JP3983916B2 - Gas insulated electrical equipment - Google Patents
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- H01H2033/566—Avoiding the use of SF6
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- Gas-Insulated Switchgears (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性ガスで絶縁した電気機器を有するガス絶縁電気機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、変電所の遮断器や断路器、母線、ブッシングは外側が密閉型金属容器から成り、容器内に封入したSF6ガスで絶縁されたガス絶縁開閉装置で構成されている。しかし、最近の研究によりSF6は地球温暖化係数が極めて大きなガスであることが明らかにされ、SF6の使用量の削減が世界的規模で必要とされている。尚、電気絶縁性ガスを電気機器に使用した技術として特開昭60−13414号公報、特開昭60−20405号公報、特開昭60−20406号公報、特開平2−204907号公報を挙げることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
地球温暖化係数がCO2より小さく、オゾン破壊係数が0であり、不燃性で、かつ毒性が極めて弱いガスにCF3Iがある。しかし、CF3IはSF6よりも飽和温度が高いため、ガス絶縁開閉装置に用いると低温時に液化が生じる可能性がある。ガス絶縁開閉装置内でCF3Iが液化すると、絶縁耐力が急激に低下し、絶縁破壊に至る恐れがある。
【0004】
本発明の目的は、SF6ガスよりも地球温暖化係数の小さい電気絶縁性ガスとしてCF3Iを使用した時に、ガス絶縁開閉装置の運転中に液化することはなく、絶縁耐力の低下を防止して、絶縁破壊に至ることのない優れた電気絶縁性を確保でき、不燃性で、毒性がほとんど無く、なおかつオゾン破壊係数が0の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】
CF3Iの絶縁耐力の一例としてAC破壊電圧を図2に示す。該図は横軸にガス圧力(MPa)を示し、その時のAC破壊電圧(SF60.1MPa基準)を縦軸に示している。該図から明らかなごとく、CF3Iの電気絶縁性は、気体状態ではSF6と同等以上である。また、化学的安定性については、光で分解しやすいが、ガス絶縁開閉装置の母線、避雷器、ブッシングでは密閉容器内に封入して用いられるため、実用上は問題にならない。
【0006】
図3にガス絶縁開閉装置を例にとって定格運転条件の温度が60℃、圧力が0.568MPaの運転線を横軸にガス温度t(℃)、縦軸にガス圧力P(MPa)をとって示す。CF3Iの飽和圧力と温度の関係は図3の通りであり、CF3Iのガス圧力が蒸気圧曲線以上になると液化する。ガス絶縁開閉装置の母線、避雷器、ブッシングのように密閉された空間にCF3Iが閉じこめられると、飽和温度以上の気体状態では温度が変化しても密度(比重量)一定の状態を保つため、CF3Iが液化することはない。
【0007】
しかし、CF3Iは沸点(大気圧における飽和温度)が−22.5℃であり、飽和温度がSF6に比べて高いため、気温の低い寒冷地域や冬季に使用する場合等、ガス絶縁開閉装置の母線、避雷器、ブッシングの密閉容器内のガス温度が飽和温度と等しくなることが考えられる。この場合、密閉容器内のガス温度が低下すると図3に示す蒸気圧曲線と交差して液化が始まり、密度一定の状態から外れて蒸気圧曲線に沿った温度と圧力になり、圧力が急激に低下する。気体の密度(比重量)は温度が同じであれば圧力に比例するので、気体の密度(比重量)も急激に低下する。
【0008】
絶縁耐力の一例であるAC破壊電圧VB.D.と気体の密度(比重量)γとの間には、おおよそVB.D.∝γ0.9の関係があるため、AC破壊電圧VB.Dも急激に低下する。従って、ガス絶縁開閉装置の使用範囲でCF3Iに液化が生じれば、絶縁耐力が急激に低下し、絶縁破壊に至る恐れがあり、この点を考慮する必要がある。
【0009】
そこで、本発明では上記目的を達成するために、CF3Iを絶縁冷却媒体として用いて運転する際に、装置が運転状態にあるときは、CF3Iは常に気体状態に保たれていることを特徴とする。
【0010】
