全球增温潜势低的气体电介质制造技术

一种表现出下述性质的电介质气体化合物：沸点在约－２０℃至约－２７３℃范围内；不消耗臭氧；ＧＷＰ小于约２２，２００；化学稳定性，由负的标准生成焓（ｄＨｆ＜０）衡量；毒性水平为使得电介质气体泄漏时有效稀释浓度不超过其ＰＥＬ；和介电强度大于空气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明全球增温潜势低的气体电介质 1.领域 本专利技术一般涉及具有低全球增温潜势(GWP)的一类气体电介质化合物。尤其是，这样的气体电介质化合物表现出下述性质沸点在约-20℃至约-273℃范围内；低消耗臭氧，优选不消耗臭氧；GWP小于约22,200；化学稳定性，由负的标准生成焓(dHf＜0)衡量；毒性水平为使得电介质气体泄漏时有效稀释浓度不超过其PEL，例如大于约0.3ppm(体积)的PEL(即，大于约0.3ppm的职业暴露极限(OEL或TLV))；和介电强度大于空气。这些气体电介质化合物特别可用作绝缘气体，以用于电气设备，例如气体绝缘断路器和电流中断设备、气体绝缘传输线、气体绝缘变压器或气体绝缘变电站。 2.背景 自从二十世纪五十年代，六氟化硫(SF6)已用作高电压设备中的气体电介质(绝缘体)。现在已知SF6是强效温室增温气体，具有已知的最高全球增温潜势(GWP)之一。因为其高GWP，它逐步退出所有不重要的应用。然而，目前在高电压设备中没有已知的SF6替代物。电气工业已采取措施来减少设备泄漏率、监控使用、增加再循环和减少大气排放。然而，在电气电介质应用中发现SF6替代物依然是有利的。 已经广泛考察了SF6的基本理化性质、其在各种气体排放中的行为以及其在电力工业中的使用。 正常状态下，SF6为化学惰性、非毒性、非易燃、非爆炸和热稳定的(它在低于500℃的温度下气相中不分解)。SF6表现出许多使其适合在电力传输和分配中使用的设备的性质。它在室温和远高于环境温度下都是强电负性(电子附着)气体，这是其高介电强度和良好断弧性质的主要原因。SF6的击穿电压是大气压空气的近三倍。而且，它具有良好的传热性，并且它在放电或电弧中在高气压条件下分解时容易自我重整(即，它具有快速恢复并且它是可自我复原的)。它的稳定的分解副产物的大部分不显著降低其介电强度并可通过过滤去除。它在形成电弧过程中不产生聚合、碳或其他传导性沉积物，并且它与电气设备中使用的大部分固体绝缘和传导性材料在最高约200℃的温度下是化学相容的。 除了其良好的绝缘和传热性质，SF6容纳在室温下时还具有相对高的压力。在21℃液化SF6所需的压力为约2100kPa；其沸点相当低，为-63.8℃，这允许在SF6-绝缘设备中采用400kPa至600kPa(4至6个大气压)的压力。它在室温压力下容易液化，允许压缩储存在气缸中。它不带来操作问题，容易获得，而且相当廉价。 基于诸如绝缘性、沸点、压缩性、化学稳定性和非毒性的特点，SF6取代了空气作为气体绝缘设备中的电介质。已经发现，纯SF6或SF6-氮混合物是目前最好的气体。 然而，SF6具有一些不希望的性质它在经历放电时能够生成高毒性和腐蚀性的化合物(例如S2F10、SOF2)；非极性污染物(例如，空气、CF4)不容易从它去除；其击穿电压对水蒸气、传导粒子和导体表面糙度敏感；并且它在环境中可能遇到的最低温度下、即在冷气候条件中(约-50℃)表现出非理想气体行为，SF6在正常操作压力(400kPa至500kPa)下变得部分液化。SF6也是有效的红外(IR)吸收剂，并且由于其化学惰性而不快速从地球大气中去除。后面的这些性质使SF6成为强效温室气体，尽管由于其化学惰性(并且在SF6分子中缺乏氯和溴原子)，它就同温层臭氧消耗而言是无危害的。 就是说，温室气体是吸收由地球发射的红外辐射部分并通过将其回射而将其返回至地球的大气气体。强效温室气体在大约7μm至13μm的波长内具有强红外吸收。它们既天然存在于环境中(例如H2O、CO2、CH4、N2O)，也作为可被释放的人造气体(例如，SF6；全氟化合物(PFC)；燃烧产物，例如CO2、氮和硫氧化物)存在。天然存在的温室气体对来自地球的长波红外辐射的有效捕获并再辐射回地球，导致地球表面平均温度升高。人类对气候改变的影响是个环境问题，这已经推动了许多国家中调控人造温室气体排放的京都议定书(KyotoProtocol)的实施。 SF6是红外辐射(特别是在10.5μm附近波长的红外辐射)的有效吸收剂。此外，不同于大部分其他天然存在的温室气体(例如CO2、CH4)，SF6仅缓慢分解；因此其对全球增温的贡献预期是累积而长久的。SF6的强红外吸收及其在环境中的长寿命是其极高全球增温潜势的原因，以100年时间范围估计其全球增温潜势是CO2(温室效应的主要贡献者)的大约22,200倍(每单位质量)。对环境中SF6存在的担忧仅源于它这种非常高的作为温室气体的潜势值。 因此，电气设备工业中许多人花费了大量时间和努力寻找适合的替代气体以减少SF6在高电压电气设备中的使用。至今，可能的替代气体已经被确定为(i)SF6和氮的混合物，对此已有大量的研究结果；(ii)气体和混合物(例如，纯氮、N2中低浓度SF6、和SF6-He混合物)，对此可获得较少但有意义量的数据；和(iii)潜在气体，对此可获得很少实验数据。 已经提出的一些替代物具有比SF6更高的GWP。例如，CF3SF5就是此类。因为此类化学物质在生产、运输、填充和使用中的短时排放，它们应该被避免。 然而，本公开已经确定考虑到SF6的环境方面的麻烦，有必要放宽传统上认为重要的某些要求并接受具有较低GWP的折中候选物作为替代气体。例如，非毒性的气体经常是惰性的，具有长的大气寿命，这可以产生高GWP。通过接受一定程度上比SF6更具反应性的气体，GWP可以被大大减小。可能还必须接受略微更毒性的材料以找到这些应用中的最佳替代物。这种毒性增加可以通过减少设备泄漏率或安装监控设备来抵消。在一些情况下，本专利技术发现的气体作为SF6的适合替代物显示在低水平时是有效的，并且可以与氮和/或另一非毒性气体混合以产生具有大大降低的毒性和可接受低的GWP的电介质。 本专利技术人发现的用作SF6替代物的独特气体化合物可用于一些现有的电气设备，但它们优选用于为它们而优化的特定电气设备。本公开的气体化合物优选以纯形式使用，但也可用作与适合的第二气体(例如氮、CO2或N2O)的共沸物或混合物的部分。 概述 一种表现出下述性质的电介质气体化合物沸点在约-20℃至约-273℃范围内；低消耗臭氧，优选不消耗臭氧；GWP小于约22,200；化学稳定性，由负的标准生成焓(dHf＜0)衡量；毒性水平为使得电介质气体泄漏时有效稀释浓度不超过其PEL(即，至少约0.3ppm的职业暴露极限(OEL或TLV))；和介电强度大于空气。 所述电介质气体化合物是至少一种选自以下的化合物 五氟化砷 胂 四氟化二硼 乙硼烷 高氯酸，2-氯-1，1，2，2-四氟乙酯(9CI) 高氯酸，1，2，2-三氯-1，2-二氟乙酯 三氟乙酰氯 三氟甲基异氰化物(CF3-NC) 三氟甲基异氰化物 三氟-亚硝基-乙烯//三氟-亚硝基-乙烯 四氟乙烯 3，3，4，4-四氟-3，4-二氢-二氮杂环丁二烯 (二氟氨基)二氟乙腈 四氟环氧乙烷 三氟乙酰氟 全氟甲基氟甲酸酯(Perfluormethylfluorformiat) 三氟-乙酰基次氟酸酯(trifluoro-acetyl hypofluorite) 全氟-2-氮杂-1-丙烯 全氟-2-氮杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电介质气体化合物，其表现出下述性质：　沸点在约－２０℃至约－２７３℃范围内；　低、无臭氧消耗；　ＧＷＰ小于约２２，２００；　化学稳定性，由负的标准生成焓（ｄＨｆ＜０）衡量；　毒性水平为使得所述电介质气体泄漏 时，在工作环境中有效稀释浓度不超过其ＰＥＬ；和　介电强度大于空气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MH卢利，RG理查，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]