WO2021100194A1 - ガス絶縁機器 - Google Patents

ガス絶縁機器 Download PDF

Info

Publication number
WO2021100194A1
WO2021100194A1 PCT/JP2019/045779 JP2019045779W WO2021100194A1 WO 2021100194 A1 WO2021100194 A1 WO 2021100194A1 JP 2019045779 W JP2019045779 W JP 2019045779W WO 2021100194 A1 WO2021100194 A1 WO 2021100194A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
insulating
removing material
insulating device
closed container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/045779
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
朋寛 長谷川
井上　徹
加藤　紀光
周也 真島
内井　敏之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to CN201980100339.XA priority Critical patent/CN114365361A/zh
Priority to JP2021558138A priority patent/JP7228714B2/ja
Priority to EP19952951.2A priority patent/EP4064481A4/en
Priority to PCT/JP2019/045779 priority patent/WO2021100194A1/ja
Publication of WO2021100194A1 publication Critical patent/WO2021100194A1/ja
Priority to US17/650,305 priority patent/US12199413B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear
    • H02B13/055—Features relating to the gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/22—Selection of fluids for arc-extinguishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56—Gas reservoirs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56—Gas reservoirs
    • H01H2033/566—Avoiding the use of SF6
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7023—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/91—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being air or gas

