容纳包括有机氟化合物的介电绝缘气体的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于生成、分配或使用电能的设备，所述设备包括包围绝缘空间的壳体和布置在绝缘空间中的电气构件。绝缘空间容纳包括有机氟化合物A的介电绝缘气体。设备还包括布置成以便与绝缘气体接触的分子筛。分子筛具有大于在设备的操作期间生成的有机氟化合物A的至少一种分解产物的分子大小的平均空隙大小y。分子筛对于有机氟化合物A的吸附能力低于对于至少一种分解产物的。根据本发明专利技术，设备还包括布置成以便与绝缘气体接触的至少一种干燥剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】容纳包括有机氟化合物的介电绝缘气体的设备
本专利技术涉及一种用于生成、分配和/或使用电能的设备，以及用于操作此类设备的方法。具体而言，用语"电能的分配"可广泛地包含任何电压水平的电能的传输或分配。
技术介绍
处于液态或气态的介电绝缘介质常规地应用于各种设备中的电气构件的绝缘，如，例如，开关装置、气体绝缘分站(GIS)、气体绝缘线(GIL)，或变压器。在中压或高压金属封装的开关装置中，例如，电气构件布置在气密性壳体中，该气密性壳体限定绝缘空间，所述绝缘空间包括绝缘气体，并且使壳体与电气构件分开，而不使电流穿过。为了中断高压开关装置中的电流，绝缘气体进一步作用为灭弧气体。最近，提出了在绝缘气体中使用有机氟化合物。具体而言，WO-A-2010/142346公开了一种包括具有4到12个碳原子的单氟酮的介电绝缘介质。WO-A-2012/080222中公开了包括氢氟醚的介电绝缘介质。两组化合物已经示为具有高绝缘能力，特别是高介电强度以及高灭弧能力。同时，它们具有非常低的全球变暖潜力(GWP)和非常低的毒性。这些特征的组合致使这些有机氟化合物高度适合替代SF6(六氟化硫)，其通常用作介电绝缘介质，但其已知具有高GWP。FR2965120公开了一种电路断路器，其包括介电绝缘气体并且包含单氟酮，该单氟酮部分为液体并且部分为气体，并且包括用于吸收在弧中的单氟酮的电离作用之后形成的分子种类的器件。然而，特别是在例如开关操作期间，其伴有绝缘空间中的高温度上升，有机氟化合物可经受分解。分解产物的形成还可归因于局部放电，并且可特别是在绝缘空间中的湿气含量为高的时发生。所得的分解产物不容易再组合，因为对于SF6的一些分解产物是可能的。这特别相关，因为有机氟化合物的一种分解产物为氟化氢(HF)，其为高度腐蚀的并且毒性极大。为了提供设备的安全操作，有机氟化合物的分解产物因此将容易从绝缘空间除去。分解产物的除去可理论上通过吸附剂来实现，分解产物吸附至该吸附剂并且永久地结合。然而，特别是在使用高度极性的有机氟化合物如单氟酮时，吸附剂的存在可导致有机氟化合物的量减少，并且因此导致绝缘气体的绝缘和灭弧性能的降低。
技术实现思路
考虑到这些缺陷，因此本专利技术的问题在于提供一种使用介电绝缘气体的设备，该介电绝缘气体包括有机氟化合物，所述设备允许其绝缘空间保持基本上没有有害的分解产物，而不会不利地干扰绝缘气体的绝缘和灭弧性能。本专利技术涉及一种用于生成、分配或使用电能的设备。设备包括包围绝缘空间的壳体，以及布置在绝缘空间中的电气构件。绝缘空间容纳包括有机氟化合物A的介电绝缘气体。设备还包括布置成以便与绝缘气体接触的分子筛。根据本专利技术，分子筛具有大于设备操作期间生成的有机氟化合物A的至少一种分解产物的分子大小的平均孔隙大小y，并且分子筛对有机氟化合物A的吸附能力和/或吸收能力低于对至少一种分解产物的。本专利技术因此允许从绝缘空间选择性地除去(多个)分解产物，同时使有机氟化合物A未吸附和/或未吸收，并且因此使绝缘气体的绝缘和灭弧能力至少大致不受影响，或至少大致无不利影响。用语"吸附能力"将包含任何吸附过程，如，物理吸附和/或化学吸附。物理吸附具体可由电介质的分子的大小与分子筛的孔隙大小之间的关系确定或影响。化学吸附具体可由电介质的分子与分子筛之间的化学的典型地相反的相互作用确定或影响。如本专利技术的上下文中使用的用语"壳体"将宽泛地理解为任何至少大致闭合的系统。具体而言，该用语包含与彼此互连的多个室。更具体而言，"壳体"包含室，电气构件容纳在该室中，并且该室可与再循环系统互连，介电绝缘气体通过该再循环系统除去、处理(例如，清洁)和再引入到室中。"壳体"还包括室，电气构件容纳在该室中，并且该室可与预处理室互连用于在引入到室中之前预处理介电绝缘气体。另外，用语"布置成以便与绝缘气体接触"将宽泛地理解，并且包含其中存在分子筛与绝缘气体的永久接触的实施例以及其中仅存在暂时接触的实施例两者。用语"分解产物"涉及包括少于有机氟化合物A的原子的化合物，它们由该原子生成，并且因此在大多数情况下还具有大致小于有机氟化合物A的分子大小的分子大小。根据实施例，有机氟化合物A对于分子筛相比于至少一种分解产物具有较低能量的吸附(即，物理或化学结合能)和/或吸收(即，化学结合能)。因此，作用于吸附和/或吸收的化合物与分子筛之间的力(具体是范德华力，如，伦敦分散力，偶极感生偶极子、偶极-偶极和四极相互作用，以及共价键力)对于有机氟化合物A相比于对于至少一种分解产物更弱。