JP2002329616A - ガス絶縁巻線機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁ガスにＳＦ₆ ガスを全く使用しないよう
にして十分な地球温暖化対策を施し、しかも、絶縁ガス
雰囲気中の絶縁物同士の接触部等に有在するくさび形ギ
ャップの微小放電で発生した電子の拡散に基づく絶縁ガ
スの絶縁破壊電圧の低下を防止する。 【解決手段】 絶縁ガス１２，１７雰囲気中の絶縁物同
士（電界シールド１４とコイル押え１５）の接触部又は
絶縁ガス１２，１７雰囲気中の充電部導体と絶縁物との
接触部にくさび形ギャップＧを有するガス絶縁巻線機器
において、絶縁ガス１２，１７を、Ｎ₂ガスと、ＳＦ₆ガ
スを除く電気的負性ガスとの混合ガスとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力用の変圧器，
リアクトル等のガス絶縁巻線機器に関し、詳しくは、そ
の絶縁耐力の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のガス絶縁巻線機器におい
ては、絶縁ガスとして六フッ化硫黄（ＳＦ₆）ガスが広
く用いられている。

【０００３】このＳＦ₆ ガスは絶縁性能，冷却性能に優
れ、ガス絶縁巻線機器の性能向上，小型化を図る上では
極めて有用であるが、地球温暖化係数が二酸化炭素（Ｃ
Ｏ₂）ガスの２３,９００倍と大きく、少量であっても、
地球温暖化に多大な影響を与える。

【０００４】そこで、ＳＦ₆ガスの総使用量を削減する
ため、ＳＦ₆ガスに代わる絶縁ガスとして、ＳＦ₆ガスと
他のガスとを混合したＳＦ₆との混合ガスを用いること
が検討されている。

【０００５】そして、ＳＦ₆ガスと混合される他のガス
としては、窒素（Ｎ₂）ガス，乾燥空気（ｄｒｙ ａｉ
ｒ），ＣＯ₂ ガス等の自然界に存在する大気成分ガスが
考えられており、これらの大気成分ガスとＳＦ₆ ガスと
の混合ガスを絶縁ガスとして用いると、絶縁耐力はＳＦ
₆ガスより劣るが、地球温暖化への影響は、ＳＦ₆ガスよ
り少なくなる。

【０００６】一方、特開２０００−６９６２６号公報
（Ｈ０２Ｂ １３／０２）には、ガス絶縁開閉器（ＧＩ
Ｓ）において、絶縁ガスに、Ｎ₂ ガス，ＣＯ₂ ガス等の
主ガスと、電子付着性の高い電気的負性ガス（Ｏ₂ガ
ス，ＣＯ₂ガス）の副ガスとの混合ガスを使用し、ＳＦ
₆ ガスの総使用量を低減することが記載されている。

【０００７】この公報のＧＩＳは、接地電位の金属容器
と、この容器内の絶縁ガス雰囲気中の遮断器等との電位
差に基づく絶縁ガスの絶縁破壊が、電子雪崩先端の電子
総数が臨界値を超え、電子雪崩がストリーマに転換した
ときに発生することから、絶縁ガスに前記の主ガスと副
ガスとの混合ガスを使用し、電子雪崩先端の電子密度
を、電気的負性ガスへの電子の付着で低減し、電子雪崩
のストリーマへの転換を抑制することで、絶縁ガスの絶
縁破壊電圧を、主ガス単独の絶縁破壊電圧よりも向上さ
せようとするものである。

【０００８】ところで、ＧＩＳ内は、遮断器等の高電圧
導体と金属容器とが同軸円筒を形成する単純な構造であ
り、一様な準平等電界となっていることから、実際に
は、電気的負性ガス（Ｏ₂ガス，ＣＯ₂ガス）の効果は小
さい。

【０００９】すなわち、ＧＩＳ内の絶縁ガスの特性（絶
縁特性）をパッシェン曲線で示すと、図５のようにな
る。

【００１０】この図５において、破線イは、絶縁ガス
が、Ｎ₂ ガス単独の場合の特性であり、実線ロは、絶縁
ガスが、Ｎ₂ガスと、電気的負性ガスであるＯ₂ガスとを
混合した（Ｎ₂＋Ｏ₂）ガスのｄｒｙ ａｉｒの場合の特
性であり、破線ハは、絶縁ガスが、ＣＯ₂ ガス単独の場
合の特性である。

