JP2015073348A - 電力用ガス絶縁機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】絶縁媒体としてＣＯ２ガスを用いた電力用ガス絶縁機器において、ＣＯ２ガスの解離により発生したＣＯガスを除去し、安全に点検保守を実施できる環境調和型の電力用ガス絶縁機器を提供する。
【解決手段】実施形態の電力用ガス絶縁機器は、密閉容器内に絶縁ガスとして二酸化炭素ガス又は二酸化炭素ガスを含む混合ガスを充填するとともに、当該密閉容器内に一対の接点を配置し、通電時には両者を接触状態に保つことで通電を行い、電流遮断時には接点を乖離させて前記絶縁ガス中にアーク放電を発生させ、そのアーク放電を消弧することで電流を遮断せしめるよう構成された電力用ガス絶縁機器において、前記密閉容器外に、前記二酸化炭素ガスが転換して生成した一酸化炭素ガスを低減させるための一酸化炭素低減機構を配設している。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態の電力用ガス絶縁機器は、密閉容器内に絶縁ガスとして二酸化炭素ガス又は二酸化炭素ガスを含む混合ガスを充填するとともに、当該密閉容器内に一対の接点を配置し、通電時には両者を接触状態に保つことで通電を行い、電流遮断時には接点を乖離させて前記絶縁ガス中にアーク放電を発生させ、そのアーク放電を消弧することで電流を遮断せしめるよう構成された電力用ガス絶縁機器において、前記密閉容器外に、前記二酸化炭素ガスが転換して生成した一酸化炭素ガスを低減させるための一酸化炭素低減機構を配設している。
【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、電力用ガス絶縁機器に関する。
電力の送配電・変電システムにおいては、絶縁媒体として六弗化硫黄（以下、ＳＦ６）ガスを利用した、ガス絶縁開閉装置、ガス遮断器、ガス断路器、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁送電管などの様々な機器が使用されている。これらの機器においては、ＳＦ６ガスを高電圧絶縁媒体のみならず、通電時の発熱を対流により冷却する冷却媒体としてや、ガス遮断器、ガス断路器など電流開閉を伴う機器においては、開閉動作時に発生するアーク放電を消滅させる消弧媒体としても機能させている。
ＳＦ６ガスは非常に安定した不活性なガスであり、無毒、不燃性であると同時に、電気絶縁性能、および放電を消滅させる性能（以下、消弧性能）に極めて優れたガスであり、送配電・変電機器の高性能化、コンパクト化に大きく寄与している。
しかしながら、高い地球温暖化作用を有することが知られており、近年その使用量の削減が望まれている。地球温暖化作用の大きさは一般に地球温暖化係数、すなわちＣＯ２ガスを１とした場合の相対値により表され、ＳＦ６ガスの地球温暖化係数は２３，９００に及ぶことが知られている。
上記の背景で、送配電・変電用機器における絶縁ガスとしてＳＦ６の代わりに二酸化炭素（以下、ＣＯ２）ガスを適用することが提案されている（非特許文献１参照）。ＣＯ２ガスは地球温暖化作用がＳＦ６ガスに比べて２３，９００分の１と非常に小さいため、ＣＯ２ガスをＳＦ６ガスの代わりに送配電・変電用機器に適用することで、地球温暖化への影響を大幅に抑制することが可能である。
また、ＣＯ２ガスの絶縁性能および消弧性能はＳＦ６ガスに比べると劣るものの、ＳＦ６ガスが電力用ガス絶縁機器に適用される以前に絶縁、消弧媒体として主に使用していた空気に比べると消弧性能ははるかに優れ、また絶縁性能も同等かそれ以上であることが知られている。すなわち、ＣＯ２ガスをＳＦ６ガスの代わりに適用することで、概ね良好な性能を有し、かつ地球温暖化への影響を抑制した環境に優しい送配電・変電用機器を提供することが可能である。
ところで、ガス遮断器やガス断路器などのように、その機能として電流開閉を伴う機器は、その動作にともない必然的に密閉容器内ではアーク放電が発生する。密閉容器内でアーク放電が生じた場合には、密閉容器内に充填したガスは放電過程においてプラズマ化し、分子の解離、再結合が生じる。