具体的には、CF3Iを絶縁性ガスとするガス絶縁開閉装置の運転を保証する最低気温tmin℃におけるCF3Iの飽和圧力がPminMPaであり、ガス絶縁開閉装置内のCF3Iのガス温度t℃とガス圧力PMPaの関係が P≧(Pmin/(tmin+273.15))・(t+273.15)の場合に、ガス温度をガス絶縁開閉装置内のCF3Iの比重量(密度)γとガス定数Rを使って表される。
【0011】
P=γR(t+273.15)とCF3Iの蒸気圧曲線の交点の温度以上にすることを特徴とする。
【0012】
更に、CF3Iを含む混合物を絶縁性ガスとするガス絶縁開閉装置の運転を保証する最低気温tmin℃におけるCF3Iの飽和圧力がPminMPaであり、ガス絶縁開閉装置内のCF3Iのガス温度t℃とガス分圧PCF3IMPaの関係が PCF3I≧(Pmin/(tmin+273.15))・(t+273.15)の場合に、ガス温度を、ガス絶縁開閉装置内のCF3Iの比重量(密度)γとガス定数を使って表される。
【0013】
PCF3I=γR(t+273.15) とCF3Iの蒸気圧曲線の交点の温度以上にすることを特徴とする。
【0014】
CF3Iを含む混合物を絶縁性ガスとして用いる場合、CF3I以外の物質としては、電気絶縁性に優れ、不燃性で、毒性が無く、地球温暖化係数、オゾン破壊係数とも0であり、かつ、安価なN2が好ましく用いることができるが、ヘリウム,ネオン,アルゴン,キセノンのような希ガス、あるいは、CO2、その他の汎用物質を用いることができる。また、SF6,C2F6,C4F8等と混合して用いて、電気絶縁性に優れるが、地球温暖化係数が大きいこれらの物質の使用量を低減することができる。
【0015】
即ち、このようなガス絶縁電気機器の運転方法では、ガス絶縁電気機器の最低使用気温においても、ガス絶縁電気機器内のCF3Iのガス温度はガス絶縁電気機器内のCF3Iのガス圧力、或いはガス分圧における飽和温度以上に保たれているので、CF3Iが液化することはない。このため、運転範囲のガス温度におけるCF3Iの密度(比重量)は一定になり、AC破壊電圧で代表される絶縁耐力の低下が防止され、優れた電気絶縁性を確保できる。
【0016】
つまり、CF3I、或いはCF3Iを含む混合物を絶縁性ガスとして用いることにより電気絶縁性に優れ、不燃性で、毒性がほとんど無く、なおかつ地球温暖化係数がCO2より小さく、オゾン破壊係数0のガス絶縁電気機器として使用することが可能になる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図4はガス絶縁開閉装置の絶縁性ガスとしてCF3Iを用いた場合のガス絶縁開閉装置の運転方法の一実施例であり、開閉装置の運転を保証する最低気温tmin℃におけるCF3Iの飽和圧力がPminMPaであり、開閉装置内のCF3Iのガス温度t℃とガス圧力PMPaの関係が P≧(Pmin/(tmin+273.15))・(t+273.15)(これは、絶対温度:Tmin、T(K)とすれば、P≧(Pmin/Tmin)・Tと表される。華氏温度:tFmin、tF(1゜R)とすれば、P≧(Pmin/( tFmin+459.67))・( tF+459.67)と表される。)の場合である。
【0018】
この場合、気温が低くて起動時等のように開閉装置内のCF3Iのガス温度が低い時にはCF3Iが液化する。それを防ぐためのガス絶縁開閉装置の構成を図6に示す。
【0019】
図6に示す通り、ガス絶縁開閉装置は電流を遮断する遮断器1、高電圧の加わっている高電圧導体2a〜2cを電気的に切り離す断路器3a〜3c、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、サージ電圧を抑制するための避雷器5、及びこれらを連結する母線6a〜6gで構成される。それぞれの部分は絶縁物で出来たスペーサ7a〜7lで区切られている。ガス絶縁開閉装置はダクト8a,8bによりガス絶縁変圧器12に接続されている。
【0020】
また、遮断器1、断路器3、母線6、避雷器5、ブッシング4はダクト8c〜8Lで連結されている。遮断器1、断路器3、母線6、避雷器5、ブッシング4、ガス絶縁変圧器12を連結するダクト8にはバルブ13a〜13Lが設けられている。遮断器1、断路器3、ブッシング4、避雷器5、母線6の密閉容器内及びガス絶縁変圧器12内には、絶縁性ガスであるCF3Iが充填されている。ダクト8aの途中には送風機11が設けられている。
【0021】
このような構成にすれば、ガス絶縁変圧器12内、遮断器1、断路器3、母線6、避雷器5、ブッシング4の密閉容器内に充填してある絶縁性ガスであるCF3Iを送風機11を用いて循環させることができる。このため、遮断器1、断路器3、母線6、避雷器5、ブッシング4の各密閉容器内には変圧器12で飽和温度以上に加熱されたCF3Iが常に流れることになる。
