[发明专利]包含有机氟化合物的电绝缘体及其制造方法

说明书

本发明涉及独立权利要求1和21的前序的电绝缘体和制备电绝缘体的方法。本发明还涉及用于产生、分布和/或使用电能的装置，所述装置包括电绝缘体；还涉及电绝缘体用作高压绝缘体的用途，以及用于绝缘隔离物、柱型隔离物、隔板绝缘体或基座绝缘体、支承绝缘体、悬浮绝缘体、套管、高压绝缘体、中压绝缘体、低压绝缘体、绝缘铸筒、绝缘套、绝缘棒、绝缘轴、绝缘接头、绝缘端头、电缆绝缘和/或绝缘涂层的用途。另外，本发明涉及有机氟化合物作为覆盖气体用于处理预聚或聚合物质的用途，特别是提供用于电绝缘体的电绝缘固体材料。

电绝缘体在本领域熟知。它们用于在电设备中支承和隔离电导体，而不使电流通过绝缘体本身。具体地讲，在用于高压应用时，电绝缘体可能经历局部放电现象。局部放电为在高电压应力下电绝缘系统的小部分的局部介电击穿。

在固体电绝缘体中，局部放电通常在绝缘体的主体内形成的空隙或裂纹内开始。由于空隙中包含的气体的介电常数一般显著小于周围固体材料的介电常数，因此，空隙中的电场显著高于固体材料。如果跨空隙的电压应力增加到其中包含的气体的电晕起始电压以上，就会发生局部放电。在工业生产中，铸塑过程在大气中进行，并且空隙用空气填充，这导致与周围固体绝缘材料的介电强度相比更差的介电强度。

延长的局部放电可能腐蚀固体绝缘，并最终导致绝缘击穿。为了防止这样，已试图消除绝缘材料内空隙的形成，并因此抑制引发局部放电。

例如，关于基于环氧树脂的绝缘材料，以消除其中的空隙或任何其它缺陷为目的，已提出所谓的“真空铸塑”。相应方法例如在以下网站上涉及：http://www.toshiba.co.jp/sis/en/tands/insulator/index.htm。

然而，消除聚合材料(例如，环氧树脂)内空隙的方法相对复杂，并且需要复杂设备。大规模生产的情况特别如此，因为由此需要抽空相对较大的反应器空间。

由于此缺陷，本发明的目的是提供一种电绝缘体，所述电绝缘体容易制造，同时显示很低的局部放电倾向。

本发明的目的通过独立权利要求的主题解决。优选的实施方案限定于从属权利要求中。

具体地讲，本发明涉及用于电装置(例如，变换器或开关装置)的电绝缘体，所述绝缘体包括包含电绝缘固体材料的主体和分散于主体内的非固体内含物。本发明的电绝缘体的特征在于，至少一部分内含物包含至少一种具有比SF₆低的全球变暖潜势的有机氟化合物。

因此，电绝缘体的主体包含多种气体和/或液体内含物。各内含物限定由电绝缘固体材料围绕的分隔的内含物空间，即空腔或空隙。如所提到，内含物可由气体或液体或二者形成，因此，内含物空间可相互独立地包含气体、液体或二者。

由于至少部分内含物包含有机氟化合物，本发明允许在内含物空间内提供很高的介电强度。因此，与包含空气内含物的常规电绝缘体比较，显著减小电绝缘体局部放电的倾向。最后，与提供有包含空气内含物的常规绝缘体的装置比较，这带来安全得多的电装置操作。

因此，本发明的方法完全不同于以上提到的教导消除空隙的当今技术水平提出的方法。相反，本发明允许这些空隙存在，但通过用具有高介电强度的有机氟化合物填充它们使它们有较小害处。在实施方案中，内含物具有高于空气的介电强度，和/或有机氟化合物具有高于空气的介电强度。

在实施方案中，内含物包含至少一种选自以下的组分：空气、空气组分、二氧化碳(CO₂)、氧气(O₂)、氮气(N₂)、稀有气体、一氧化氮、二氧化氮及它们的混合物。

根据本发明，有机氟化合物具有比SF₆低的全球变暧潜势(GWP)。在实施方案中，电绝缘体中的内含物具有经100年小于22'800的全球变暧潜势GWP，优选小于15'000，更优选小于10'000，甚至更优选小于5'000，甚至更优选小于3'000，甚至更优选小于2’000。

GWP是大气中温室气体俘获多少热量的相对量度。它比较一定质量的所关注的气体俘获的热量与类似质量的二氧化碳俘获的热量。GWP相对于特定时间间隔计算，一般为20、100或500年。它表示为二氧化碳(CO₂)的因子，二氧化碳的GWP标准化为1。另外，根据本发明使用的有机氟化合物一般无毒，或者有很低的毒性水平，如下讨论。