混合気体を用いるガス絶縁方式に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450112
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 宅間 董 京都大学, 工学研究科, 教授 (50221370)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 修 京都大学, 工学研究科, 助手 (70093333) ; 濱田 昌司 京都大学, 工学研究科, 講師 (20246656)
• Keywords: ガス絶縁 / SF_6(六フッ化硫黄) / フロンガス / 混合ガス / 放電特性 / 地球温暖化効果 / 電力機器 / 変電機器

Research Abstract

ガス絶縁変電機器に用いられているSF_6(六フッ化硫黄)ガスは地球温暖化効果が著しく大きい。そのため代替ガスとしてSF_6を使用しない「脱SF_6(あるいはSF_6レス)ガス絶縁」を提案し、特にc-C_4F_8(パーフルオロシクロブタン)を含む混合ガスの適用の可能性を調べている。平成11年度での液化回収率、直流、交流での放電特性、12年度での雷インパルス電圧での放電特性、GWP(地球温暖化係数)の低減率の検討に引き続いて次の点を明らかにした。
(1)それまでの準平等電界の放電特性に対し、万一の針状導電性異物(パーティクル)の混入を想定した極端な不平等電界の放電特性を調べた。一部は平成12年度の研究を引き継いでいる。試験条件は次のとおりである。
電極配置:30mm^φ球対平板でギャップ長20mmに対し、直径0.45mmの針を球に設けたもので針長さは2、5、10mm、ガスの種類:SF_6、c-C_4F_8、N_2、CO_2、SF_6/N_2、c-C_4F_8/N_2、c-C_4F_8/CO_2、ガス圧:0.1〜0.4MPa、混合比:電気的負性ガスが20%まで、印加電圧:交流、雷インパルス電圧
これらの条件に対し、コロナ開始電圧、火花電圧を詳細に調べた。c-C_4F_8を含む混合気体はSF_6あるいはSF_6/N_2に匹敵する火花電圧を示すが、特に交流では0.3MPa以上で、c-C_4F_8/N_2の火花電圧は純SF_6を上回る。
(2)極端な不平等電界の火花電圧の予測モデルを、プリカーサモデルにもとづいて検討した。これまでのSF_6ガスに対する実験データを用いることにより、高ガス圧のSF_6では±10%程度の範囲内で実験値と合うモデルを構築した。このモデルを適当な近似のもとにSF_6/N_2、c-C_4F_8、c-C_4F_8/N_2に適用し、ガス圧0.2MPa以上では±15%以下の範囲内で予測可能であることを確かめた。

Research Products

• [Publications] 宅間 董: "c-C_4F_8を用いるガス絶縁方式"電気学会論文誌B. 119・4. 526-527 (1999)
• [Publications] T.Takuma: "Application of a gas mixture with c-C_4F_8 in gas insulation"Proc. of the 11th Int. Symp. on High Voltage Engineering. 11・3. 3-6 (1999)
• [Publications] H.Yamada: "AC sparkover characteristics of gas mixtures containing c-C_4F_8"Proc. of 10th Asian Conf. on Electrical Discharge (ACED). 10・1. A114-1-A114-4 (2000)
• [Publications] 宅間 董: "c-C_4F_8を含む混合ガスの液化回収特性と直流放電特性"電気学会論文誌B. 121・1. 129-135 (2001)
• [Publications] 宅間 董: "混合ガスの火花電圧実験式"放電学会(放電学会誌). 44・1-2. 87-92 (2001)
• [Publications] O.Yamamoto: "Applying a gas mixture containing c-C_4F_8 as an insulation medium"IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. 8・6. 1075-1081 (2001)
• [Publications] S.Hamada: "Possibility of gas mixtures containing c-C_4F_8 as a SF_6 substitute in gas insulation"Gaseous Dielectrics IX. 301-306 (2001)