此外或作为备选，分子筛的孔隙大小也可选择成使得其吸附能力和/或吸收能力对于有机氟化合物A要低于对于分解产物。更具体而言，孔隙大小选择成足够小，以保持有机氟化合物A在孔隙外，并且因此防止至孔隙表面的吸附和/或吸收。在该方面，已经发现，实施例中的分子筛具有小于15Å，优选小于13Å，更优选小于11Å，更优选等于或小于9Å，优选小于7Å，更优选小于6Å并且最优选大约5Å的平均孔隙大小。具体而言，具有五个碳原子或更多的单氟酮并未进入小于9Å的大小的孔隙，并且因此并未吸附至此类孔隙表面，并且/或者不由此类孔隙表面吸收。根据本专利技术的其它实施例，分子筛至少暂时地填充有有机氟化合物A，意思是分子筛中的有机氟化合物A的含量高于设备的操作条件下平衡的介电绝缘气体中的其含量。在该实施例中，并未防止有机氟化合物A进入分子筛的孔隙，而是相反其被迫进入分子筛子中，特别是通过使后者暴露于气体，其中有机氟化合物A的局部压力高于在设备的操作期间存在的介电绝缘气体中的。在设备的操作期间，填充分子筛的有机氟化合物A至少部分地由吸附至分子筛和/或由分子筛吸收的至少一种分解产物替代。因此，根据该实施例的分子筛同时作用为用于有机氟化合物A的"储存器"，以及用于分解产物的"槽"。在实施例中，为了允许至少一种分解产物以及水高效地除去，分子筛具有至少2.7Å、优选至少2.8Å，更优选至少2.9Å，最优选至少3Å的平均孔隙y。发现的是，该孔隙大小足以实现至少一种分解产物和水良好渗透到分子筛中，并且因此良好吸附在孔隙表面上和/或由孔隙表面吸收。除去水是高度相关的，不但鉴于减少分解产物的形成，而且鉴于防止电气设备的固体构件(特别是可移动部分)受腐蚀。在其它实施例中，分子筛为沸石，即，微多孔的铝硅酸盐矿物，其经历阳离子交换来实现期望的孔隙大小。适合的沸石包括ZEOCHEM®分子筛3A(具有3Å的孔隙大小)、4A(具有4Å的孔隙大小)和5A(具有5Å的孔隙大小)。在又一些实施例中，适合的沸石可包括例如ZEOCHEM®分子筛13X(具有大约9Å的孔隙大小)。这可改进"储存器"容量，例如，对于C5-单氟酮，同时对于分解产物保持吸附能力和/或吸收能力，特别是在分子筛至少部分地或甚至完全地由另外存在于设备中的至少一种干燥剂保护而免于吸水时。9Å或更大，特别是达到15Å的较大孔隙大小还可在大于C5-单氟酮的分子包括在有机氟化合物A中时为有用的。根据本专利技术，设备还包括布置成以便与绝缘气体接触的至少一种干燥剂。该干燥剂不同于以上限定的分子筛。具体而言，至少一种干燥剂为特别地吸附(或吸收)水的一种。更优选的是，至少一种干燥剂具有高于分子筛的亲水性，意思是其具有比分子筛更高的结合水的趋势，并且/或者至本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生成、分配和/或使用电能的设备，所述设备包括包围绝缘空间的壳体和布置在所述绝缘空间中的电气构件，所述绝缘空间容纳包括有机氟化合物A的介电绝缘气体，所述设备还包括布置成以便与所述绝缘气体接触的分子筛(1)，所述分子筛(1)具有大于在所述设备的操作期间生成的所述有机氟化合物A的至少一种分解产物的分子大小的平均孔隙大小y，所述分子筛(1)对于所述有机氟化合物A的吸附能力和/或吸收能力低于对于所述至少一种分解产物的，其特征在于，所述设备还包括布置成以便与所述绝缘气体接触的至少一种干燥剂(2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.05 EP PCT/EP2012/0697331.用于生成、分配和/或使用电能的设备，所述设备包括包围绝缘空间的壳体和布置在所述绝缘空间中的电气构件，所述绝缘空间容纳包括有机氟化合物A的介电绝缘气体，所述设备还包括布置成以便与所述绝缘气体接触的分子筛(1)，所述分子筛(1)具有大于在所述设备的操作期间生成的所述有机氟化合物A的至少一种分解产物的分子大小的平均孔隙大小y，所述分子筛(1)对于所述有机氟化合物A的吸附能力和/或吸收能力低于对于所述至少一种分解产物的吸附能力和/或吸收能力，其特征在于，所述设备还包括布置成以便与所述绝缘气体接触的至少一种干燥剂(2)，并且所述至少一种干燥剂(2)不同于所述分子筛(1)。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述有机氟化合物A具有比所述至少一种分解产物对所述分子筛(1)更低的吸附和/或吸收能。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)具有小于15Å的平均孔隙大小y。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)具有小于13Å的平均孔隙大小y。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)具有小于11Å的平均孔隙大小y。