【００１１】そして、ＧＩＳ等のいわゆるガス絶縁機器
の場合、一般的なガス圧力（数１００ｋＰａ・ａｂ
ｓ），絶縁寸法（数mm〜数１０cm）の範囲では、Ｎ₂ ガ
スに電気的負性ガス（Ｏ₂ガス）を混合したｄｒｙ ａ
ｉｒの絶縁耐力が最も高く、Ｎ₂ガス，ＣＯ₂ ガスの順
に絶縁耐力は低くなるが、図５からも明らかなように、
ＧＩＳのような一様な準平等電界雰囲気中であれば、実
際には、それらの耐力差は僅かであり、Ｎ₂ガス，ＣＯ₂
ガス単独の場合と、ｄｒｙ ａｉｒの場合との効果の差
は小さく、負性ガスＯ₂ の効果は小さい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のガス絶縁巻
線機器においては、絶縁ガスとして、ＳＦ₆ ガスを用い
る場合は勿論、ＳＦ₆ との混合ガスを用いる場合にあっ
ても、地球温暖化係数がＣＯ₂ガスより極めて大きいＳ
Ｆ₆ガスが使用されることから、十分な地球温暖化対策
を施すことができない問題点がある。

【００１３】そして、十分な地球温暖化対策を施すた
め、この種のガス絶縁巻線機器においても、前記公報の
ＧＩＳのように、絶縁ガスとして自然界に存在する大気
成分ガスを使用することが考えられる。

【００１４】この場合、ＣＯ₂ ガスは地球温暖化の要因
の１つであることから、極力使用を避けるべきであり、
また、ガス絶縁巻線機器においては、機器内部の絶縁ガ
ス雰囲気中に可燃性の絶縁物が多数使用されることか
ら、Ｎ₂＋Ｏ₂ガスのｄｒｙ ａｉｒを絶縁ガスとする
と、酸化劣化や焼損の恐れがある。

【００１５】そして、図５に示したようにＮ₂ ガス単独
の場合とｄｒｙ ａｉｒの場合との絶縁耐力の差が小さ
いため、ガス絶縁巻線機器の絶縁ガスには、Ｎ₂ ガスを
用いることが考えられる。

【００１６】しかし、この種のガス絶縁巻線機器は、Ｇ
ＩＳとは異なり、巻線や絶縁物等の複雑な形状の多数の
部材が絶縁ガス雰囲気中に存在することから、絶縁ガス
をＮ ₂ ガス単独とした場合、つぎのような問題が生じ
る。

【００１７】すなわち、図６はこの種のガス絶縁巻線機
器の１例の巻線間の絶縁構造を示す部分図であり、１次
巻線１の内側に、第１の絶縁筒２，第２の絶縁筒３、２
次巻線４が間隔をとって同軸円筒状に配置される。そし
て、巻線１，４はそれぞれ被覆導体を巻回して形成され
ている。

【００１８】また、１次巻線１と第１の絶縁筒２との間
には上下方向の縦ダクトスペーサ５が等円周間隔に介在
し、第２の絶縁筒３と２次巻線４との間には、スペーサ
５と同様の上下方向のスペーサ５’が等円周間隔に設け
られている。

【００１９】さらに、第１，第２の絶縁筒２，３の間に
は、絶縁筒２，３間の隙間（間隔）を保ち、１次，２次
巻線１，４の位置を固定するため、スペーサ５，５’と
同様の絶縁体の間隔片６が等円周間隔に設けられてい
る。

【００２０】そして、１次巻線１と第１の絶縁筒２との
間，第１の絶縁筒２と第２の絶縁筒３との間，第２の絶
縁筒３と２次巻線４との間は、絶縁冷却媒体である絶縁
ガスで充填されている。

【００２１】このとき、１次，２次巻線１，４、第１，
第２の絶縁筒２，３が円筒形でわん曲しているのに対し
て、スペーサ５，５’、間隔片６は直線状なので、絶縁
物同士の接触部である、図中の破線丸印の巻線１とスペ
ーサ５との接触部，スペーサ５と第１の絶縁筒２との接
触部，第１の絶縁筒２と間隔片６との接触部，間隔片６
と第２の絶縁筒３との接触部，第２の絶縁筒３とスペー
サ５’との接触部，巻線４とスペーサ５’との接触部
に、微小なくさび形ギャップＧが存在する。

