JP4468540B2 - 密閉型ガス絶縁開閉装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、母線、遮断器、断路器等の構成機器を、大気圧程度の絶縁性ガスを充填したほぼ直方体の容器内に一体に収納した密閉型ガス絶縁開閉装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は従来の密閉型ガス絶縁開閉装置の一例を示す断面図である。図において、1は密閉容器で、この密閉容器1には、内部に六フッ化硫黄ガス(以下、SF 6 と記す)10が大気圧程度に封入されている。この密閉容器1は、気密構造で内部には高電圧の真空遮断器2と上下2個の断路器3が格納されている。これらの断路器3の可動接触子3bは導体4で絶縁ブッシング5を通して真空遮断器2に接続される。また、上部断路器3の固定接触子3aは母線6に接続されている。この母線6は密閉容器1の図示していない壁に取り付けた絶縁貫通ブッシングで気密に貫通している。さらに、密閉容器1の一つの側壁にはケーブルヘッド7が取り付けられており、下部断路器3の固定接触子3aと接続される。なお、3cは断路器3の接地端子、8は絶縁固定板である。
【0003】
ところで、このような密閉型ガス絶縁開閉装置の絶縁ガスとして使用されるSF 6 は、地球温暖化問題の顕在化に伴い、図3に示すように、温暖化係数の非常に大きなガスとして認識され、削減対象になり、また、使用禁止の可能性も考えられ、SF 6 に代わるガスの適用が急務になっている。そのため、地球温暖化効果のない窒素(N2)や、窒素と酸素(O 2 )の混合ガスの適用が検討されている。
【0004】
このような状況において、現状の容器サイズと耐電圧性能を維持するため、特開平5−328551号公報に示されたように、容器内に発泡絶縁材を適用する方法も提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、温暖化効果のないガスの使用は、絶縁性能が図3に示すように、SF 6 に比べ非常に低いため、SF 6 と同程度の耐電圧性能を引き出すのに現状のSF 6 大気圧程度を大きく超えて加圧しなければならず、容器の高耐圧力化をもたらし、また、容器内への発泡絶縁材の適用は、絶縁材のクラック発生や部分放電発生等の問題を引き起こす可能性がある。
【0006】
そこで、この発明の目的は、容器を圧力容器化せずに、現状の容器サイズと耐電圧性能を維持することができる絶縁ガスを用いた密閉型ガス絶縁開閉装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る密閉型ガス絶縁開閉装置は、絶縁性ガスを充填した容器内に母線、遮断器、断路器等の構成機器を収納した密閉型ガス絶縁開閉装置であって、上記絶縁性ガスとしてCF 3 OCF 3 (ヘキサフルオロジメチルエーテル)とバッファガスとの混合ガスを用いたものである。
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
また、バッファガスとして、空気、または窒素、または二酸化炭素、あるいは、これらの混合ガスを用いたものである。
【0012】
また、絶縁性ガスの圧力を0. 2MPa から0. 3MPa の範囲に設定したものである。
【0013】
また、遮断器に真空遮断器を用いたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、c −C 4 F 8 とバッファガスとしての空気との混合ガスを密閉容器内に充填したこの発明の実施の形態1に係る密閉型ガス絶縁開閉装置の側面図である。図1において、密閉容器1内に、図3に示すように温暖化係数がSF 6 の約3分の1のc −C 4 F 8 とバッファガスとしての空気との混合ガス11が封入されている。なお、その他の構成は図4と同様なので説明を省略する。
【0015】
この実施の形態の動作について説明する。c −C 4 F 8 、空気の絶縁耐力は図3に示しているが、混合ガスの絶縁耐力は、経験的に、次のようにして求めることができる(宅間・山本・濱田:電気学会論文誌、119 −B 巻、526 頁、1999年)。ガス絶縁に用いられる準平等電界の場合、ガス1とガス2の放電電圧をそれぞれV1 、V2 (V1 >V2 )とすると、両者の混合ガスの放電電圧Vm は、
k
Vm =V2 +───────(V1 −V2 ) ・・・(1)
k +C(1−k )
ここで、k はガス1の分圧比、Cはガスの種類で決まる定数で、0から1の範囲の値である。
【0016】
ガス1をc −C 4 F 8 、ガス2を空気として、両者の混合ガスの放電電圧Vm を、次のように、SF 6 の放電電圧(Vo )との比で与えると、
V1 =αVo 、V2 =βVo
Vm k
───=β+───────(α−β) ・・・(2)
Vo k+C(1−k )
Cの値は、SF 6 と窒素の混合ガスでは0. 05から0. 2、SF 6 と空気では0. 3から0. 4である。そこで、α=1. 28、β=0. 37とし、C=0. 2として計算すると、図2に示すような特性になる。このため、c −C 4 F 8 の空気に対する分圧比が34%程度であれば、SF 6 単体と同等の絶縁性能を持つことになる。また、現状よりも高い0. 2MPa から0. 3MPa の範囲で加圧すれば、c −C 4 F 8 の分圧比をさらに小さくすることは可能である。
【0017】
本実施の形態1において、c −C 4 F 8 に対するバッファガスとして空気の場合を示したが、バッファガスが窒素、二酸化炭素、あるいは、それらの混合ガスであっても、同様の放電電圧特性を示す。
【0018】
実施の形態2.