【0022】
図4に示すように、開閉装置の定格負荷条件のCF3Iのガス温度をtf℃、ガス圧力をPfMPa、また比重量(密度)をγkg/m3、ガス定数をRとすると、気体の状態のCF3Iは P=(Pf/(tf+273.15))・(t+273.15)=γR(t+273.15)(これは絶対温度:Tf、T(K)とすれば、P=(Pf/Tf)・T=γRTと表される。華氏温度:tF,f,tF(oR)とすれば、P=(Pf/( tF,f+459.67))・(tF+459.67)=γR(tF+459.67)と表される。)で表されるガス温度t℃とガス圧力PMPaの運転線上の状態を保つことになる。
【0023】
この直線とCF3Iの蒸気圧曲線の交点の温度以上になるようにCF3Iのガス温度は維持されるので、気温が低くて起動時等のように開閉装置が暖まっていないときでもCF3Iの液化が生じないので、絶縁耐力の低下を防止することができる。
【0024】
図5はガス絶縁開閉装置の絶縁冷却媒体としてCF3Iを含む混合物を用いた場合のガス絶縁開閉装置の運転方法の一実施例であり、ガス絶縁開閉装置の運転を保証する最低気温tmin℃におけるCF3Iの飽和圧力がPminMPaであり、開閉装置内のCF3Iのガス温度t℃とガス分圧PCF3IMPaの関係が PCF3I≧(Pmin/(tmin+273.15))・(t+273.15)(これは、絶対温度:Tmin、T(K)とすれば、PCF3I≧(Pmin/Tmin)・Tと表される。華氏温度:tFmin、tF(oR)とすれば、PCF3I≧(Pmin/( tFmin+459.67))・( tF+459.67)と表される。)の場合である。
【0025】
CF3Iと他の物質の混合物の場合、CF3Iの液化はCF3Iの分圧で評価すればよく、開閉装置の定格負荷条件のCF3Iのガス温度tf℃、ガス分圧をPf,CF3IMPa、また、比重量(密度)をγkg/m3、ガス定数をRとすると、 PCF3I=(Pf,CF3I/(tf+273.15))・(t+273.15)=γR(t+273.15)(これは絶対温度:Tf、T(K)とすれば、PCF3I=(Pf,CF3I/Tf)・T=γRTと表される。華氏温度:tF,f,tF(oR)とすれば、PCF3I=(Pf,CF3I/(tF,f+459.67))・(tF+459.67)=γR(tF+459.67)と表される。)
とCF3Iの蒸気圧曲線の交点の温度以上になるようにガス温度を上げて、CF3Iを含む混合物のガス温度を飽和温度以上に保てば、起動時等のように開閉装置の温度が低いときにもCF3Iを含む混合物が液化しないので、絶縁耐力の低下を防ぐことができる。
【0026】
ガス絶縁開閉装置内で事故時などに大電流が流れている電路を遮断する機器は遮断器1であるが、この時に遮断器1の密閉容器内ではアークが発生する。アークによる光や高い温度で密閉容器内の絶縁性ガスであるCF3Iが分解すると、十分な絶縁耐力と遮断性能が確保できない恐れがある。この場合、図7の実施例のように遮断器1にはアーク発生時にも分解しにくく絶縁耐力と遮断性能に優れたSF6等を封入し、それ以外の断路器3、母線6等の密閉容器内に絶縁性ガスであるCF3Iを封入すればよい。
【0027】
また、定期点検などで電路を切り離す断路器3においては小電流しか流れないが、アークの発生により断路器3の密閉容器内のCF3Iの絶縁耐力や遮断性能が低下する場合には、図1のように遮断器1や断路器3のような電路を機械的に入り切りする開閉器以外の母線6、避雷器5、ブッシング4の密閉容器内にのみ絶縁ガスとしてCF3Iを使用し、遮断器1や断路器3にはSF6を使用すればよい。
【0028】
油入り変圧器の場合、タンク内で暖められた油をダクト8に通すか、油で暖められたタンクにダクト8を接触させ、そのダクト8を母線6、避雷器5、ブッシング4等の各密閉容器に接続し、ダクト8の途中に送風機11を設置する構成とすれば、ダクト8で接続されている母線6、避雷器5、ブッシング4等の各密閉容器内のCF3I、或いはCF3Iを含む混合物を送風機11により循環させることによって、油入り変圧器のタンク内で暖められた油の熱を利用し、CF3Iを暖めることができる。
【0029】
図8に本発明の他の一実施例を示す。該図において、リードダクト14内にはガス絶縁変圧器12a〜12cとタップ切換器15を接続するタップリード線16、中性点リード線17、二次リード線18が引き回されている。ガス絶縁変圧器12とリードダクト14の接続部は絶縁物で出来たスペーサ7a〜7fで気密に仕切られている。ガス絶縁変圧器12とリードダクト14はダクト8a〜8Lにより連通されており、途中にバルブ13a〜13fと送風機11a〜11fが設置されている。リードダクト14内にはCF3I、或いはCF3Iを含む混合物が封入されている。
