電子付着性ガスを微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

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750243
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 大塚 信也 九州工業大学, 工学部, 助手 (60315158)
• Keywords: 環境低負荷絶縁媒体ガス / SF_6 / N_2 / CO_2混合ガス / 絶縁特性 / 部分放電 / シナジズム効果 / ガス絶縁開閉機器(GIS) / 地球温暖化

Research Abstract

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、高電圧ガス絶縁電力機器の主絶縁媒体として広く使用されている。一方、温室効果ガスであるため大気への漏洩防止と共にその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共に、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いる。以下に今年度得られた主な成果を示す。
1.SF_6/N_2混合ガスにCO_2を混合すると、不平等電界下での絶縁破壊電圧V_Bは上昇することを明らかにした。このV_Bが顕著に上昇するCO_2混合割合はSF_6混合量に依存し、V_Bが最大となる最適CO_2混合割合は、50%SF_6の場合は1%で、10%SF_6の場合は60%であることを明らかにした。
2.部分放電の発光像・強度波形ならびに電流波形の観測から、CO_2混合によるV_B上昇はコロナ緩和作用ならびに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放電への転移が抑制されていることに起因していることを示唆した。
3.雷インパルス電圧に対してもSF_6/N_2/CO_2混合ガスのV_BはSF_6/N_2混合ガスより高いことを確認した。以上の結果から、SF_6/N_2/CO_2混合ガスは異物存在時の交流および雷インパルス電圧に対する絶縁特性がSF_6/N_2混合ガスより優れていることがわかった。
4.平等電界下でもSF_6/N_2/CO_2混合ガスの絶縁破壊電圧はSF_6/N_2混合ガスより上昇することを明らかにした。更に、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示した。このとき、SF_6使用量を82%まで低減できたことになる。

Research Products

• [Publications] S.Ohtsuka: "Effect of a Small Amount of CO_2 in SF_6/N_2 Mixed Gas on the Insulation Performance under Nonuniform Field"IEEE International Symposium on Electrical Insulation. 288-291 (2000)
• [Publications] 大塚信也: "不平等電界下における10%SF_6/N_2/CO_2混合ガスの絶縁特性"平成12年電気学会電力・エネルギー部門大会論文集. Vol.B. 202-203 (2000)
• [Publications] 大塚信也: "平等電界下におけるSF_6/N_2/CO_2混合ガスの絶縁破壊電圧特性"平成12年電気学会基礎・材料・共通部門大会論文集. 214 (2000)
• [Publications] S.Nagasawa: "Study of Impulse Breakdown Properties of High Temperature SF_6 Gas using Laser-produced Plasma"Proc.of International Workshop on High Voltage Engineering 2000. Vol.1. 123-127 (2000)
• [Publications] S.Ohtsuka: "PD Inception and Breakdown Voltages Characteristics of N_2 and CO_2 Gas Mixtures including a PFC Gas under Nonuniform Field"Proceedings of 2000 Korea-Japan Joint Symposium on Electrical Discharge and High Voltage Engineering. 806-1-806-4 (2000)
• [Publications] 大塚信也: "不平等電界下におけるN_2/C_3F_8およびCO_2/C_3F_8混合ガスの絶縁特性"平成12年度電気関係学会九州支部連合会大会講演論文集. 343 (2000)
• [Publications] 高村正樹: "電界不平等率を変化させたときのSF_6/N_2/CO_2混合ガスの交流絶縁特性"平成12年度電気関係学会九州支部連合会大会講演論文集. 344 (2000)
• [Publications] 長澤暁: "アーク遮断時の高温ガスを模擬したレーザ生成プラズマの2波長干渉法による電子・中性気体密度測定"平成12年度電気関係学会九州支部連合会大会講演論文集. 288 (2000)
• [Publications] 高村正樹: "SF_6/N_2/CO_2混合ガスの絶縁破壊に至るまでの部分放電特性に関する検討"電気学会放電・誘電・絶縁材料・高電圧合同研究会. 97-102 (2001)
• [Publications] 大塚信也: "環境低負荷型新絶縁媒体ガスの絶縁特性"第1回九州・電力技術研究会. 19-24 (2001)
• [Publications] 江口和寿: "交流正サイクルにおけるN_2/C_3F_8混合ガスの部分放電特性"平成13年電気学会全国大会. (発表予定). (2001)
• [Publications] 高村正樹: "高気圧準平等電界下におけるSF_6/N_2/CO_2混合ガスの絶縁特性"平成13年電気学会全国大会. (発表予定). (2001)
• [Publications] 長澤暁: "アーク遮断時の高温SF_6ガスを模擬したレーザ生成プラズマの電子密度測定"平成13年電気学会全国大会. (発表予定). (2001)