(57)【要約】【課題】  低温室効果性能と高電気絶縁性能を兼ね備えた絶縁ガス、及び当該絶縁ガスを使用するガス絶縁電力機器を提供する。【解決手段】  本発明の絶縁ガスに係る混合ガスを、少なくともＮ２Ｏ及びＮ２を含む混合ガスとして構成する。また、電気絶縁を行うガス絶縁電力機器をこの混合ガスを用いて構成する。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有する絶縁ガスであって、
少なくともＮ２Ｏ及びＮ２を含む混合ガスとして構成されていることを特徴とする絶縁ガス。
【請求項２】
請求項１に記載の絶縁ガスであって、
前記混合ガスは、Ｎ２Ｏ及びＮ２に加えて更にＣＯ２を含む混合ガスとして構成されていることを特徴とする絶縁ガス。
【請求項３】
請求項２に記載の絶縁ガスであって、
前記混合ガスは、Ｎ２Ｏが１６〜３８容量パーセント、Ｎ２が１５〜４１容量パーセント、ＣＯ２が２９〜５５容量パーセントの混合比率とされていることを特徴とする絶縁ガス。
【請求項４】
請求項３に記載の絶縁ガスであって、
前記混合ガスは、Ｎ２Ｏが３０容量パーセント、Ｎ２が３５容量パーセント、ＣＯ２が３５容量パーセントの混合比率とされていることを特徴とする絶縁ガス。
【請求項５】
請求項１に記載の絶縁ガスであって、
前記混合ガスは、Ｎ２Ｏ及びＮ２に加えて更にＣＯ２及びＯ２を含む混合ガスとして構成されていることを特徴とする絶縁ガス。
【請求項６】
請求項５に記載の絶縁ガスであって、
前記混合ガスは、Ｎ２Ｏが１６〜３８容量パーセント、Ｎ２が２４〜３５容量パーセント、ＣＯ２が２２〜４４容量パーセント、Ｏ２が５〜１６容量パーセントの混合比率とされていることを特徴とする絶縁ガス。
【請求項７】
請求項６に記載の絶縁ガスであって、
前記混合ガスは、Ｎ２Ｏが３０容量パーセント、Ｎ２が３０容量パーセント、ＣＯ２が３０容量パーセント、Ｏ２が１０容量パーセントの混合比率とされていることを特徴とする絶縁ガス。
【請求項８】
絶縁ガスを用いて電気絶縁を行うガス絶縁電力機器であって、
前記絶縁ガスとして請求項１〜７のいずれか１項に記載の絶縁ガスを用いた構成であることを特徴とするガス絶縁電力機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気絶縁性を有する絶縁ガスに関し、詳しくはガス絶縁開閉装置やガス遮断器などの電力機器において電気絶縁用として使用される絶縁ガス、及び当該絶縁ガスを使用するガス絶縁電力機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁開閉装置やガス遮断器などの種々の電力機器においては、電気絶縁用の絶縁ガスが用いられている。例えば、下記特許文献１には、ＳＦ６（六フッ化硫黄）ガスを絶縁ガスとして用いるガス絶縁開閉装置が開示されている。このＳＦ６ガスは、優れた絶縁性能を有することから種々の電力機器において広く用いられている。しかしながら、近年、環境調和に対する意識や取り組みの高まりによって温室効果ガスの排出を規制する動きが活発化するなか、とりわけ温室効果の高いこのＳＦ６ガスに代わる電力機器用の代替ガスを開発する要請が高い。
【特許文献１】特開平６−１４４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、低温室効果性能と高電気絶縁性能を兼ね備えた、電力機器用の絶縁ガス、及び当該絶縁ガスを使用するガス絶縁電力機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、各請求項に記載の発明が構成される。なお、本発明における絶縁ガスは、ガス絶縁開閉装置、ガス遮断器、変圧器、変成器、コンデンサなどの電力機器（「ガス絶縁電力機器」ともいう）において電気絶縁用として好適に使用され得る。
【０００５】
（本発明の第１発明）
前記課題を解決する本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの絶縁ガスである。請求項１に記載のこの絶縁ガスは、電気絶縁性を有する絶縁ガスであって、少なくともＮ２Ｏ及びＮ２を含む混合ガスとして構成されている。本発明における絶縁ガスは、組成ガスとして少なくともＮ２Ｏ及びＮ２を含む混合ガスであればよく、Ｎ２Ｏ及びＮ２のみによって構成された（この場合にはＮ２Ｏ及びＮ２以外の微量ガス成分の含有を許容する）混合ガスであってもよいし、或いはＮ２Ｏ及びＮ２に更に別の組成ガスが混合された混合ガスであってもよい。なお、ここでいう別の組成ガスとしては、ＣＯ２ガスやＯ２ガスをはじめ、電子付着性を有する電気的負性ガスを用いることができる。