従来変電機器に使用されているＳＦ６ガスは非常に安定した分子構造であるので、放電によりひとたび分子が解離しても、通常の環境ではほとんどが元のＳＦ６分子へと再結合することが知られている。一方、アーク放電により解離したＣＯ２は元のＣＯ２へと再結合し難く、一酸化炭素（ＣＯ）ガスと酸素ガスとに解離してしまう。酸素ガスは、密閉容器内の例えば銅や鉄などの金属と酸化反応して消費されるが、有毒ガスであるＣＯガスは残存してしまう可能性がある。
ＣＯガスが残存していると、ガス遮断器など電流開閉を行うＣＯ２ガス絶縁機器の内部点検時に、充填ガスを大気開放する際にＣＯガスを吸気する可能性があり、現状ではＣＯガスの排出場所や排出方向を限定するか、もしくはＣＯガスを回収するかしなければならず、ガス交換や保守点検の作業効率がＳＦ６ガス遮断器と比較して改善されないという課題が生じた。
従来、合成ゼオライトを吸着剤として用いることで、電流開閉後の充填ガス中に浮遊しているＳＦ６分解ガスに対しては吸着・分離することが可能であったが、絶縁ガスとしてＣＯ２ガスをＳＦ６ガスの代わりに適用した場合、これらゼオライトは絶縁ガスであるＣＯ２を吸着してしまい、ＣＯを十分取り除くことができないという問題がある。
内井、河野、中本、溝口、「消弧媒体としてのＣＯ２ガスの基礎特性と実規模モデル遮断器による熱的遮断性能の検証」、電気学会論文Ｂ、１２４巻、３号、ｐｐ．４６９〜４７５、２００４年
本発明は、絶縁媒体としてＣＯ２ガスを用いた電力用ガス絶縁機器において、ＣＯ２ガスの解離により発生したＣＯガスを除去し、安全に点検保守を実施できる環境調和型の電力用ガス絶縁機器を提供することを目的とする。
実施形態の電力用ガス絶縁機器は、密閉容器内に絶縁ガスとして二酸化炭素ガス又は二酸化炭素ガスを含む混合ガスを充填するとともに、当該密閉容器内に一対の接点を配置し、通電時には両者を接触状態に保つことで通電を行い、電流遮断時には接点を乖離させて前記絶縁ガス中にアーク放電を発生させ、そのアーク放電を消弧することで電流を遮断せしめるよう構成された電力用ガス絶縁機器において、前記密閉容器外に、前記二酸化炭素ガスが転換して生成した一酸化炭素ガスを低減させるための一酸化炭素低減機構を配設している。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の一例として、主に高電圧系統において事故電流を遮断するために使用されているパッファ形ガス遮断器の断面構造図である。なお、図１の各部品は概ね同軸円筒形状であり、図１においては、電流遮断動作中の状態を示している。
図１は、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の一例として、主に高電圧系統において事故電流を遮断するために使用されているパッファ形ガス遮断器の断面構造図である。なお、図１の各部品は概ね同軸円筒形状であり、図１においては、電流遮断動作中の状態を示している。
図１に示すパッファ形ガス遮断器１は、接地された金属や碍子などからなる密閉容器２を有している。密閉容器２内には、電気絶縁媒体及びアーク消弧媒体として二酸化炭素（ＣＯ２）ガス又はＣＯ２ガスを主体とする混合ガス１ａが充填されている。なお、ＣＯ２ガスと混合するガスとしては、窒素ガスや不活性ガスなどの非反応性ガスを挙げることができる。
密閉容器２内には、固定通電部３ａ、固定アーク接触子３ｂ等で構成される固定部３が支持絶縁物７を介して絶縁固定される。また、絶縁ノズル４ａ、可動アーク接触子４ｂ、通電接触子４ｃ、パッファシリンダ４ｄが、駆動ロッド４ｅに取り付けられて構成される可動部４が、密閉容器２内に移動可能に、かつ密閉容器２から絶縁支持されて、固定部３に対向して設置される。なお、絶縁ノズル４ａは耐アーク性の高い絶縁物であるポリテトラフルオロエチレン等から構成する。
電流は通電導体１０と図示してないブッシングを介して外部に引き出される。通電導体１０は、スペーサ１１により絶縁支持されると同時に、密閉容器２内のガス空間の領域も当該スペーサ１１により区分される。可動部４の可動性は、駆動ロッド４ｅが、支持絶縁物７を介して、駆動装置８内の可動部に連結されることにより達成される。
