変電1【電験3種 電力】GISのSF₆ガスは大気圧より高い圧力で封入！令和7年度上期 A問題6 完全解説

今回から変電ユニットに入ります。初回は令和7年度上期 電力科目 A問題6、ガス絶縁開閉装置（GIS）について誤っているものを選ぶ問題です。

GISの絶縁ガスはSF₆（六ふっ化硫黄）で、絶縁性能を高めるため大気圧より高い圧力で封入します。「大気圧以下」とあれば誤り——圧力を上げるほど絶縁耐力が上がるからこそ、装置を小形化できるのです。

出題のポイント：GISはSF₆ガスを加圧して使う

GISは接地された金属容器内に充電部を収め、SF₆ガスを大気圧より高い圧力で封入して絶縁します。加圧によって絶縁耐力が高まり、必要な絶縁距離を短くできるため、変電設備を小形化できます。

令和7年度上期 電力科目 A問題6：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和7年度上期 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題6

電験3種 電力科目 【変電】 令和7年度上期 A問題6

　ガス絶縁開閉装置に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

絶縁性能の高いガスを用いることで装置を小形化でき、気中絶縁の装置を用いた変電所と比較して、変電所の体積と面積を大幅に縮小できる。
我が国では、ガス絶縁開閉装置の保守や廃棄の際、絶縁ガスの大部分は回収されている。
ガス絶縁開閉装置の絶縁ガスは、大気圧以下のSF₆ガスである。
ガス絶縁開閉装置の金属容器内部に、金属異物が混入すると、絶縁性能が低下することがあるため、製造時や据え付け時には、金属異物が混入しないよう、細心の注意が払われる。
ガス絶縁開閉装置の充電部を支持するスペーサにはエポキシ等の樹脂が用いられる。

解法の原理：SF₆ガスを加圧すると絶縁耐力が高まる

「大気圧以下のSF6ガス」——実際には加圧します。

用途	ガス圧	理由
★絶縁のみ（母線など）	★0.4 MPa 前後	★絶縁耐力を高める
★遮断部	★0.5〜0.6 MPa	★消弧のため吹き付ける
大気圧	0.1 MPa	この状態では絶縁が不足する

気体の絶縁耐力は、圧力にほぼ比例して高くなります——分子が密なほど電子が加速できないからです。

4〜5気圧に加圧すれば、大気圧の空気の10倍以上の絶縁耐力——だからコンパクトにできるのです。

大気圧以下では、むしろ絶縁が弱くなります——真空まで下げれば別ですが、それは真空遮断器の話。

だからガス圧の低下を常時監視しています——圧力計と警報装置が備えられているのです。

(4) 金属異物がなぜ危険なのか

本問で最も実務的な記述です。

段階	起きること
①	★数ミリの金属片が容器内に残る
★②	★電界で帯電し、飛び跳ねる
★③	★先端に電界が集中する
★④	★局所的な放電が始まる
★⑤	★絶縁破壊に至る

とがった金属の先端では、電界が数十倍に集中します——そこから放電が始まるのです。

1 mm 程度の金属片でも、絶縁耐力を半分以下に落とすことがあります——だから製造時も据付時も厳重に管理するのです。

クリーンな環境で組み立て、内部を掃除機で清掃します——現地据付が難しい理由の1つになります。

異物を電界の弱い場所へ誘導する「パーティクルトラップ」も設けられます——入ってしまった場合の備えです。

(1)(2)(5) 残る3つの記述

項目	気中絶縁と比べて	評価
★体積・面積	★10〜30 ％	★長所
★安全性	★充電部が密閉され接地容器に覆われる	★長所
★信頼性	★塩分・粉じんの影響を受けない	★長所
★内部事故の復旧	★ガスを抜いて開放する必要がある	★短所（長い）
★異物混入	★微小な金属片でも絶縁が低下する	★短所

