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

含有电子粘附性气体的电力设备环保绝缘介质气体的研究

• 批准号: 12750243
• 负责人: 大塚 信也
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750243/
• 关键词: 環境低負荷絶縁媒体ガス; SF6; N2; CO2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; SF_6; N_2; CO_2混合ガス

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。

SF_6气体具有优异的绝缘性能，对于使设备更加紧凑和高度可靠做出了很大贡献，因此被广泛用作高压气体绝缘设备的主要绝缘介质，但由于它是一种温室气体而没有被使用。所要求的金额。在此背景下，在本研究中，我们将根据SF_6气体的绝缘性能来实验研究减少其使用量的可行性，并从理论上探讨开发一种对环境影响较小的新型绝缘介质气体的可能性。混合气体，主要目的是验证这一点。结果，我们澄清了以下内容。 1.结果表明,当CO_2气体与SF_6/N_2混合气体以适当比例混合时,在不等电场和等电场下击穿电压V_B均增加。结果表明，在不等电场下使V_B最大化的CO_2混合比例取决于SF_6的用量(在10%SF_6的情况下，60%CO_2是最佳的)。使用实际的 GIS，我们表明，通过将 2.10%SF_6/30%N_2/60%CO_2 混合气体加压至 9 atm，介电强度相当于 GIS 目前使用的 5 atm SF_6。此时SF_6的使用量减少了82%。 3.详细比较了SF_6/N_2/CO_2混合气体和SF_6与SF_6/N_2混合气体局部放电的光学特性和时间序列特性。其结果是，AC正循环中的时间序列特性表现出气体压力依赖性，并且当混合CO_2时，获得了显示抑制直到高压区域的先导产生的特性，并且获得了在高压区域的部分放电发光特性。结果发现，当混合CO_2时，从局部放电开始到击穿的时间变长，击穿电压升高。如上所述，已经证实，当混合CO_2时，即使发生局部放电，也不太可能导致破坏，这被认为是由于CO的高解离能抑制了先导跃迁。推测是由CO_2的解离引起的。 4、根据击穿电场（SF_6为0.7）、GIS罐直径和10%SF_6/30%N_2/60%CO_2混合气体压力与电流相同时的SF_6，假设隔板效率为0.6~0.8 GIS.对减量进行试算发现，罐体重量增加1.73～1.30倍，SF_6用量可减少70～83%。

项目成果

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)

Shinya Otsuka：“相等电场下SF_6/N_2/CO_2混合气体的介电击穿电压特性”2000年IEEJ基础、材料和公共部门会议论文集214（2000）。

高村 正樹: "SF_6/N_2/CO_2混合ガスにおけるインパルス絶縁破壊時の部分放電発光特性"平成14年 電気学会全国大会. Vol.6. 133 (2002)

高村正树：“SF_6/N_2/CO_2 混合气体中脉冲击穿时的局部放电发光特性”2002 年日本电气工程师学会全国会议第 6. 133 卷（2002 年）。

江口 和寿: "遺伝アルゴリズムにより決定したPFC混合ガスの絶縁特性調査による絶縁性能最適化への検討"電気学会 放電/誘電・絶縁材料/高電圧合同研究会. 19-24 (2002)

Kazuhisa Eguchi：“通过研究由遗传算法确定的 PFC 混合气体的绝缘性能来优化绝缘性能”日本电气工程师学会放电/电介质/绝缘材料/高电压联合研究小组 19-24 (2002)。

森 正樹: "アーク遮断時高温ガスを模擬したレーザ生成プラズマによる短ギャップ電極間の絶縁破壊電圧測定"平成14年 電気学会全国大会. Vol.6. 37 (2002)

Masaki Mori：“使用激光产生的等离子体模拟电弧中断期间的高温气体测量短间隙电极之间的击穿电压”，2002 年日本电气工程师学会全国会议，第 6 卷 37（2002 年）。

高村 正樹: "直流電圧印加時におけるSF_6/N_2/CO_2混合ガスの部分放電時系列特性"平成13年度 電気関係学会九州支部連合大会講演論文集. 248 (2001)

高村正树：“施加直流电压时SF_6/N_2/CO_2混合气体局部放电的时间序列特性”2001年电气相关学会九州分会会议论文集248（2001）。