成果報告書詳細
管理番号20110000000192
タイトル平成20年度成果報告書 「CF3Iを用いた送変電機器の技術開発における課題解決に関する検討」
公開日2011/7/8
報告書年度2008 - 2008
委託先名学校法人東京電機大学
プロジェクト番号P08031
部署名環境部
和文要約純粋なCF3Iガスは、液化温度が高いため、そのままGISやGCBに適用することは困難である。しかしながら、CF3I-CO2 (30%-70%) の混合ガスであれば、0.5MPa (abs.)の圧力下においてもその液化温度は-12℃であり、屋内型の機器への適用が可能であると考えられる。そして、CF3I-CO2混合ガスはSLF遮断試験(1kA)およびBTF遮断試験(3kA)において、CF3Iの含有率に対して非線形的な遮断性能の変化をした。また、CF3I-CO2混合ガスはCF3I-N2混合ガスよりも遮断性能が優れており、CF3Iの含有率が30%の混合ガスでも純粋なCF3Iと同等の遮断性能が得られた。しかし、遮断電流20kAのBTF試験では、遮断性能が大幅に低下した。遮断電流の増加と共に遮断性能は低下する傾向があるため、CF3Iガスでの大電流遮断は困難であると考えられる。また、CF3I-CO2 (30%-70%) の混合ガスを用いて、断路器ループ電流4000Aを想定した。その結果、200回の電流を遮断することができた。遮断電流が小さい領域では、CF3I-CO2(30%-70%) の混合ガスは優れた遮断性能を発揮するため、断路器などに適用できる可能性がある。電流遮断時にCF3Iから発生するフッ素分解ガスは、SF6よりも少なく
CF3Iから発生するヨウ素は電流値に対して指数関数的に増加することが確認できた。そして、CF3Iから発生するヨウ素およびフッ素は、吸着剤を適切な量を用いることで除去可能であることが確認できた。また、CO2混合ガスを用いることで、分解ガスの濃度を低減することができることが確認できた。純粋CF3I中で測定された電子輸送特性の結果に矛盾のないように、CF3I分子の電子衝突断面積のセットを決め、CF3I-CO2混合気体中の電子の輸送特性を計算した。その結果、100から、純粋CF3Iの残留アーク中には多量のヨウ素イオンが存在し、また、CF3I-CO2(30%-70%)混合気体の場合も同程度のヨウ素イオンが存在すること、そして、純粋CO2および純粋SF6の場合は荷電粒子よりは中性フラグメントが多量に存在することが明らかになった。この結果は前記の遮断特性の測定結果を支持するものである。
ここまでにおける検討から、CF3Iを用いようとする場合には、CF3I-CO2 (30%-70%)混合ガスはGIS(遮断部は除く)などへの適用可能性があると考えられる。
英文要約The application of pure CF3I to GIS and GCB is difficult because of its high liquefaction temperature. However, the liquefaction temperature can be lowered in the CF3I-CO2 (30%-70%) mixture to about -12℃ at 0.5 MPa (abs.) and the mixture can be used in the equipment for indoor use. In the SLF (1kA) and BTF (3kA), the interruption capability of CF3I-CO2 changes nonlinearly with the mix ratio of CF3I and is comparable to pure CF3I when the CF3I ratio exceeds about 30%. In addition, the interruption capability of CF3I-CO2 is superior to CF3I-N2 at the same mix ratio of CF3I. However, the interruption capability is reduced significantly at large current interruption (BTF 20kA). Because of this low interruption capability seen in large current interruption, it is considered that the application of this mixture to the circuit breaker that interrupts a large fault current is difficult.
More than 200 successful loop current interruptions at 4000A are confirmed in the CF3I-CO2 (30%-70%) mixture. Thus, the mixture can be able to apply to the loop current interruption for disconnecting switch. It is confirmed that the fluorine generated from CF3I is less than SF6 and the decomposed iodine increases exponentially with the current. And it is also confirmed that the iodine and fluorine from CF3I can be removed by the comparable amount of adsorbent necessary to remove the fluorine generated from SF6. The density of the iodine and fluorine decreases in the CO2 mixtures.A collision cross section set for CF3I is determined so that it is consistent with electron transport coefficients measured in CF3I. And the electron transport coefficients are calculated in CF3I-CO2 mixtures. The results indicate a slight synergism in the ionization coefficient of the mixture, although other transport coefficients show rather monotonous dependence on the mix ratio of CF3I in CO2.Current interruption property is investigated spectroscopically in CF3I. Radiation spectra from the residual arc at immediately after the current-zero are observed in the BTF test. Almost all spectrum peaks observed in CF3I are assigned to singly-charged iodine ions and their intensities increase with increasing initial arc current. Spectra and their intensities in the CF3I-CO2(30%-70%) mixture are also measured and they are almost identical to those in the pure CF3I. Both in CO2 and SF6, on the contrarily, spectra originated from ion species are rather weak in intensity and in dependence on the initial arc current. The present results indicate that there are a large amount of iodine ions in residual arc in both pure CF3I and the CF3I-CO2(30%-70%) mixture. And the results of spectroscopic study is consistent with those obtained from the current interruption tests.In conclusion, CF3I-CO2 (30%-70%) has properties suitable for GIS applications (except to circuit breaker).
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