Definitions

  • the embodiment of the present invention relates to a gas insulating device.
  • Sulfur hexafluoride (hereinafter referred to as SF 6 ) has conventionally been used as an insulating gas in gas insulating devices that transmit and distribute power in an electric power system.
  • SF 6 has a GWP (Global Warming Potential) of 23,500 (AR5; the latest value according to the IPCC Fifth Assessment Report) and has a large impact on the environment at the time of leakage, so carbon dioxide has a lower environmental load.
  • An alternative gas insulating device using (hereinafter referred to as CO 2 ) as an insulating gas is attracting attention.
  • CO 2 When CO 2 is used as an insulating gas, it is known that by mixing oxygen (hereinafter referred to as O 2 ), effects such as improvement of breaking performance / dielectric strength can be obtained.
  • Decomposition products are generated when the insulating gas sealed in the gas insulating device is exposed to the arc during the opening and closing operation.
  • This decomposition product contains unnecessary substances that adversely affect the performance of the equipment, and it is necessary to take measures to remove them from the insulating gas by adsorption by an adsorbent or the like. It is also necessary to ensure the safety of decomposition products on the human body during maintenance.
  • a decomposition product e.g., CO, HF, the O 3 is set to the value of each LC50 like, to become harmful to the human body in a concentration of more than a certain value, it is necessary to reduce these.
  • the usage environment of the adsorbent is mainly at room temperature and in a stationary state, and when the insulating gas convection, it comes into contact with the adsorbent and adsorption occurs. Therefore, positive inflow of target gas cannot be expected.
  • an adsorbent it is required to adsorb decomposition products in a necessary and sufficient manner even in a special usage environment.
  • SOF 2 is derived from SF 6 and H 2 O contained in a trace amount in gas
  • HF is derived from SOF 2 and PTFE of equipment components and H 2 O contained in a trace amount in gas
  • SO 2 is derived from SOF 2 It is derived from H 2 O contained in a trace amount in the gas.
  • the main unwanted substances in the gas insulated apparatus using CO 2 gas, HF is CO and O 3.
  • HF is derived from H 2 O contained in a trace amount in gas and PTFE of equipment components.
  • O 2 when O 2 is mixed with CO 2 as an insulating gas, the generation of CO tends to be suppressed to the extent that it can be adsorbed, while the generation of O 3 tends to increase.
  • the CO 2 molecule has a molecular diameter of about 0.33 nm, which is smaller than that of SF 6 having a molecular diameter of 0.550 nm, and has a molecular diameter similar to that of unnecessary substances (HF, CO, O 3 ). In physical adsorption using the molecular sieving action, CO 2 which is an insulating gas is adsorbed, and the above-mentioned unnecessary substances cannot be sufficiently adsorbed.
  • HF binds to H 2 O contained in a trace amount in gas, reacts with metal materials (Fe, Al) to cause corrosion, and is toxic to the human body when released to the atmosphere.
  • metal materials Fe, Al
  • CO is toxic to the human body when released to the atmosphere.
  • the dielectric strength may decrease.
  • O 3 the lubricant by the ozone cracks, can damage significantly the life of the sealing material (resin), also have toxic to the human body at the time of atmospheric release.
  • An object of the present invention is to provide is to provide a gas-insulated equipment to reduce the concentration of HF, CO and O 3 in the insulating gas.
  • the gas insulating device of the embodiment includes a closed container, an insulating gas, a high voltage portion, and a removing material.
  • Insulating gas is filled in a closed container composed mainly of CO2 and O 2 in.
  • the high voltage section is housed in the closed container. Removing material, HF in the insulating gas, reduce the concentration of CO and O 3.
  • the schematic diagram which shows the cross section of the gas insulation circuit breaker which concerns on 1st Embodiment.
  • HF removal member 3 a graph showing the removal performance of the CO and O 3.
  • HF removal member 4 a graph showing the removal performance of the CO and O 3.
  • HF and CO in the insulating gas can be used by using an adsorbent or a catalyst removing material having a selective adsorption action depending on the polarity and a catalytic action.
  • concentration of O 3 can be sufficiently reduced to ensure the life and reliability of the gas insulating device using the insulating gas containing CO 2 and O 2 as the main components in the long-term operation.
  • the present invention is based on this finding.
  • FIG. 1 is a partial schematic cross-sectional view of a gas insulating device (gas insulating circuit breaker) according to the present embodiment.
  • the insulating gas 2 is filled in the closed container 1 made of grounded metal, a porcelain tube, or the like.
  • a fixed contact portion 31 and a movable contact portion 41 are arranged to face each other in the closed container 1, and the fixed contact portion 31 and the movable contact portion 41 are provided with a fixed arc contact 32 and a movable arc contact 42, respectively.
  • the high voltage portion is composed of the fixed contact portion 31 and the movable contact portion 41.
  • An O-ring or the like is arranged at the sealed portion of the closed container 1 to form an airtight structure.
  • the arc contacts 32 and 42 are in a contact conductive state during normal operation, and are separated by relative movement during a shutoff operation, and an arc 7 is generated in the space between both contacts 32 and 42. Further, a gas flow generating means for blowing the insulating gas 2 as an arc-extinguishing gas to the arc 7 is installed on the movable contact portion 41 side.
  • a piston 43, a cylinder 44, and an insulating nozzle 45 are provided here. Further, a metal exhaust stack 33 through which the heat gas flow 8 can pass is attached to the fixed contact portion 31 side. On the movable contact portion 41 side, an exhaust rod 46 through which the heat gas flow 8 can pass is provided in series with the movable arc contact 42. Grease for reducing friction is applied to the sliding portions of the piston 43 and the cylinder 44.