【０００６】
ところで、本発明の絶縁ガスに含まれるＮ２Ｏは、温室効果の程度を示す値としての地球温暖化係数（ＧＷＰ）が、例えば従来の絶縁ガスとして主流とされたＳＦ６ガスを大幅に下回る。具体的には、ＳＦ６ガスのＧＷＰが２３９００であるのに対し、Ｎ２ＯのＧＷＰは３２０とされ、Ｎ２のＧＷＰは０とされる。また、このＮ２Ｏは、低い電子エネルギー帯（０．５〜４ｅＶ）において高い電子付着性を有し、また解離性電子付着断面積が比較的大きいという性能を有する。一方、温室効果ガスでないＮ２中の電子エネルギー分布は低い電子エネルギー帯（１〜３ｅＶ）に集中し、また振動励起衝突断面積が大きいという性能を有する。したがって、このＮ２の混合によって被混合ガスであるＮ２Ｏの電子付着性をより効果的に作用させることが可能となる。
そこで、本発明者らは、Ｎ２Ｏ及びＮ２を含む混合ガスの絶縁破壊電圧を実際に測定することによって、当該混合ガスを絶縁ガスとして使用する場合の有効性につき検討した。その検討の結果、当該混合ガスは、低温室効果性能のみならず高電気絶縁性能をも有し、所望の絶縁ガスとして有効であることが確認された。
請求項１に記載の発明によれば、低温室効果性能と高電気絶縁性能を兼ね備えた、電力機器用の絶縁ガスを提供することが可能とされる。このような絶縁ガスは、とりわけ温室効果の高いＳＦ６ガスを主成分とした絶縁ガスに代わる電力機器用の代替ガスとして有効である。
【０００７】
（本発明の第２発明）
前記課題を解決する本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの絶縁ガスである。請求項２に記載のこの絶縁ガスは、請求項１に記載の絶縁ガスにおいて更にＣＯ２を含む混合ガスとして構成されている。ここで、Ｎ２Ｏ及びＮ２に混合されるＣＯ２はそのＧＷＰが１であり、温室効果性能の低いガスとされる。また、ＣＯ２ガスはＮ２Ｏガスとは異なる電子エネルギー帯（６〜１０ｅＶ）において電子付着性を有するところ、Ｎ２ＯガスにこのＣＯ２ガスを混合することによって、より広範囲な電子エネルギー帯にわたって電子付着性を発揮させることが可能となる。
従って、請求項２に記載の発明によれば、Ｎ２Ｏ及びＮ２に加えて、更にＣＯ２を含む混合ガスによって絶縁ガスを構成することによって、更に電気絶縁性能を高めた絶縁ガスを提供することが可能となる。
【０００８】
（本発明の第３発明）
前記課題を解決する本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの絶縁ガスである。請求項３に記載のこの絶縁ガスは、請求項２に記載の構成においてＮ２Ｏが１６〜３８容量パーセント、Ｎ２が１５〜４１容量パーセント、ＣＯ２が２９〜５５容量パーセントである所定範囲の混合比率とされている。各組成ガスの混合比率が混合ガスの絶縁破壊電圧に与える影響につき検討した結果、各組成ガスの混合比率を上記所定範囲の混合比率に設定することによって、更に高い電気絶縁性能を有する電力機器用の絶縁ガスが提供される。
【０００９】
（本発明の第４発明）
前記課題を解決する本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの絶縁ガスである。請求項４に記載のこの絶縁ガスは、請求項３に記載の構成においてＮ２Ｏが３０容量パーセント、Ｎ２が３５容量パーセント、ＣＯ２が３５容量パーセントである所定の混合比率とされている。各組成ガスの混合比率が混合ガスの絶縁破壊電圧に与える影響につき検討した結果、各組成ガスの混合比率を上記所定の混合比率に設定することによって、とりわけ高い電気絶縁性能を有する電力機器用の絶縁ガスが提供される。
【００１０】
（本発明の第５発明）