【００２２】なお、ガス絶縁巻線機器の巻線は、特別高
圧用のもの等にあっては、インパルス試験電圧等の過大
なパルス電圧による電位振動を抑制するため、高直列容
量巻線に形成される。

【００２３】そして、巻線構造等によらず、複雑な形状
の多数の部材を有するこの種のガス絶縁巻線機器にあっ
ては、巻線等の部分に、絶縁物同士の接触部の多数のく
さび形ギャップＧが存在する。

【００２４】また、巻線１，４等のリード線について
も、図７に示すように、リード導体７が支持絶縁物８に
結束バンド９で固定され、その際、リード導体７と絶縁
物８との接触部にも、前記の微小なくさび形ギャップＧ
が存在する。

【００２５】そして、これらのギャップＧにおいては、
絶縁ガスであるＮ₂ ガスと絶縁物との誘電率が異なるこ
とから、インパルス試験電圧等の過電圧の印加時、電界
の集中が生じて容易に微小放電が発生し、この微小放電
で電子が電離生成される。

【００２６】このとき、Ｎ₂ ガスには電子付着性がな
く、生成された電子は絶縁ガス雰囲気中全体に迅速に拡
散する。

【００２７】そして、一般に絶縁ガスのインパルス電圧
比が小さいことから、この種のガス絶縁巻線機器におい
ては、巻線等の主要な部材は、インパルス試験電圧等の
過大なパルス電圧が印加されても、接地電位の鉄心等と
の間で絶縁破壊が生じないように、前記の準平等電界で
の絶縁特性を考慮して絶縁設計されてはいるが、各ギャ
ップＧの微小放電で生成された電子が、絶縁ガス空間に
拡散することにより、この空間の絶縁ガスの絶縁耐力が
設計時に想定された耐力から著しく低下し、容易に巻線
等の主要部材の絶縁破壊が生じる問題点がある。

【００２８】そして、とくに前記の高直列容量巻線を使
用したものにあっては、隣り合うターン巻線間の電位差
が大きく、ターン巻線接触部のギャップＧでの電界が普
通のディスク巻線より大きくなることから、インパルス
試験電圧等により、各ギャップＧの微小放電で生成され
た電子の拡散に基づく絶縁破壊電圧の低下が著しくな
り、これを防止するために、巻線等を極端に大型化する
必要がある。

【００２９】したがって、この種のガス絶縁巻線機器に
おいては、絶縁ガスを、従来のＳＦ ₆からＮ₂ガスに代替
えすると、小型化やコストダウンの要請に応えられなく
なり、実用上は、そのような絶縁ガスの代替えは行えな
い。

【００３０】本発明は、この種のガス絶縁巻線機器にお
いて、絶縁ガスにＳＦ₆ ガスを全く使用しないようにし
て十分な地球温暖化対策を施し、しかも、前記のくさび
形ギャップＧの微小放電で生成された電子の拡散に基づ
く絶縁破壊電圧の低下を防止するようにし、従来は実現
困難であったこの種のガス絶縁巻線機器の良好な地球温
暖化対策を実現することを課題とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明のガス絶縁巻線機器は、絶縁ガスが、Ｎ ₂
ガスと、ＳＦ₆ガスを除く電気的負性ガスとの混合ガス
であることを特徴とする。

【００３２】この場合、電気的負性ガスは、Ｎ₂ ガスの
電子雪崩のストリーマへの転換を防止して絶縁ガスの絶
縁破壊電圧を高くするのではなく、絶縁ガス雰囲気中の
巻線等の絶縁物同士の接触部又は充電部導体と絶縁物と
の接触部に存在するくさび形ギャップの微小放電で生成
された電子を吸着してその拡散を抑制する。

【００３３】このとき、電気的負性ガスは電子によって
負イオンになり、この負イオンの拡散速度は電子より極
めて遅い。

【００３４】したがって、前記の電子や負イオンの拡散
が防止され、この結果、前記電子の拡散による絶縁ガス
としてＮ₂ ガスの絶縁破壊電圧の低下が防止され、絶縁
ガスにＳＦ₆ ガスを全く使用することなく、しかも、巻
線等が大型化することもなく、巻線等の主要部材の絶縁
破壊が防止され、ＳＦ₆ ガスを自然界に存在するガスに
代替えしてガス絶縁巻線機器の良好な地球温暖化対策が
実現される。

