報告書番号

H20015

タイトル（和文）

SF6代替ガスとしての3MTM NovecTM 高機能性絶縁ガスの固体材料および水分との反応性に関する検討

タイトル（英文）

Study on the Reactivity of 3MTM NovecTM Insulation Gases toward Polymeric Materials and Humidity as SF6 Alternative Gas

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
　欧州の電力機器メーカにより開発された，SF6代替ガスを用いた電力機器がパイロット機として稼働を始め，本格的な運用に向けた動きが起こりつつある。しかしながら，SF6代替ガスの基礎特性は，未解明な部分が多い。当所ではこれまで，電流遮断時に発生する分解生成物に関する知見，ならびに基礎的な絶縁特性を取得してきた。SF6代替ガスを電力機器の絶縁媒体として実適用することを想定した場合，SF6代替ガスと固体材料 (固体絶縁物およびシール材) との材料反応性，およびSF6代替ガス中に水分を多量に含む場合の影響を明確にする必要がある。

目　　的
　SF6ガスの代替候補としての実用性に関する基礎特性の把握に向けた検討として，SF6代替ガスおよびその分解ガスと固体材料との反応性や，高水分量含有状態における影響を実験的に調査する。

主な成果
　SF6代替ガスとして，NovecTM 4710ガス(10%)-CO2(80%)-O2(10%) およびNovecTM 5110ガス(10%)-CO2(80%)-O2(10%) を対象とし，その実用性に関する基礎特性の把握に向けた検討を行った。主な成果を以下に示す。
1. SF6代替ガスと固体材料との反応性に関する検討
　(1) 固体材料側の反応性：SF6代替ガスおよびアーク放電により生成した分解ガス中に，GISで使用されている固体材料を暴露し，物理的・化学的な反応性 (表面様相・機械特性・表面の化学結合変化・寸法変化) を調査した (試験期間約810日間)。一例として，破断強度の結果を表1に示す。このうち，エポキシ樹脂について，破断強度はいずれのガス中でも経時的に変化しており，その傾向は一様ではなかった (図1)。
　(2) SF6代替ガス側の反応性：SF6代替ガスを分析対象として，固体材料との長期間接触によるガス側の変化を調査した (試験期間約480日)。結果を表2に示す。いずれのSF6代替ガスも固体材料に吸収されており，封入圧力の減少とNovecTM 絶縁ガスの濃度低下が確認された。また，ガスと固体材料との組み合わせ全10条件のうち，8条件下では初期成分以外のガスが検出され，いずれのガスにおいても分解することが示唆された。

2.高水分量含有状態のSF6代替ガスへの影響に関する検討
　(1) アーク放電による分解生成物：2種類のSF6代替ガスについて，それぞれ含有水分量の異なる供試ガスに対し，アーク放電により生じた分解生成物の比較を行った。その結果，分解生成物 (ガスおよび固体) のいずれも，生成量や生成物の種類に関して，含有水分量の多寡による有意な差は認められなかった。
　(2) 水分との反応性とその生成物：高水分量を含有するSF6代替ガスおよびアーク放電により生成したそれらの分解ガスの経時変化を調査した (試験期間約850日)。結果の一例としてSF6代替ガスのうち，NovecTM 4710ガスを含む混合ガスについては成分の変化はなかったが，NovecTM 5110ガスを含む混合ガスについては，C3F6，C3HF7が発生し，いずれも時間の経過とともに濃度が上昇していた。

概要 （英文）

Electric power equipment using SF6 alternative gas developed by a European electric power equipment manufacturer has started operation as a pilot unit, and is now moving toward full-scale operation. However, the basic characteristics of SF6 alternative gas are still unknown. CRIEPI has obtained knowledge about decomposition products that can be generated during current interruption and basic insulation properties of SF6 alternative gas. In the case of application to actual equipment as SF6 alternative gas, it is necessary to clarify the material reactivity with solid materials (solid insulators and sealing materials) and the effect of containing a large amount of moisture. In order to understand the basic characteristics of the SF6 alternative gas for practical use, the reactivity of the SF6 alternative gas and its decomposition product gas with solid materials and with water will be experimentally investigated, and the arc decomposition products of the SF6 alternative gas with high water content will be determined.

報告者

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