【0030】
このような構成にすれば、ガス絶縁変圧器12内で使用している絶縁冷却媒体であるCF3I、或いはCF3Iを含む混合物をダクト8を通して送風機11により、リードダクト14内に循環させることができる。リードダクト14内のCF3I、或いはCF3Iを含む混合物はガス絶縁変圧器12内で飽和温度以上になったガスが供給されることになるので、ガス温度を飽和温度以上に維持することが可能となる。
【0031】
このような運転方法を行うことにより、リードダクト内のCF3I、或いはCF3Iを含む混合物のガス温度を飽和温度以上に保てば、起動時等のようにリードダクトの温度が低いときにもCF3I、或いはCF3Iを含む混合物が液化しないので、絶縁耐力の低下を防ぐことができる。
【0032】
図9に本発明による別の一実施例を示す。該図ではガス絶縁開閉装置は電流を遮断する遮断器1、高電圧の加わっている高電圧導体2a〜2cを電気的に切り離す断路器3a〜3c、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、サージ電圧を抑制するための避雷器5、及びこれらを連結する母線6a〜6fで構成される。それぞれの部分は絶縁物でできたスペーサ7a〜7Lで気密に仕切られている。更に、母線6、避雷器5、ブッシング4の密閉容器内にガス温度が低い場合の加熱手段として電気ヒータ9a〜9iを取り付けてある。
【0033】
このような構成にすれば、母線6、避雷器5、ブッシング4の密閉容器内にCF3I、或いはCF3Iを含む混合物が飽和温度以上になるまで、電気ヒータ9a〜iを運転してガスを暖め、飽和温度以上になった時点で開閉装置本体を運転することが可能となる。
【0034】
上述のような運転方法を行うことにより、CF3I、或いはCF3Iを含む混合物を加熱手段によって加熱して、ガス温度を飽和温度以上に保てば、起動時等のように開閉装置の温度が低いときにも、CF3I或いはCF3Iを含む混合物が液化しないので、絶縁耐力の低下を防ぐことができる。
【0035】
加熱手段は必ずしも、電気ヒータである必要はなく、ガス絶縁開閉装置の母線6、避雷器5、ブッシング4に接して設けられた配管に水蒸気のような高温の流体を流してもよいし、油入り変圧器のタンク内で暖められた油を配管に流して、この配管の熱を利用し、各密閉容器内のCF3I、或いはCF3Iを含む混合物を暖めてもよい。
【0036】
更に、図10に本発明による一実施例を示す。同図に示す管路気中送電線はシース10内に高電圧の加わっている高電圧導体2、ガス区画を形成するためのスペーサ7が設置され、ガス区画間はダクト8で連結されている。端のガス区画はダクト8でガス絶縁変圧器12と繋がっており、ダクト8の途中には送風機11が設けられている。シース10内には絶縁性ガスとしてCF3I、或いはCF3Iを含む混合物が封入してあり、送風機11により絶縁性ガスを循環させるように構成してある。
【0037】
このような構成にすることにより、CF3I、或いはCF3Iを含む混合物をガス絶縁変圧器12からダクト8を通してシース10内に送風機11により送り込むことができる。シース10内は変圧器12内で飽和温度以上になったCF3I、或いはCF3Iを含む混合物が流れることになるので、ガス温度を飽和温度以上に維持することが可能となる。
【0038】
上記実施例で示した運転方法のように、管路気中送電線内のCF3I、或いはCF3Iを含む混合物のガス温度を飽和温度以上に保てば、起動時等のように管路気中送電線の温度が低いときにも、CF3I或いはCF3Iを含む混合物が液化しないので、シース内の絶縁性ガスであるCF3Iが液化し絶縁耐力の低下することはない。
【0039】
図9の電気ヒータ9aを制御部100に接続し、密閉容器内の温度を温度検出器100Xで検出した検出結果により、制御部100で電気ヒータ9aに流す電流値を制御して、CF3Iが液化し絶縁耐力の低下しない温度に制御している。
【0040】
また図10では制御部100のCF3Iが液化し絶縁耐力の低下しない温度に相当する電流値を基準電流値として制御部100に記憶して置き、送風機11を回転させるモータ100yに流れる電流値を基準電流値に成るように常に制御部100で制御し、送風機11から送風量を制御する場合には、必ずしも温度検出器100Xは必要ない。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、CF3I、或いはCF3Iを含む混合物を絶縁性ガスとして用いるガス絶縁電気機器において、CF3Iの液化が生じなくなり、絶縁耐力の低下が防止できる結果、地球温暖化係数がCO2より小さく、電気絶縁性に優れ、不燃性で、毒性がほとんど無く、尚且つオゾン破壊を少なくして自然環境を良好に出来る。