【００３５】そして、機器内に可燃性の絶縁物が多数存
在することを考慮すると、電気的負性ガスは、不燃性ガ
スであることが好ましく、具体的には、ＣＯ₂ ガスであ
ることが、安全性及びコスト面から望ましい。

【００３６】また、機器内の絶縁物が不燃性物であると
きは、電気的負性ガスは、Ｏ₂ ガスであってよく、この
場合、Ｏ₂ ガスは地球温暖化に全く影響しないため、一
層良好な地球温暖化対等を施すことができる利点があ
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態につき、図１
〜図４を参照して説明する。 （第１の形態）本発明の実施の第１の形態につき、図１
を参照して説明する。図１は図６の巻線機器と同様の巻
線部が２重円筒構造に形成されたガス絶縁巻線機器の１
次巻線と大地間の絶縁構造を示した部分図である。

【００３８】そして、絶縁ガス１２の雰囲気中におい
て、１次巻線１３の上部に、巻線端部の電界緩和用の電
界シールド１４，コイル押え１５の絶縁物を介して鉄心
１６が位置する。

【００３９】このとき、電界シールド１４の鉄心１６に
対向する部分は曲面加工が施され、破線で囲んだ電界シ
ールド１４とコイル押え１５との接触部に微小なくさび
形ギャップＧが存在する。

【００４０】そして、コイル押え１５の長さＬは、イン
パルス試験電圧等の過大なパルス電圧の印加によっては
巻線部の絶縁破壊が生じないように、絶縁ガス１２の絶
縁破壊電圧特性に応じた十分な絶縁距離の長さに設定さ
れている。

【００４１】一方、ＳＦ₆ ガスを全く使用せずに、十分
な地球温暖化対策を施すため、絶縁ガス１２には、自然
界に存在するＮ₂ガスを使用する。

【００４２】ところで、絶縁ガス１２がＮ₂ ガス単独で
あれば、インパルス試験電圧等の過大なパルス電圧が印
加されたときに、絶縁ガス１２とシールド１４，コイル
押え１５との誘電率の差異により、ギャップＧの絶縁ガ
ス１２に電界が集中し、前記の絶縁破壊の有無によら
ず、ギャップＧ内で微小放電が容易に発生する。

【００４３】そして、この微小放電で電離生成された電
子は軽く、絶縁ガス雰囲気全体に急速に拡散し、絶縁ガ
ス１２の絶縁耐力を瞬時に低下させ、インパルス試験電
圧のような瞬間的なパルス電圧の印加であっても、絶縁
破壊に至るおそれがある。

【００４４】そこで、この形態にあっては、絶縁ガス１
２を、Ｎ₂ ガスと、電気的負性ガスとの混合ガスにより
形成する。

【００４５】この電気的負性ガスは電子付着性の高いガ
スであって、地球温暖化対策の面から、ＳＦ₆ ガスを除
くガスであればよく、例えば、Ｏ₂，ＣＯ₂，Ｎ₂Ｏ，Ｃ
Ｆ₄，Ｃ₂Ｆ₆，Ｃ_３Ｆ₈，Ｃ−Ｃ₄Ｆ₈，Ｃ₆Ｆ₁₄又はＣＨ
Ｆ₃である。

【００４６】また、Ｎ₂ ガスと電気的負性ガスとの割り
合いは、体積（圧力）比率で、例えば、Ｎ₂ガスが８０
％，電気的負性ガスが２０％である。

【００４７】そして、絶縁ガス１２にこれらの電気的負
性ガスが含まれると、ギャップＧで微小放電が生じて電
子が発生したときに、この電子が絶縁ガス１２に含まれ
た電気的負性ガスに付着し、負性ガスが負イオンガスに
なって電子の拡散が抑制され、しかも、負イオンガスは
電子より重く、拡散移動が著しく遅い。

【００４８】そのため、ギャップＧの微小放電で発生し
た電子の拡散が抑制されて絶縁ガス１２の耐力低下が防
止され、パルス試験電圧等の主に短時間の過大なパルス
電圧の印加に対して絶縁ガスが設計時に想定された絶縁
破壊電圧に保たれ、巻線等の主要部材の絶縁破壊が防止
される。