また、密閉容器２の左底部には、配管１３を介して一酸化炭素低減機構としての吸着容器１４及び当該吸着容器１４内に充填された、ＣＯ２ガスに対して一酸化炭素（ＣＯ）ガスを選択的に吸着する吸着剤１４ａからなる一酸化炭素吸着機構が配設されている。なお、本実施形態において、一酸化炭素吸着機構を構成する吸着容器１４等は、図１に示すように、密閉容器２の左下側に配設しているが、吸着容器１４等の配設箇所は特に限定されるものではない。
ＣＯ２ガスに対してＣＯガスを選択的に吸着する物質としては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉなどを１成分以上含む物質が挙げられる。これらの金属は、ＣＯガスを表面に物理的に吸着し、又は何らかの化学結合若しくは化学物質を形成することにより、ＣＯガスを選択的に吸着する性質を有する。
なお、物質の形状や形態についても特に指定しない。また、これらは、担体に担持されていてもよく、担体の成分や担体の形状についても特に指定はしない。例えば球状な担体を挙げることができるが、これ以外にも、円柱状、円筒状の担体等が挙げることができる。
例えば、図２に示すように、吸着剤１４ａとしてのＰｔ等を、Ａｌ２Ｏ３あるいはＴｉＯ２からなる担体１４ｂに担持させて、球状の構造体とすることができる。この場合、吸着剤１４ａは、担体１４ｂの表面に存在するようになるので、各吸着剤１４ａとＣＯガスとの接触効率が向上する。したがって、吸着剤１４ａに対するＣＯガスの吸着能が向上する。
図２に示すように、Ａｌ２Ｏ３からなる担体１４ｂに吸着剤１４ａを担持させるには、例えば、含浸法、析出沈殿法や析出還元法などの液相法、有機金属錯体を出発物質として使用する方法、金属ターゲットをスパッタする方法などが一般的に挙げられるが、特にその手法は問わない。
なお、図２に示すように、吸着剤１４ａが担体１４ｂに担持された場合は、約φ２〜５ｍｍ程度の球状構造体であり、Ｐｔ等の吸着剤１４ａは例えば０．１〜１質量％程度含まれる。但し、実際には、アーク放電により発生すると予想されるＣＯの分子数が十分吸着できる量（個数）の吸着剤１４ａを配設する。
一方、例えば吸着剤１４ａを担体１４ｂ上に担持させることなく、例えば造粒して吸着剤１４ａの凝集体を形成した場合、この凝集体の内部に位置する吸着剤１４ａに対してＣＯガスが接触して吸着されるためには、ＣＯガスが凝集体の空隙を介して当該凝集体の内部にまで浸透する必要がある。しかしながら、上述のような凝集体は一般には緻密であるので、当該凝集体の内部にまでＣＯガスが浸透するのは困難である。したがって、吸着剤１４ａがこのような凝集体を形成する場合は、吸着剤１４ａのＣＯガスの吸着能が低下する場合がある。
次に、図１に示すガス遮断器１の動作について説明する。
固定アーク接触子３ｂおよび可動アーク接触子４ｂは遮断器投入時では接触導通状態にあり、遮断動作時においては相対移動により開離するとともに、両接触子３ｂ、４ｂ間に遮断アーク放電６が発生する。
固定アーク接触子３ｂおよび可動アーク接触子４ｂは遮断器投入時では接触導通状態にあり、遮断動作時においては相対移動により開離するとともに、両接触子３ｂ、４ｂ間に遮断アーク放電６が発生する。
次いで、固定されているピストン５がパッファシリンダ４ｄの内部空間を圧縮して同部の圧力を上昇させる。そして、パッファシリンダ４ｄ内に存在するＣＯ２ガス１ａが高圧力のガス流となり、ノズル４ａによって整流された後、アーク接触子３ｂ、４ｂ間に発生したアーク放電６に対して吹付けられる。これにより、アーク接触子３ｂ、４ｂ間に発生した導電性のアーク放電６は消滅し電流は遮断される。アーク放電６に吹付けられたガスはガス流９となり固定部３内部を通過し、密閉容器２内に放散される。
ＣＯ２ガス中でアーク放電６が生じた場合、本来絶縁ガスとして存在すべきＣＯ２ガスの量が減少し、代わりに分解ガスであるＣＯガスが増大するが、本実施形態では、密閉容器２の左下側に、配管１３を介して吸着剤１４ａが充填された吸着容器１４を配設しているので、上記ＣＯガスは配管１３を介して吸着容器１４内に導入されることにより、吸着剤１４ａによって吸着されるようになる。その結果、密閉容器２内のＣＯガス濃度が時間経過とともに減少し、密閉容器２中には残存しないようになる。したがって、内部点検等の充填ガス開放時に人体に危険を及ぼす恐れを回避することができる。
