用于电器中的电绝缘流体制造技术

提供了包含聚三亚甲基醚二醇酯的绝缘流体。所述绝缘流体可用于电器中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电绝缘流体(也称作电介质冷却剂)，所述电绝缘流体包含聚三亚甲 基醚二醇酯和至少一种添加剂。还提供了包含所述流体的电器。
技术介绍
用于产生并且传送电能至最终使用者的组件在本领域为人们所熟知。发电商一般 生产出非常高初始电压的电能。操作如此高的电压需要结实的电绝缘材料。所述绝缘材料 需要对由电能传送产生的热量的控制和其介电性能的保持。各种类型的用于变压器和流体填充的输电线的流体(在下文中被称作电绝缘流 体或电介质冷却剂)的主要目的在于保持在所述体系中使用期间的冷却性质和流体特性， 其为了保持适当的温度以及所需的电介质强度。例如，变压器单元中的热量可随着时间的 延长而增加至高的水平，其中所述流体必须能够耐受该热量而不变质。此外，在各种环境温 度下，变压器的操作和热耗散过程使所述流体经受恒定的应力。已发现，某些流体具有高的电绝缘和热耗散特性。这些流体与此类电器组件用作 变压器和流体填充的输电线。一个具体的问题(即使在使用此类流体的情况下)是，随着时 间的流逝和大量暴露于高压电下，它们的有益特性如绝缘和/或热耗散特性可能会降低。工业上使用多种绝缘流体，所述绝缘流体容易获得且具有高性价比。实例是用于 变压器、电离电缆和电容器中的矿物油、硅氧烷流体和合成烃油。此类流体具有某些特性使 得它们令人满意地发挥作用，所述特性包括它们是电绝缘的和热耗散的并且抗损坏。然而， 某些常用的流体构成安全或污染问题，并且可能对人类和动物具有毒性。许多拥有此类流 体的电器组件位于水域或航道附近，其中渗漏或溢出可能导致对水域和海域生物的严重伤 害。陆地上的泄漏或溢出可能威胁地下水并且污染土壤。大多数常规的流体是基于石油的，并且因此来源于不可再生的原料。此类型流体 的使用量是很大的。例如，一个15MVA的变压器(服务大约2000个住宅的和商业的客户)需 要大约3，600加仑的电绝缘流体。一英里的流体填充的输电线(6英寸直径)需要约7，000 加仑。在美国有大约20，000英里的流体填充的高压输电线，大多数在大城市里，因此接近 水域或者航路。供电公司将大量的资源包括时间和金钱花费在设计和执行方案和系统上以阻止 泄漏或溢出并且监测这些类型的变压器和输电线的泄漏或溢出。仅仅在美国所估算出的此 类成本就有数百万美元。此外，由于环境规章制度，至少是有关石油基流体的那些环境规章 制度，大量的资源花费在报告泄漏和溢出中，甚至是很小的泄漏和溢出。当要进行相同的补 救时，泄漏或溢出的影响可能是代价非常高的。因此，已经有了寻找新的此类流体来源的尝试。关于此类新的来源，希望考虑到环 境问题以及来源的可再生性问题。在有用和高效的电绝缘流体的特性中，所期望的是高电介质击穿电压、低耗散因 数、高比热、高热导率、低膨胀系数、低粘度、粘度对温度的低敏感性、低倾点温度、低挥发 性、高闪点和低水分。本专利技术的电绝缘流体拥有多种这些期望的特性。另一个对于电绝缘流体的要求是尽管在持久使用期间发生了某些物理和化学变 化，它们在绝缘性方面仍保持一定程度的稳定性。共同拥有的美国专利申请公布2006/0192185描述了电器和它们生产的方法，所 述电器包含电绝缘流体，所述电绝缘流体包含聚三亚甲基均聚或共聚多醚二醇并具有大于 约30kV的电介质击穿电压，其中约50至100摩尔百分数的聚三亚甲基均聚或共聚多醚二 醇的重复单元是三亚甲基醚单元。专利技术概述本专利技术涉及包含电绝缘流体的电器，所述电绝缘流体包含具有等于或大于约30kV 的电介质击穿电压的聚三亚甲基醚二醇酯，其中约50至100摩尔百分数的聚三亚甲基醚二 醇酯的重复单元是三亚甲基醚单元，并且50 %至100 %的链端是酯。本专利技术还涉及生产包含电绝缘流体的电器的方法，所述方法包括(a)提供至少 一种电绝缘流体，所述电绝缘流体包含具有等于或大于约30kV的电介质击穿电压的聚三 亚甲基醚二醇酯，其中约50至100摩尔百分数的聚三亚甲基醚二醇酯的重复单元是三亚甲 基醚单元；(b)将所述电绝缘流体与抗氧化剂以及至少一种添加剂合并，所述添加剂选自 热稳定剂、腐蚀抑制剂、以及润滑增强剂；和(c)将所述流体置于电器中。本专利技术还涉及电绝缘流体，所述电绝缘流体包含(a)聚三亚甲基醚二醇酯，其具 有作为约50至100摩尔百分数的重复单元的三亚甲基醚单元，和(b)共混组分，其选自植 物油、矿物油、聚a烯烃、合成酯、以及它们的混合物，其中所述电绝缘流体具有等于或大 于约30kV的电介质击穿电压。本专利技术的电器优选选自变压器、电容器、流体填充的输电线和流体填充的电力电缆。在一个尤其优选的实施方案中，聚三亚甲基醚二醇酯由包含1，3_丙二醇的成分 制备，1，3-丙二醇来源于使用可再生生物来源的发酵工艺。