電力用機器に使用される SF6 ガス

電力用機器に使用される SF₆ ガス（六フッ化硫黄ガス）について説明する。

SF₆ ガスの概要

六フッ化硫黄ガス (sulfur hexafluoride) は，化学式 SF₆ で表される硫黄の六フッ化物である。

硫黄原子を中心にフッ素原子が正八面体構造をとる。

常温常圧下で化学的に安定な無毒，無臭，無色，不燃の気体で，大気中での寿命は 3,200 年である。

1960 年代から電気・電子分野で絶縁材などとして広く使用され，人工の温室効果ガスとされる。

使用量はさほど多くないが，近年では新用途開発の進展に伴って需要が増加している。

100 年間の地球温暖化係数は二酸化炭素の 22,800 倍と大きく，かつ大気中の寿命が長いため，HFCs，PFCs と共に京都議定書（第3回気候変動枠組条約締約国会議（通称 COP3））で地球温暖化防止排出抑制対象ガスの一つに指定された。

SF₆ ガスの絶縁耐力

SF₆ ガスは絶縁耐力に優れ，同一圧力で空気の 2 ～ 3 倍の絶縁耐力がある。

3 ～ 4 気圧（0.3 ～ 0.4 MPa）では絶縁油と同等の絶縁耐力がある。

SF₆ ガスのアークに対する消弧性能

SF₆ ガスはアークに対する消弧性能が高く，アークにより一時的な破壊が生じたとしても原因が除かれると，自然に絶縁性が回復し，絶縁油のように導電性の炭素沈着物を生じることがない。

SF₆ ガスの消弧能力は空気の約 100 倍である。

SF₆ ガスの冷却効果

SF₆ ガスは総括熱伝達係数が大きく，冷却効果が優れているので，機器のエネルギー損失を小さくし，出力を増大させる。

最大電界依存性

SF₆ ガスは最大電界依存性が強く，絶縁破壊電圧は最大電界で決まる。

したがって，不平等電界における絶縁破壊電圧は著しく低下する。

SF₆ ガスによるガス絶縁

SF₆ ガスは高い絶縁性能を有しているため，ガス変圧器，ガス遮断器，ガス絶縁開閉装置などの電力用機器において，絶縁体や消弧媒体として利用されている。

機器を小型化でき，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。

ガス密度

SF₆ ガスはガス密度の低下に伴い絶縁破壊電圧が低下するため，ガス密度計等で絶縁性能の維持に必要なガス密度が確保できていることを確認する。

ガス中水分量

SF₆ ガス中の水分は温度変化に伴い絶縁物表面で結露すると沿面絶縁破壊電圧を低下させるため，水分量が規定値以下であることを露点計等で確認する。

分解ガス

SF₆ ガスは部分放電等のアークにより分解ガスを生じ，分解ガスからの生成物が絶縁物を劣化させるため，分解ガスの発生有無をガスチェッカ等で確認する。

金属などの異物混入

金属異物が混入し不平等電界になると絶縁破壊電圧が低下（絶縁性能が低下）する。部分放電や振動の有無，分解ガスの発生をガスチェッカ等で確認する。

ガス純度

SF₆ ガスは水分混入等により純度が低下すると絶縁破壊電圧が低下するため，純度計等で規定値以上の純度が維持できていることを確認する。

誘電損

SF₆ は液体や固体の絶縁媒体と比較して誘電率および誘電正接が小さいため、誘電損が少なく、電力損失の低減に寄与する。

SF₆ ガス取扱時に配慮すべき点

温室効果が CO₂ の 2 万倍以上と極めて高い SF₆ ガスの大気放出を防止するためガス回収を実施する。

また，SF₆ ガスのクローズドサイクル化を図るため，使用済み SF₆ ガスは基本的に再利用し，再利用できない場合は再精製等的確に処理する。

SF6 代替ガス

SF₆ 代替ガスとして，高気圧空気，CO₂，N₂ などの自然由来ガス，SF₆ 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 CO₂ 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，SF₆ ガス遮断器に替わる高電圧送変電用遮断器として真空遮断器の高電圧化技術が強く求められている。

参考文献

• 令和7年度 第二種 電気主任技術者 一次試験 電力 問6「SF6 ガスの基本的な物性と課題，近年の代替ガス技術」

JEC-2350　ガス絶縁開閉装置（2016） （電気学会電気規格調査会標準規格） [ 電気学会電気規格調査会 ]

更新履歴

• 2025年2月7日　新規作成
• 2025年2月23日　SF₆ ガスの概要を追加
• 2025年8月11日　誘電損の説明を追加
• 2025年10月27日　参考文献に「令和7年度 第二種 電気主任技術者 一次試験 電力 問6」を追加