なお、吸着容器１４内における吸着剤１４ａによるＣＯガスの吸着量は、配管１３の、吸着容器１４の後段に配設されたＣＯガス濃度計測器１５によって計測する。ＣＯガス濃度計測器１５で計測されたＣＯガスの計測量が許容の範囲を超える場合は、吸着容器１４内に充填する吸着剤１４ａを新しいものに交換する、あるいは吸着剤１４ａを適宜補充することにより、当該吸着剤１４ａによるＣＯガスの吸着を十分に行い、許容範囲を超えるＣＯガスが絶縁機器１の外部に漏洩しないようにする。
また、吸着容器１４内にＣＯガスを導入するに際しては、ＣＯガスの対流を利用して行うこともできるが、例えば配管１３の末端に図示しないポンプなどを配設し、当該ポンプによる排気力を用いて行うこともできる。後者の場合には、短時間で多量のＣＯガスを吸着容器１４内に導入することができるので、密閉容器２内で生成したＣＯガスを吸着容器１４内に充填された吸着剤１４ａによって短時間で吸着して処理し、ＣＯガスの低減を図ることができる。
以上より、本実施形態では、絶縁媒体としてＣＯ２ガスを用いた電力用ガス絶縁機器において、ＣＯ２ガスの解離により発生したＣＯガスを除去し、安全に点検保守を実施できる環境調和型の電力用ガス絶縁機器を提供することができる。
なお、ＣＯ２ガスの解離によって発生した酸素（Ｏ２）ガスは、例えば密閉容器２内の金属類、特に銅や鉄を酸化させＣｕＯやＦｅＯなどの酸化物となる。また、配管１３の壁面をＦｅＯ等に酸化させる作用を有する。
本実施形態では、電力用ガス絶縁機器の一例として、パッファ形ガス遮断器について説明したが、絶縁ガスとしてＣＯ２ガスを用いるガス絶縁開閉装置、ガス断路器、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁送電管などの電力用ガス絶縁機器に対して適用することができる。
（第２の実施形態）
図３及び図４は、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の一例としてのパッファ形ガス遮断器の吸着剤に対する担体の断面構造図である。なお、第１の実施形態に示すガス遮断器１の構成要素と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
図３及び図４は、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の一例としてのパッファ形ガス遮断器の吸着剤に対する担体の断面構造図である。なお、第１の実施形態に示すガス遮断器１の構成要素と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
第１の実施形態では、密閉容器２内でアーク放電６に対して絶縁ガスであるＣＯ２ガスを吹付けた場合に発生するＣＯガスを、図２に示すような球状物質のＡｌ２Ｏ３等の担体１４ｂに吸着剤１４ａを担持させて用いたが、本実施形態では、図３及び図４に示すように、担体１４ｂとしてハニカム構造の担体を用いている。
また、図３及び図４に示すように、ハニカム構造の開口部の形状は六角形及び正方形のいずれであってもよいし、これら以外の多角形あるいは円形であってもよい。
このようなハニカム構造の担体１４ｂを用いた場合において、吸着剤１４ａは、図５に示すように、ハニカム構造の開口部の壁面に付着させる。この場合、ＣＯガスは担体１４ｂであるハニカム構造の開口部内を容易に拡散し、図２に示すような球状物質のＡｌ２Ｏ３等の担体１４ｂに吸着剤１４ａを担持させた場合と同様に、各吸着剤１４ａとＣＯガスとの接触効率が向上する。したがって、吸着剤１４ａに対するＣＯガスの吸着能が向上する。
また、担体１４ｂであるハニカム構造は、メタルやコージェライト等から構成しているので、軽量かつ高強度等の利点を有する。したがって、本実施形態における吸着剤１４ａ及び担体１４ｂを含む吸着剤１４の、ガス遮断器１の密閉容器２内での構造安定性が向上する。
なお、吸着剤１４ａは、第１の実施形態と同様であり、当該吸着剤１４ａのハニカム構造の担体１４ｂの開口部への付着は、前述と同じように、例えば、含浸法、析出沈殿法や析出還元法などの液相法、有機金属錯体を出発物質として使用する方法、金属ターゲットをスパッタする方法などのようにして行う。
