包括氢氟烯烃、作为中压灭弧和/或绝缘气体的混合物的应用以及包括混合物的中压电气设备制造技术

本发明专利技术涉及一种混合物的应用，该混合物包括氢氟烯烃，可选地与稀释气体结合，作为中压电气设备中的灭弧和/或电绝缘气体介质。本发明专利技术还涉及一种中压电气设备，其中，通过包括氢氟烯烃，优选地与稀释气体结合，的气体介质提供灭弧和/或电绝缘。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括氢氟烯烃、作为中压灭弧和/或绝缘气体的混合物的应用以及包括混合物的中压电气设备
本专利技术涉及中压设备中的电绝缘和电弧熄灭领域。准确来说，本专利技术涉及混合物的应用，该混合物包括特定的烯烃，也就是包括三个碳原子的氢氟烯烃，作为配电电气设备(substationelectricaldevice)以及尤其是中压设备中的绝缘气体和/或灭弧气体。该氢氟烯烃可与另一种氢氟烯烃或稀释气体混合使用，所述另一种氢氟烯烃或稀释气体的全球变暖潜能值低于该氢氟烯烃自身的潜能值，并且特别是小于或者等于1。本专利技术还涉及配电中压电气设备，其中，电绝缘和/或电弧熄灭通过包含至少一种氢氟烯烃的气体介质实现，该化合物在存在于气体介质中的气体中具有最高全球气体变暖潜能值。这种电气设备具体可以是变压器，比如电源变压器或者测量变压器、用于电力传输和配电的气体绝缘线路、一组汇流排或者电气连接/断开装置（也称为开关设备），例如断路器、开关、将开关与保险丝结合的单元、切断开关、接地开关或触点。
技术介绍
在上下文中，术语“中压”（MV）和“高压”（HV）以其习惯性接收范围使用，也就是说，术语“中压”意指的电压是：超过1000伏特但不超过52000伏特的交流电，以及超过1500伏特但不超过75000伏特的直流电，而术语“高压”指严格超过52000伏特的交流电和超过75000伏特的直流电。在中压或高压电气设备中，电绝缘和可能的电弧熄灭通常由封闭在设备中壳体内的气体来实现。目前，最常用的气体是六氟化硫（SF6）：该气体具有相对高的介电强度、良好的热导性以及低介电损耗。该气体在化学上呈惰性，并且对人和动物无毒性，在被电弧分解之后，其迅速且几乎完全地重新结合。该气体还是不易燃的，且其价格也还适中。但是，SF6的主要缺点在于，其全球变暖潜能值（GWP）为22800（相对CO2，超过100年），并且在大气中的停留时间为3200年，这使其成为具有强全球温室效应的气体中的一员。因此，SF6被包括在京都议定书（1997）中，在必须限制排放的气体名单上。最好的限制SF6排放的方法是限制该气体的使用，这使得制造商寻求SF6的替代品。实际上，其它解决方案，例如将气体绝缘与固体绝缘结合的混合系统（EP-A-1724802），相比使用SF6绝缘的体积增加了电气设备的体积；在油或者真空中的断路使得有必要重新设计设备。已知的介质气体：参见例如WO-A-2008/073790。但是，对环境无害的诸如空气或氮气等所谓的“简单”气体，其介电强度比SF6低很多；将该气体用于中压/高压设备的电绝缘/电弧熄灭，将需要大大增加这些设备的体积和/或填充压力，这与过去几十年所做出的研发紧凑的和较不庞大的电气设备的努力相悖。全氟化碳（CnF2n+2,c-C4F8）总体上具有吸引人的介电强度性能，但是其GWP通常在5000至10000的范围内。具有合适的介电特征和GWP的其它替代物，例如三氟碘甲烷（CF3l），被归类在目录3的致癌物、诱导有机体突变的物质、以及生殖毒性物质中，这使得其以工业规模使用是无法接受的。SF6和诸如氮气或者二氧化氮等其它气体的混合物被用于限制SF6对环境的影响；参见例如WO-A-2009/049144。然而，由于SF6的全球变暖潜能值高，这些混合物的全球变暖潜能值仍旧非常高。于是，例如SF6和氮气以10：90的体积比的混合物在交流电（50Hz）中的介电强度相当于SF6的介电强度的59%，但是其全球变暖潜能值在8000至8650的量级。因此，这种混合物不能作为具有低环境影响的气体使用。因此，只有具有高GWP的混合物在低温下才具有类似于SF6的介电强度；所有现有技术中已知的具有低GWP的混合物相应于最低操作温度可用来达到SF6设备性能的不足80%的，但是具体是通过增加气体压力、添加介电致偏器(dielectricdeflector)以及通过用绝缘层涂敷某些部件来实现，考虑到更长的绝缘距离和可能增加的特殊装置，例如筛、致偏器或者覆层，这需要重新设计中压或高压设备。专利技术者为自身设定的目标是：找到一种气体，既具有良好的电绝缘和电弧熄灭性能，又对环境具有较低影响或者没有影响。研究使得他们寻找新的一族气体，该气体可以用在目前市场的中压和高压电气设备中，以取代这些设备通常所填充的SF6，贯穿这些设备的全部操作温度范围且尤其是在非常低的温度下。