本実施の形態2では、絶縁性ガスとして、CF 3 SF 5 と、空気、または窒素、または二酸化炭素、あるいはそれらの混合ガスをバッファガスとして使用する。図3に示すように、CF 3 SF 5 は、単独ではSF 6 の1. 51倍の絶縁耐圧を持っているので、CF 3 SF 5 の分圧比は、c −C 4 F 8 に比べ小さくできる。
【0019】
実施の形態3.
本実施の形態3では、絶縁性ガスとして、C 3 F 8 と、空気、または窒素、または二酸化炭素、あるいはそれらの混合ガスをバッファガスとして使用する。C 3 F 8 は、絶縁耐力がSF 6 に比べると若干劣るが、混合ガスの圧力を0. 2〜0. 3MPa の圧力範囲に納めることによって、SF 6 と同等の絶縁性能を確保することができる。
【0020】
実施の形態4.
本実施の形態4では、絶縁性ガスとして、CF 3 OCF 3 と、空気、または窒素、または二酸化炭素、あるいはそれらの混合ガスをバッファガスとして使用する。CF 3 OCF 3 は、絶縁耐力がSF 6 に比べると若干劣るが、混合ガスの圧力を0. 2〜0. 3MPa の圧力範囲に納めることによって、SF 6 と同等の絶縁性能を確保することができる。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、SF 6 よりも小さな温暖化係数を持ち、かつ、絶縁耐力がSF 6 と同等の絶縁性ガスを用いたので、現状の大気圧程度の圧力で、密閉容器の大きさや容器壁厚さの変更を伴わずに地球温暖化問題に対処できる密閉型ガス絶縁開閉装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る密閉型ガス絶縁開閉装置を示す断面図である。
【図2】 実施の形態1に係るc −C 4 F 8 と空気の混合ガスの放電電圧のc −C 4 F 8 分圧比依存性を示す図である。
【図3】 各種ガスの温暖化係数と絶縁耐力とを示す図である。
【図4】 従来の密閉型ガス絶縁開閉装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 密閉容器、 2 真空遮断器、
3 断路器、 3a 固定接触子、
3b 可動接触子、 3c 接地端子、
4 導体、 5 絶縁ブッシング、
6 母線、 7 ケーブルヘッド、
8 絶縁固定板、 11 c −C 4 F 8 と空気との混合ガス。
Claims (4)
- 絶縁性ガスを充填した容器内に母線、遮断器、断路器等の構成機器を収納した密閉型ガス絶縁開閉装置であって、上記絶縁性ガスとしてCF 3 OCF 3 (ヘキサフルオロジメチルエーテル)とバッファガスとの混合ガスを用いたことを特徴とする密閉型ガス絶縁開閉装置。
- 上記バッファガスは、空気、または窒素、または二酸化炭素、あるいはこれらの混合ガスであることを特徴とする請求項1に記載の密閉型ガス絶縁開閉装置。
- 上記絶縁性ガスの容器内圧力は、0. 2MPa から0. 3MPa の範囲にあることを特徴とする請求項1または2に記載の密閉型ガス絶縁開閉装置。
- 上記遮断器は、真空遮断器であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の密閉型ガス絶縁開閉装置。
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