(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部にフランジを有する複数の筒状部材を前記フランジで連結したガス容器と、
前記筒状部材の周面に設けられ、前記ガス容器に気体を給排気するための給排気口と、
前記給排気口の直近に取り付けられ、水分吸着剤が収容された水分吸着室を有した吸着装置とを備え、
前記吸着装置は、
前記水分吸着室の一部に水分吸着剤を収容した容器と、
前記容器の前記水分吸着剤の収容位置と前記給排気口との間の壁面に設けられ、前記容器内のガスを前記水分吸着室を通じて吸排気する第１のガス通路と、
前記容器と前記吸排気口との当接面に設けられ、前記ガス容器と前記水分吸着室とを連通させる第２のガス通路と
を具備するガス絶縁開閉装置。
【請求項２】
前記給排気口が前記筒状部材の周面に複数設けられていた場合、前記吸着装置の吸着水分量が前記ガス容器に浸透する浸透水分量を上回る１または複数の前記吸着装置を前記給排気口に取り付けた請求項１記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項３】
前記吸着装置は、前記給排気口への取付面と対向する面が開口とされており、前記開口が蓋により閉口されている請求項１記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項４】
ガス容器の給排気口を真空引きして前記ガス容器に封入されている絶縁ガスを回収する工程と、
前記絶縁ガスを回収した後、前記給排気口から前記ガス容器に水分管理された不活性ガスを封入する工程と、
前記ガス容器に前記不活性ガスを封入した後、前記給排気口に封じ切り用の吸着装置を取り付ける工程と、
前記吸着装置に設けられたガス通路を真空引きして前記ガス容器内の不活性ガスを回収する工程と、
前記不活性ガスを回収した後、前記ガス通路から前記ガス容器へ新たな絶縁ガスを封入する工程と
を有するガス絶縁開閉装置のガス置換方法。
【請求項５】
前記低水分濃度に管理されたガスとして、ドライエアまたは窒素ガスを用いた請求項４記載のガス絶縁開閉装置のガス置換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ガス絶縁開閉装置およびそのガス置換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９７０年代の初期に送配電設備などに導入されたガス絶縁開閉装置（以下「ＧＩＳ」と称す）は、ここにきてメンテナンスの時期が到来するものが多く、保守性の向上が望まれている。
【０００３】
一般に、ＧＩＳのタンク内には、高い絶縁性能を有する絶縁ガスが封入されているが、ガス中の水分濃度が絶縁性能に多大な影響を及ぼすことから、ガス中の水分濃度を一定の管理値以下に維持する必要がある。
【０００４】
古いＧＩＳは、タンクの繋ぎ部分のシール性能の品質が現在ほど確立されていなかったことから、ガスが漏れることを前提に、例えばタンク外にガスを循環させるための循環装置を設け、循環装置とタンクとを配管で繋いでガスを循環させ、循環装置で一括してガスの水分濃度を管理する方式（以下「ガス循環方式」と称す）をとっていた。
【０００５】
ガス循環方式の場合、タンク外に配管を設ける他、循環装置という余分な装置を動かす必要があることから、経年劣化による故障の問題や配管などの循環系統からのガスリークの増加など、保守上、大きな問題となる。
【０００６】
なお、現在のＧＩＳは、タンクのシール性能の信頼性が向上し、気密性が高まったことからガス循環方式ではなく、水分を吸着する吸着装置専用の取り付け部をタンクに予め設けておき、取り付け部に吸着装置を取り付けてガスの水分量を管理する方式（封じ切り方式）が主流となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２９３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来からあるガス循環方式のガス絶縁開閉装置を、封じ切り方式に変更するためには、タンク毎に吸着装置を取り付ける必要があるが、ガス循環方式のタンクには、吸着装置を取り付ける場所が無いことから、機器の分解、タンクの改造が必要になり、その改造のためには、長期間の設備の運転停止や莫大な費用が発生することになる。
【０００９】
また、現状のガス循環方式のタンクに接続されている配管系統に個別の吸着装置を取り付けて水分管理を行なおうとすると、配管のガス通路の断面積が小さく吸着装置までの経路が長くなることから、配管のガス通路に吸着装置を単に取り付けただけでは水分吸着能力に制限があり必要な水分抑制効果が期待できない。
