Contents
【問題】
【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）
次の文章は，電力用機器の絶縁媒体として広く活用されている\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスの基本的な物性と課題，そして近年の代替ガス技術に関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。
\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスは絶縁耐力が空気の約\( \ \fbox { （１） } \ \)倍，アーク遮断能力が空気の約\( \ 10 \ \)倍と優れていることに加え，液化温度が低く化学的安定性が高い，人体に対しても安全なガスという特徴を持っている。電気事業では，ガス遮断器やガス絶縁開閉装置等に\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスを使用することにより，機器を\( \ \fbox { （２） } \ \)でき，高い信頼性，保守の容易性，安全性や環境調和等の理由から，我が国の電力設備に広く適用されている。
一方，\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスは，不平等電界下では著しく絶縁性能が低下するため導電性異物の混入に弱いことが挙げられるとともに，\( \ \fbox { （３） } \ \)が高いガスであることが指摘されており，\( \ 1997 \ \)年\( \ 12 \ \)月に京都で開催された第\( \ 3 \ \)回気候変動枠組条約締約国会議（通称\( \ \mathrm {COP3} \ \)）において，将来削減しなければならない対象ガスの一つに指定された。これをきっかけに\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)代替ガスの研究が盛んとなった。
\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)代替ガスとして，高気圧空気，\( \ \fbox { （４） } \ \)，\( \ \mathrm {N_{2}} \ \)などの自然由来ガス，\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスとの混合ガス，\( \ 2010 \ \)年代に入ると，欧州を中心に新たに化学合成されたフッ素系ガスと\( \ \fbox { （４） } \ \)などとの混合ガスも発表され，現在もなお，それら代替ガスを適用した機器開発検討が続けられている。
合わせて，\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガス遮断器に替わる高電圧送変電用遮断器として\( \ \fbox { （５） } \ \)の高電圧化技術が強く求められている。
〔問6の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）& デジタル化 &（ロ）& 小型化 &（ハ）& 5 \\[ 5pt ]
&（ニ）& 3 &（ホ）& 冗長化 &（ヘ）& 真空遮断器 \\[ 5pt ]
&（ト）& 熱変換効率 &（チ）& 空気遮断器 &（リ）& \mathrm {H_{2}} \\[ 5pt ]
&（ヌ）& \mathrm {{CO}_{2}} &（ル）& 地球温暖化係数 &（ヲ）& 4 \\[ 5pt ]
&（ワ）& 油遮断器 &（カ）& \mathrm {{CH}_{4}} &（ヨ）& エネルギー消費係数 \\[ 5pt ]
\end{eqnarray}
\]
【ワンポイント解説】
\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスの物性や用途，課題に関する問題です。
(1)と(4)の空欄はやや深堀りした内容となっていますが，それ以外の空欄は\( \ 3 \ \)種でも扱ってきたような内容なので，\( \ 3 \ \)つ以上は正答しておきたい問題です。
1.\( \ \mathrm {{SF}_{6}} \ \)ガスの特徴
\( \ \mathrm {{SF}_{6}} \ \)ガスは，気体絶縁材料としてガス遮断器\( \ \left( \mathrm {GCB}\right) \ \)やガス絶縁開閉装置\( \ \left( \mathrm {GIS}\right) \ \)，ガス絶縁変圧器等に利用され，以下の特徴を有しています。
・高い絶縁耐力を持つ（空気の約\( \ 2\sim 3 \ \)倍）
・高いアーク消弧能力を持つ（空気の約\( \ 10 \ \)倍）
・無色，無臭，無毒のガスで安全である
・化学的，熱的に安定している
・熱伝達係数が大きく，冷却能力が高い
・固体液体材料に比べても誘電率，誘電正接が小さいため，誘電損が少ない
・空気より重い
・圧力により絶縁性能が変化する
・地球温暖化に影響を及ぼす（同量の二酸化炭素の\( \ 20 \ 000 \ \)倍以上）
2.遮断器の種類
遮断器はアークの消弧媒体により，以下の通りに分類できます。このうち，現在主として扱われているのは真空遮断器（\( \ 154 \ \mathrm {kV} \ \)程度まで）とガス遮断器になり，電験では主にこの二種類から出題されます。（古い設備では磁気遮断器や空気遮断器が使われている所もあります。）
①油遮断器\( \ \left( \mathrm {OCB}\right) \ \)
②磁気遮断器\( \ \left( \mathrm {MBB}\right) \ \)
②空気遮断器\( \ \left( \mathrm {ABB}\right) \ \)
④真空遮断器\( \ \left( \mathrm {VCB}\right) \ \)
⑤ガス遮断器\( \ \left( \mathrm {GCB}\right) \ \)
【解答】
(1)解答：ニ
題意より解答候補は，（ハ）\( \ 5 \ \)，（ニ）\( \ 3 \ \)，（ヲ）\( \ 4 \ \)，になると思います。
ワンポイント解説「1.\( \ \mathrm {{SF}_{6}} \ \)ガスの特徴」の通り，\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスの絶縁耐力は空気の約\( \ 3 \ \)倍となります。
(2)解答：ロ
題意より解答候補は，（イ）デジタル化，（ロ）小型化，（ホ）冗長化，になると思います。
ワンポイント解説「1.\( \ \mathrm {{SF}_{6}} \ \)ガスの特徴」の通り，\( \ \mathrm {{SF}_{6}} \ \)ガスは高い絶縁耐力や高いアーク消弧能力を持つため絶縁距離を短くすることができ，ガス遮断器やガス絶縁開閉装置等の小型化をすることができます。
(3)解答：ル
題意より解答候補は，（ト）熱変換効率，（ル）地球温暖化係数，（ヨ）エネルギー消費係数，になると思います。
ワンポイント解説「1.\( \ \mathrm {{SF}_{6}} \ \)ガスの特徴」の通り，\( \ \mathrm {{SF}_{6}} \ \)ガスは地球温暖化係数が高いです。
(4)解答：ヌ
題意より解答候補は，（リ）\( \ \mathrm {H_{2}} \ \)，（ヌ）\( \ \mathrm {{CO}_{2}} \ \)，（カ）\( \ \mathrm {{CH}_{4}} \ \)，になると思います。
このうち，\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)代替ガスとなり得るのは，地球温暖化係数も高くなく不燃性等の特徴を有する\( \ \mathrm {{CO}_{2}} \ \)となります。
(5)解答：ヘ
題意より解答候補は，（ヘ）真空遮断器，（チ）空気遮断器，（ワ）油遮断器，になると思います。
ワンポイント解説「2.遮断器の種類」の通り，現在遮断器として広く採用されており高電圧化技術が強く求められているのは真空遮断器となります。
愛知県出身 愛称たけちゃん
詳しくは