【0042】
また密閉容器の一部に加熱手段を設けてCF3Iが液化しない温度にしているから、CF3Iの絶縁耐力の低下を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すガス絶縁開閉装置の断面図である。
【図2】CF3IとSF6のAC破壊電圧の測定結果を示す特性図である。
【図3】CF3Iを絶縁冷却媒体とするガス絶縁開閉装置における運転範囲を示す特性図である。
【図4】CF3Iを絶縁冷却媒体とするガス絶縁開閉装置の実施例における運転範囲を示す特性図である。
【図5】CF3I、或いはCF3Iを含む混合物を絶縁冷却媒体とするガス絶縁開閉装置の実施例における運転範囲を示す特性図である。
【図6】本発明の別の実施例を示すガス絶縁開閉装置の断面図である。
【図7】本発明の別の実施例を示すガス絶縁開閉装置の断面図である。
【図8】本発明の一実施例を示すガス絶縁変圧器に接続されるリードダクトの断面図である。
【図9】本発明の一実施例を示す加熱手段を備えたガス絶縁開閉装置の断面図である。
【図10】本発明の一実施例を示す管路気中送電線の断面図である。
【符号の説明】
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、8…ダクト、9…電気ヒータ、10…シース、11…送風機、12…ガス絶縁変圧器、13…バルブ、14…リードダクト、15…タップ切換器、16…タップリード線、17…中性点リード線、18…二次リード線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas-insulated electric device having an electric device insulated with an insulating gas.
[0002]
[Prior art]
In recent years, circuit breakers, disconnectors, busbars, and bushings in substations are composed of a gas-insulated switchgear that is formed of a sealed metal container and insulated by SF 6 gas enclosed in the container. However, recent research has revealed that SF 6 is a gas with an extremely large global warming potential, and a reduction in the amount of SF 6 used is required on a global scale. In addition, as a technique using an electrically insulating gas for an electric device, JP-A-60-13414, JP-A-60-20405, JP-A-60-20406, JP-A-2-204907 are listed. be able to.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
CF 3 I is a gas that has a global warming potential smaller than CO 2 , an ozone depletion potential of 0, nonflammable, and extremely low toxicity. However, since CF 3 I has a higher saturation temperature than SF 6 , liquefaction may occur at low temperatures when used in a gas insulated switchgear. When CF 3 I is liquefied in the gas insulated switchgear, the dielectric strength is drastically reduced, and there is a risk of causing dielectric breakdown.