さらに、その他のガス遮断器の構造及び動作については第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
また、本実施形態では、電力用ガス絶縁機器の一例として、パッファ形ガス遮断器について説明したが、絶縁ガスとしてＣＯ２ガスを用いるガス絶縁開閉装置、ガス断路器、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁送電管などの電力用ガス絶縁機器に対して適用することができる。
（第３の実施形態）
図６は、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の一例としてのパッファ形ガス遮断器の断面構造図である。なお、第１の実施形態に示すガス遮断器１と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
図６は、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の一例としてのパッファ形ガス遮断器の断面構造図である。なお、第１の実施形態に示すガス遮断器１と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
本実施形態のガス遮断器１−１では、図１に示す第１の実施形態のガス遮断器１の、吸着容器１４の後方において、二酸化炭素回収機構としてのＣＯ２ガス回収タンク１６が配設された点で相違し、その他の構成については同様である。したがって、以下においては、ＣＯ２ガス回収タンク１６を配設したことによる作用効果について説明する。
第１の実施形態で説明したように、ＣＯ２ガス中でアーク放電６が生じた場合、本来絶縁ガスとして存在すべきＣＯ２ガスの量が減少し、代わりに分解ガスであるＣＯガスが増大し、当該ＣＯガスは対流あるいはポンプ等による排気力によって吸着容器１４内に導入される。一方、密閉容器２内に残存しているＣＯ２ガスもＣＯガスとともに吸着容器１４内に導入されるようになる。上述したように、ＣＯガスは吸着容器１４内に充填された吸着剤１４ａによって吸着されるが、吸着剤１４ａはＣＯ２ガスに対する吸着能が低いため、吸着容器１４内に導入されたＣＯ２ガスはそのほとんどが吸着剤１４ａで吸着されることなく、吸着容器１４外に排出されることになる。ＣＯ２ガスは地球温暖化ガスの代表的なものであって、環境保護の観点から装置外にそのまま排出するのは好ましくない。
しかしながら、本実施形態では、図６に示すように、吸着容器１４の後段にＣＯ２ガス回収タンク１６を配設しているので、吸着容器１４で吸着されることなく排出されたＣＯ２ガスは、当該回収タンク１６内に貯留されるようになる。したがって、ＣＯ２ガスがそのまま装置外に排出されるのを抑制することができるので、地球温暖化等を抑制することができ、環境保護に貢献することができる。
その他のガス遮断器の構造及び動作については第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
また、本実施形態では、電力用ガス絶縁機器の一例として、パッファ形ガス遮断器について説明したが、絶縁ガスとしてＣＯ２ガスを用いるガス絶縁開閉装置、ガス断路器、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁送電管などの電力用ガス絶縁機器に対して適用することができる。
（第４の実施形態）
図７は、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の一例としてのパッファ形ガス遮断器の断面構造図である。なお、第１の実施形態及び第３の実施形態に示すガス遮断器１及び１−１と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