前記課題を解決する本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの絶縁ガスである。請求項５に記載のこの絶縁ガスは、請求項１に記載の構成において更にＣＯ２及びＯ２を含む混合ガスとして構成されている。Ｎ２Ｏ及びＮ２に混合されるＣＯ２はそのＧＷＰが１であり、またＯ２はそのＧＷＰが０であり、いずれも温室効果性能の低いガスとされる。また、Ｏ２ガスはＮ２Ｏガスとは異なる電子エネルギー帯（４．５〜８ｅＶ）において電子付着性を有し、ＣＯ２ガスはＮ２Ｏガスとは異なる電子エネルギー帯（６〜１０ｅＶ）において電子付着性を有するところ、Ｎ２ＯガスにこれらＯ２ガスやＣＯ２ガスを混合することによって、より広範囲な電子エネルギー帯にわたって電子付着性を発揮させることが可能となる。
従って、請求項５に記載の発明によれば、Ｎ２Ｏ及びＮ２に加えて、更にＣＯ２及びＯ２を含む混合ガスによって絶縁ガスを構成することによって、更に電気絶縁性能を高めた絶縁ガスを提供することが可能となる。
【００１１】
（本発明の第６発明）
前記課題を解決する本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの絶縁ガスである。請求項６に記載のこの絶縁ガスは、請求項５に記載の構成においてＮ２Ｏが１６〜３８容量パーセント、Ｎ２が２４〜３５容量パーセント、ＣＯ２が２２〜４４容量パーセント、Ｏ２が５〜１６容量パーセントである所定範囲の混合比率とされている。各組成ガスの混合比率が混合ガスの絶縁破壊電圧に与える影響につき検討した結果、各組成ガスの混合比率を上記所定範囲の混合比率に設定することによって、更に高い電気絶縁性能を有する電力機器用の絶縁ガスが提供される。
【００１２】
（本発明の第７発明）
前記課題を解決する本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの絶縁ガスである。請求項７に記載のこの絶縁ガスは、請求項６に記載の構成においてＮ２Ｏが３０容量パーセント、Ｎ２が３０容量パーセント、ＣＯ２が３０容量パーセント、Ｏ２が１０容量パーセントである所定の混合比率とされている。各組成ガスの混合比率が混合ガスの絶縁破壊電圧に与える影響につき検討した結果、各組成ガスの混合比率を上記所定の混合比率に設定することによって、とりわけ高い電気絶縁性能を有する電力機器用の絶縁ガスが提供される。
【００１３】
（本発明の第８発明）
前記課題を解決する本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりのガス絶縁電力機器である。請求項８に記載のこのガス絶縁電力機器は、絶縁ガスを用いて電気絶縁を行う電力機器であって、この絶縁ガスとして特には請求項１〜７のいずれか１項に記載の絶縁ガスを用いる構成とされる。ここでいう「ガス絶縁電力機器」としては、ガス絶縁開閉装置、ガス遮断器、変圧器、変成器、コンデンサなどの電力機器が典型例とされる。
請求項８に記載の発明によれば、低温室効果性能と高電気絶縁性能を兼ね備えた絶縁ガスが使用される優れた性能のガス絶縁電力機器が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、特に少なくともＮ２Ｏ及びＮ２を含む混合ガスを絶縁ガスとして構成することによって、低温室効果性能と高電気絶縁性能を兼ね備えた、電力機器用として有効な絶縁ガスを提供することが可能となった。また、低温室効果性能と高電気絶縁性能を兼ね備えた絶縁ガスが使用される優れた性能のガス絶縁電力機器を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は、本発明の電気絶縁性を有する絶縁ガスの一実施の形態を示すものであって、ガス絶縁開閉装置やガス遮断器などの電力機器において用いる絶縁ガスについて説明するものである。なお、本実施の形態は、本発明の好ましい一実施の形態を説明するためのものであって、これにより本発明が制限されるものではない。
【００１６】
本発明者らは、ガス絶縁開閉装置やガス遮断器などの電力機器において用いる絶縁ガスとして、低温室効果性能と高電気絶縁性能を兼ね備えた絶縁ガスを提供するに際し、この種の絶縁ガスとして用いることが可能なガスを選定した。その選定にあたっては、ガスの低温室効果性能の指標としての地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global  Warming  Potential）と、電子付着性に着目した。地球温暖化係数は、各種の温室効果ガス毎に定められる温室効果の程度を示す値とされ、この地球温暖化係数の低いガスが低温室効果性能のガスとして評価される。また、電子付着性の高いガスは、ガス中の電子を低減させ易いことから、高電気絶縁性能のガスとして評価される。
【００１７】
その検討の結果、本発明者らは、従来の絶縁ガスの主流であるＳＦ６ガスよりもＧＷＰが低く、且つ電子付着性の高いガスとしてＮ２Ｏガス（以下「Ｎ２Ｏ」ともいう）に着目することとした。すなわち、図１１に示すように、このＮ２ＯガスのＧＷＰは３２０であり、ＳＦ６ガスのＧＷＰ（＝２３９００）を大幅に下回る。また、図１２に示すように、このＮ２Ｏガスは、低い電子エネルギー帯（０．５〜４ｅＶ）において高い電子付着性を有し、また解離性電子付着断面積が比較的大きいという性能を有する。このことから、このＮ２Ｏガスを主体として絶縁ガスを構築することによって、ＳＦ６ガスに代わる代替ガスに成り得ると考え、Ｎ２Ｏガスを主体とした絶縁ガスの電気絶縁性能に関し更なる検討を行った。その際、温室効果ガスでないＮ２ガス（以下「Ｎ２」ともいう）やＯ２ガス（以下「Ｏ２」ともいう）、また温室効果ガスではあるがＧＷＰが１のＣＯ２ガス（以下「ＣＯ２」ともいう）などの組成ガスを純Ｎ２Ｏガスに更に好適な比率にて混合することによって、ＧＷＰを上昇させることなく、更なる電気絶縁性能向上を図ることが確認された。
【００１８】
具体的には、図１２に示すように、Ｏ２ガスはＮ２Ｏガスとは異なる電子エネルギー帯（４．５〜８ｅＶ）において電子付着性を有し、ＣＯ２ガスはＮ２Ｏガスとは異なる電子エネルギー帯（６〜１０ｅＶ）において電子付着性を有するところ、Ｎ２ＯガスにこれらＯ２ガスやＣＯ２ガスを混合することによって、より広範囲な電子エネルギー帯にわたって電子付着性を発揮させることが可能となる。また、温室効果ガスでないＮ２中の電子エネルギー分布は低い電子エネルギー帯（１〜３ｅＶ）に集中し、また振動励起衝突断面積が大きいという性能を有することから、Ｎ２ガスの混合によって被混合ガスの電子付着性をより効果的に作用させることが可能となる。
【００１９】
以下、純Ｎ２Ｏガス及び純ＣＯ２ガス、またＮ２Ｏガスを主体とした絶縁ガスの第１〜第５実施の形態の混合ガスの電気絶縁性能につき説明する。
【００２０】
なお、電気絶縁性能の評価に関しては、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ：Breakdown  Voltage）の測定結果を用いた。この絶縁破壊電圧の測定に際しては、特に図示しないものの、球−平板電極（球直径：φ＝５０ｍｍ、ギャップ長さ：ｇ＝１０ｍｍ、平板：φ＝１７０ｍｍ）により準平等電界を形成し、タンク内部に所定の混合ガスを封入した。ガス圧力は絶対圧力０．１ＭＰａ（２０℃換算）とした。そして、球電極に標準雷インパルス電圧（１．２／５０μｓ）を印加し、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を取得した。なお、標準雷インパルス電圧印加時には、昇降法により５０％絶縁破壊電圧（ＢＤＶ５０）を求めた。この５０％絶縁破壊電圧（「絶縁破壊電圧の平均値」ともいう）が高い場合に、電気絶縁性能が高いガスであると評価することができる。
【００２１】
図１には、純Ｎ２Ｏガス及び純ＣＯ２ガスに関する負極性絶縁破壊電圧のグラフが示される。なお、図１及び他の図面において、負極性絶縁破壊電圧の平均値（負極性５０％絶縁破壊電圧）を■プロットで示し、当該プロットの上下にばらつき範囲をエラーバーとして示す。この結果、負極性絶縁破壊電圧の平均値は、純Ｎ２Ｏガスで７５[ｋＶ]であり、純ＣＯ２ガスで６７[ｋＶ]であった。なお、上記測定方法においては、正・負極性５０％絶縁破壊電圧の両方を得ることができるところ、後述する電気絶縁性能の評価においては、負極性５０％絶縁破壊電圧に加えて、或いは負極性５０％絶縁破壊電圧に代えて、正極性５０％絶縁破壊電圧の測定値を用いることもできる。
【００２２】
（第１実施の形態）
本発明の「絶縁ガス」の第１実施の形態の絶縁ガスは、Ｎ２Ｏ及びＮ２を組成ガスとした２成分系の混合ガス（「混合ガスＡ」ともいう）として構成される。
【００２３】
この混合ガスＡに関する絶縁破壊電圧の測定を行った結果として、混合ガスＡに関する負極性絶縁破壊電圧のガス混合比率依存性のグラフが図２に示される。図２に示すように、Ｎ２Ｏに更にＮ２を混合することによって、混合前よりも絶縁破壊電圧が高くなり、しかも所定の混合比率において高い極大値を示す（「正の相乗効果（正のシナジズム効果）」ともいう）ことが確認された。具体的には、負極性絶縁破壊電圧の平均値は、純Ｎ２Ｏガスで７５[ｋＶ]であるのに対し、Ｎ２Ｏが４０容量パーセント、Ｎ２が６０容量パーセントの混合比率とされた混合ガスＡで８６[ｋＶ]であり、純Ｎ２ＯガスにＮ２を混合することによって絶縁破壊電圧が高くなるという結果が得られた。従って、Ｎ２ガスの混合によって被混合ガスの電子付着性をより効果的に作用させることが可能となることが確認された。
【００２４】
（第２実施の形態）
本発明の「絶縁ガス」の第２実施の形態の絶縁ガスは、Ｎ２Ｏ，Ｎ２及びＣＯ２を組成ガスとした３成分系の混合ガス（「混合ガスＢ」ともいう）として構成される。
【００２５】
この混合ガスＢに関する絶縁破壊電圧の測定を行った結果として、混合ガスＢに関する負極性絶縁破壊電圧のガス混合比率依存性のグラフが図３に示される。図３に示すように、Ｎ２Ｏに更にＮ２及びＣＯ２を混合することによって、或いはＮ２Ｏ及びＮ２に更にＣＯ２を混合することによって、混合前よりも絶縁破壊電圧が高くなり、しかも所定の混合比率において高い極大値を示す（正のシナジズム効果）ことが確認された。具体的には、負極性絶縁破壊電圧の平均値は、純Ｎ２Ｏガスで７５[ｋＶ]であり、またＮ２Ｏが４０容量パーセント、Ｎ２が６０容量パーセントの混合比率とされた混合ガスＡで８６[ｋＶ]であるのに対し、Ｎ２Ｏが３０容量パーセント、Ｎ２が３５容量パーセント、ＣＯ２が３５容量パーセントの混合比率とされた混合ガスＢで９７[ｋＶ]であり、純Ｎ２ＯガスにＮ２を混合することによって、また更にＣＯ２を混合することによって絶縁破壊電圧が高くなるという結果が得られた。従って、ＣＯ２の混合によってより広範囲な電子エネルギー帯にわたって電子付着性を発揮させることが可能となり、またＮ２ガスの混合によって被混合ガスの電子付着性をより効果的に作用させることが可能となることが確認された。
【００２６】
（第３実施の形態）
本発明の「絶縁ガス」の第３実施の形態の絶縁ガスは、Ｎ２Ｏ，Ｎ２，ＣＯ２及びＯ２を組成ガスとした４成分系の混合ガス（「混合ガスＣ」ともいう）として構成される。
【００２７】
この混合ガスＣに関する絶縁破壊電圧の測定を行った結果として、混合ガスＣに関する負極性絶縁破壊電圧のガス混合比率依存性のグラフが図４に示される。特に図４において、図４（ｅ）にはＮ２及びＯ２の混合比率を固定したときのデータが示されており、図４（ｄ）にはＮ２Ｏ及びＣＯ２の混合比率を固定したときのデータが示されている。
図４に示すように、Ｎ２Ｏに更にＮ２、ＣＯ２及びＯ２を混合することによって、或いはＮ２Ｏ及びＮ２に更にＣＯ２及びＯ２を混合することによって、或いはＮ２Ｏ、Ｎ２及びＣＯ２に更にＯ２を混合することによって、混合前よりも絶縁破壊電圧が高くなり、しかも所定の混合比率において高い極大値を示す（正のシナジズム効果）ことが確認された。具体的には、負極性絶縁破壊電圧の平均値は、Ｎ２Ｏが３０容量パーセント、Ｎ２が３５容量パーセント、ＣＯ２が３５容量パーセントの混合比率とされた混合ガスＢで９７[ｋＶ]であるのに対し、Ｎ２Ｏが３０容量パーセント、Ｎ２が３０容量パーセント、ＣＯ２が３０容量パーセント、Ｏ２が１０容量パーセントの混合比率とされた混合ガスＣで１０２[ｋＶ]であり、混合ガスＢに更にＯ２を混合することによって絶縁破壊電圧が高くなるという結果が得られた。従って、ＣＯ２及びＯ２の混合によってより広範囲な電子エネルギー帯にわたって電子付着性を発揮させることが可能となることが確認された。
【００２８】
なお、ＣＯ２やＯ２の混合によって被混合ガスの電子付着性をより効果的に作用させる効果は、下記の第４及び第５実施の形態の絶縁ガスに関する絶縁破壊電圧の測定結果によっても確認された。
【００２９】
（第４実施の形態）
第４実施の形態の絶縁ガスは、Ｎ２Ｏ及びＣＯ２を組成ガスとした２成分系の混合ガス（「混合ガスＤ」ともいう）として構成される。
【００３０】
この混合ガスＤに関する絶縁破壊電圧の測定を行った結果として、混合ガスＤに関する負極性絶縁破壊電圧のガス混合比率依存性のグラフが図５に示される。図５に示すように、Ｎ２ＯにＣＯ２を混合することによって、混合前よりも絶縁破壊電圧が高くなり、しかも所定の混合比率において高い極大値を示す（正のシナジズム効果）ことが確認された。具体的には、負極性絶縁破壊電圧の平均値は、純Ｎ２Ｏガスで７５[ｋＶ]であり、純ＣＯ２ガスで６７[ｋＶ]であるのに対し、Ｎ２Ｏが３０容量パーセント、ＣＯ２が７０容量パーセントの混合比率とされた混合ガスＤで９１[ｋＶ]（図３及び図４を参照）であり、ＣＯ２の混合によって被混合ガスの電子付着性をより効果的に作用させることが可能となることが確認された。
【００３１】
（第５実施の形態）
第５実施の形態の絶縁ガスは、Ｎ２Ｏ，ＣＯ２及びＯ２を組成ガスとした３成分系の混合ガス（「混合ガスＥ」ともいう）として構成される。
【００３２】
この混合ガスＥに関する絶縁破壊電圧の測定を行った結果として、混合ガスＥに関する負極性絶縁破壊電圧のガス混合比率依存性のグラフが図６に示される。図６に示すように、Ｎ２ＯにＣＯ２及びＯ２を混合することによって、混合前よりも絶縁破壊電圧が高くなり、しかも所定の混合比率において高い極大値を示す（正のシナジズム効果）ことが確認された。具体的には、負極性絶縁破壊電圧の平均値は、純Ｎ２Ｏガスで７５[ｋＶ]であり、純ＣＯ２ガスで６７[ｋＶ]であるのに対し、Ｎ２Ｏが３０容量パーセント、ＣＯ２が５０容量パーセント、Ｏ２が２０容量パーセントの混合比率とされた混合ガスＥで９４[ｋＶ]であり、ＣＯ２及びＯ２の混合によって被混合ガスの電子付着性をより効果的に作用させることが可能となることが確認された。
【００３３】
ここで、上記混合ガスＡ〜Ｅに関し、最適混合比率における負極性絶縁破壊電圧の平均値が図７に示される。図７に示すように、本実施の形態の混合ガスＡ〜Ｅのような、Ｎ２Ｏを主体とした混合ガスを絶縁ガスとして用いることによって、低温室効果性能と高電気絶縁性能を兼ね備えた、電力機器用として有効な絶縁ガスを提供することができる。このような絶縁ガスは、ＳＦ６ガスを主成分とした絶縁ガスに代わる電力機器用の代替ガスとして有効である。
【００３４】
上記混合ガスＡ〜Ｅは、最も絶縁破壊電圧が高くなる最適混合比率にて使用されるのが好ましいが、所望の絶縁破壊電圧を上回る性能を得ることができれば、必要に応じて混合比率を調節することも可能である。以下、混合ガスＡ〜Ｅのうち、混合ガスＡ、混合ガスＢ及び混合ガスＣにおける好適な混合比率の設定に関し、図２、図８及び図９を参照しつつ説明する。
【００３５】
混合ガスＡに関しては、純Ｎ２Ｏガスに関する負極性絶縁破壊電圧の平均値に基づいて好適な混合比率を設定した。具体的には、純Ｎ２Ｏガスに関する負極性絶縁破壊電圧の平均値である７５[ｋＶ]を基準値（基準値Ｓ０）とし、図２中のグラフにおいて当該基準値を上回る混合ガスＡの好適な混合比率を求めた。すなわち、この基準値Ｓ０を用いることによって、純Ｎ２Ｏガスよりも高い電気絶縁性能が得られる混合比率が定まることとなる。その結果、混合ガスＡの好適な混合比率として、Ｎ２Ｏが１５容量パーセント以上、Ｎ２が８５容量パーセント以下の混合比率を用いることができる。
【００３６】
次に、混合ガスＢ及び混合ガスＣに関し、図８及び図９中に記載の基準値Ｓ１については、混合ガスＥの最適混合比率（Ｎ２Ｏが３０容量パーセント、ＣＯ２が５０容量パーセント、Ｏ２が２０容量パーセントの混合比率）における負極性絶縁破壊電圧の平均値を基準値として規定した。この基準値Ｓ１は、混合ガスＢ及び混合ガスＣに関し、いずれも９４［ｋＶ］となる。また、図８及び図９中に記載の基準値Ｓ２については、当該混合ガスの最適混合比率での負極性絶縁破壊電圧のばらつきの下限値（平均値−標準偏差（例えば１σ））を基準値として規定した。この基準値Ｓ２は、混合ガスＢに関しては９５［ｋＶ］となり、混合ガスＣに関しては９９［ｋＶ］となる。また、図８及び図９中に記載の基準値Ｓ３としては、混合ガスＡの最適混合比率（Ｎ２Ｏが４０容量パーセント、Ｎ２が６０容量パーセントの混合比率）における負極性絶縁破壊電圧の平均値を基準値として規定した。すなわち、この基準値Ｓ３を用いることによって、混合ガスＡよりも高い電気絶縁性能が得られる混合比率が定まることとなる。この基準値Ｓ３は、混合ガスＢ及び混合ガスＣに関し、いずれも８６［ｋＶ］となる。なお、本発明における基準値の設定に関しては、これら基準値Ｓ１〜Ｓ３に限定されるものではなく別の手法によって適宜行うこともできる。その際、基準値となる値は必要に応じて設定され得る。
【００３７】
まず、図８には、本実施の形態の混合ガスＣに関し、予め規定された基準値とその基準値に対応した混合比率との関係が示される。
【００３８】
図８に示すように、混合ガスＣに関し基準値Ｓ１（＝９４）を採用した場合には、Ｎ２及びＯ２の混合比率を固定したときのデータ（図８（ｂ））に基づいて、Ｎ２Ｏの設定範囲を１６〜３８容量パーセントとし、ＣＯ２の設定範囲を２２〜４４容量パーセントとすることができる。同様に、Ｎ２Ｏ及びＣＯ２の混合比率を固定したときのデータ（図８（ａ））に基づいて、Ｏ２の設定範囲を５〜１６容量パーセントとし、Ｎ２の設定範囲を２４〜３５容量パーセントとすることができる。
【００３９】
また、混合ガスＣに関し基準値Ｓ２（＝９９）を採用した場合には、Ｎ２及びＯ２の混合比率を固定したときのデータ（図８（ｂ））に基づいて、Ｎ２Ｏの設定範囲を２３〜３３容量パーセントとし、ＣＯ２の設定範囲を２７〜３７容量パーセントとすることができる。同様に、Ｎ２Ｏ及びＣＯ２の混合比率を固定したときのデータ（図８（ａ））に基づいて、Ｏ２の設定範囲を８〜１３容量パーセントとし、Ｎ２の設定範囲を２７〜３２容量パーセントとすることができる。
【００４０】
また、混合ガスＣに関し基準値Ｓ３（＝８６）を採用した場合には、Ｎ２及びＯ２の混合比率を固定したときのデータ（図８（ｂ））に基づいて、Ｎ２Ｏの設定範囲を４３容量パーセント以下とし、ＣＯ２の設定範囲を１７容量パーセント以上とすることができる。同様に、Ｎ２Ｏ及びＣＯ２の混合比率を固定したときのデータ（図８（ａ））に基づいて、Ｏ２の設定範囲を２０容量パーセント以下とし、Ｎ２の設定範囲を２０容量パーセント以上とすることができる。
【００４１】
また、図９には、本実施の形態の混合ガスＢに関し、予め規定された基準値とその基準値に対応した混合比率との関係が示される。
【００４２】
図９に示すように、混合ガスＢに関し基準値Ｓ１（＝９４）を採用した場合には、Ｎ２Ｏの設定範囲を１６〜３８容量パーセントとし、ＣＯ２の設定範囲を２９〜５５容量パーセントとし、Ｎ２の設定範囲を１５〜４１容量パーセントとすることができる。
【００４３】
また、混合ガスＢに関し基準値Ｓ２（＝９５）を採用した場合には、Ｎ２Ｏの設定範囲を２３〜３３容量パーセントとし、ＣＯ２の設定範囲を３１〜５２容量パーセントとし、Ｎ２の設定範囲を１８〜３９容量パーセントとすることができる。
【００４４】
また、混合ガスＢに関し基準値Ｓ３（＝８６）を採用した場合には、Ｎ２Ｏの設定範囲を４３容量パーセント以下とし、ＣＯ２の設定範囲を１６容量パーセント以上とし、Ｎ２の設定範囲を５４容量パーセント以下とすることができる。
【００４５】
上記混合ガスＡ〜Ｅに関し、最も高い電気絶縁性を示すときの混合比率、或いは基準値に基づく好適な混合比率範囲の一例が図１０に示される。図１０に示すように、特に混合ガスＢ及び混合ガスＣに関しては、組成ガスの混合比率を所定範囲にて調節した場合であっても所望レベルの高い電気絶縁性能が得られることとなる。
【００４６】
ところで、絶縁ガスにより電気絶縁がなされる電力機器にあっては、通常、各電力機器の定格電圧のレベルに応じて必要となる電気絶縁性能が異なる。すなわち、定格電圧が相対的に高い電力機器は、定格電圧が相対的に低い電力機器よりも高い電気絶縁性能が要求される。そこで、本実施の形態の混合ガスＡ〜Ｃを電力機器の絶縁に使用する際には、当該電力機器の定格電圧のレベルに応じて混合ガスの種類を変えたり、また混合ガス中の各組成ガスの混合比率を変更したりするのが好ましい。
【００４７】
