特許 7539363 電力用スイッチギア

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-15

(45)【発行日】2024-08-23

(54)【発明の名称】電力用スイッチギア

(51)【国際特許分類】

   H02B 13/055 20060101AFI20240816BHJP

【ＦＩ】

H02B13/055 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021200021

(22)【出願日】2021-12-09

(65)【公開番号】P2023085791

(43)【公開日】2023-06-21

【審査請求日】2023-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀之内 克彦

(72)【発明者】

【氏名】中村 泰規

(72)【発明者】

【氏名】横水 康伸

(72)【発明者】

【氏名】兒玉 直人

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／１００１９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００９／１４４９０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－３４８７２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｂ １３／０５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タンクと、
前記タンクの内部に封入された絶縁消弧ガスと、
前記タンクの内部に接離可能に設けられた一組の接点と、
前記一組の接点のそれぞれに電流を通電させるための導体と、
を備え、
前記絶縁消弧ガスは、トリフルオロメタノールおよび酸素を含む、電力用スイッチギア。

【請求項2】

前記絶縁消弧ガスに含まれる酸素の比率が３０体積％以下に維持される、請求項１に記載の電力用スイッチギア。

【請求項3】

前記絶縁消弧ガスに含まれる不純物の比率が５００ｐｐｍ以下に維持される、請求項１または２に記載の電力用スイッチギア。

【請求項4】

前記絶縁消弧ガスに含まれる水分の比率が５００ｐｐｍ以下に維持される、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力用スイッチギア。

【請求項5】

前記絶縁消弧ガスに含まれるトリフルオロメタノールの圧力が０．０１～０．１ＭＰａの範囲に維持される、請求項１～４のいずれか１項に記載の電力用スイッチギア。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ＳＦ_６代替ガスを用いた電力用スイッチギア（ガス絶縁開閉装置）に関する。

【背景技術】

【0002】

ガス遮断器は、電流遮断時に接点間に発生するアークをパッファ室からのガス流によって冷却し、消弧することによって、電流を遮断する。

【0003】

なお、ガス断路器にはパッファ室が無い場合もあるが、接点間距離を長くすることによりアーク電圧を高くしたり、絶縁性能を高めたりすることにより、電流を遮断することができる。真空遮断器では、接点が真空容器内部に設置されており、その真空容器自体がガスによって絶縁が保たれている。

【0004】

ガス遮断器、断路器などの開閉器と、を組み合わせて構成されるガス絶縁開閉装置（電力用スイッチギア）も知られている。電力用スイッチギアには、絶縁性の高いガスが充填されており、ガスによって絶縁されている。

【0005】

電力用スイッチギアに使用されるガス（絶縁消弧ガス）として、従来は六フッ化硫黄（ＳＦ_６）ガスが多く使用されてきた。しかし、ＳＦ_６ガスは地球温暖化係数が高い。

【0006】

このため、ＳＦ_６ガスの代替ガス（ＳＦ_６代替ガス）として、ＣＯ_２、Ｆ－ニトリル（フルオロニトリル）などのガスが検討されている（例えば、特許文献１（特表２０１０－５１２６３９号公報）および特許文献２（特許第４６６０４０７号公報）参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特表２０１０－５１２６３９号公報

【文献】特許第４６６０４０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

Ｆ－ニトリルおよび特許文献１に開示されるフッ素系ガスの大半は、絶縁性能（耐電圧性能）は比較的高いが、遮断によりガスが分解し、再結合時に他のガスになってしまう。このため、ガスの管理が必要である。また、これらのガスは、ＳＦ_６ガスと比べると遮断性能が低い。

【0009】

特許文献１には、ＳＦ_６代替ガスとして様々なガスが候補として列挙されている。しかし、全てのガスの絶縁性能がＳＦ_６と同等というわけではない。また、化学的特性などの面から、全てのガスが代替ガスとして適正であるわけではない。

【0010】

ＳＦ_６代替ガスの別の候補として、ドライエア（乾燥空気）、ＣＯ_２なども挙げられているが、これらは絶縁性能および遮断性能がＳＦ_６より劣ることがわかっている。

【0011】

特許文献２には、ＣＯ_２とＯ_２との混合ガスの例が開示されている。この混合ガスは、再結合時にほぼ同じガスになるため、ガスの管理が必要ない。しかし、この混合ガスは、ＳＦ_６ガスと比べると絶縁性能および遮断性能が低い。このため、ＳＦ_６ガスを用いたガス遮断器等を含む電力用スイッチギアと同等の絶縁性能を得るためには、電力用スイッチギアの機器のサイズを大きくする必要がある。