(1)の小形化は、GISの最大の利点——体積も面積も大幅に減ります。

(2)のガス回収は、日本では法令と業界の取り組みで徹底されています——回収率は97 ％ 以上とされます。

(5)のスペーサは、充電部を容器の中央に支える絶縁物——エポキシ樹脂が使われます。

ガス区分を分ける仕切りも兼ねることがある——事故の波及を抑えるためです。

GISの基本は平成24年度 A問題6（変電：ガス絶縁開閉装置）、信頼性と復旧時間は令和6年度上期 A問題6（変電：ガス絶縁開閉装置）にあります。

ガス圧の監視と警報

(3)で問われた加圧状態は、常時監視されています。

段階	状態	動作
★定格圧力	★0.5 MPa 前後	★正常運転
★警報レベル	★数 ％ 低下	★警報を出して補給を促す
★ロックアウト	★さらに低下	★遮断器の操作を禁止する

ガスが減れば絶縁も消弧能力も落ちます——その状態で遮断すると失敗する恐れがあるのです。

だから一定以下になったら操作をロックします——切れない遮断器を動かさないためです。

ガス圧は温度でも変わるので、温度補正して判定します——密度で管理する方式もあります。

ガス漏れの管理

年間の漏えい率は1 ％ 以下に抑える設計です。

Oリングやガスケットで気密を保ちます——経年で硬化すれば交換します。

SF6は温室効果が大きいので、漏らさないこと自体が環境対策——問題文の(2)につながります。

問題の解説：5つの記述を照合して誤り(3)を選ぶ

誤りは(3)の「大気圧以下」だけです。

記述	内容	正誤
(1)	小形化できる	正
(2)	ガスの回収	正
★(3)	★大気圧以下のSF6ガス	★誤（0.4〜0.6 MPa に加圧）
(4)	金属異物の影響	正
(5)	スペーサはエポキシ樹脂	正

ガスの種類（SF6）は正しいので、圧力の部分を読む必要があります。

加圧しなければ小形化できません——(1)と矛盾することにも気づけます。

記述どうしの整合を見る

(1)が「絶縁性能の高いガスで小形化」と言っています。

大気圧以下では絶縁性能が下がり、小形化できません——(1)と(3)が両立しないのです。

選択肢どうしの矛盾を探すのも有効な解き方——知識があいまいでも判断できることがあります。

SF6の回収と再利用

(2)の記述を、実際の手順で見ましょう。

順	やること
★①	★専用装置でガスを吸引し容器へ回収する
★②	★水分・分解生成物をフィルタで除去する
★③	★純度を確認して再充填に使う
④	再利用できないものは専門業者が分解処理する

大気へ放出することは、事実上ありません——問題文の「大部分は回収」が正しい理由です。

アークにさらされたガスには、分解生成物が含まれます——有害なので取り除いてから再利用するのです。

回収率は97 ％ 以上とされます——業界の自主的な取り組みで達成されました。

なぜここまで徹底するのか

SF6は大気中で3,200年ほど分解されません。

1 kg 漏らすと、二酸化炭素24トン分に相当します——自動車が10万 km 走る量にあたります。

だから漏らさないこと自体が大きな環境対策になる——設備の気密管理が重視される理由です。

GISの据付と現地作業

(4)の金属異物対策は、現場の作業手順に直結します。

工程	注意点
★工場での組立	★クリーンルームに近い環境で行う
★輸送	★乾燥空気を封入して密閉したまま運ぶ
★現地接続	★天候・風の少ない日を選び、養生する
★真空引き	★水分と空気を抜いてからガスを充填する
★耐圧試験	★異物がないことを電気的に確認する

できるだけ工場で組み立て、現地では最小限の接続にとどめます——ユニット輸送と呼ばれます。

現地で開ける部分が少ないほど、異物混入の危険が減る——設計の段階から考慮されます。

据付後の耐圧試験で、異物があれば放電して分かります——運転前に発見できるのです。

問題文の「製造時や据え付け時には細心の注意」——この2つの段階が挙げられている理由になります。

まとめ

(1)小形化	高絶縁ガスで体積・面積を大幅縮小→正しい
(2)ガス回収	SF₆は温室効果大→大部分を回収→正しい
(3)封入圧力	大気圧より高い圧力で封入→「以下」は誤り
(4)金属異物	混入で絶縁低下→細心の注意→正しい
(5)スペーサ	エポキシ等の樹脂→正しい。答えは(3)

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