【００１０】
さらに、既存のガス絶縁開閉装置に対して封じ切り化のための工事を実施しようとすると、ガス循環を一旦止めて、機器中のガスを回収し大気中で入れ替える必要があるが、大気中にはガス絶縁開閉装置の管理値に比べ非常に多い水分が含まれており、改造工事中に機器内に多くの水分が吸湿されてしまい、封じ切り化後の水分管理ができなくなるという問題もある。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、現在運転中のガス循環方式の絶縁開閉装置の高圧ガス容器を分解することなく封じ切り方式に切り替えることができ、以後の水分管理を含む機器の保守および管理を低コストに行うことができるガス絶縁開閉装置およびそのガス置換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態のガス絶縁開閉装置は、ガス容器、給排気口、吸着装置を備える。ガス容器は端部にフランジを有する複数の筒状部材をフランジで連結したものである。給排気口はガス容器に気体を給排気するためのものであり、筒状部材の周面に設けられている。吸着装置は、給排気口に取り付けられている。吸着装置は水分吸着剤が収容された水分吸着室を有している。吸着装置は、容器、第１のガス通路、第２のガス通路を備える。容器は水分吸着室の一部に水分吸着剤を収容する。第１のガス通路は容器の水分吸着剤の収容位置と給排気口との間の壁面に設けられており、容器内のガスを水分吸着室を通じて吸排気する。第２のガス通路は容器と吸排気口との当接面に設けられており、ガス容器と水分吸着室とを連通させる。
【００１３】
実施形態のガス置換方法は、ガス容器の給排気口を真空引きしてガス容器に封入されている絶縁ガスを回収する工程と、絶縁ガスを回収した後、給排気口からガス容器に水分管理された不活性ガスを封入する工程と、ガス容器に不活性ガスを封入した後、給排気口に封じ切り用の吸着装置を取り付ける工程と、吸着装置に設けられたガス通路を真空引きしてガス容器内の不活性ガスを回収する工程と、不活性ガスを回収した後、ガス通路からガス容器へ新たな絶縁ガスを封入する工程とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態のガス絶縁開閉装置の構成を示す図である。
【図２】図１のガス絶縁開閉装置の吸着装置の一例を示す構成図である。
【図３】吸着装置の構成の他の例を示す構成図である。
【図４】オーリング取付箇所（大気中の水分が透過してくる部分）の断面を示す図である。
【図５】既存のガス循環方式のガス絶縁開閉装置の構成を示す図である。
【図６】低水分濃度に管理されたガスを封入する様子を示す図である。
【図７】外部から高圧ガス容器内に水分が透過する様子を示す図である。
【図８】ガス絶縁開閉装置を試験運用（検証試験）したとき高圧ガス容器内の水分濃度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。図１は実施形態のガス絶縁開閉装置の構成を示す図、図２は吸着装置の内部構成を示す図である。
【００１６】
図１、図２に示すように、この実施形態のガス絶縁開閉装置は、吸着装置１、高電圧導体２、筒状部材としての金属タンク３、配管ボス４、連成計５、スイッチ６、高圧ガス容器７、バルブ８、支持絶縁物としてのスペーサ９、オーリング１０などを備える。
【００１７】
金属タンク３の端部にはフランジ３ａが設けられている。高圧ガス容器７は複数の金属タンク３をフランジ３ａどうしで、またはスペーサ９を介して連結したものである。
【００１８】
個々の金属タンク３の周面には配管ボスガス通路１７を有する配管ボス４が少なくとも１つ設けられている。配管ボス４（配管ボスガス通路１７）は高圧ガス容器７にガスまたはエアなどの気体を給排気するための給排気口である。配管ボス４には吸着装置１が取り付けられている。なお吸着装置１の内部構成については図２で説明する。
【００１９】
連成計５は高圧ガス容器７に封入されているガスの圧力計である。スイッチ６は連成計５により計測されるガス圧が所定の管理値外に達した場合に警報を発報する。
【００２０】
スペーサ９は、高電圧導体１を高圧ガス容器７のほぼ中心位置に絶縁支持すると共に、高圧ガス容器７をいくつかの空間（領域）に仕切るものである。オーリング１０は金属タンク３どうしの連結部またはスペーサ９を介した連結部をシール（封止）するためのものである。
【００２１】
図２に示すように、吸着装置１は、一端が開口した容器１１と、この容器１１の開口を塞ぐ蓋１４と、容器１１内に収容された水分吸着剤１２と、第１のガス通路であるバルブ用ガス通路１５と、第２のガス通路である接続用ガス穴１８とを備える。
【００２２】
水分吸着剤１２は例えば合成ゼオライトなどであり、通気性の袋１３に入れた状態で容器１１に収容される。蓋１４は配管ボス４への容器１１の取付面と対向する面の開口を閉口している。蓋１４はネジなどで容器１１に固着されている。
【００２３】
容器１１の配管ボス４との当接面には配管ボス４に設けられた配管ボスガス通路１７と同径の穴、すなわち接続用ガス穴１８が設けられており、高圧ガス容器７との間でこの接続用ガス穴１８を通じて絶縁ガスまたはドライエアなどが給排気可能である。
【００２４】
容器１１内の壁面のほぼ中央付近には内側にせり出した段部１１ａが設けられており、容器１１の開口から挿入された水分吸着剤１２が段部１１ａで押さえられて、収納位置が維持固定される。
【００２５】
これにより蓋１４に近い側に水分吸着剤１２が収納され、他の空間は給排気用の通路の一部である水分吸着室１ａとされる。
【００２６】
バルブ用ガス通路１５は水分吸着剤１２の収容位置と配管ボス４との間の壁面に設けられている。バルブ用ガス通路１５を出た容器１１の外にはバルブ８が取り付けられている。このバルブ８の開け閉めにより、バルブ用ガス通路１５と水分吸着室１ａおよび配管ボスガス通路１７を通じて高圧ガス容器７内の絶縁ガスまたはドライエアなどが給排気される。バルブ用ガス通路１５は配管ボス４の気体導入方向と直交する方向に気体を給排気するように設けられている。
【００２７】
すなわちこの吸着装置１は、水分吸着剤１２が収容された水分吸着室１ａを有し、高圧ガス容器７から配管ボス４（配管ボスガス通路１７）を経て水分吸着剤１２までのガス流路が最短となるように配管ボス４の直近に水分吸着室１ａを構成したものである。
【００２８】
吸着装置１は、図２に示したもの以外に、例えば図３に示すように、容器１１の壁面に複数のバルブ用ガス通路１５，１６を設けたものもある。
【００２９】
ここで、吸着装置１の水分吸着能力と高圧ガス容器７内に浸入する水分量との関係について説明する。  
外部より高圧ガス容器７内に浸入してくる水分量よりも吸着装置１が吸着できる水分量を大きくする必要がある。
【００３０】
例えば金属タンク３のフランジ３ａどうしの連結部が、図４に示すように、溝とオーリング１０で構成された構造（シール構造）である場合、大気中の水分がシール構造の部分を透過し高圧ガス容器７内に浸入する。
【００３１】
透過する水分量は、オーリング１０の透過水分量の計算式より算出でき、その透過水分量は、オーリング１０のシール長に比例する。また、吸着装置１により吸着できる水分量は配管ボスガス通路１７の断面積に比例しその長さに反比例する。
【００３２】
このため水分吸着剤１２の取付数量は主に封じ切り化する当該高圧ガス容器７（金属タンク３の連結部）のシール長、配管ボスガス通路１７の断面積、およびその長さなどによって決定される。
【００３３】
外部から高圧ガス容器７内に透過（浸入）してくる水分量は、以下の（式１）で求められる。
【００３４】
透過水分量：Ｑｔ＝Ｄ×ｈ／ｂ×Ｔ×ΔＰ×Ｌ  …（式１）
但し、Ｄ：水分透過率、Ｌ：シール長、ｈ：オーリングの水分透過幅、ｂ：オーリングの水分透過厚、Ｔ：時間、ΔＰ：内外の水蒸気圧差とする。
【００３５】
この（式１）より、シール長以外の要素が共通な場合、透過水分量Ｑｔはシール長によって決定されることが判る。
【００３６】
また、吸着装置１が吸着できる水分量は次の（式２）により算出できる。
【００３７】
吸着水分量：Ｑｂ＝ｑ×ｔ＝Ｍ×Ｋ×Ｓ×Ｔ …（式２）
但し、ｑ：流量、Ｍ：拡散定数、Ｓ：断面積、ｔ：温度、Ｔ：時間、Ｋ：濃度勾配とする。ここで、Ｋ＝α×Ｐ／（２７３＋ｔ）×（Ｖ１−Ｖ２）／ｄと表すことができる。
【００３８】
但し、α：定数、Ｐ：圧力、Ｖ１：タンク内水分量、Ｖ２：吸着装置内水分量、ｄ：配管長とする。
【００３９】
この（式２）より、吸着水分量Ｑｂは、配管ボスガス通路１７の断面積およびその長さによって決定される。
【００４０】
したがって配管ボス４が金属タンク３の周面に複数設けられている場合、吸着装置１の吸着水分量が高圧ガス容器７に透過する透過水分量を上回る数の吸着装置１を配管ボス４に取り付けるものとする。
【００４１】
以下、図５乃至図７を参照して既存のガス循環方式のガス絶縁開閉装置を封じ切り方式へ変更するガス置換手順、つまり封じ切り化工事の方法について説明する。