【００４９】そして、絶縁ガス１２にＳＦ₆ ガスを全く
使用しないため、十分な地球温暖化対策を施すことがで
き、しかも、電気的負性ガスにより、ギャップＧの微小
放電で生成された電子の拡散を防止して絶縁ガス１２の
耐力低下を防止し、この種のガス絶縁巻線機器のインパ
ルス試験電圧等の印加による絶縁破壊を防止することが
でき、従来は実現困難であったこの種のガス絶縁巻線機
器の良好な地球温暖化対策を実現することができる。

【００５０】このとき、電気的負性ガスとして、前記の
各化学式のガスのうちのＣＯ₂ ガス等の不燃性ガスを使
用すると、Ｎ₂ ガスも不燃性ガスであることから、絶縁
ガス１２が不燃性ガスで形成され、シールド１４，コイ
ル押え１５等のガス絶縁巻線機器内の各絶縁物に安価な
可燃性のものを使用することができ、コスト面からも好
ましい結果が得られる。

【００５１】さらに、前記各化学式Ｏ₂，…，ＣＨＦ₃の
ガスのうちの式中にフッ素Ｆを含むガスは、地球温暖化
係数がＣＯ₂の1,000 以上であり、また、Ｎ₂Ｏガスは取
扱いに注意を要するため、電気的負性ガスには、実用上
は、ＣＯ₂又はＯ₂のガスを用いることが好ましい。

【００５２】そして、ガス絶縁巻線機器内の絶縁物を不
燃性物で形成したときは、電気的負性ガスをＯ₂ガスと
することができ、この場合、Ｏ₂ガスは地球温暖化に影
響しないため、地球温暖化の防止に著しく寄与する。

【００５３】（他の形態）つぎに、本発明の実施の他の
形態につき、図２〜図４を参照して説明する。図２は特
別高圧等で用いられる高直列容量巻線のガス絶縁巻線機
器の１次巻線を示す部分図である。

【００５４】絶縁ガス１７雰囲気中の１次巻線１８は、
２重渦巻構造の複数の円板コイル１９ａ〜１９ｅ，…の
層（レヤー）を上下方向に配置して形成され、同図の右
側が１次巻線１８の外側，左側が１次巻線１８の内側
（中心側）である。

【００５５】そして、第１の円板コイル１９ａの層にお
いて、被覆された各ターン巻線２０は、引出端２１から
１，２，３，４，５の順に内側に向かって１本おきに巻
回して形成され、５のターン巻線２０から内側渡り線２
４を通って第２の円板コイル１９ｂの６のターン巻線２
０に渡る。

【００５６】さらに、第２の円板コイル１９ｂの内側か
ら６，７，８，９，１０の順に外側に向かって１本おき
にターン巻線２０が巻回され、１０のターン巻線２０か
ら外側戻り渡り線２３を通って第１の円板コイル１９ａ
に戻り、第１の円板コイル１９ａの外側から、１１，１
２，１３，１４，１５の順に、内側に向かってターン巻
線２０が１本おきに１，２，３，４，５の間に挿入され
て巻回され、１５のターン巻線２０から内側渡り線２２
を通って第２の円板コイル１９ｂの１６のターン巻線２
０に渡り、第２の円板コイル１９ｂの内側から、１６，
１７，１８，１９，２０の順に、外側に向かって６，
７，８，９，１０の間にターン巻線２０が１本おきに挿
入されて巻回され、一組のコイルを形成する。

【００５７】つぎに、２０のターン巻線２０は外側渡り
線２５を通って第３の円板コイル１９ｃの２１のターン
巻線２０に繋がり、第３，第４の円板コイル１９ｃ，１
９ｄも前記第１，第２の円板コイル１９ａ，１９ｂと同
様に各ターン巻線２０を巻回して形成され、一組のコイ
ルを形成する。

【００５８】なお、図中の２６，２７，２８は渡り線２
２，２４，２５に相当する渡り線である。

【００５９】さらに、第４の円板コイル１９ｄに外側渡
り線２９を介して第５の円板コイル１９ｅの４１のター
ン巻線２０が繋がれ、第５の円板コイル１９ｅ以降も、
前記と同様にして、各１組のコイルを形成する。

【００６０】このようにして形成された高直列容量巻線
では、ターン数の差にほぼ比例した電位差が現れ、各円
板コイル１９ａ〜１９ｄ，…それぞれの隣り合うターン
巻線２０間にかかる電圧（ターン間電圧）は、円板コイ
ル１９ａ〜１９ｅ，…間（レヤー間）の最大電圧，例え
ば６，３５のターン巻線２０間の電圧の約１／３とな
る。