优选地，所述电绝缘流体具有大于约150°C的闪点和着火点、在40°C下低于约100 厘沲(cSt)的运动粘度、以及在约38°C (100° F)下约0. 10至0. 20watts/m OK的热导率。优选地，所述电绝缘流体包含约75重量％至100重量％的聚三亚甲基醚二醇酯。 所述电绝缘流体还可包含共混组分。优选地，所述共混组分选自植物油、矿物油、聚a烯 烃、合成酯、以及它们的混合物。在一个优选的实施方案中，所述电绝缘流体包含(a)约50重量％至约99重量％ 的聚三亚甲基醚二醇酯，(b)约1重量％至约50重量％的共混组分，两者均是按所述电绝 缘流体的重量计的。所述电绝缘流体还可包含至少一种添加剂，所述添加剂选自氧化抑制剂、腐蚀抑 制剂、金属钝化剂、以及热稳定剂。优选地，所述氧化抑制剂包含至少一种选自以下的化合 物受阻酚、酚酯、烷基化的二苯胺、以及它们的混合物。专利技术详述除非另行指出，所有百分比、份数、比率等均按重量计。商标以大写体显示。此外， 当数量、浓度或其它数值或参数以范围、优选范围或优选上限数值和优选下限数值的列表 形式给出时，其应理解为具体地公开由任何范围上限或优选数值和任何范围下限或优选数 值的任何一对所构成的所有范围，而不管所述范围是否被单独地公开。凡在本文中给出某一数值范围之处，该范围均旨在包含其端点，以及位于该范围内的所有整数和分数，除非另 行指出。当定义一个范围时，不旨在将本专利技术的范围限定于所列举的具体数值。在一个实施方案中，本专利技术涉及包含电绝缘流体的电器，所述电绝缘流体包含聚 三亚甲基醚二醇酯，所述聚三亚甲基醚二醇酯具有等于或大于约30kV的电介质击穿电压。本文所公开的电介质流体组合物优选包含按重量计70%、80%或90%或更多的 聚三亚甲基醚二醇酯(P03G酯)。这些酯衍生自1，3_丙二醇，优选来源于可再生来源。所述P03G酯包括一种或多种式(I)的化合物 其中Q代表夺取羟基之后的聚三亚甲基醚二醇的残基，R2为H或R3C0，并且R1和 R3分别独立地为包含6至40个碳原子，例如至少约6、8或10个碳原子，最多约25、30或 40个碳原子的取代或未取代的芳族、饱和脂族、不饱和脂族或脂环族的烃基。如2006 年 11 月 7 日提交的题目为“POLYTRIMETHYLENE ETHER GLYC0LESTERS，，的 美国专利申请序列号11/593,954中所公开的，优选通过主要包含(例如至少约50% )1， 3_丙二醇的含羟基单体本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含电绝缘流体的电器，所述电绝缘流体包含聚三亚甲基醚二醇酯并具有等于或大于约３０Ｋｖ的电介质击穿电压和在环境温度下在１０００Ｈｚ测量时小于约０．０１的耗散因数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-12 11/938701包含电绝缘流体的电器，所述电绝缘流体包含聚三亚甲基醚二醇酯并具有等于或大于约30Kv的电介质击穿电压和在环境温度下在1000Hz测量时小于约0.01的耗散因数。2.权利要求1的电器，其中所述聚三亚甲基醚二醇酯具有约250至约5000的数均分子量。3.权利要求1的电器，其中所述电绝缘流体还包含共混组分，所述共混组分选自植物 油、聚三亚甲基醚二醇、矿物油、合成酯和聚α烯烃。4.权利要求3的电器，其中所述电绝缘流体包含按所述电绝缘流体的重量计约50重 量％至约99重量％的聚三亚甲基醚二醇酯和约1重量％至约50重量％的共混组分。5.权利要求1的电器，其中所述电绝缘流体具有大于约150°C的闪点和着火点。6.权利要求1的电器，其中所述电绝缘流体在40°C具有约5厘沲至100厘沲的运动粘 度，并且具有低于_20°C的倾点。7.权利要求1的电器，其中所述聚三亚甲基醚二醇酯由包含1，3_丙二醇的成分制备， 所述1，3_丙二醇使用可再生的生物来源得自发酵工艺。8.权利要求1的电器，其中所述电绝缘流体还包含至少一种添加剂，所述添加剂选自 氧化抑制剂、腐蚀抑制剂、金属钝化剂、阻燃剂和润滑增强剂。9.权利要求20的电器，其中所述氧化抑制剂包含至少一种化合物，所述化合物选自受 阻酚、酚酯、烷基化的二苯胺以及它们的混合物。10.权利要求1的电器，所述电器选自变压器、电容器、流体填充的输电线和流体填充 的电力电缆。11.生产包含电绝缘流体的电器的方法，所述方法包括(a)提供至少一种包含聚三亚甲基醚二醇酯的电绝缘流体，所述电绝缘流体具有等于 或大于约30kV的电介质击穿电压，其中约50至100摩尔百分数的聚三亚甲基醚二醇酯的 重复单元是三亚甲基醚单元；(b)将所述电绝缘流体与抗氧化剂以及至少一种添加剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：LC巴特斯，HB孙卡拉，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]