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)具有等于或小于9Å的平均孔隙大小y。7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)具有小于7Å的平均孔隙大小y。8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)具有小于6Å的平均孔隙大小y。9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)具有5Å的平均孔隙大小y。10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)至少暂时地填充有所述有机氟化合物A。11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于控制所述分子筛(1)的温度的温度控制器件。12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述温度控制器件用于调节所述介电绝缘气体中的所述有机氟化合物A的量和/或用于使所述分子筛(1)没有所述有机氟化合物A的至少一部分。13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)具有为至少2.7Å的平均孔隙大小。14.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)具有为至少2.8Å的平均孔隙大小。15.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)具有为至少3Å的平均孔隙大小。16.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分子筛(1)为沸石。17.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一种干燥剂(2)具有高于所述分子筛(1)的亲水性。18.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一种干燥剂(2)选自由以下构成的组：钙、硫酸钙、碳酸钙、氢化钙、氯化钙、碳酸钾、氢氧化钾、硫酸铜(II)、氧化钙、镁、氧化镁、硫酸镁、高氯酸镁、钠、硫酸钠、蒙脱石、五氧化二磷、硅胶和纤维素过滤器。19.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一种干燥剂(2)选自由以下构成的组：钙、硫酸钙、碳酸钙、氢化钙、氯化钙、碳酸钾、氢氧化钾、硫酸铜(II)、氧化钙、镁、氧化镁、硫酸镁、高氯酸镁、钠、硫酸钠、氢化铝锂、蒙脱石、五氧化二磷、硅胶和纤维素过滤器。20.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述有机氟化合物A为氟代醚。21.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述介电绝缘气体还包括载气。22.根据权利要求1-21中任一项所述的设备，其特征在于，所述介电绝缘气体包括包含至少三个碳原子的氢氟醚。23.根据权利要求1-21中任一项所述的设备，其特征在于，所述介电绝缘气体包括单氟酮，其包含四到十二个碳原子。24.根据权利要求23所述的设备，其特征在于，所述单氟酮包含五个碳原子或六个碳原子。25.根据权利要求2-20中任一项所述的设备，其特征在于，所述介电绝缘气体还包括载气。26.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于在调试之后或在所述设备的操作期间再填充吸附至以下中的至少一个和/或由以下中的至少一个吸收的所述载气成分的器件：所述分子筛(1)、所述至少一种干燥剂(2)和它们的组合。27.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，所述载气包括选自由以下构成的组的空气成分：二氧化碳(CO2)、氧(O2)、氮(N2)，以及它们的混合物。28.根据权利要求27所述的设备，其特征在于，所述载气为空气。29.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，所述介电绝缘气体包括在对应于所述设备的最小操作温度下的所述有机氟化合物的蒸气压力的局部压力下的有机氟化合物，所述介电绝缘气体的其余部分为或包括所述载气。30.根据权利要求1-21中任一项所述的设备，其特征在于，所述壳体以气密性方式包围所述绝缘空间。31.根据权利要求1-21中任一项所述的设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：TA保罗，N马迪札德，P斯托勒，A克拉梅，O科萨特，S格罗布，N兰詹，J曼蒂拉，MD布尔格勒，F加林多洛札诺，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH