本发明专利技术涉及一种装置，该装置包括至少一个在该装置的工作状态下具有1kV或更大的电压的电气机构，和/或包括至少一个用于粒子加速的机构，其中，所述机构至少部分地设置在包含气态的电绝缘和/或灭弧介质的壳体中，其中，所述介质由1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑丁烯组成或者包含1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑丁烯。本发明专利技术还涉及使用1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑丁烯作为气态的电绝缘和/或灭弧介质的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯用作气态电绝缘和/或灭弧介质的设备和方法在装置，即具有例如变压器、电力线(特别地借助高压对电能进行能量传输的导线)、汇流排(母线，Sammelschiene(n))、隔离开关、电源开关、负载分离开关、接地开关、(电流)接触器(或多个接触器)、波导等的装置中，可出现高电压(自约1kV起和更高的电压)和/或强电场，对于这些装置通常使用气体或气体混合物来电气绝缘其电气活性(即，处于电压下或暴露于强电场的)部件和必要时消除开关电弧。为此，将这些装置或仅其电气活性部件布置在气密性壳体中并且所述气体或气体混合物处于电气装置或该装置的电气活性部件与壳体壁之间的间隙中。几十年来，通常使用SF6或由SF6和至少一种另外的气态组分组成的混合物作为绝缘的和/或灭弧的气体或气体混合物。SF6本身之所以非常适合于所提及的装置以及所提及的应用目的，是因为SF6不仅具有很好的绝缘性能(其仅需要空气绝缘系统的空间要求的约10％；耐电压强度高于空气约2.7倍)而且具有很好的灭弧性能(在电弧发生后几乎完全重新结合，而没有导电性的分解产物)。另外，SF6封装的系统提供了很高程度的可靠性、个人保护(SF6在化学上很稳定并且无毒)和寿命(高达30年)并且仅需要很低的维护费用。根据目前的知识水平，SF6还对平流层的臭氧层安全无害。与这些积极正面的性能相反的是，SF6具有相对较高的、为23900的全球变暖潜势(，，GlobalWarmingPotential",GWP)(基于CO2考虑，在100年的时间段)并且在大气中具有3200年的估计寿命。实际上SF6在大气中的浓度为约3至4ppt(1ppt＝l*10-12体积份额(含量))并且SF6的含量占整个温室效应的<1千分之一。由于其高的全球变暖潜势，SF6按照1997年的京都协议被列入到应当受限制地排放至大气中的气体的清单中。在此背景下，期待SF6的替代物，其在电绝缘和作为灭弧介质方面具有至少类似的优良性能，但是具有低的全球变暖潜势。迄今为不使用SF6的电气装置考虑了以下途径：-空气绝缘的设备：在这些设备中却需要更大的结构空间，因为空气的耐电压强度，如上已经提及的，相较于SF6低2.7倍。空气的灭弧性能还比SF6差约100倍。-固体绝缘的设备：固体绝缘对于老化可以是关键的，例如在通过局部放电效应而使绝缘受损时。从US8,080,185B2已知使用气态介电化合物的方法，其中向电气装置中引入选自氮气、CO2和N2O的气体以及气态化合物，其中，这样选择该气态化合物，使得其具有以下性能：沸点为约-20℃至约-273℃；GWP小于22200；作为负的标准生成焓(dHf<0)测得的化学稳定性；只要该介电气体以这样的方式泄漏毒性，就使有效稀释浓度不超过允许的工作场所浓度；以及大于空气的击穿强度。在所提及的专利中还列出了一系列的具有这些指定性能的化合物。WO2013/004798A1描述了使用具有三个碳原子的氢氟烯烃的混合物作为高压装置中的灭弧和/或电绝缘的气态介质，该氢氟烯烃优选为C3H2F4，其任选地可以与稀释气体混合。本专利技术要解决的技术问题是，提出替代SF6作为绝缘或开关气体的替代物，其比迄今为此提出的化合物、元素或其混合物更加适合。该技术问题通过根据权利要求1所述的装置以及根据权利要求7所述的方法来解决。本专利技术的有利的扩展方式是从属权利要求的主题。根据本专利技术，提出如下装置，该装置具有至少一个在该装置的工作状态下具有1kV或更大的电压的电气机构，和/或具有至少一个用于粒子加速的机构，其中所述机构至少部分地设置在包含气态的电绝缘和/或灭弧介质的壳体中。根据本专利技术的装置的特征在于，该介质由1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯组成或者包含1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。本专利技术基于专利技术人的以下认识：基于其化学式，1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(CF3CH＝CHCF3)具有高的介电强度。不希望受到为此给出的解释的束缚，专利技术人认为，随着烃中的氟原子的数目增加，其介电强度也增大。所预期的是，1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯具有基于SF6>1的相对介电强度。本专利技术还基于专利技术人的以下认识：基于分子的大小，即，特别地基于所参与的原子的数目，1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯还具有优良的灭弧性能。随着在分子中相结合的原子或基团的数目的增加，在电弧的情况下形成的分子碎片(片段)的数目增加。由此一方面升高了该装置中的压力，另一方面与较小的分子相比降低了温度。进一步地，由在分子中不断增加的原子或基团数目所决定，自由度的数目以及进而比热容增加，使得电弧中的温度升高需要更多的能量。1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯提供了其它优点：其与SF6相类似地具有六个氟原子。这些氟原子键合在末端甲基基团上并且可相应地通过解离性附着(即，分解形成负的氟离子，这些氟离子分别结合自由电子)来防止初始的气体放电(einsetzendeGasentladungen)，所述气体放电形成介电击穿的初级阶段。1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的特征还在于：低的、为9.4的GWP值(基于CO2，在100年的时间段内)，在大气中仅短暂的、为24天的估计寿命以及低的毒性。