【0012】

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、絶縁消弧ガスとしてＳＦ_６ガスを用いる場合と同等の高い絶縁性能（耐電圧性能）および遮断性能を有し、ガスの管理が容易である、ＳＦ_６代替ガスを用いた電力用スイッチギアを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

タンクと、
前記タンクの内部に封入された絶縁消弧ガスと、
前記タンクの内部に接離可能に設けられた一組の接点と、
前記一組の接点のそれぞれに電流を通電させるための導体と、
を備え、
前記絶縁消弧ガスは、トリフルオロメタノールおよび酸素を含む、
電力用スイッチギア。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、絶縁消弧ガスとしてＳＦ_６ガスを用いる場合と同等の高い絶縁性能（耐電圧性能）および遮断性能を有し、ガスの管理が容易である、ＳＦ_６代替ガスを用いた電力用スイッチギアを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態１の電力用スイッチギアに用いられるガス遮断器を示す概略断面図である。

【図2】実施の形態１のガス遮断器の消弧装置を示す概略断面図である。

【図3】ＣＦ_３ＯＨ（図３（ａ））、および、ＣＦ_３ＯＨとＯ_２の混合ガス（図３（ｂ）の各々について、温度と粒子組成との関係を示す図である。

【図4】実施の形態１のガス遮断器の変形例を示す概略断面図である。

【図5】酸素濃度の違いによるゴム材料の寿命の変化を示すグラフである。

【図6】絶縁材料の絶縁耐圧への水分の影響を示すグラフである。

【図7】水分量（水分濃度）と、飽和水蒸気圧および露点と、の関係を示すグラフである。

【図8】実施の形態４の電力用スイッチギアおよび変圧器を示す模式図である。

【図9】実施の形態５の電力用スイッチギアに用いられる消弧装置を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、図面において、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

【0017】

実施の形態１．
＜電力用スイッチギア＞
図１を参照して、実施の形態１に係る電力用スイッチギア（または、それに用いられるガス遮断器）は、
タンク９と、
タンク９の内部に封入された絶縁消弧ガスと、
タンク９の内部に接離可能に設けられた一組の接点７４（例えば、可動側メイン接点１２および固定側メイン接点１３）と、
一組の接点７４のそれぞれに電流を通電させるための導体（第１導体２ａおよび第２導体３ａ）と、
を備える。
絶縁消弧ガスは、トリフルオロメタノール（ＣＦ_３ＯＨ）および酸素（Ｏ_２）を含む。

【0018】

電力用スイッチギアは、さらに、電流遮断時に一組の接点７４の間に生じるアークを消弧する絶縁消弧ガスを吹き付ける機構、アークによって生成された高温の絶縁消弧ガスである高温ガスを冷却する冷却筒などを更に備えることが好ましい。

【0019】

以下、主に図１および図２に基づいて、実施の形態１の電力用スイッチギアに用いられるガス遮断器の一例について、詳細に説明する。

【0020】

図１は、実施の形態１の電力用スイッチギアに用いられるガス遮断器１００の主要構成を示す概略断面図である。

【0021】

図２は、実施の形態１のガス遮断器（図１に示すガス遮断器）の消弧装置１の要部を示す概略断面図である。なお、図２は、遮断動作の過程において開離された可動側アーク接点１４の先端部と固定側アーク接点１５の先端部との間にアークが発生した状態を示している。

【0022】

図１および図２において、ガス遮断器１００は、第１導体２ａを収納する第１ブッシング２と、第２導体３ａを収納する第２ブッシング３と、内部に絶縁消弧ガスを密封したタンク９と、駆動機構部４と、を備える。

【0023】

ここで、タンク９は、後で詳細を説明する電流遮断時に可動側アーク接点１４および固定側アーク接点１５の間に生じるアークを消弧するための消弧装置１などを気密に包囲し、内部に絶縁消弧ガスが気密に封入されている。

【0024】

第１ブッシング２とタンク９との間、第２ブッシング３とタンク９との間、および、摺動部品１０とタンク９との間には、ゴム製のＯリング（図示せず）が設けられている。

【0025】

駆動機構部４は、可動側メイン接点１２および可動側アーク接点１４を固定側メイン接点１３および固定側アーク接点１５に対して接離動作させる機構である。

【0026】

図１では、電流遮断時に接点間に発生するアークを消弧する主要構成部である消弧装置１は、点線で表されている。図２は、この消弧装置１の要部を示す図である。

【0027】

図１の可動側シールド１２１は、消弧装置１を構成する一部であるが、図２では見やすさのために省略されている。可動側シールド１２１は、円筒形状であり、電位勾配を緩和して、アークを消弧しやすくするために設けられている。なお、図１では、可動側シールド１２１の左側に、駆動ロッド７ａを覆うように可動側シールド１２１と連結された金属製円筒が設けられている。

【0028】

次に、駆動機構部４の構成、動作を説明する。

【0029】

駆動機構部４は、可動側メイン接点１２および可動側アーク接点１４を駆動する機構であり、例えば、バネ機構、油圧機構などによって動作する操作装置５と、リンク５１、リンク５２と、駆動ロッド７ａ、絶縁ロッド６などにより構成されている。

【0030】

可動側メイン接点１２および可動側アーク接点１４は、ロッド７と絶縁ロッド６と駆動ロッド７aを介してリンク５１に連結されて、リンク５１により図２の左右方向に開閉極動作する。

【0031】

タンク９から駆動ロッド７aを引出す部分には、気密を保ったまま摺動できるように、例えばＯリングなどを有する摺動部品１０が設けられている。また、消弧装置１は、絶縁支持体８によってタンク９から絶縁支持されている。

【0032】

（ガス遮断器の変形例）
ガス遮断器の別の例として、図４に示すガス遮断器を用いてもよい。図４に示すガス遮断器は、タンクがタンク胴体９ａと２つの蓋２１，２２から構成されている点で、図１に示すガス遮断器とは異なる。それ以外の点は、図１に示すガス遮断器と同様であるため、重複する説明は省略する。

【0033】

図４に示すガス遮断器においては、タンクの内部の部品を組み立てたり、点検、消耗品の交換などでタンクの内部を開放したりする作業を容易に行うことができる。

【0034】

タンク胴体９ａと蓋２１との間には絶縁消弧ガスの漏れ防ぐためにＯリング２３が設けられている。同様にタンク胴体９ａと蓋２２との間にはＯリング２４が設けられている。Ｏリング２３およびＯリング２４はゴムでできている。

【0035】

なお、実施の形態１と同様に、第１ブッシング２とタンク胴体９ａとの間、第２ブッシング３とタンク胴体９ａとの間、および、摺動部品１０と蓋２２との間には、ゴム製のＯリング（図示せず）が設けられている。

【0036】

（絶縁消弧ガス）
本実施の形態で用いられる絶縁消弧ガスは、トリフルオロメタノール（ＣＦ_３ＯＨ）および酸素（Ｏ_２）を含む。絶縁消弧ガス中に含まれるトリフルオロメタノールおよび酸素の合計量の比率は、好ましくは１０体積％以上であり、より好ましくは４０体積％以上であり、さらに好ましくは７０体積％以上であり、さらに好ましくは９０体積％以上である。絶縁消弧ガスは、トリフルオロメタノールと酸素のみからなる混合ガスであってもよい。絶縁消弧ガスは、トリフルオロメタノールと、酸素と、ＣＯ_２、Ｎ_２、Ｈ_２等とを含む混合ガスであってもよい。

【0037】

絶縁消弧ガス中に含まれるトリフルオロメタノールの量に対する酸素の量の比率（酸素含有率）は、好ましくは３０体積％以下であり、より好ましくは２０体積％以下である。

【0038】

ＣＦ_３ＯＨは、ＳＦ_６と同等の絶縁性能を有する。また、ＣＦ_３ＯＨは、地球温暖化係数が１００以下と低く、環境に負荷をかけないガスである。また、ＣＦ_３ＯＨ単独でもＳＦ_６に近い遮断性能をもつが、Ｏ_２を混合することにより更に遮断性能が向上する。

