采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备制造技术

本发明专利技术公开了一种采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备，包括内设有电气组件的密封箱体外壳和充入密封箱体外壳内的干燥的绝缘介质，所述绝缘介质的充气压力为0.1 MPa~0.3MPa；所述密封箱体外壳采用金属钣金件激光焊接制成，金属钣金件包括型号为309、310、314或330的消磁不锈钢材质；当中压开关设备所处运行环境高于或等于‑20℃时，所述绝缘介质为三氟碘甲烷；当中压开关设备所处运行环境低于‑20℃时，所述绝缘介质为三氟碘甲烷和辅助气体的混合物，其中三氟碘甲烷的混合体积比低于40%，辅助气体的混合体积比高于60%。有益效果：实现良好绝缘的同时，大幅提升环境性能。

Medium voltage switchgear using three fluorine methyl iodide and its mixture as insulating medium

The invention discloses a medium voltage switchgear as insulation medium with three fluorine methyl iodide and its mixtures, including sealing enclosure and filling sealing box shell dry insulating medium is arranged in the electrical component, the insulating medium air pressure of 0.1 MPa~ 0.3MPa; the seal box shell is made of sheet metal a laser welding made of metal sheet metal parts including type 309, 310, 314 or 330 of the degaussing stainless steel material; when the switchgear at runtime environment is higher than or equal to 20 DEG C, the insulating medium is three fluoride and iodine methane; when the switchgear located below the operating environment 20 OC. The insulating medium is mixture of three fluorine iodine methane and auxiliary gas, of which three fluorine iodine methane mixed volume ratio is below 40%, the auxiliary gas mixture volume ratio is higher than 60%. The utility model has the advantages of good insulation and high environmental performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中压开关设备，特别是涉及一种采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备，属于开关设备