  • a gas containing CO 2 and O 2 as main components is used as an insulating gas that is filled in the closed container 1 and also functions as an arc-extinguishing gas.
  • CO 2 is contained in an amount of 50% or more by volume, and O 2 is contained in a range not exceeding 50% by volume.
  • a mixed gas of CO 2 (70%) + O 2 (30%) can be exemplified.
  • the effect of the present embodiment can be obtained even when a gas having a larger molecular diameter than CO 2 is mixed with the insulating gas.
  • the gas to be mixed include compounds containing fluorine and iodine such as hydrofluoromonoether, perfluoroketone, hydrofluoroolefin, perfluoronitrile and trifluoroiodomethane.
  • a removing material 6 having a function of reducing the concentrations of HF, CO and O 3 in the insulating gas is installed in the closed container 1 by the case 5.
  • the arrangement of the removing material 6, it is possible to obtain a more aggressive HF, the effect of reducing the concentrations of CO and O 3 by the flow path of the outlet side of the arc extinguishing gas in the exhaust pipe 33.
  • the removing material 6 is, for example, a synthetic zeolite having a silica / alumina molar ratio of 5 or more (hereinafter, may be referred to as a high silica synthetic zeolite) or a synthetic zeolite having a proton (H) as a cation (hereinafter, a proton exchange synthetic zeolite). ), Metal oxides can be exemplified. Further, the removing material 6 may be a combination of two or more of high silica synthetic zeolite, proton exchange synthetic zeolite, and metal oxide.
  • the removing material 6 may be made of a combination of materials other than the high silica synthetic zeolite, the proton exchange synthetic zeolite, and the metal oxide.
  • a material having a rejection against HF, the mixture of materials having a rejection to the material and O 3 with removal performance for CO may be used as the removing member 6 according to the present embodiment.
  • high-silica synthetic zeolite examples include high-silica zeolite having a pore size of 4.9 ⁇ and having a proton as a cation.
  • proton exchange synthetic zeolite for example, a zeolite having a pore diameter of 4.9 ⁇ can be exemplified.
  • the metal oxide can be exemplified CuO, a Co 3 O 4, MnO 2.
  • zeolite it is generally known that the higher the mol ratio of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ), the higher the strength / reaction activity as a solid acid.
  • the removing material 6 By using a high silica zeolite having a silica-alumina ratio of 5 or more as the removing material 6, the removing material 6 has a catalytic action of oxidizing CO to CO 2 as a solid acid. It also accelerates the rate at which O 3 changes to O 2 due to self-reaction.
  • HF is physically adsorbed in the pores by the intermolecular force (Van der Waals force) generated by the polarity of zeolite.
  • the high silica synthetic zeolite, HF, CO three kinds of unnecessary material effectively adsorb the O 3, oxides, can be reduced.
  • the synthetic zeolite by converting the cation of the synthetic zeolite into a proton (H + ), it can be used as a solid acid and has a catalytic action of oxidizing CO to CO 2. It also accelerates the rate at which O 3 changes to O 2 due to self-reaction. HF is physically adsorbed in the pores by the intermolecular force (Van der Waals force) generated by the polarity of zeolite.
  • the proton exchange synthetic zeolite, HF, CO three kinds of unnecessary material effectively adsorb the O 3, oxides, can be reduced.
  • CuO, Co 3 O 4, MnO metal oxides such as 2 has a catalytic function in the temperature range of at least -30 °C ⁇ 50 °C. Since these metal oxides are oxidation catalysts, they have a catalytic action of oxidizing CO to CO 2. It also accelerates the rate at which O 3 changes to O 2 due to self-reaction. HF is physically adsorbed on the catalyst surface by the intermolecular force (Van der Waals force) generated by the polarity. Thus, the metal oxide, HF, CO, three kinds of unnecessary material effectively adsorb the O 3, oxides, can be reduced.
  • HF is a gas that is particularly corrosive to metals and is harmful to the human body.
  • CO is an addictive gas and also reduces the dielectric strength of the insulating gas.
  • O 3 is also a toxic gas to humans high reactivity. Further, O 3 deteriorates the O-ring used for maintaining the airtight structure of the closed container 1 and the grease applied to the sliding portions of the piston 43 and the cylinder 44.
  • the removing material 1 is a proton exchange synthetic zeolite having a silica / alumina molar ratio of 5 and a pore diameter of 4.9 ⁇
  • the removing material 2 is a potassium exchange synthetic zeolite having a silica / alumina molar ratio of less than 5 and a pore diameter of 3 ⁇
  • Reference numeral 3 is a sodium exchange synthetic zeolite having a silica / alumina molar ratio of less than 5 and a pore diameter of 9 ⁇
  • the removing material 4 is a lithium exchange synthetic zeolite having a silica / alumina molar ratio of less than 5 and a pore diameter of 9 ⁇ .
  • FIGS. 2 to 5 show a graph of the removal performance of the removal materials 1 to 4.
  • a horizontal axis represents time in FIGS. 2-5, the vertical axis HF shown in FIG. 1, a concentration of CO and O 3, at a generation density per breaking current energy 1MJ in the gas insulated circuit breaker (volume ppm) is there.
  • removing material 1, HF it is understood that it is possible to obtain a sufficient density reduction effect with respect to all of the CO and O 3.
  • the gas-insulated device of this embodiment includes a gas-insulated switchgear.
  • Gas-insulated switchgear includes circuit breakers, disconnectors, ground switches, and lightning arresters.
  • a removing agent by using a removing agent, can provide a gas-insulated equipment to reduce the concentration of HF, CO and O 3 in the insulating gas.
  • the life and reliability of the gas insulating device using the insulating gas containing CO 2 and O 2 as the main components in long-term operation can be ensured, and the safety at the time of maintenance can be ensured.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