[0004]
It is an object of the present invention to prevent a decrease in dielectric strength without being liquefied during operation of a gas insulated switchgear when CF 3 I is used as an electrically insulating gas having a global warming potential smaller than that of SF 6 gas. Thus, an object of the present invention is to provide a gas-insulated electrical apparatus that can ensure excellent electrical insulation without causing dielectric breakdown, is nonflammable, has almost no toxicity, and has an ozone depletion coefficient of zero.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 2 shows an AC breakdown voltage as an example of the dielectric strength of CF 3 I. In this figure, the horizontal axis indicates the gas pressure (MPa), and the AC breakdown voltage (based on SF 6 0.1 MPa) at that time is indicated on the vertical axis. As is apparent from the figure, the electrical insulation of CF 3 I is equal to or higher than that of SF 6 in the gas state. In addition, chemical stability is easily decomposed by light, but it is not a problem in practical use because it is enclosed in a sealed container in a bus bar, a lightning arrester, or a bushing of a gas insulated switchgear.
[0006]
FIG. 3 shows a gas-insulated switchgear as an example. The operating line of the rated operating condition is 60 ° C. and the pressure is 0.568 MPa. The horizontal axis indicates the gas temperature t (° C.) and the vertical axis indicates the gas pressure P (MPa). Show. The relationship between the saturation pressure of CF 3 I and the temperature is as shown in FIG. 3, and liquefies when the gas pressure of CF 3 I exceeds the vapor pressure curve. When CF 3 I is confined in a sealed space such as a bus bar, lightning arrester, or bushing of a gas insulated switchgear, the density (specific weight) remains constant even when the temperature changes in a gas state above the saturation temperature. CF 3 I is not liquefied.
[0007]
However, CF 3 I has a boiling point (saturation temperature at atmospheric pressure) of −22.5 ° C., and the saturation temperature is higher than that of SF 6. It is conceivable that the gas temperature in the device's bus bar, lightning arrester, and bushing sealed container is equal to the saturation temperature. In this case, when the gas temperature in the sealed container decreases, liquefaction begins to intersect with the vapor pressure curve shown in FIG. 3, deviates from a constant density state, changes to the temperature and pressure along the vapor pressure curve, and the pressure rapidly increases. descend. Since the density (specific weight) of the gas is proportional to the pressure if the temperature is the same, the density (specific weight) of the gas also rapidly decreases.
[0008]
There is a relation of V BD .∝γ 0.9 between the AC breakdown voltage V BD, which is an example of dielectric strength, and the gas density (specific weight) γ, so the AC breakdown voltage V BD also decreases rapidly. To do. Therefore, if liquefaction occurs in CF 3 I within the range of use of the gas insulated switchgear, the dielectric strength is drastically reduced and there is a risk of dielectric breakdown. This point needs to be considered.
[0009]
Therefore, in order to achieve the above object, in the present invention, when operating using CF 3 I as an insulating cooling medium, CF 3 I is always kept in a gaseous state when the apparatus is in an operating state. It is characterized by.
[0010]
Specifically, the saturation pressure of CF 3 I at the minimum temperature t min ° C that guarantees the operation of the gas insulated switchgear using CF 3 I as the insulating gas is P min MPa, and the CF 3 in the gas insulated switchgear When the relationship between the gas temperature t ° C. of I and the gas pressure PMP is P ≧ (P min / (t min +273.15)) · (t + 273.15), the gas temperature is the CF 3 I in the gas insulated switchgear. It is expressed using specific weight (density) γ and gas constant R.
[0011]
P = γR (t + 273.15) and the temperature at the intersection of the vapor pressure curves of CF 3 I are set to be equal to or higher.
[0012]
Further, the saturation pressure of CF 3 I at the minimum temperature t min ° C for guaranteeing the operation of the gas insulated switchgear using a mixture containing CF 3 I as the insulating gas is P min MPa, and the CF 3 in the gas insulated switchgear is When the relationship between the gas temperature t ° C of I and the gas partial pressure P CF3I MPa is P CF3I ≧ (P min / (t min +273.15)) · (t + 273.15), the gas temperature is changed in the gas insulated switchgear. It is expressed using the specific weight (density) γ of CF 3 I and the gas constant.
[0013]
P CF3I = γR (t + 273.15) and the temperature at the intersection of the vapor pressure curves of CF 3 I are characterized by being equal to or higher.