技术介绍
中压是指电压等级在1kV(千伏)以上、126kV以下的交流电，以及在1.5kV以上、75kV以下的直流电。而高压是指不低于126kV的交流电和不低于75kV的直流电。六氟化硫(SF6)是一种应用广泛的电气绝缘气体，具有诸多优点，但由于六氟化硫(SF6)具有显著的温室效应，其全球变暖潜值(GWP)非常高，所以已被《京都议定书》列为受限制使用的温室气体，这对SF6的使用前景和使用成本带来了巨大的影响。因此需要新型环保绝缘气体取代SF6，应用在气体绝缘领域中。目前，针对减少SF6对环境影响的做法主要包括使用混合气体减少SF6用量、使用高气压缓冲气体代替SF6等。使用SF6混合气体作为绝缘介质，虽然是一种直接减少SF6气体使用，减少环境影响的办法，但依旧没有办法从根本上解决电气绝缘对于SF6的依赖，其对环境的危害也会通过不断积累而造成影响。使用高气压缓冲气体，如压缩空气、压缩氮气(N2)等，由于气体属性与SF6的差异，空气或氮气都无法达到纯SF6的绝缘性能，使用局限性很大，无法满足电气行业的需求。因此需要发现新的环保型绝缘气体，取代SF6，并针对替代气体进行一定电压等级设备的开发。为此，新的环保型绝缘气体应与SF6具有相近的绝缘性能，同时满足无毒害、不易燃等工业使用要求，也不会对环境产生负面影响。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备，实现良好绝缘，提升环境性能。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备，包括内设有电气组件的密封箱体外壳和充入密封箱体外壳内的干燥的绝缘介质，所述绝缘介质的充气压力为0.1MPa～0.3MPa；所述密封箱体外壳采用金属钣金件激光焊接制成，金属钣金件包括型号为309、310、314或330的消磁不锈钢材质；当中压开关设备所处运行环境高于或等于-20℃时，所述绝缘介质为三氟碘甲烷；当中压开关设备所处运行环境低于-20℃时，所述绝缘介质为三氟碘甲烷和辅助气体的混合物，其中三氟碘甲烷的混合体积比低于40％，辅助气体的混合体积比高于60％。本专利技术进一步设置为：所述电气组件包括开断/关合单元、隔离及接地单元、导体件和绝缘件，所述开断/关合单元和隔离及接地单元均配设有导体件和绝缘件；所述密封箱体外壳内设有可运动部件，所述可运动部件和绝缘件均通过密封圈与密封箱体外壳密封相连；所述绝缘件为环氧复合材料包覆的导体元件，其中环氧复合材料采用微米级氧化铝为填料，添加量为40％～60％；所述密封圈采用加入微米级填料的氟硅性弹性体，其中微米级填料包括氧化铝、氧化镁或氧化硼。本专利技术进一步设置为：所述密封箱体外壳的顶面设置有充气阀门，密封箱体外壳的底面设置有泄压通道。本专利技术进一步设置为：所述电气组件中的金属部位与密封箱体外壳之间采用焊接方式密封固定。本专利技术进一步设置为：所述密封圈为X型或O型。本专利技术进一步设置为：所述开断/关合单元上连接有固体支撑件，所述固体支撑件采用高分子复合材料注射成型制成，高分子复合材料为玻纤长度小于1mm的短玻璃纤维增强型的热塑性材料。本专利技术进一步设置为：所述辅助气体为空气、氮气、二氧化碳、氦气、氩气和氧气中的一种或至少两种混合。本专利技术进一步设置为：当中压开关设备所处运行环境低于-20℃时，对于12kV电压等级的中压开关设备，所述三氟碘甲烷的混合体积比为8％～10％，辅助气体的混合体积比为90％～92％。本专利技术进一步设置为：当中压开关设备所处运行环境低于-20℃时，对于24kV电压等级的中压开关设备，所述三氟碘甲烷的混合体积比为10％～20％，辅助气体的混合体积比为80％～90％。本专利技术进一步设置为：当中压开关设备所处运行环境低于-20℃时，对于40.5kV电压等级的中压开关设备，所述三氟碘甲烷的混合体积比为30％～35％，辅助气体的混合体积比为65％～70％。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质，实现良好绝缘的同时，大幅提升环境性能，其中所采用的三氟碘甲烷(CF3I)为无色无味的气体，其全球变暖潜值(GWP)几乎和CO2相当，同时它对臭氧层的破坏潜势(ODP)为零，并且在大气中的存在时间很短(小于2天)，不会对环境造成负面影响，所以本专利技术提供的采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备不破坏臭氧层，温室效应很小，符合环保特性要求。而且，通过对密封箱体外壳的改进，以及各电气组件的材质及其装配连接方式的改进，解决中压开关设备各部件与绝缘介质的适配性问题，从而保证中压开关设备的安全性、稳定性以及经济性。上述内容仅是本专利技术技术方案的概述，为了更清楚的了解本专利技术的技术手段，下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。附图说明图1为本专利技术中压开关设备的结构示意图；图2为本专利技术实施例中球-板电极模型的结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图，对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，一种采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备，包括内设有电气组件的密封箱体外壳1和充入密封箱体外壳1内的干燥的绝缘介质，所述绝缘介质的充气压力为0.1MPa～0.3MPa。当中压开关设备所处运行环境高于或等于-20℃时，所述绝缘介质为三氟碘甲烷；当中压开关设备所处运行环境低于-20℃时，所述绝缘介质为三氟碘甲烷和辅助气体的混合物，其中三氟碘甲烷的混合体积比低于40％，辅助气体的混合体积比高于60％。所述辅助气体为空气、氮气、二氧化碳、氦气、氩气和氧气中的一种或至少两种混合。所述密封箱体外壳1采用金属钣金件激光焊接制成，可保证在0.1MPa～0.3MPa的气压范围内绝缘介质的泄漏率低于1‰/年；其中，金属钣金件包括型号为309、310、314或330的消磁不锈钢材质，不仅可保证在交流电工况下不发生热损耗，而且可有效防止焊接点处发生碳颗粒析出问题，同时保证与三氟碘甲烷接触的环境下不被强酸性、强氧化性卤化物腐蚀。所述电气组件包括开断/关合单元2、隔离及接地单元3、导体件4和绝缘件5，所述开断/关合单元2和隔离及接地单元3均配设有导体件4和绝缘件5；所述密封箱体外壳1的顶面设置有充气阀门6，密封箱体外壳1的底面设置有泄压通道7。所述密封箱体外壳1内设有可运动部件，所述可运动部件和绝缘件5均通过密封圈与密封箱体外壳1密封相连；所述密封圈为X型或O型。所述绝缘件5为环氧复合材料包覆的导体元件，其中环氧复合材料采用微米级氧化铝为填料，添加量为40％～60％，可保证其与绝缘介质及其可能产生的副产物不发生显著的化学反应。所述密封圈采用加入微米级填料的氟硅性弹性体，而非目前常规使用的丁苯橡胶、硅橡胶或丁基橡胶制成，其中微米级填料包括氧化铝、氧化镁或氧化硼，以防止被三氟碘甲烷及其电弧环境下的强酸性、强氧化性卤化物腐蚀。所述电气组件中的金属部位与密封箱体外壳1之间采用焊接方式密封固定。如图1所示，所述开断/关合单元2上连接有固体支撑件8，所述固体支撑件8采用高分子复合材料注射成型制成，高分子复合材料为玻纤长度小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备，其特征在于：包括内设有电气组件的密封箱体外壳和充入密封箱体外壳内的干燥的绝缘介质，所述绝缘介质的充气压力为0.1 MPa~0.3MPa；所述密封箱体外壳采用金属钣金件激光焊接制成，金属钣金件包括型号为309、310、314或330的消磁不锈钢材质；当中压开关设备所处运行环境高于或等于‑20℃时，所述绝缘介质为三氟碘甲烷；当中压开关设备所处运行环境低于‑20℃时，所述绝缘介质为三氟碘甲烷和辅助气体的混合物，其中三氟碘甲烷的混合体积比低于40%，辅助气体的混合体积比高于60%。

