合ガス等も用いることができる。ま
た、混合ガスとしては、ＣＦ3ＩとＳＦ6の混合ガスを用
いることもできる。ＣＦ3Ｉの混合量を２０％とする
と、従来の１００％ＳＦ6に対して、ＳＦ6の使用量を２
０％低減することができる。
合ガスとして、ＣＦ3ＩとＮ2の混合ガスについて説明し
ているが、ＣＦ3ＩとＣＦ3Ｉよりも液化温度の低いガス
の混合ガスを用いることができる。具体的には、ＣＦ3
ＩとＣＯ2の混合ガスや、ＣＦ3Ｉと空気の混合ガスや、
ＣＦ3ＩとＣＦ4の混合ガス等も用いることができる。ま
た、混合ガスとしては、ＣＦ3ＩとＳＦ6の混合ガスを用
いることもできる。ＣＦ3Ｉの混合量を２０％とする
と、従来の１００％ＳＦ6に対して、ＳＦ6の使用量を２
０％低減することができる。
【００４６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ＳＦ6の使用量を大幅に削減できるため、地球温暖
化作用を極小化できるものである。また、混合ガスは、
アークの発生しない個所に使用するためアーク光による
ガスの劣化がないものである。また、従来の純ＳＦ6で
絶縁した場合と同等の大きさのガス絶縁電気機器を構成
することができる。さらに、最低周囲温度−２０℃まで
液化することなく運転できる。また、さらに、Ｎ2は大
気中に放出しても無害なため、回収装置はＣＦ3Ｉ用だ
けでよく、小形にできる。
ば、ＳＦ6の使用量を大幅に削減できるため、地球温暖
化作用を極小化できるものである。また、混合ガスは、
アークの発生しない個所に使用するためアーク光による
ガスの劣化がないものである。また、従来の純ＳＦ6で
絶縁した場合と同等の大きさのガス絶縁電気機器を構成
することができる。さらに、最低周囲温度−２０℃まで
液化することなく運転できる。また、さらに、Ｎ2は大
気中に放出しても無害なため、回収装置はＣＦ3Ｉ用だ
けでよく、小形にできる。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、ガス絶縁電気機器にお
ける地球温暖化への寄与を減少することができる。
ける地球温暖化への寄与を減少することができる。
【図１】本発明の一実施形態によるＣＦ3Ｉの破壊電界
の測定結果の説明図である。
の測定結果の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＣＦ3ＩとＮ2との混
合ガスの混合量を変えた場合の破壊電界の測定結果の説
明図である。
合ガスの混合量を変えた場合の破壊電界の測定結果の説
明図である。
【図３】本発明の一実施形態による各全ガス圧力におけ
る破壊電界とＣＦ3Ｉ混合量の関係の説明図である。
る破壊電界とＣＦ3Ｉ混合量の関係の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態によるガス絶縁電気機器の
一例であるガス絶縁開閉装置の構成を示す部分断面図で
ある。
一例であるガス絶縁開閉装置の構成を示す部分断面図で
ある。
１…遮断器 ２…高圧導体 ３…断路器 ４…ブッシング ５…避雷器 ６…母線 ７…スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木橋 義豊 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 Ｆターム(参考） 5G305 AA05 AB35 BA01 CB22 CC01 CC08
Claims (9)
- 【請求項１】電路を開閉する開閉器と、開閉箇所を有し
ない通電路とを有し、絶縁ガスにより電気絶縁したガス
絶縁電気機器において、 上記通電路には、２種類以上の電気絶縁性ガスを混合し
た混合ガスを封入し、 上記開閉器には、通電路とは異なる電気絶縁性ガスを封
入したことを特徴とするガス絶縁電気機器。 - 【請求項２】請求項１記載のガス絶縁電気機器におい
て、 上記混合ガスは、少なくともＣＦ3Ｉを含むことを特徴
とするガス絶縁電気機器。 - 【請求項３】請求項２記載のガス絶縁電気機器におい
て、 上記混合ガスは、ＣＦ3ＩとＮ2の混合ガスであるを特徴
とするガス絶縁電気機器。 - 【請求項４】請求項２記載のガス絶縁電気機器におい
て、 上記混合ガスは、ＣＦ3ＩとＳＦ6の混合ガスであるを特
徴とするガス絶縁電気機器。 - 【請求項５】請求項２記載のガス絶縁電気機器におい
て、 上記混合ガスは、全圧が０．２ＭＰａ以上であり、ＣＦ
3Ｉ分圧が０．１０９ＭＰａ以下であることを特徴とす
るガス絶縁電気機器。 - 【請求項６】請求項５記載のガス絶縁電気機器におい
て、 上記混合ガスを充填した通電路の最大電界を雷インパル
ス試験電圧に対し１６ＭＶ／ｍ（波高値）以上にしたこ
とを特徴とするガス絶縁電気機器。 - 【請求項７】請求項２記載のガス絶縁電気機器におい
て、 上記混合ガスは、ガス絶縁電気機器が使用される最低温
度でＣＦ3Ｉが液化しないような分圧に混合したことを
特徴とするガス絶縁電気機器。 - 【請求項８】電路を開閉する開閉器と、開閉箇所を有し
ない通電路とを有し、絶縁ガスにより電気絶縁したガス
絶縁電気機器において、 上記通電路には、２種類以上の電気絶縁性ガスを混合し
た混合ガスを封入し、 上記開閉器には、ＳＦ6を封入したことを特徴とするガ
ス絶縁電気機器。 - 【請求項９】電路を開閉する開閉器と、開閉箇所を有し
ない通電路とを有し、絶縁ガスにより電気絶縁したガス
絶縁電気機器において、 上記通電路若しくは、上記開閉器の一部には、ＳＦ6よ
りも大気空気中で分解しやすく、かつ、地球温暖化係数
がＳＦ6よりも小さい電気絶縁性ガスを封入したことを
特徴とするガス絶縁電気機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33554698A JP4244081B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | ガス絶縁電気機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33554698A JP4244081B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | ガス絶縁電気機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000164040A true JP2000164040A (ja) | 2000-06-16 |
| JP4244081B2 JP4244081B2 (ja) | 2009-03-25 |
Family
