電子付着性ガスを徴量混入した電力機器用環境低負荷形絶縁媒体ガスの研究

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SF_6ガスは、優れた絶縁特性を有し機器のコンパクト化・高信頼性化に大きく貢献するため、高電圧ガス絶縁機器の主絶縁媒体として広く使用されているが、温室効果ガスであるため使用量削減が要請されている。このような背景のもと、本研究では、SF_6ガスの使用量削減の実現性を絶縁特性に基づき実験的に検討するとともに、環境低負荷形の新たな絶縁媒体ガスの開発可能性を理論的に検証することを主たる目的とし、混合ガスに着目した研究を実施してきた。その結果、以下のことを明らかにした。1.SF_6/N_2混合ガスにCO_2ガスを適当な割合で混合すると、不平等および平等電界下共に絶縁破壊電圧V_Bは上昇することを明らかにした。不平等電界下でV_Bが最大となるCO_2混合割合はSF_6使用量に依存することを示した(10%SF_6の場合、CO_2は60%が最適)。2.10%SF_6/30%N_2/60%CO_2混合ガスを9気圧まで加圧することで、現行GISで使用されている5気圧SF_6と同等の絶縁耐力となることを実器GISを用いて示した。このとき、SF_6使用量は82%低減できたことになる。3.SF_6/N_2/CO_2混合ガスとSF_6およびSF_6/N_2混合ガスの部分放電の光学特性や時系列特性を詳細に比較検討した。その結果、交流正サイクルにおける時系列特性はガス圧力依存性を示し、CO_2を混合すると高がス圧領域までリーダ発生の抑制を示す特性が得られたこと、インパルス破壊時の部分放電発光特性は、CO_2を混合すると部分放電開始から破壊に至るまでの時間が長くなり、破壊電圧が上昇することがわかった。以上のように、CO_2を混合すると部分放電が発生しても破壊に至りにくいことが確認され、これはCO_2の解離により生じるCOの高い解離エネルギーに基づくリーダ転移の抑制が起因していることを示唆した。4.破壊電界に基づきスペーサ効率を0.6〜0.8と仮定して(SF_6は0.7)、現行GISと同一圧力とした場合の10%SF_6/30%N_2/60%CO_2混合ガスのGISタンク経とSF_6の削減量を試算した結果、タンク経は1.73〜1.30倍となり、SF_6使用量は70〜83%低減できることがわかった。