実施形態のガス絶縁機器は、密閉容器と、絶縁ガスと、高電圧部と、除去材と、を持つ。　絶縁ガスは、密閉容器に充填されてＣＯ２及びＯ２を主成分とする。　高電圧部は、前記密閉容器に収納される。　除去材は、絶縁ガス中のＨＦ、ＣＯ及びＯ３の濃度を減少させる。

Description

ガス絶縁機器
　本発明の実施形態は、ガス絶縁機器に関する。
　電力系統において送配電を行うガス絶縁機器には、従来、絶縁ガスとして六フッ化硫黄（以降ＳＦ６と記載）が用いられている。
　ＳＦ６は、ＧＷＰ（地球温暖化係数）が２３，５００（ＡＲ５；ＩＰＣＣ第５次評価報告書による最新値）であり、漏洩時の環境に対する影響が大きいことから、より環境負荷の低い二酸化炭素（以降ＣＯ２と記載）を絶縁ガスとして用いた代替のガス絶縁機器が注目されている。ＣＯ２を絶縁ガスとして使用するに当たっては、酸素（以降Ｏ２と記載）を混合することにより、遮断性能／絶縁耐力の向上といった効果が得られることが知られている。
　ガス絶縁機器内に封入された絶縁ガスが開閉動作時のアークに晒されることで分解生成物が発生する。この分解生成物には、機器の性能に悪影響を与える不要物質が含まれており、吸着剤による吸着などによって絶縁ガス中から取り除く対策が必要となる。また、メンテナンス時には分解生成物の人体に対する安全性の確保も必要である。分解生成物として例えば、ＣＯ、ＨＦ、Ｏ３には、各々ＬＣ５０等の値が設定されており、一定値以上の濃度において人体に対して有害となるため、これらを低減する必要がある。
　ガス絶縁機器に吸着剤を設置した場合の吸着剤の使用環境は、主として常温、静置状態であり、絶縁ガスが対流することによって吸着剤に接触して吸着が起きる。このため、積極的な対象ガスの流入は期待できない。そのような吸着剤としては特殊な使用環境においても必要十分に分解生成物を吸着することが求められる。
　従来のＳＦ６ガスを用いた絶縁機器における分解生成物のうち、特に問題になるのは、ＳＯＦ２、ＨＦ、ＳＯ２などの不要物質とされていた。ＳＯＦ２はＳＦ６とガス中に微量に含まれるＨ２Ｏに由来し、ＨＦはＳＯＦ２および機器構成部品のＰＴＦＥとガス中に微量に含まれるＨ２Ｏに由来し、ＳＯ２はＳＯＦ２とガス中に微量に含まれるＨ２Ｏに由来する。
　上記の不要物質は、絶縁ガスであるＳＦ６と比較して分子径が小さいため、ＳＦ６＞吸着剤細孔径＞不要物質となるように吸着剤を選定することで、分子篩作用を利用した物理吸着により不要物質を優先して吸着することができた。
　一方、ＣＯ２ガスを用いたガス絶縁機器における主な不要物質は、ＨＦ、ＣＯ及びＯ３である。ＨＦはガス中に微量に含まれるＨ２Ｏと機器構成部品のＰＴＦＥに由来する。特に、絶縁ガスとしてＣＯ２にＯ２を混合した場合は、ＣＯの発生が吸着可能な程度に抑制される一方で、Ｏ３の発生が増加する傾向がある。ＣＯ２分子は分子径が０．３３ｎｍ程度であって、０．５５０ｎｍのＳＦ６と比べて小さく、不要物質（ＨＦ、ＣＯ、Ｏ３）と同程度の分子径のため、吸着剤細孔径による分子篩作用を利用した物理吸着では、絶縁ガスであるＣＯ２を吸着してしまい、上記の不要物質を十分に吸着することができない。
　なお、ＨＦはガス中に微量に含まれるＨ２Ｏと結合し、金属材料（Ｆｅ，Ａｌ）に反応して腐食を起こすと共に、大気解放時の人体への有毒性がある。また、ＣＯは、大気解放時の人体への有毒性がある。また、ＣＯが多量に生成すると（ｖｏｌ％オーダー）、絶縁耐力が低下するおそれがある。更に、Ｏ３は、オゾンクラックにより潤滑剤、シール材（樹脂）の寿命を著しく損なうおそれがあり、また、大気解放時の人体への有毒性がある。
特許第４６６０４０７号公報 特許第５２３８６２２号公報
　本発明が解決しようとする課題は、絶縁ガス中のＨＦ、ＣＯ及びＯ３の濃度を減少させるガス絶縁機器を提供することである。
　実施形態のガス絶縁機器は、密閉容器と、絶縁ガスと、高電圧部と、除去材と、を持つ。
　絶縁ガスは、密閉容器に充填されてＣＯ２及びＯ２を主成分とする。
　高電圧部は、前記密閉容器に収納される。
　除去材は、絶縁ガス中のＨＦ、ＣＯ及びＯ３の濃度を減少させる。
第１実施形態に係るガス絶縁遮断器の断面を示す模式図。 除去材１のＨＦ、ＣＯ及びＯ３の除去性能を示すグラフ。 除去材２のＨＦ、ＣＯ及びＯ３の除去性能を示すグラフ。 除去材３のＨＦ、ＣＯ及びＯ３の除去性能を示すグラフ。 除去材４のＨＦ、ＣＯ及びＯ３の除去性能を示すグラフ。
　以下、実施形態のガス絶縁機器を、図面を参照して説明する。