最后，由于在标准压力下约33℃的沸点(来源：US2008/0269532A1)，甚至在要考虑的低的温度下也可以调节1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的分压，所述分压对绝缘气体或绝缘气体混合物的介电强度有显著贡献。根据本专利技术的第一有利的扩展方式，该装置的特征在于，该介质由顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、或顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯和反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的混合物组成，或者包含顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、或顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯和反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的混合物。由于它们类似的物理和化学性能，在该介质中不用特别限定就可以既存在顺式-又存在反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯及其混合物，或者这些化合物之一或顺式-和反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的混合物可以形成该介质。如果既存在顺式-又存在反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯，则这些同分异构体可以产生共沸混合物。用于制备顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯和反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的方法是已知的。因此，顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯[(Z)-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯]或顺式-和反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的混合物可如下制备：在由哈氏合金(Hastelloy)制成的管式反应器中，使用林德拉催化剂和氢气(US2008/0269532A1)，向六氟-2-丁炔选择性加氢。而反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯[(E)-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯]可例如如下制备：在190℃下，将1,2-二氯-1,1,4,4,4-五氟丁烷逐滴加入到经蒸馏的环丁本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，其包括至少一个在该装置的工作状态下具有1kV或更大的电压的电气机构，和/或包括至少一个用于粒子加速的机构，其中，所述机构至少部分地设置在包含气态的电绝缘和/或灭弧介质的壳体中，其特征在于，所述介质由1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑丁烯组成或者包含1,1,1,4,4,4‑六氟‑2‑丁烯。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.03 DE 102014212884.6;2014.10.16 DE 10201421.一种装置，其包括至少一个在该装置的工作状态下具有1kV或更大的电压的电气机构，和/或包括至少一个用于粒子加速的机构，其中，所述机构至少部分地设置在包含气态的电绝缘和/或灭弧介质的壳体中，其特征在于，所述介质由1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯组成或者包含1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述介质由顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、或顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯和反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的混合物组成，或者包含顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、或顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯和反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯的混合物。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述介质中包含分压处于30毫巴至250毫巴的范围内、包括端点的1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯。4.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该介质除1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯以外还包括可选自以下的一种或多种化合物和/或元素：-具有3至5个碳原子的氟化腈-具有3至6个碳原子的氟化酮-具有2至6个碳原子的氢氟烯烃，其中所述另外的氢氟烯烃不是1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯，-氧-氮-一氧化氮-二氧化氮-一氧化二氮-二氧化碳-一氧化碳-氩和/或-氖。5.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述装置为变压器、电力线、母线、隔离开关、电源开关...
【专利技术属性】
技术研发人员：K埃瑟兰克，T哈默，M艾斯，G林斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。