ID=18289796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33554698A Expired - Fee Related JP4244081B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | ガス絶縁電気機器 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4244081B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007032344A1 (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-22 | Tokyo Denki University | ガス絶縁開閉装置及びガス遮断器 |
| JP2007185060A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Japan Ae Power Systems Corp | ガス絶縁開閉装置 |
| WO2009144907A1 (ja) | 2008-05-29 | 2009-12-03 | 株式会社 東芝 | ガス絶縁開閉器 |
| JP2010512639A (ja) * | 2006-12-12 | 2010-04-22 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 低い地球温暖化係数を有するガス状誘電体 |
| US7816618B2 (en) | 2006-03-27 | 2010-10-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gas insulated switchgear |
| JP2012155881A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Okaya Electric Ind Co Ltd | 放電型サージ吸収素子 |
| WO2014037031A1 (en) * | 2012-09-04 | 2014-03-13 | Abb Technology Ag | Insulation fluid filling method and filling apparatus |
| CN106602454A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-04-26 | 国家电网公司 | 采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备 |
| JP6656496B1 (ja) * | 2019-07-12 | 2020-03-04 | 三菱電機株式会社 | ガス絶縁電気装置 |
-
1998
- 1998-11-26 JP JP33554698A patent/JP4244081B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2007032344A1 (ja) * | 2005-09-15 | 2009-03-19 | 学校法人東京電機大学 | ガス絶縁開閉装置及びガス遮断器 |
| WO2007032344A1 (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-22 | Tokyo Denki University | ガス絶縁開閉装置及びガス遮断器 |
| JP4724003B2 (ja) * | 2006-01-10 | 2011-07-13 | 株式会社日本Ａｅパワーシステムズ | ガス絶縁開閉装置 |
| JP2007185060A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Japan Ae Power Systems Corp | ガス絶縁開閉装置 |
| US7816618B2 (en) | 2006-03-27 | 2010-10-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gas insulated switchgear |
| JP2010512639A (ja) * | 2006-12-12 | 2010-04-22 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 低い地球温暖化係数を有するガス状誘電体 |
| WO2009144907A1 (ja) | 2008-05-29 | 2009-12-03 | 株式会社 東芝 | ガス絶縁開閉器 |
| US8304676B2 (en) | 2008-05-29 | 2012-11-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gas insulated switchgear |
| JP2012155881A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Okaya Electric Ind Co Ltd | 放電型サージ吸収素子 |
| WO2014037031A1 (en) * | 2012-09-04 | 2014-03-13 | Abb Technology Ag | Insulation fluid filling method and filling apparatus |
| CN106602454A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-04-26 | 国家电网公司 | 采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备 |
| CN106602454B (zh) * | 2016-12-15 | 2018-08-24 | 国家电网公司 | 采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备 |
| JP6656496B1 (ja) * | 2019-07-12 | 2020-03-04 | 三菱電機株式会社 | ガス絶縁電気装置 |
| WO2021009803A1 (ja) * | 2019-07-12 | 2021-01-21 | 三菱電機株式会社 | ガス絶縁電気装置 |
| EP3998685A4 (en) * | 2019-07-12 | 2022-06-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Gas insulated electric device |
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|---|---|
| JP4244081B2 (ja) | 2009-03-25 |
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