【００６１】そして、第２の円板コイル１９ｂの隣り合
う６と１６のターン巻線２０の部分を拡大して示すと、
図３のようになる。

【００６２】この図３からも明らかなように、各ターン
巻線２０は、導体２０ａを絶縁被覆２０ｂにより覆って
形成され、隣り合うターン巻線２０間の絶縁物としての
被覆２０ｂ同士の接触部に微小なくさび形ギャップＧが
存在する。

【００６３】そして、各円板コイル１９ａ〜１９ｄ，…
間の距離Ｄは、インパルス試験電圧等の過大な電圧の印
加によっては絶縁破壊が生じないように、絶縁ガス１７
の絶縁破壊電圧を考慮した十分な絶縁距離の長さに設定
される。

【００６４】しかし、各円板コイル１９ａ〜１９ｄ，…
それぞれの隣り合うターン巻線２０間のギャップＧは、
インパルス試験電圧等の過大な電圧の印加時、絶縁被覆
２０ｂとギャップＧの絶縁ガスとの誘電率の差に基づ
き、ギャップＧに電界が集中して微小放電が容易に発生
する。

【００６５】そして、この微小放電に基づいて各ギャッ
プＧに電子が発生し、このとき、絶縁ガス１７がＮ₂ ガ
スのみであれば、電子が迅速に拡散して絶縁ガス１７の
絶縁耐力が低下するが、この形態にあっても、絶縁ガス
１７がＮ₂ ガスと電気的負性ガスとの混合ガスであるた
め、電気的負性ガスに電子が付着し、電子の拡散が抑制
される。

【００６６】しかも、電子が付着して負イオン化した電
気的負性ガスは、拡散速度が電子に比して著しく小さく
なる。

【００６７】そのため、各ギャップＧに微小放電が発生
しても、インパルス試験電圧等が印加される短時間に、
絶縁ガス１７の絶縁耐力が低下することはなく、前記１
形態と同様の効果が得られる。

【００６８】そして、この高直列容量巻線のガス絶縁巻
線機器において、絶縁ガス１７が、Ｎ₂ ガス単独，Ｎ₂
＋ＣＯ₂の混合ガス，Ｎ₂＋Ｏ₂の混合ガスそれぞれの場
合につき、インパルス試験電圧を印加して実験したとこ
ろ、図４の結果が得られた。

【００６９】なお、混合ガスは、体積（圧力）比率で、
Ｎ₂ガスを８０％，ＣＯ₂又はＯ₂ の電気的負性ガスを２
０％とした。

【００７０】そして、図４は例えば６，３５のターン巻
線２０間の距離Ｄに対する絶縁破壊電圧の特性を示し、
図中の破線は絶縁ガス１７がＮ₂ ガス単独の場合の特性
であり、実線は絶縁ガスがＮ₂＋ＣＯ₂，Ｎ₂＋Ｏ₂の混合
ガスの場合の特性である。

【００７１】また、図中の点線は、比較のために示した
各ターン巻線２０間のギャップＧの放電電圧である。

【００７２】そして、図４からも明らかなように、イン
パルス試験電圧等の印加によって各ギャップＧ間に微小
放電が発生すると、絶縁ガス１７がＮ₂ ガス単独の場合
は、放電により生成された電子が迅速に拡散して絶縁ガ
ス１７の耐力が低下し、距離Ｄを大きくしても絶縁破壊
電圧は向上せず、図５のパッシェン曲線から期待される
設計通りの絶縁破壊電圧にならないが、絶縁ガス１７が
Ｎ₂＋ＣＯ₂，Ｎ₂＋Ｏ₂の場合は、電子の拡散が防止さ
れ、距離Ｄに比例して絶縁破壊電圧が向上し、図５のパ
ッシェン曲線から期待される設計通りの絶縁破壊電圧に
なる。

【００７３】ところで、この種のガス絶縁巻線機器にあ
っては、くさび形ギャップＧは、前記両形態に示した絶
縁ガス雰囲気中の絶縁物同士の接触部だけでなく、例え
ば図７に示した絶縁ガス雰囲気中のリード導体７と絶縁
物８との接触部にも存在する。