ここで、定格電圧が低レベルの電力機器、定格電圧が中レベルの電力機器、定格電圧が高レベルの電力機器のための絶縁ガスとして混合ガスＡ〜Ｃを適用した場合の一例を説明する。例えば、定格電圧が低レベルの電力機器のための絶縁ガスとしては、基準値Ｓ０をクリアしている混合比率の混合ガスＡ、或いは混合ガスＢ、或いは混合ガスＣを用いることができる。この場合の混合ガスＢ及び混合ガスＣの混合比率は適宜設定可能である。また、定格電圧が中レベルの電力機器のための絶縁ガスとしては、基準値Ｓ３をクリアしている混合比率の混合ガスＢ、或いは基準値Ｓ３をクリアしている混合比率の混合ガスＣを用いることができる。また、定格電圧が高レベルの電力機器のための絶縁ガスとしては、基準値Ｓ１またはＳ２をクリアしている混合比率の混合ガスＢ、或いは基準値Ｓ１またはＳ２をクリアしている混合比率の混合ガスＣを用いることができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、低温室効果性能と高電気絶縁性能を兼ね備えた、電力機器用として有効な絶縁ガスが提供される。
本実施の形態のこの絶縁ガスが使用されるガス絶縁開閉装置、ガス遮断器、変圧器、変成器、コンデンサなどのガス絶縁電力機器は、例えば、絶縁ガスによってガス絶縁がなされるガス絶縁対象と、このガス絶縁対象を収容する収容体と、この収容体の内部に絶縁ガスを供給するガス供給装置を少なくとも備える構成とされる。収容体は、絶縁ガスに対する密閉性が向上された容器として構成されるのが好ましい。ガス供給装置は、例えば据付タイプの充填タンクを用いた構成や、可搬式の供給手段を用いた構成とされる。絶縁ガスが収容体の内部に、常時、間欠或いは循環式に供給され、収容体の内圧を所定圧力に設定することによって、収容体の内部がガス絶縁雰囲気とされる。このガス絶縁雰囲気下においてガス絶縁対象を使用する場合に、高い電気絶縁性能が得られることとなる。また、この絶縁ガスは温室効果性能が低いため、環境に与える影響が少なく、特にＳＦ６ガスに代わる代替ガスとして効果的である。従って、本実施の形態によれば、低温室効果性能と高電気絶縁性能を兼ね備えた絶縁ガスが使用される優れた性能のガス絶縁電力機器が提供される。
【００４９】
（他の実施の形態）
なお、本発明は、上記各実施の形態のみに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更や修正が可能である。
【００５０】
上記実施の形態では、Ｎ２ＯにＮ２，ＣＯ２，Ｏ２を混合した混合ガスを絶縁ガスとして用いる場合について記載したが、Ｎ２Ｏに混合するガスとしては、Ｎ２，ＣＯ２，Ｏ２以外のガス、例えば電子付着性を有する電気的負性ガスを用いることもできる。また、必要に応じてはＮ２ＯにＮ２，ＣＯ２，Ｏ２以外のガス、例えばパーフルオロカーボン（ＰＦＣ）やＳＦ６ガスを微量混合した混合ガスを絶縁ガスとして用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】純Ｎ２Ｏガス及び純ＣＯ２ガスに関する負極性絶縁破壊電圧のグラフである。
【図２】本発明の絶縁ガスの第１実施の形態である混合ガスＡに関する負極性絶縁破壊電圧のガス混合比率依存性のグラフである。
【図３】本発明の絶縁ガスの第２実施の形態である混合ガスＢに関する負極性絶縁破壊電圧のガス混合比率依存性のグラフである。
【図４】本発明の絶縁ガスの第３実施の形態である混合ガスＣに関する負極性絶縁破壊電圧のガス混合比率依存性のグラフである。
【図５】第４実施の形態である混合ガスＤに関する負極性絶縁破壊電圧のガス混合比率依存性のグラフである。
【図６】第５実施の形態である混合ガスＥに関する負極性絶縁破壊電圧のガス混合比率依存性のグラフである。
【図７】本実施の形態の混合ガスＡ〜Ｅに関し、最適混合比率における負極性絶縁破壊電圧の平均値を示す図である。
【図８】本実施の形態の混合ガスＣに関し、予め規定された基準値とその基準値に対応した混合比率との関係を示す図である。
【図９】本実施の形態の混合ガスＢに関し、予め規定された基準値とその基準値に対応した混合比率との関係を示す図である。
【図１０】本実施の形態の混合ガスＡ〜Ｅに関し、最も高い電気絶縁性を示すときの混合比率、或いは基準値に基づく好適な混合比率範囲を示す図である。
【図１１】各種ガスの絶縁耐力と地球温暖化係数（ＧＷＰ）との関係を示す図である。
【図１２】各種ガスの電子エネルギーと解離性電子付着断面積との相関を示す図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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