　上記の課題を解決するため、種々の検討および試験を行ったところ、極性による選択吸着作用、および触媒作用を具備した吸着剤あるいは触媒からなる除去材を用いることで、絶縁ガス中のＨＦ、ＣＯまたはＯ３の濃度を十分に減少させ、ＣＯ２及びＯ２を主成分とする絶縁ガスを用いたガス絶縁機器の長期運用における寿命、信頼性を確保できることを確認した。本発明はこの知見によるものである。
（第１実施形態）
　第１の実施形態について、図１を用いて説明する。本実施形態に係るガス絶縁機器は、パッファ形ガス絶縁遮断器である。図１は、本実施形態に係るガス絶縁機器（ガス絶縁遮断器）の一部概略断面図である。
　図１に示すように、接地された金属あるいは碍管等からなる密閉容器１内には、絶縁ガス２が充填されている。密閉容器１内には固定接触部３１および可動接触部４１が対向して配置されており、固定接触部３１および可動接触部４１にはそれぞれ固定アーク接触子３２および可動アーク接触子４２が設けられている。固定接触部３１および可動接触部４１によって高電圧部が構成されている。密閉容器１のシール箇所にはオーリング等が配置されており、気密構造となっている。
　アーク接触子３２、４２は通常運転時では接触導通状態にあり、遮断動作時は相対移動により開離すると共に両接触子３２、４２間の空間にアーク７を発生させるようになっている。さらに、可動接触部４１側にはアーク７に対し絶縁ガス２を消弧性ガスとして吹付けるガス流発生手段が設置されている。
　ガス流発生手段としては、ここではピストン４３、シリンダ４４、絶縁ノズル４５が設けられている。また、固定接触部３１側には熱ガス流８が通過可能な金属製の排気筒３３が取付けられている。可動接触部４１側には熱ガス流８が通過可能な排気ロッド４６が可動アーク接触子４２に連なって設けられている。ピストン４３、シリンダ４４の摺動部には、摩擦低減のためのグリスが塗布される。
　密閉容器１内に充填されて消弧性ガスとしても機能する絶縁ガスとして、ＣＯ２及びＯ２を主成分とするガスを使用する。ＣＯ２は体積％で５０％以上含み、Ｏ２を体積％で５０％を超えない範囲で含む。具体的には、ＣＯ２(７０％)＋Ｏ２(３０％)の混合ガスを例示できる。
　また、絶縁耐力の向上を目的に、分子径がＣＯ２と比較して大きいガスが絶縁ガスに混合される場合においても、本実施形態の効果を得ることができる。混合されるガスの例としては、ハイドロフルオロモノエーテル、パーフルオロケトン、ハイドロフルオロオレフィン、パーフルオロニトリル、トリフルオロヨードメタンといったフッ素およびヨウ素を含む化合物が挙げられる。
　密閉容器１内には、絶縁ガス中におけるＨＦ、ＣＯ及びＯ３の濃度を減少させる機能を持った除去材６を設置する。除去材６はケース５により密閉容器１内に保持されている。除去材６の配置については、排気筒３３の出側の消弧ガスの流路上とすることでより積極的にＨＦ、ＣＯ及びＯ３の濃度を減少させる効果を得ることができる。
　除去材６は、ＨＦ、ＣＯ及びＯ３を、吸着、酸化または還元することにより、これらの物質の絶縁ガス中における濃度を減少させる。除去材６は、例えば、シリカ／アルミナのモル比が５以上の合成ゼオライト（以下、ハイシリカ合成ゼオライトと言う場合がある）、陽イオンとしてプロトン（Ｈ）を持つ合成ゼオライト（以下、プロトン交換合成ゼオライトと言う場合がある）、金属酸化物を例示できる。また、除去材６は、ハイシリカ合成ゼオライト、プロトン交換合成ゼオライト、金属酸化物のうち、２種以上を組み合わせたものでもよい。
　更に、除去材６は、ハイシリカ合成ゼオライト、プロトン交換合成ゼオライト、金属酸化物以外の材料の組み合わせからなるものであってもよい。例えば、ＨＦに対して除去性能を有する材料、ＣＯに対して除去性能を有する材料及びＯ３に対して除去性能を有する材料の混合物を、本実施形態に係る除去材６として用いてもよい。
　ハイシリカ合成ゼオライトとしては、例えば、細孔径４．９Å、陽イオンがプロトンであるハイシリカゼオライトを例示できる。また、プロトン交換合成ゼオライトとしては、例えば、細孔径４．９Åのゼオライトを例示できる。更に、金属酸化物としてはＣｕＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＯ２を例示できる。
　ゼオライトについて一般に、シリカ（ＳｉＯ２）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のｍｏｌ比が高いほど、固体酸としての強度／反応活性が高くなることが知られている。除去材６としてシリカアルミナ比が５以上のハイシリカゼオライトを用いることにより、除去材６は固体酸としてＣＯをＣＯ２に酸化する触媒作用を持つ。また、Ｏ３が自己反応によりＯ２へと変化する速度を加速させる。ＨＦはゼオライトの極性によって生じる分子間力（ファンデルワールス力）により細孔内に物理吸着される。これにより、ハイシリカ合成ゼオライトによって、ＨＦ、ＣＯ、Ｏ３の三種の不要物質を効果的に吸着、酸化、還元することができる。
