[发明专利]具有低环境影响和混合绝缘的中压或高压电气设备

说明书

技术领域

本发明涉及中压或高压设备中、尤其是高压设备中的电绝缘和消电弧的领域。

更特别地，本发明涉及对中压或高压设备中具有低环境影响的混合绝缘的使用，中压或高压设备基于气体介质的组合，该气体介质包括与氮、氧、二氧化碳或空气等中性气体或者上述气体的混合物相混合的七氟异丁腈(heptafluoroisobutyronitrile)，该组合被用作用于电绝缘和/或用于消电弧的气体以及用于低介电常数(permittivité diélectrique)的固体绝缘，该固体绝缘被用在承受电场的导电部分上的小厚度或大厚度的层，该电场大于没有固体绝缘的系统的击穿电场。因为绝缘层的厚度是电场的利用因数η的函数，该利用因数被定义为平均电场(U/d)与最大电场Emax之比(η＝U/(Emax*d)),所以该层对于接近0.3的利用因数是厚的，而对于接近0.9的利用因数是薄的。

本发明还涉及中压或高压设备，其中，由气体介质完成电消弧，该气体介质包括与氮、氧、二氧化碳或空气等中性气体或者上述气体的混合物相混合的七氟异丁腈，并且电绝缘由相同气体与低介电常数的固体绝缘相组合来提供，该固体绝缘被用在承受电场的导电部件上的小厚度或大厚度的层，该电场大于没有固体绝缘的系统的击穿电场。尤其是，该设备可以是诸如功率变压器或测量变压器之类的变压器、用于输送或分配电力的气体绝缘传输线(GIL)、一组母线、甚至是电连接器/切断器(也被称为开关装置)，诸如断路器、开关、将开关与熔丝组合的单元、切断器、接地开关或者接触器。

背景技术

在中压或高压变电站设备中，电绝缘以及必要时的消电弧通常由限制在所述设备内部的气体来实现。

当前，在该类型设备中使用最广泛的气体为六氟化硫(SF6)。实际上，该气体具有相对较高的介电强度、良好的热传导性、以及低介电损失。该气体是化学惰性的、对人类和动物无毒、并且在被电弧分离之后快速且近乎完全再结合。另外，该气体是非易燃的，并且气体的价格依然适度。

然而，SF₆中的主要不足是具有22200的全球变暖潜势(Potentiel de Réchauffement Global，PRG或者Global Warming potential，GWP)(相对于CO₂的超过100年)，并且在大气中存留超过3200年的时长，并且这将SF₆置于具有强全球变暖能力的气体中。SF₆因而包括在京都议定书(1997)的需要限制排放的气体列表中。

限制SF₆排放的最佳方式在于限制所述气体的使用，这促使制造商找寻SF₆的替代品。

诸如空气或氮气之类对环境不具有负面影响的“简单”气体具有远低于SF₆的介电强度。因此，例如，空气和氮气的交变电流(AC)(50赫兹(Hz))介电强度基本上为SF₆的三分之一。

因此，将这些“简单”气体用于中压或高压设备中的电绝缘和/或消电弧可能要求大幅增加所述设备的容积和/或填充压强，这与过去数十年开发紧凑、对工作人员安全、并且越来越小的设备的努力相背。

SF₆和氮气的混合物被用来限制SF₆对环境的影响。添加10％至20％体积的SF₆使得可以显著提高氮气的介电强度。

然而，作为SF₆的高PRG的结果，这些混合物的PRG依旧非常高。因此，例如，体积比为10/90的SF₆和氮气的混合物具有等于SF₆的59％的AC(50Hz)介电强度，但是其PRG为8650。

这样的混合物因而不应当被当作具有低环境影响的气体。

这同样适用于公开号0131922[1]的欧洲专利申请中所述的混合物，该混合物包括摩尔百分比为大约60至99.5的SF₆以及摩尔百分比为大约0.5至40的饱和碳氟化合物，该碳氟化合物尤其从C₂F₅CN、CBrClF₂和c-C₄F₈中选择。