図７は、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の一例としてのパッファ形ガス遮断器の断面構造図である。なお、第１の実施形態及び第３の実施形態に示すガス遮断器１及び１−１と同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の符号を用いている。
本実施形態のガス遮断器１−２では、図６に示す第３の実施形態のガス遮断器１−１の、吸着容器１４及び吸着剤１４ａに代えて、反応容器１７及び当該反応容器１７内に充填された酸化剤１７ａとからなる一酸化炭素反応機構が配設されている。さらに、図６に示す第３の実施形態のガス遮断器１−１に対して、密閉容器２の後段であって反応容器１７の前段において、酸素ガス又は酸素を含む混合ガスを導入するための配管１８が配設されている。したがって、以下においては、第３の実施形態との相違点に着目して本実施形態を説明する。
具体的に、図７に示すパッファ形ガス遮断器１−２は、図１に示すパッファ形ガス遮断器１と同様に、固定通電部３ａ、固定アーク接触子３ｂ等で構成される固定部３が支持絶縁物７を介して絶縁固定され、絶縁ノズル４ａ、可動アーク接触子４ｂ、通電接触子４ｃ、パッファシリンダ４ｄが、駆動ロッド４ｅに取り付けられて構成される可動部４が内部を移動可能に配設された密閉容器２を有しており、その左底部には、配管１３を介して一酸化炭素低減機構としての反応容器１７及び当該反応容器１７内に充填された、酸化剤１７ａからなる一酸化炭素反応機構が配設されている。
また、密閉容器２の後段であって反応容器１７の前段において、酸素（Ｏ２）ガス又は酸素（Ｏ２）を含む混合ガスを反応容器１７内に導入するための配管１８が配設されている。なお、以下に説明するように、配管１８から反応容器１７内に供給されるＯ２ガス等は、密閉容器２内で発生したＣＯガスをＣＯ２ガスに酸化させるための酸化ガスとして機能するので、配管１８は上記一酸化炭素分解機構の一部を構成することになる。Ｏ２ガスと混合するガスとしては、窒素ガスや不活性ガスなどの非反応性ガスを挙げることができる。
本実施形態において、一酸化炭素低減機構を構成する反応容器１７等は、図７に示すように、密閉容器２の左下側に配設しているが、反応容器１７等の配設箇所は特に限定されるものではない。
酸化剤１７ａとしては、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＣｅの少なくとも一種の金属触媒を挙げることができる。このような金属触媒を用いることにより、密閉容器２内でＣＯ２ガスが分解することによりＣＯガスとともに発生したＯ２ガスが、上記金属触媒に解離吸着して活性な原子状酸素となるので、反応容器１７内に導入されたＣＯガスをいわゆる触媒反応によって簡易に酸化して、二酸化炭素に転換することができる。
なお、上記金属触媒の形状や形態についても特に指定しない。また、これらは、担体に担持されていてもよく、担体の成分や担体の形状についても特に指定はしない。例えば球状な担体を挙げることができるが、これ以外にも、円柱状、円筒状の担体等が挙げることができる。
例えば、図２に示す吸着剤１４ａに代えて、酸化剤（金属触媒）１７ａとしてのＰｔ等を、Ａｌ２Ｏ３あるいはＴｉＯ２からなる担体１４ｂに担持させて用いることができる。この場合、酸化剤１７ａは、担体１４ｂの表面に存在するようになるので、酸化剤１７ａとＣＯガスとの接触効率が向上する。したがって、酸化剤１７ａによるＣＯガスのＣＯ２ガスへの転換能が向上する。
なお、図２に示すように、Ａｌ２Ｏ３からなる担体１４ｂに酸化剤（金属触媒）１７ａを担持させるには、例えば、含浸法、析出沈殿法や析出還元法などの液相法、有機金属錯体を出発物質として使用する方法、金属ターゲットをスパッタする方法などが一般的に挙げられるが、特にその手法は問わない。
一方、例えば酸化剤（金属触媒）１７ａを担体１４ｂ上に担持させることなく、例えば造粒して酸化剤１７ａの凝集体を形成した場合、この凝集体の内部に位置する酸化剤１７ａに対してＯ２ガスが接触して原子状酸素となるためには、Ｏ２ガスが凝集体の空隙を介して当該凝集体の内部にまで浸透する必要がある。しかしながら、上述のような凝集体は一般には緻密であるので、当該凝集体の内部にまでＯ２ガスが浸透するのは困難である。したがって、酸化剤１７ａがこのような凝集体を形成する場合は、酸化剤１７ａのＣＯガスのＣＯ２ガスへの転換能が低下する場合がある。