　また、合成ゼオライトの陽イオンをプロトン（Ｈ＋）とすることにより、固体酸として用いることができ、ＣＯをＣＯ２に酸化する触媒作用を持つ。また、Ｏ３が自己反応によりＯ２へと変化する速度を加速させる。ＨＦはゼオライトの極性によって生じる分子間力（ファンデルワールス力）により細孔内に物理吸着される。これにより、プロトン交換合成ゼオライトによって、ＨＦ、ＣＯ、Ｏ３の三種の不要物質を効果的に吸着、酸化、還元することができる。
　更に、ＣｕＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＯ２等の金属酸化物は、少なくとも－３０℃～５０℃の温度範囲において触媒機能を有する。これら金属酸化物は酸化触媒であるため、ＣＯをＣＯ２に酸化する触媒作用を持つ。また、Ｏ３が自己反応によりＯ２へと変化する速度を加速させる。ＨＦは極性によって生じる分子間力（ファンデルワールス力）により触媒表面に物理吸着される。これにより、金属酸化物によって、ＨＦ、ＣＯ、Ｏ３の三種の不要物質を効果的に吸着、酸化、還元することができる。
　なお、金属酸化物は、塗料に添加して密閉容器１の内面に塗装することで、触媒機能を密閉容器１の内面に持たせることも可能である。
　以上の構成を有するガス絶縁遮断器の遮断過程において、可動接触部４１が図１の左方向に動作すると、固定されているピストン４３がシリンダ４４の内部空間であるパッファ室４７を圧縮して同部の圧力を上昇させる。そして、パッファ室４７内に存在する絶縁ガス２が高圧力のガス流となって絶縁ノズル４５に導かれ、アーク接触子３２、４２間に発生したアーク７に対して強力に吹付けられる。これにより、アーク接触子３２、４２間に発生した導電性のアーク７は消滅し電流は遮断される。
　ＣＯ２を含むガスに、Ｏ２を混合してアークを点弧させると、ＨＦ、ＣＯおよびＯ３が生成される可能性がある。ＨＦは特に金属に対して腐食性を有するガスであり、人体に有害である。ＣＯは中毒性を有するガスであり、また、絶縁ガスの絶縁耐力を低下させる。Ｏ３も反応性が高く人体に有毒なガスである。また、Ｏ３は密閉容器１が気密構造を保つために使用されるオーリングや、ピストン４３及びシリンダ４４の摺動部に塗布されるグリスを劣化させる。密閉容器１内に、絶縁ガス中のＨＦ、ＣＯおよびＯ３の濃度を減少させる機能を持った除去材６を設置しておくことで、これらの有毒なガスを吸着、酸化または還元し、安全性を高め、機器の寿命を延ばすことができる。
　表１には、各種の除去材の性能を示す。除去材１は、シリカ／アルミナのモル比が５で細孔径４．９Åのプロトン交換合成ゼオライト、除去材２はシリカ／アルミナのモル比が５未満で細孔径３Åのカリウム交換合成ゼオライト、除去材３はシリカ／アルミナのモル比が５未満で細孔径９Åのナトリウム交換合成ゼオライト、除去材４はシリカ／アルミナのモル比が５未満で細孔径９Åのリチウム交換合成ゼオライトである。表１中の○印は、図１に示すガス絶縁遮断器に使用した場合に、十分な性能を発揮できることを示し、×印は、十分な性能を発揮できないことを示す。また、図２～図５に、除去材１～４の除去性能をグラフで示す。図２～図５の横軸は時間であり、縦軸は図１に示すＨＦ、ＣＯ及びＯ３の濃度であって、ガス絶縁遮断器における遮断電流エネルギー１ＭＪ当たりの発生濃度（体積ｐｐｍ）である。表１及び図２～図５に示すように、除去材１は、ＨＦ、ＣＯ及びＯ３の全部に対して十分な濃度低減効果を奏することができることがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本実施形態のガス絶縁機器には、ガス絶縁開閉装置が含まれる。ガス絶縁開閉装置には、遮断器、断路器、接地開閉器、避雷器が含まれる。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、除去材を用いることにより、絶縁ガス中のＨＦ、ＣＯ及びＯ３の濃度を減少させるガス絶縁機器を提供できる。これにより、ＣＯ２及びＯ２を主成分とする絶縁ガスを用いたガス絶縁機器の長期運用における寿命、信頼性を確保でき、また、メンテナンス時の安全性も確保できる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
　１…密閉容器、２…絶縁ガス、６…除去材、３１…固定接触部（高電圧部）、４１…可動接触部（高電圧部）。