【００７４】そして、絶縁ガスを、Ｎ₂ガスと、ＳＦ₆ガ
スを除くＣＯ₂ガス，Ｏ₂ガス等の電気的負性ガスとの混
合ガスにすると、インパルス試験電圧の印加により、こ
れらのくさび形ギャップＧのいずれで発生した微小放電
に基づく電子についても、拡散が抑制され、絶縁破壊電
圧の低下が防止される。

【００７５】そのため、本発明は種々の構造のガス絶縁
巻線機器に適用して前記両形態と同様の効果を得ること
ができる。

【００７６】

【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。ます、請求項１の場合は、絶縁ガス１２，１７を、
Ｎ₂ガスと、ＳＦ₆ガスを除く電気的負性ガスとしたた
め、ＳＦ₆ ガスを使用することがなく、十分な地球温暖
化対策を施すことができる。

【００７７】しかも、インパルス試験電圧等の印加によ
り、絶縁ガス１２，１７雰囲気中の絶縁物同士の接触部
又は充電部導体と絶縁物との接触部に存在するくさび形
ギャップＧに微小放電が発生したときに、この微小放電
によって生成された電子を、絶縁ガス１２，１７の電気
的負性ガスに吸着し、その拡散を防止することができ
る。

【００７８】また、電子吸着によって負イオン化された
電気的負性ガスは、拡散速度が電子より極めて遅い。

【００７９】そのため、前記電子の拡散による絶縁ガス
１２，１７の絶縁破壊電圧の低下を防止し、巻線等の主
要部材の絶縁破壊を防止することができる。

【００８０】したがって、ＳＦ₆ ガスを全く使用するこ
となく、十分な地球温暖化対策を施し、しかも、ギャッ
プＧの微小放電で生成された電子の拡散に基づく絶縁ガ
ス１２，１７の絶縁破壊電圧の低下を防止し、巻線等の
主要部材の絶縁破壊を防止することができ、従来は実現
困難であったこの種のガス絶縁巻線機器の極めて良好な
地球温暖化対策を実現することができる。

【００８１】また、請求項２の場合は、電気的負性ガス
を不燃性ガスとしたため、絶縁ガス雰囲気中の絶縁物等
が可燃物で形成されている場合にも何ら問題がなく、安
価で実用的な構成により、請求項１の効果を得ることが
できる。

【００８２】さらに、請求項３の場合は、不燃性ガスを
ＣＯ₂ ガスとしたため、より一層安価で実用的な構成に
することができる。

【００８３】つぎに、請求項４の場合は、電気的負性ガ
スをＯ₂ガスとしたため、Ｏ₂ガスが地球温暖化に全く影
響しないことから、絶縁ガスを地球温暖化対策に極めて
好適なガスにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態の部分図である。

【図２】本発明の実施の他の形態の部分図である。

【図３】図２の一部の拡大図である。

【図４】図２の絶縁破壊電圧の特性図である。

【図５】ＧＩＳ等の準平等電界における絶縁破壊電圧の
特性図である。

【図６】従来機器の部分図である。

【図７】従来機器の他の部分図である。

【符号の説明】

１２，１７ 絶縁ガス １４ 電界シールド １５ コイル押え ２０ ターン巻線 ２０ａ 導体 ２０ｂ 絶縁被覆 Ｇ くさび形ギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑田 稔 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 (72)発明者 近藤 俊成 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 Ｆターム(参考） 5E050 HA07 HA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁ガス雰囲気中の絶縁物同士の接触部
   又は前記絶縁ガス雰囲気中の充電部導体と絶縁物との接
   触部にくさび形ギャップを有するガス絶縁巻線機器にお
   いて、 絶縁ガスが、窒素（Ｎ₂）ガスと、六フッ化硫黄（Ｓ
   Ｆ₆）ガスを除く電気的負性ガスとの混合ガスであるこ
   とを特徴とするガス絶縁巻線機器。
2. 【請求項２】 電気的負性ガスが、不燃性ガスであるこ
   とを特徴とする請求項１記載のガス絶縁巻線機器。
3. 【請求項３】 電気的負性ガスが、二酸化炭素（Ｃ
   Ｏ₂ ）ガスであることを特徴とする請求項１記載のガス
   絶縁巻線機器。
4. 【請求項４】 絶縁物が不燃性物であり、電気的負性ガ
   スが、酸素（Ｏ₂ ）ガスであることを特徴とする請求項
   １記載のガス絶縁巻線機器。