ガス遮断器１−２のその他の特徴及び構成については、第１の実施形態におけるガス遮断器１及び第３の実施形態におけるガス遮断器１−１と同様であるので、詳細については省略する。
次に、図７に示すガス遮断器１−２の動作について説明する。
固定アーク接触子３ｂおよび可動アーク接触子４ｂは遮断器投入時では接触導通状態にあり、遮断動作時においては相対移動により開離するとともに、両接触子３ｂ、４ｂ間に遮断アーク放電６が発生する。
固定アーク接触子３ｂおよび可動アーク接触子４ｂは遮断器投入時では接触導通状態にあり、遮断動作時においては相対移動により開離するとともに、両接触子３ｂ、４ｂ間に遮断アーク放電６が発生する。
次いで、固定されているピストン５がパッファシリンダ４ｄの内部空間を圧縮して同部の圧力を上昇させる。そして、パッファシリンダ４ｄ内に存在するＣＯ２ガス１ａが高圧力のガス流となり、ノズル４ａによって整流された後、アーク接触子３ｂ、４ｂ間に発生したアーク放電６に対して吹付けられる。これにより、アーク接触子３ｂ、４ｂ間に発生した導電性のアーク放電６は消滅し電流は遮断される。アーク放電６に吹付けられたガスはガス流９となり固定部３内部を通過し、密閉容器２内に放散される。
ＣＯ２ガス中でアーク放電６が生じた場合、本来絶縁ガスとして存在すべきＣＯ２ガスの量が減少し、代わりに分解ガスであるＣＯガスが増大するが、本実施形態では、密閉容器２の左下側に、配管１３を介して酸化剤１７ａが充填された反応容器１７を配設しているので、上記ＣＯガスは配管１３を介して反応容器１７内に導入されることにより、酸化剤１７ａによる酸化反応（触媒反応）によってＣＯ２ガスに転換されるようになる。また、配管１８から酸素ガス又は酸素を含む混合ガスを反応容器１７内に導入するようにしているので、反応容器１７及び配管１３の反応容器１７に至る部分を例えば室温℃〜２００℃に加熱することにより、上記酸素ガス等が酸化剤として機能するようになり、ＣＯガスをＣＯ２ガスに転換するようになる。
その結果、密閉容器２内のＣＯガス濃度が時間経過とともに減少し、密閉容器２中には残存しないようになる。したがって、内部点検等の充填ガス開放時に人体に危険を及ぼす恐れを回避することができる。
なお、反応容器１７内における酸化剤１７ａによるＣＯガスのＣＯ２ガスへの転換量は、配管１３の、反応容器１７の後段に配設されたＣＯガス濃度計測器１５によって計測する。ＣＯガス濃度計測器１５で計測されたＣＯガスの計測量が許容の範囲を超える場合は、反応容器１７内に充填する酸化剤１７ａを新しいものに交換する、あるいは酸化剤１７ａを適宜補充する、又は供給する酸素ガス等の供給量を増大させたり、酸素濃度を増大させたりすることにより、ＣＯガスのＣＯ２ガスへの転換を十分に行い、許容範囲を超えるＣＯガスが絶縁機器１−２の外部に漏洩しないようにする。
本実施形態においても、反応容器１７内にＣＯガスを導入するに際しては、ＣＯガスの対流を利用して行うこともできるが、例えば配管１３の末端に図示しないポンプなどを配設し、当該ポンプによる排気力を用いて行うこともできる。後者の場合には、短時間で多量のＣＯガスを反応容器１７内に導入することができるので、密閉容器２内で生成したＣＯガスを反応容器１７内に充填された酸化剤１７ａ等によって短時間で酸化してＣＯ２ガスに転換し、ＣＯガスの低減を図ることができる。
なお、本実施形態では、ＣＯガスに対する酸化剤として、反応容器１７内に充填した酸化剤１７ａと酸素ガス等とを用いているが、いずれか一方、例えば酸化剤１７ａ又は酸素ガス等を酸化剤として用いることもできる。
以上より、本実施形態では、絶縁媒体としてＣＯ２ガスを用いた電力用ガス絶縁機器において、ＣＯ２ガスの解離により発生したＣＯガスを除去し、安全に点検保守を実施できる環境調和型の電力用ガス絶縁機器を提供することができる。
本実施形態では、電力用ガス絶縁機器の一例として、パッファ形ガス遮断器について説明したが、絶縁ガスとしてＣＯ２ガスを用いるガス絶縁開閉装置、ガス断路器、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁送電管などの電力用ガス絶縁機器に対して適用することができる。