【００４２】
図５に示すように、ガス循環方式のガス絶縁開閉装置は、吸着装置１０１、ガス循環用配管１０２、循環装置１０３、連成計１０５、スイッチ１０６などを備えたガス循環機構１００を、高圧ガス容器７の配管ボス４に取り付けたバルブ８に接続したものである。
【００４３】
このような既存のガス循環方式のガス絶縁開閉装置に対して封じ切り化工事を行う際には、高圧ガス容器７を大気置換し内部の絶縁ガスと入れ替える必要があるが、このとき金属タンク３内に水分を含んだ大気で置換してしまうと、高圧ガス容器７内面が水分を吸湿してしまう。
【００４４】
そこで、この実施形態では、まず、既存のガス循環方式のガス絶縁開閉装置からガス循環機構１００（破線部）を取り外し、バルブ８より真空引きしその後ドライエアを同バルブ８より封入する。なおバルブ８は新しい吸着装置を取り付けたときに取り外す。
【００４５】
具体的には、高圧ガス容器７内の水分を低減させるために、配管ボス４に取り付けているバルブ８に真空引き装置を接続し、真空引きして高圧ガス容器７内の絶縁ガスを回収する。
【００４６】
この後、水分濃度が十分低く管理されたドライエアや窒素ガスなどの不活性ガスを充填したガスボンベを、図６のバルブ８に接続し、ガスボンベから不活性ガスを高圧ガス容器７内に封入する。
【００４７】
一般に、大気中の水分濃度は％オーダーであるのに対してガス絶縁開閉装置を運用する際のガス中の管理水分濃度は５００ｐｐｍ程度であり、互いの水分濃度は１０２程度の桁数の違いがある。
【００４８】
そこで、数十ｐｐｍ程度に管理されたドライエアまたは窒素ガスなどの水分濃度の低い気体（不活性ガス）を高圧ガス容器７内に封入することで、封じ切り工事後の水分量増加を抑制することができる。
【００４９】
不活性ガスを封入した後、ガスボンベをバルブ８から取り外して、所定時間（例えば３０分）以内に、図７に示すように、配管ボス４に吸着装置１を取り付ける。
【００５０】
その後、バルブ８に真空引き装置を接続し、真空引きして高圧ガス容器７内の不活性ガスを回収する。
【００５１】
不活性ガスを回収した後、最後に新たな絶縁ガスを充填したガスボンベをバルブ８に接続し、ガスボンベから絶縁ガスを高圧ガス容器７内に注入しバルブ８を閉じることで、高圧ガス容器７内に絶縁ガスが封入されて一連のガス置換手順を終了する。
【００５２】
上記ガス置換手順を行ったガス絶縁開閉装置（図７参照）を試験運転した結果を図８に示す。図８は配管ボス４に吸着装置１を直付けし、検証試験を行ったときの水分量の推移を示す図であり、時間の経過に伴い高圧ガス容器７内の水分濃度が変化する様子を示したものである。
【００５３】
なお検証試験を実施するにあたり、高圧ガス容器７の全オーリング１０から透過して浸入する水分量を算出し、算出結果に対して十分に吸着可能な量の水分吸着剤１２を吸着装置１に封入（収納）した。
【００５４】
図８の推移曲線では、水分濃度は封じ切り直後に一旦上昇するものの２か月程度（破線の位置）でバランスした後は、高圧ガス容器７内の水分量が徐々に低下して収束してゆくことが確認された。
【００５５】
このようにこの実施形態によれば、水分吸着室１ａを設けた吸着装置１を高圧ガス容器７の配管ボス４の直近に取り付けることにより、循環方式でなくとも高圧ガス容器７内の水分濃度を十分低く管理することができるようになり、循環式の水分管理機構を封じ切り化へ移行することができる。
【００５６】
また、吸着装置１の、配管ボス４への取付面と対向する面を開口とし、この開口を開閉可能な蓋１４で閉口したので、容器１１内に水分吸着剤１２を容易に収納および取出（交換）することができる。この結果、ガス絶縁開閉装置の保守コストを低く抑えることができる。
【００５７】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。
【符号の説明】
【００５８】
１…吸着装置、１ａ…水分吸着室、２…高電圧導体、３…金属タンク、３ａ…フランジ、４…配管ボス、５…連成計、６…スイッチ、７…高圧ガス容器、８…バルブ、９…スペーサ、１０…オーリング、１１…容器、１１ａ…段部、１２…水分吸着剤、１３…袋、１４…蓋、１５，１６…バルブ用ガス通路、１７…配管ボスガス通路、１８…接続用ガス穴。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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