Claims (9)

  1. 　密閉容器と、
    　前記密閉容器に充填されたＣＯ２及びＯ２を主成分とする絶縁ガスと、
    　前記密閉容器に収納された高電圧部と、
    　前記絶縁ガス中のＨＦ、ＣＯ及びＯ３の濃度を減少させる除去材と、が備えられている、ガス絶縁機器。
  2. 　前記除去材が、シリカ／アルミナのモル比が５以上の合成ゼオライトである、請求項１に記載のガス絶縁機器。
  3. 　前記除去材が、陽イオンとしてプロトン（Ｈ）を持つ合成ゼオライトである、請求項１に記載のガス絶縁機器。
  4. 　前記除去材が、金属酸化物である、請求項１に記載のガス絶縁機器。
  5. 　前記除去材が、２種以上の材料の組み合わせからなる請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のガス絶縁機器。
  6. 　前記絶縁ガスに、分子径がＣＯ２より大きいガス成分が含まれる、請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のガス絶縁機器。
  7. 　前記ガス絶縁機器は、開閉装置であって、
    　前記高電圧部は、
    　固定接触子と、
    　前記固定接触子に対して接離可能であって、前記固定接触子と同軸上に向かい合って配置され、開離時には前記固定接触子との間にアーク放電が発生しうるように構成された可動接触子と、
    　前記アーク放電に前記絶縁ガスを吹き付けるために、前記アーク放電を囲むように配置された絶縁ノズルと、
    を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のガス絶縁機器。
  8. 　前記絶縁ノズルは、フッ素系樹脂を含むことを特徴とする請求項７に記載のガス絶縁機器。
  9. 　前記除去材は、前記絶縁ガスが前記アーク放電に吹き付けられた後に流れうる位置に配置されたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のガス絶縁機器。
PCT/JP2019/045779 2019-11-22 2019-11-22 ガス絶縁機器 Ceased WO2021100194A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980100339.XA CN114365361A (zh) 2019-11-22 2019-11-22 气体绝缘设备
JP2021558138A JP7228714B2 (ja) 2019-11-22 2019-11-22 ガス絶縁機器
EP19952951.2A EP4064481A4 (en) 2019-11-22 2019-11-22 GAS ISOLATION DEVICE
PCT/JP2019/045779 WO2021100194A1 (ja) 2019-11-22 2019-11-22 ガス絶縁機器
US17/650,305 US12199413B2 (en) 2019-11-22 2022-02-08 Gas insulation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/045779 WO2021100194A1 (ja) 2019-11-22 2019-11-22 ガス絶縁機器

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/650,305 Continuation US12199413B2 (en) 2019-11-22 2022-02-08 Gas insulation apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021100194A1 true WO2021100194A1 (ja) 2021-05-27

Family

ID=75981573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/045779 Ceased WO2021100194A1 (ja) 2019-11-22 2019-11-22 ガス絶縁機器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12199413B2 (ja)
EP (1) EP4064481A4 (ja)
JP (1) JP7228714B2 (ja)
CN (1) CN114365361A (ja)
WO (1) WO2021100194A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023085791A (ja) * 2021-12-09 2023-06-21 三菱電機株式会社 電力用スイッチギア