【0039】

絶縁消弧ガスの圧力（ガス遮断器内に充填された状態での絶縁消弧ガスの圧力）は、１．０ＭＰａ以下に維持されることが好ましい。ＣＦ_３ＯＨの沸点が０．１ＭＰａのときに－２０℃であることから、寒冷地など使用環境に応じて、絶縁消弧ガスに含まれるトリフルオロメタノール（ＣＦ_３ＯＨ）の分圧が０．０１～０．１ＭＰａの範囲内となるようにしてもよい。もちろん、ＣＦ_３ＯＨとＯ_２とを含む絶縁消弧ガスの圧力（全圧）を０．０１～０．１ＭＰａの範囲内としてもよい。

【0040】

（消弧装置）
次に、図２に示される消弧装置１の一例の構成について説明する。

【0041】

図２に示されるように消弧装置１は、電流遮断に関わる主要構成要素として、可動側メイン接点１２および固定側メイン接点１３、並びに、可動側アーク接点１４および固定側アーク接点１５を備える。

【0042】

図２および図１を参照して、可動側メイン接点１２および可動側アーク接点１４は、第１ブッシング２から伸びる第１導体２ａに接続されている。固定側メイン接点１３および固定側アーク接点１５は、第２ブッシング３から伸びる第２導体３ａに接続されている。

【0043】

消弧装置１は、アーク室１９、ロッド７、パッファシリンダ２０、パッファピストン１７、パッファ室１６、ノズル１８、および冷却筒１１を備えている。

【0044】

アーク室１９では、可動側アーク接点１４と固定側アーク接点１５との間に発生するアーク（図中の点線部）が形成される。

【0045】

ロッド７は、アーク室１９の可動側アーク接点１４側に連通して設けられ、開閉極動作時においても可動側アーク接点１４との相対的な位置を保持する。パッファシリンダ２０は、ロッド７と同一軸でロッド７を囲むように配置され、ロッド７に固定されている。

【0046】

パッファピストン１７は、パッファシリンダ２０に挿入され、開閉極動作時にはパッファシリンダ２０と摺動する。パッファ室１６は、パッファシリンダ２０とパッファピストン１７との間の空間からなる。

【0047】

ノズル１８は、パッファ室１６からアーク室１９へ絶縁消弧ガスを導く通路を形成する。すなわち、ノズル１８は、アーク室１９においてアークによって熱せられた高温ガスを冷却筒１１へ導くように開口されている。冷却筒１１は、固定側アーク接点１５と略同軸に配置されている。

【0048】

図２において、棒状の固定側アーク接点１５の中心線が、可動側アーク接点１４の動作軸となる。可動側アーク接点１４は、例えば、弾性的な複数の接触フィンガを備えた接触チューリップであり、この接触フィンガは、動作軸を中心軸として環状に配置され、スリット（図示せず）によって分割されている。可動側アーク接点１４には、図１における第１導体１ａと摺動可能に電気的に接続されたパッファシリンダ２０を通して電位が与えられる。この可動側アーク接点１４は、固定側アーク接点１５と接触子対（一組の接点）を構成している。

【0049】

パッファシリンダ２０はロッド７を中心軸とする円筒である。パッファシリンダ２０には、パッファピストン１７が挿入されており、パッファシリンダ２０とパッファピストン１７とで囲まれた空間でパッファ室１６が構成されている。実施の形態１では、パッファピストン１７は消弧装置１を支える構造体に固定されており、可動側アーク接点１４を開極方向へ駆動すると、パッファ室１６内の絶縁消弧ガスが圧縮され圧力が上昇する。

【0050】

上記説明のように構成された実施の形態１においては、図示していない制御装置により開極指令が与えられ操作装置５が駆動されると、リンク５１、リンク５２、駆動ロッド７a、絶縁ロッド６およびロッド７を介して、可動側アーク接点１４、パッファシリンダ２０、可動側メイン接点１２およびノズル１８が図２における左方向へ一体的に移動する。この結果、固定側アーク接点１５と可動側アーク接点１４とが開離して、アーク室１９内にアークが発生し、同時にパッファ室１６の体積が縮小されて内部の絶縁消弧ガスの圧力が上昇する。

【0051】

パッファ室１６の圧力がアーク室１９の圧力よりも大きくなると、パッファ室１６からアークに絶縁消弧ガスが吹き付けられる。

【0052】

アークは、絶縁消弧ガスが高温になることで、絶縁消弧ガス中の成分が分解されてなる分子、原子、イオン、電子等である。絶縁消弧ガス中のＣＦ_３ＯＨは、Ｃ原子、Ｆ原子、Ｏ原子、Ｈ原子、それらの原子がいくつかが組み合わされた分子、その分子が電子を放出したり吸着したりして生成されるイオン、Ｃイオン、Ｆイオン、Ｏイオン、Ｈイオンなどに分解される。