[0014]
When a mixture containing CF 3 I is used as an insulating gas, the substance other than CF 3 I is excellent in electrical insulation, nonflammable, non-toxic, and has a global warming potential and ozone depletion potential of 0. In addition, inexpensive N 2 can be preferably used, but rare gases such as helium, neon, argon, and xenon, CO 2 , and other general-purpose substances can be used. Moreover, it is excellent in electrical insulation when used in combination with SF 6 , C 2 F 6 , C 4 F 8, etc., but the use amount of these substances having a large global warming potential can be reduced.
[0015]
That is, in such a method of operating a gas insulated electrical device, the gas temperature of CF 3 I in the gas insulated electrical device is equal to the gas pressure of CF 3 I in the gas insulated electrical device even at the minimum operating temperature of the gas insulated electrical device. Alternatively, CF 3 I is not liquefied because it is maintained at a temperature equal to or higher than the saturation temperature at the gas partial pressure. For this reason, the density (specific weight) of CF 3 I at the gas temperature in the operating range is constant, and a decrease in the dielectric strength represented by the AC breakdown voltage is prevented, and excellent electrical insulation can be ensured.
[0016]
That is, by using CF 3 I or a mixture containing CF 3 I as an insulating gas, it has excellent electrical insulation, is non-flammable, has almost no toxicity, has a global warming potential smaller than CO 2 , and has an ozone depletion potential. It can be used as zero gas-insulated electrical equipment.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows an example of a method for operating a gas insulated switchgear when CF 3 I is used as the insulating gas of the gas insulated switchgear, and CF 3 I at the minimum temperature t min ° C that guarantees the operation of the switchgear. a saturation pressure of P min MPa, relationship P ≧ the gas temperature t ° C. and the gas pressure PMPa of CF 3 I in switchgear (P min / (t min +273.15 )) · (t + 273.15) ( This is the absolute temperature: T min, if T (K), expressed as P ≧ (P min / T min ) · T degrees Fahrenheit:. t Fmin, if t F (1 ° R), This is a case where P ≧ (P min / (t Fmin +459.67)) · (t F +459.67)).
[0018]
In this case, CF 3 I is liquefied when the temperature of the CF 3 I in the switchgear is low, such as during startup, when the temperature is low. The structure of the gas insulated switchgear for preventing this is shown in FIG.
[0019]
As shown in FIG. 6, the gas-insulated switchgear introduces a
[0020]
Moreover, the
[0021]
With such a configuration, CF 3 I, which is an insulating gas filled in the gas insulated
[0022]
As shown in FIG. 4, assuming that the gas temperature of CF 3 I as the rated load condition of the switchgear is t f ° C, the gas pressure is P f MPa, the specific weight (density) is γkg / m 3 , and the gas constant is R. , CF 3 I in the gas state is P = (P f / (t f +273.15)) · (t + 273.15) = γR (t + 273.15) (this is absolute temperature: T f , T (K) Then, P = (P f / T f ) · T = γRT If Fahrenheit temperature: t F , f , t F (oR), then P = (P f / (t F , f +459) .67)) · (t F +459.67) = γR (t F +459.67))), the gas temperature t ° C. and the gas pressure PMPa on the operation line are maintained.
[0023]
Since the gas temperature of CF 3 I is maintained so as to be equal to or higher than the temperature at the intersection of this straight line and the CF 3 I vapor pressure curve, even when the temperature is low and the switchgear is not warmed at the time of startup or the like, the CF Since no liquefaction of 3 I occurs, it is possible to prevent a decrease in dielectric strength.
[0024]
FIG. 5 shows an example of the operation method of the gas insulated switchgear when a mixture containing CF 3 I is used as the insulating cooling medium of the gas insulated switchgear, and the minimum temperature t min that guarantees the operation of the gas insulated switchgear. The saturation pressure of CF 3 I at 0 ° C. is P min MPa, and the relationship between the gas temperature t ° C. of CF 3 I in the switchgear and the gas partial pressure P CF3I MPa is P CF3I ≧ (P min / (t min +273.15 )) · (T + 273.15) (This is expressed as P CF3I ≧ (P min / T min ) · T if absolute temperature: T min , T (K). Fahrenheit temperature: tF min , tF if (oR), the case of P CF3I ≧., denoted (P min / (tF min +459.67 )) · (tF + 459.67)).