以上、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掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
１，１−１，１−２ パッファ形ガス遮断器
１ａ ＣＯ２ガス若しくはＣＯ２ガスを主体とする混合ガス
２ 密閉容器
３ 固定部
３ａ 固定通電部
３ｂ 固定アーク接触子
４ 可動部
４ａ 絶縁ノズル
４ｂ 可動アーク接触子
４ｃ 通電接触子
４ｄ パッファシリンダ
５ ピストン
６ アーク放電
７ 支持絶縁物
８ 操作機構
９ ガス流
１０ 通電導体
１１ 絶縁スペーサ
１３ 配管
１４ 吸着剤
１４ａ 吸着剤
１４ｂ 担体
１５ ＣＯガス濃度計測器
１６ ＣＯ２ガス回収タンク
１７ 反応容器
１７ａ 酸化剤
１８ 配管
１ａ ＣＯ２ガス若しくはＣＯ２ガスを主体とする混合ガス
２ 密閉容器
３ 固定部
３ａ 固定通電部
３ｂ 固定アーク接触子
４ 可動部
４ａ 絶縁ノズル
４ｂ 可動アーク接触子
４ｃ 通電接触子
４ｄ パッファシリンダ
５ ピストン
６ アーク放電
７ 支持絶縁物
８ 操作機構
９ ガス流
１０ 通電導体
１１ 絶縁スペーサ
１３ 配管
１４ 吸着剤
１４ａ 吸着剤
１４ｂ 担体
１５ ＣＯガス濃度計測器
１６ ＣＯ２ガス回収タンク
１７ 反応容器
１７ａ 酸化剤
１８ 配管
Claims (10)
- 密閉容器内に絶縁ガスとして二酸化炭素ガス又は二酸化炭素ガスを含む混合ガスを充填するとともに、当該密閉容器内に一対の接点を配置し、通電時には両者を接触状態に保つことで通電を行い、電流遮断時には接点を乖離させて前記絶縁ガス中にアーク放電を発生させ、そのアーク放電を消弧することで電流を遮断せしめるよう構成された電力用ガス絶縁機器において、
前記密閉容器外に、前記二酸化炭素ガスが転換して生成した一酸化炭素ガスを低減させるための一酸化炭素低減機構を配設したことを特徴とする、電力用ガス絶縁機器。 - 前記一酸化炭素低減機構は、前記二酸化炭素ガスに対して前記一酸化炭素ガスを選択的に吸着する吸着剤と、当該吸着剤が充填された吸着容器とを含む一酸化炭素吸着機構であることを特徴とする、請求項１に記載の電力用ガス絶縁機器。
- 前記吸着剤は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、及びＴｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の一酸化炭素ガス吸着剤を含むことを特徴とする、請求項２に記載の電力用ガス絶縁機器。
- 前記吸着剤は担体に担持されており、前記吸着剤は前記吸着剤及び前記担体を含むことを特徴とする、請求項２又は３に記載の電力用ガス絶縁機器。
- 前記担体が、ハニカム形状であることを特徴とする、請求項４に記載の電力用ガス絶縁機器。
- 前記一酸化炭素吸着機構の後段に二酸化炭素回収機構を配設したことを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一に記載の電力用ガス絶縁機器。
- 前記一酸化炭素低減機構は、前記一酸化炭素ガスを触媒反応により二酸化炭素ガスに転換して低減する一酸化炭素反応機構であることを特徴とする、請求項１に記載の電力用ガス絶縁機器。
- 前記触媒反応に用いる触媒は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＣｅからなる群より選ばれる少なくとも一種の酸化触媒を含むことを特徴とする、請求項７に記載の電力用ガス絶縁機器。
- 前記触媒反応は、酸素ガス又は酸素を含む混合ガスを含むことを特徴とする、請求項７又は８に記載の電力用ガス絶縁機器。
- 前記一酸化炭素分解機構の後段に二酸化炭素回収機構を配設したことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一に記載の電力用ガス絶縁機器。
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