【0053】

図３は、ＣＦ_３ＯＨ（図３（ａ））、および、ＣＦ_３ＯＨとＯ_２の混合ガス（混合ガスの総量に対するＯ_２の比率：２０体積％）（図３（ｂ）の各々について、温度と粒子組成（粒子の個数密度の割合）との関係を示す図である。

【0054】

図３から分かるように、遮断の過程でアークにパッファ室から絶縁消弧ガスが吹き付けられ冷却されていくと、温度が低下し、分解していた原子、分子、イオン、電子等が再結合していく。

【0055】

しかし、温度が常温となり消弧状態となったとき、ＣＦ_３ＯＨガス、および、ＣＦ_３ＯＨとＯ_２との混合ガスにおいて、一度アークによって分解したＣＦ_３ＯＨ分子は元の分子にもどることはなく、ＣＦ_４、ＣＯ_２等が発生し、また、ＨＦ（フッ化水素）が発生する。このとき、ＣＦ_３ＯＨの比率に関係なく、固体炭素は発生しない。また、Ｏ_２分子は元の分子にもどる。

【0056】

なお、他の代替ガスとして、例えば、ＣＦ_３ＣＦＣＨ_２も、アークによって分解すると元のＣＦ_３ＣＦＣＨ_２には戻らず、ＣＦ_４、ＨＦ等に分解する。このとき、タンク内にＯ_２が存在する場合には、ＣＯ_２が発生する。タンク内にＯ_２が存在しない場合には、固体炭素が発生する。このように、元のＣＦ_３ＣＦＣＨ_２が減少することと、固体炭素が発生する可能性と、に対するガス管理が必要である。

【0057】

従って、ＣＦ_３ＯＨガスにおいても、このような他の代替ガスと同様に、ガスの成分が変化してしまう。このため、電力用スイッチギアにＣＦ_３ＯＨを用いるためには、ガス成分の管理、ガス濃度の計測などが必要である。ただし、他の代替ガスの場合はＯ_２の管理も実施が必要であるが、ＣＦ_３ＯＨガスの場合は、Ｏ_２の管理が不要であることから、ガス管理が容易である。ＣＦ_３ＯＨガスの場合は、特に、ＨＦを吸着させる方法などにより、ＨＦを適切に除去するようにしておけばよい。

【0058】

なお、本開示は、上記の電力用スイッチギアを用いて、例えば、短絡などによって生じる大電流、または、通常時の通電電流を遮断する際に、接点間に生じるアークに絶縁消弧ガスを吹き付けて遮断する、ガス遮断方法にも関する。

【0059】

実施の形態２．
実施の形態２では、絶縁消弧ガス（ＣＦ_３ＯＨとＯ_２とを含むガス）に含まれるＯ_２の比率（含有率）が３０体積％以下に維持される。それ以外の点は実施の形態１と同様であるため、重複する説明は省略する。

【0060】

絶縁消弧ガス中のＯ_２の含有率を３０体積％以下に維持することにより、電力用スイッチギアの内部において絶縁消弧ガスと接する材料（例えば、金属材料、および、Ｏリング等のゴム製品）の酸化劣化を抑制することができる。

【0061】

図５は、酸素濃度の違いによるゴム材料の寿命の変化を示すグラフ（「東芝レビュー、Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．１」からの引用）である。図５から、Ｏ_２濃度が１０体積％増えることにより、ゴム材料の寿命が１／１０になることが分かる。例えば、Ｏ_２濃度が２０体積％の場合にゴム材料の寿命が３０年であるとすれば、Ｏ_２濃度が３０体積％の場合、同じ温度条件では、ゴム材料の寿命が約３年になってしまい、ゴム材料の使用環境に制限が生じる。なお、図５中、Ｌｎは寿命時間をtとしたときのアレニウスの式から求めた値を表しており、横軸下のＴは使用環境の絶対温度（単位：Ｋ）、横軸上のＴｃは摂氏で表した温度（単位：℃）である。

【0062】

したがって、絶縁消弧ガス中のＯ_２の含有率（Ｏ_２濃度）を３０体積％以下に維持することが好ましい。また、Ｏ_２の含有率は、空気に近い比率である１８～２１体積％に維持されることがより好ましい。