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024124633A (ja) * 2023-03-03 2024-09-13 株式会社東芝 ガス遮断器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4660407B2 (ja) 2006-03-27 2011-03-30 株式会社東芝 ガス絶縁開閉器
JP5238622B2 (ja) 2009-06-17 2013-07-17 株式会社東芝 ガス絶縁機器、および、その製造方法
JP2014146515A (ja) * 2013-01-29 2014-08-14 Toshiba Corp 電力用ガス絶縁機器
JP2015076408A (ja) * 2014-12-09 2015-04-20 大陽日酸東関東株式会社 Ｓｆ６ガス回収精製装置及びｓｆ６ガス回収精製方法
WO2019106840A1 (ja) * 2017-12-01 2019-06-06 株式会社 東芝 ガス遮断器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4474896A (en) * 1983-03-31 1984-10-02 Union Carbide Corporation Adsorbent compositions
US5417950A (en) * 1994-07-07 1995-05-23 The Boc Group, Inc. Process for the purification of nitric oxide
US5810910A (en) * 1995-10-06 1998-09-22 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorbents for ozone recovery from gas mixtures
JP2002114504A (ja) 2000-10-02 2002-04-16 Toshiba Corp Ｓｆ６ガス回収装置及び回収方法
US8445398B2 (en) * 2007-07-31 2013-05-21 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Ion exchange process for making molecular sieve composition
JP2014179301A (ja) * 2013-03-15 2014-09-25 Toshiba Corp 電力用ガス絶縁機器及びその運転方法
WO2014187940A1 (en) * 2013-05-23 2014-11-27 Abb Technology Ag Electrical apparatus comprising a contamination-reducing component
KR102242307B1 (ko) 2013-11-12 2021-04-20 에이비비 슈바이쯔 아게 전기 에너지의 생성, 전송, 분배 및/또는 이용을 위한 co2 절연된 전기 장치용 물 및 오염 흡착제
EP3069421B1 (en) * 2013-11-12 2017-09-20 ABB Schweiz AG Water and contamination adsorber for co2 insulated electrical apparatus for the generation, transmission, distribution and/or usage of electrical energy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4660407B2 (ja) 2006-03-27 2011-03-30 株式会社東芝 ガス絶縁開閉器
JP5238622B2 (ja) 2009-06-17 2013-07-17 株式会社東芝 ガス絶縁機器、および、その製造方法
JP2014146515A (ja) * 2013-01-29 2014-08-14 Toshiba Corp 電力用ガス絶縁機器
JP2015076408A (ja) * 2014-12-09 2015-04-20 大陽日酸東関東株式会社 Ｓｆ６ガス回収精製装置及びｓｆ６ガス回収精製方法
WO2019106840A1 (ja) * 2017-12-01 2019-06-06 株式会社 東芝 ガス遮断器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4064481A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023085791A (ja) * 2021-12-09 2023-06-21 三菱電機株式会社 電力用スイッチギア
JP7539363B2 (ja) 2021-12-09 2024-08-23 三菱電機株式会社 電力用スイッチギア

Also Published As

Publication number Publication date
EP4064481A4 (en) 2023-08-30
US20220166198A1 (en) 2022-05-26
JPWO2021100194A1 (ja) 2021-05-27
CN114365361A (zh) 2022-04-15
JP7228714B2 (ja) 2023-02-24
EP4064481A1 (en) 2022-09-28
US12199413B2 (en) 2025-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4660407B2 (ja) ガス絶縁開閉器
JP5127569B2 (ja) ガス絶縁開閉器
CN104051976B (zh) 用于电力的气体绝缘装置及其操作方法
JP2011004494A (ja) ガス絶縁機器、および、その製造方法
JP2015073348A (ja) 電力用ガス絶縁機器
CN105874665A (zh) 用于产生、传输、分配和/或使用电能的co2绝缘电装置的水和污染物吸收剂
KR102595009B1 (ko) Co2로의 co 전환을 위한 세리아계 촉매를 포함하는 회로 차단기
US12199413B2 (en) Gas insulation apparatus
CN106663495A (zh) 1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑丁烯用作气态电绝缘和/或灭弧介质的设备和方法
KR20240042057A (ko) 전기 에너지의 생성, 전송 및/또는 분배를 위한 전기 장치
KR102603005B1 (ko) Co 흡착용 금속 유기 구조체 재료를 포함하는 회로 차단기
JP2014124053A (ja) 電力用ガス絶縁機器
WO2026013893A1 (ja) ガス絶縁機器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19952951

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021558138

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019952951

Country of ref document: EP

Effective date: 20220622

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 202217006386

Country of ref document: IN