技术实现思路
本专利技术首先通过提供一种混合物作为在中压设备中用于电绝缘和/或电弧熄灭的气体介质来实现这些目的和其它目的，该混合物包括至少一种氢氟烯烃。所使用的氢氟烯烃是具有含三个碳元素的碳链的烯烃，优选的是C3H2F4类型的，其无毒性、无腐蚀性、不具有爆炸性，ODP（消耗臭氧潜能值）等于0，GWP低于20或者甚至低于10，且具有的介电性能使其适于取代SF6作为中压配电电气设备中的绝缘气体和/或灭弧气体。根据本专利技术，混合物构造成使得一旦混合物被封闭在电气设备中，其组分在混合物所经受的温度和压力条件下保持气体状态下。氢氟烯烃可以与至少一种同样形式的其他氢氟烯烃混合使用。但是，该氢氟烯烃将通常作为与至少一种不属于其家族的其它气体的混合物加以使用，尤其是如果该（该些）氢氟烯烃的沸点使得其不能保证它（它们）保持在气体状态。在此情况下，根据本专利技术，混合物中所用的其它气体相比氢氟烯烃具有更低的全球变暖潜能值；载体气体（vectorgas）或者稀释气体或者缓冲气体优选地具有非常低的沸点，也就是在标准压力下通常低于或者等于-50℃，以及至少等于氮气或者二氧化碳的介电强度的介电强度。优选地，该氢氟烯烃与诸如氮气、空气（优选为干空气）、氧气、二氧化碳或者这些气体的混合物等气体混合。气态介质的总全球变暖潜能值与其每种组分的分压力有关，并因此低于10或20，优选地低于5。根据本专利技术，氢氟烯烃以至少等于由公式M=(PHFO/Pmixture)x100确定的摩尔百分比M的95%（换句话说，至少等于该摩尔百分比M的0.95倍）的摩尔百分比MHFO存在于混合物中，其中，Pmixture是在20℃时电气设备中的混合物的压力，而PHFO是用相同单位表示的、在20℃时等同于氢氟烯烃在电气设备的最低操作温度时的饱和蒸汽压的压力。实际上，PHFO由PHFO=(PVSHFOx293)/Tmin确定，其中，PVSHFO表示氢氟烯烃在以开式绝对温度表示的电气设备所使用的最低温度Tmin下的饱和蒸汽压力。因此，混合物的介电性能尽可能地高，并且几乎等于SF6的介电性能。在优选的实施方式中，该最低操作温度Tmin选自0、-5、-10、-15、-20、-25、-30、-35、-40、-45和-50℃。在电气设备是中压设备的情况下，介质部分地以液体状态存在不会引起任何常态问题。因此，可以使用氢氟烯烃以高于摩尔百分比M的摩尔百分比MHFO存在的混合物。优选地，氢氟烯烃的摩尔百分比MHFO介于摩尔百分比M的95%和130%之间，更好地在95%和120%之间，而理想地在99%和110%之间。换句话说，混合物中存在的氢氟烯烃的摩尔百分比介于摩尔百分比M的0.95倍和1.3倍之间，更好地是在0.95倍和1.2倍之间，理想情况是在0.99倍和1.1倍之间。在电力设备是中压或者高压的金属包盖的配电型设备的情况下，希望的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.05 FR 11560621.一种混合物作为中压配电电气设备中的用于电绝缘和/或灭弧的气体介质的应用，所述混合物包括具有三个碳原子的氢氟烯烃，所述混合物的全球变暖潜能值(GWP)低于所述氢氟烯烃的全球变暖潜能值，其中，氢氟烯烃以至少等于由公式M＝(PHFO/Pmixture)x100确定的摩尔百分比M的95％的摩尔百分比(MHFO)存在于所述混合物中，其中，Pmixture是电气设备中混合物在20℃下的压力，而PHFO是在20℃下等同于氢氟烯烃在电气设备的最低操作温度(Tmin)下的饱和蒸汽压力(SVP)的压力。2.如权利要求1所述的混合物的应用，其中，所述氢氟烯烃是反式-1,3,3,3-四氟-1-丙烯(HFO-1234ze)。3.如权利要求1所述的混合物的应用，其中，所述氢氟烯烃是2,3,3,3-四氟-1-丙烯(HFO-1234yf)。4.如权利要求1-3中任一项所述的混合物的应用，其中，所述混合物还包括稀释气体。5.如权利要求4所述的混合物的应用，其中，所述稀释气体是空气、氮气、氧气、二氧化碳或者它们的混合物。6.如权利要求1所述的混合物的应用，其中，氢氟烯烃摩尔百分比(MHFO)在摩尔百分比M的99％到110％之间。7.如权利要求1-3中任一项所述的混合物的应用，其中，所述最低温度(Tmin)是-50℃、-45℃、-40...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y基弗尔，A吉罗德特，D皮科兹，R马拉登，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：
国别省市：