【0063】

実施の形態３．
実施の形態３では、絶縁消弧ガス（ＣＦ_３ＯＨとＯ_２とを含むガス）に含まれる不純物の比率（含有率）が５００ｐｐｍ以下に維持される。それ以外の点は実施の形態１および２と同様であるため、重複する説明は省略する。

【0064】

不純物としては、例えば、電極、導体等の材料である銅、タングステン、銀、アルミ等の金属、ＰＴＦＥ等の絶縁材料、および、水分が挙げられる。

【0065】

金属材料および絶縁材料もアークの高温により蒸発してガス化し分解する。分解によって生じた成分が、アークが消弧されるときに、絶縁消弧ガスの分解物である原子、イオンおよび分子と、微かに結合し得る。

【0066】

実施の形態１で説明したとおり、絶縁消弧ガスであるＣＦ_３ＯＨがアークで分解することによりＨＦが発生する。また、ＣＦ_３ＯＨが分解する際に、下記の反応式（１）に示される反応が起こることが知られている。

【0067】

【化1】

【0068】

式（１）の右辺のＨＦは、絶縁材料に付着することにより絶縁性能を劣化させる恐れがある。式（１）の反応は、不純物が絶縁消弧ガス中に含まれる場合において、アークなどにより発生する可能性がある。従って、不純物の含有量を少なくするような管理が必要である。

【0069】

また、絶縁材料の周囲に水分が存在すると、ＨＦに加え絶縁材料の加水分解などによって、さらに絶縁性能の劣化が顕著となる。したがって、不純物のうち、特に水分量の管理および監視が重要である。

【0070】

ＣＦ_３ＯＨの絶縁性能はＳＦ_６と同等である。また、ＳＦ_６においても水分等の不純物が存在することによるＨＦの発生の可能性はあるため、同じ考えに基づいて水分等の不純物の管理を行うことは妥当である。このため、実施の形態３の電力用スイッチギアにおいては、従来のＳＦ_６の不純物管理（例えば、水分管理）に準じて、不純物（例えば、水分）含有率の許容範囲の閾値を設定すればよい。したがって、水分等の不純物の含有率の管理は、特に新たな手法、設備等を必要とせず、従来と同様にして容易に実施することができる。

【0071】

図６は、絶縁材料の絶縁耐圧への水分の影響を示すグラフ（「電気協同研究、第３３巻４号」からの引用）である。図６より、絶縁材料が絶縁破壊を起こす電圧が、商用の系統電圧（基準化された商用周波数破壊ストレス）の１００％以上となる場合は、露点が０℃以下の場合であることが分かる。

【0072】

一方、図７は、水分量（水分濃度）と、飽和水蒸気圧および露点と、の関係を示すグラフ（「電気協同研究、第３３巻４号」からの引用）である。図７によれば、例えば、ガスの圧力（絶対圧力：Ｐ）が、０．６ＭＰａ（ａｂｓ）〔約５．９ｋｇｆ／ｃｍ^２（ａｂｓ）〕であり、該ガスの露点が０℃である場合、該ガス中の水分量は約１０００ｐｐｍ（体積ｐｐｍ）であることが分かる。なお、０．６ＭＰａ（ａｂｓ）は、ＳＦ_６ガスを用いた遮断器で一般的に用いられている、絶縁性能または遮断性能およびタンク９の耐圧力強度設計において、経済的かつ技術的にバランスがとれている圧力である。

【0073】

従って、ガス中の水分量の許容上限値を約１０００ｐｐｍとしてとらえ、ばらつきなどを考慮して５００ｐｐｍを水分量の管理値の上限とすることができる。さらには、上述したようにＨＦの発生が懸念される場合においては、露点が－５℃（圧力が０．６ＭＰａ）であるガスの水分量である約８００ｐｐｍを許容上限値として、ばらつきなどを考慮して４００ｐｐｍを水分量の管理値の上限としてもよい。

【0074】

実施の形態４．
実施の形態４に係る電力用スイッチギアは、ガス遮断器と共に、または、ガス遮断器の代わりに、断路器などの開閉器を含み得る。

【0075】

図８は、実施の形態４の電力用スイッチギア３０および変圧器４０を示す模式図である。電力用スイッチギア３０は、断路器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、遮断器３２、変流器３３ａ、３３ｂ、ガス絶縁母線３４、接地開閉器３５ａ，３５ｂ、主母線３６ａ，３６ｂなどの開閉機器によって構成されている。これらの開閉機器の各々は、ガスを封入するタンク（筐体）を備え、その筐体の内部に各々の機能を果たす機器が設置されている。