【技术特征摘要】
1.一种采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备，其特征在于：包括内设有电气组件的密封箱体外壳和充入密封箱体外壳内的干燥的绝缘介质，所述绝缘介质的充气压力为0.1MPa~0.3MPa；所述密封箱体外壳采用金属钣金件激光焊接制成，金属钣金件包括型号为309、310、314或330的消磁不锈钢材质；当中压开关设备所处运行环境高于或等于-20℃时，所述绝缘介质为三氟碘甲烷；当中压开关设备所处运行环境低于-20℃时，所述绝缘介质为三氟碘甲烷和辅助气体的混合物，其中三氟碘甲烷的混合体积比低于40%，辅助气体的混合体积比高于60%。2.根据权利要求1所述的采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备，其特征在于：所述电气组件包括开断/关合单元、隔离及接地单元、导体件和绝缘件，所述开断/关合单元和隔离及接地单元均配设有导体件和绝缘件；所述密封箱体外壳内设有可运动部件，所述可运动部件和绝缘件均通过密封圈与密封箱体外壳密封相连；所述绝缘件为环氧复合材料包覆的导体元件，其中环氧复合材料采用微米级氧化铝为填料，添加量为40%~60%；所述密封圈采用加入微米级填料的氟硅性弹性体，其中微米级填料包括氧化铝、氧化镁或氧化硼。3.根据权利要求1所述的采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备，其特征在于：所述密封箱体外壳的顶面设置有充气阀门，密封箱体外壳的底面设置有泄压通道。4.根据权利要求1所述的采用三氟碘甲烷及其混合物作为绝缘介质的中压开关设备，其特征在于：所述电气组件中的金属部位...

【专利技术属性】
技术研发人员：周柏杰，蔡凡一，薛健，赵晓冬，韩冬，
申请(专利权)人：国家电网公司，南京南瑞集团公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11