[0025]
For CF 3 mixture of I with other substances, CF 3 liquefaction I may be evaluated at a partial pressure of CF 3 I, CF 3 I gas temperature t f ° C. rated load condition of the switchgear, gas partial pressure Is P f , CF 3 I MPa, the specific weight (density) is γkg / m 3 , and the gas constant is R, P CF3I = (P f , CF 3I / (t f +273.15)) · (t + 273.15) = ΓR (t + 273.15) (This is expressed as P CF3I = (P f , CF 3I / T f ) · T = γRT, where absolute temperature is T f , T (K). Fahrenheit temperature: t F , F , t F (oR), P CF3I = (P f , CF 3I / (t F , f +459.67)) · (t F +459.67) = γR (t F +45.9.67) )
If the gas temperature is raised so that it is equal to or higher than the intersection of the vapor pressure curves of CF 3 I and CF 3 I, and the gas temperature of the mixture containing CF 3 I is kept above the saturation temperature, the switchgear Since the mixture containing CF 3 I is not liquefied even when the temperature is low, it is possible to prevent a decrease in dielectric strength.
[0026]
In the gas insulated switchgear, the
[0027]
In addition, only a small current flows in the
[0028]
In the case of an oil-filled transformer, the oil warmed in the tank is passed through the
[0029]
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. In the figure, a
[0030]
With such a configuration, CF 3 I which is an insulating cooling medium used in the gas-insulated
[0031]
If the gas temperature of the CF 3 I or the mixture containing CF 3 I in the lead duct is maintained at a saturation temperature or higher by performing such an operation method, the temperature of the lead duct is low, such as at startup. In addition, since CF 3 I or a mixture containing CF 3 I is not liquefied, a decrease in dielectric strength can be prevented.
[0032]
FIG. 9 shows another embodiment according to the present invention. In this figure, the gas-insulated switchgear is a
[0033]
With such a configuration,
[0034]
By performing the operation method described above, is heated by CF 3 I, or mixtures heating means comprising CF 3 I, Keeping the gas temperature above the saturation temperature, the switchgear as such startup Even when the temperature is low, CF 3 I or a mixture containing CF 3 I is not liquefied, so that a decrease in dielectric strength can be prevented.
[0035]
The heating means does not necessarily need to be an electric heater, and a high-temperature fluid such as water vapor may flow through a pipe provided in contact with the
[0036]
FIG. 10 shows an embodiment according to the present invention. The pipeline air transmission line shown in the figure is provided with a
[0037]
With such a configuration, CF 3 I or a mixture containing CF 3 I can be sent from the
[0038]
As driving methods shown in the above embodiment, CF 3 I in in the transmission line Kanroki or Keeping the temperature of the gas mixture containing CF 3 I above the saturation temperature, the tube as such startup Even when the temperature of the road-side power transmission line is low, CF 3 I or a mixture containing CF 3 I is not liquefied, so that CF 3 I, which is an insulating gas in the sheath, does not liquefy and the dielectric strength does not decrease. .
[0039]
Connect the
[0040]
In FIG. 10, the current value corresponding to the temperature at which CF 3 I of the
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, CF 3 I or a mixture containing CF 3 I is used as an insulating gas in a gas-insulated electrical apparatus. CF 3 I is not liquefied, and a decrease in dielectric strength can be prevented. The coefficient is smaller than CO 2 , excellent electrical insulation, non-flammability, almost no toxicity, and can reduce the ozone destruction and improve the natural environment.
[0042]
In addition, since a heating means is provided in a part of the sealed container so that the CF 3 I is not liquefied, a decrease in the dielectric strength of the CF 3 I can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a gas insulated switchgear according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing measurement results of AC breakdown voltage of CF 3 I and SF 6 .
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an operating range in a gas insulated switchgear using CF 3 I as an insulating cooling medium.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an operating range in an embodiment of a gas insulated switchgear using CF 3 I as an insulating cooling medium.
5 is a characteristic diagram showing the operating range in the embodiment of the CF 3 I, or a gas insulated switchgear according to the mixture insulating cooling medium containing CF 3 I.
FIG. 6 is a sectional view of a gas insulated switchgear showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a gas insulated switchgear showing another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a lead duct connected to a gas insulated transformer showing an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a gas insulated switchgear provided with heating means according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a pipeline air transmission line showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
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