【0076】

例えば、遮断器３２の内部には、図２に示すような接離可能な１対の接点が設置されており、電流を遮断する機能を持った機器が設置されている。また、断路器３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび接地開閉器３５ａ，３５ｂの内部においても、図２を簡略化した機器が設置されており、接離可能な１組の接点が開閉することで電流を遮断する。その際にはアークが点弧する場合もある。

【0077】

開閉機器のタンクの内部には上述の絶縁消弧ガスが封入されている。従って、ＳＦ_６ガスを用いる場合と同等な絶縁性能を得ることができる。また、上記のように遮断器、断路器、接地開閉器等の内部に接点が設置されている機器においても、実施の形態１および実施の形態２と同じ遮断性能を得ることが可能である。さらに、ガスの管理についても実施の形態３と同様の効果を奏することができる。なお、接点以外の金属部分において部分放電などが発生し、一時的に絶縁消弧ガスが分解しても、同様な効果を得ることができる。

【0078】

実施の形態５．
実施の形態５に係る電力用スイッチギアは、ガス遮断器と共に、または、ガス遮断器の代わりに、ガス遮断器以外の遮断器（例えば、真空遮断器）などの開閉器を含み得る。

【0079】

実施の形態５では、例えば、図１に示す実施の形態１のガス遮断器、または、図８に示す実施の形態４の遮断器３２（ガス遮断器）の内部で用いられる消弧装置として、図２の消弧装置とは別の形態である図９に示す消弧装置が用いられる。すなわち、遮断器として、真空遮断器が用いられる。この実施の形態５においては、絶縁消弧ガスのガス圧力が、例えば、０．１ＭＰａまたは０．０５ＭＰａである場合もある。

【0080】

図９に示される消弧装置においては、真空容器７０内に切離可能な一組の接点７４が設置されている。また、該消弧装置は、セラミック部材７１、シールド部材７２、導体７３などを備える。セラミック部材７１は、内部を真空に保つため、および絶縁のために使われる。シールド部材７２は、内部の電界分布の形状を整えるとともに、アークによって生じる電極からの飛散物がセラミック部材７１に付着して絶縁性能が劣化するのを防ぐために、設けられている。導体７３は、消弧装置の外部の回路から消弧装置の接点７４に電流を導くための電路である。

【0081】

図９に示される消弧装置は、図１に示される絶縁消弧ガスで満たされたタンク９の内部に置かれている場合もある。この場合には、一組の接点７４が開閉してアークが点弧しても、アークは絶縁消弧ガスには触れないため、絶縁消弧ガスが分解することはない。

【0082】

ただし、真空容器７０で構成される消弧装置の周辺の金属部分において部分放電などが発生し、一時的に絶縁消弧ガスが分解する可能性がある。このような場合でも、ＣＦ_３ＯＨおよびＯ_２を含む絶縁消弧ガスを用いているため、ガスの管理およびＯリングの劣化について、実施の形態２および実施の形態３と同様の効果を奏することができる。

【0083】

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0084】

１ 消弧装置、２ａ 第１導体、２ 第１ブッシング、３ 第２ブッシング、３ａ 第２導体、４ 駆動機構部、５ 操作装置、５１，５２ リンク、６ 絶縁ロッド、７ ロッド、７ａ 駆動ロッド、８ 絶縁支持体、９ タンク、９ａ タンク胴体、１０ 摺動部品、１１ 冷却筒、１２ 可動側メイン接点、１２１ 可動側シールド、１３ 固定側メイン接点、１４ 可動側アーク接点、１５ 固定側アーク接点、１６ パッファ室、１７ パッファピストン、１８ ノズル、１９ アーク室、２０ パッファシリンダ、２１，２２ 蓋、２３，２４ リング、３０ 電力用スイッチギア、３１ａ 断路器、３２ 遮断器、３３ａ 変流器、３４ ガス絶縁母線、３５ａ 接地開閉器、３６ａ 主母線、４０ 変圧器、７０ 真空容器、７１ セラミック部材、７２ シールド部材、７３ 導体、７４ 接点、１００ ガス遮断器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】