[发明专利]具有低厚度混合绝缘材料的中压或高压电气装置

说明书

本发明涉及一种中压或高压电气设备，所述中压或高压电气设备包括一个密封壳体，所述密封壳体中定位有电气元件和气体介质，所述电气元件覆盖有固体介电层，所述气体介质用于确保电气绝缘和/或消除电弧，所述气体介质包括七氟异丁腈和稀释气体，所述固体介电层的厚度小于1毫米，并且所述固体介电层由一种材料制成，所述材料包括：可选地包含填充物的聚环氧化物树脂或聚氨酯树脂，或者铝氧化物。

技术领域

本发明涉及中压或高压电气设备中的电气绝缘和电弧消除领域，特别地，涉及高压电气设备中的电气绝缘和电弧消除领域。

更特别地，本发明涉及对环境影响小的、基于气体介质和固体绝缘材料的混合绝缘系统在中压或高压设备中的使用，气体介质包括与稀释气体混合的七氟异丁腈(heptafluoroisobutyronitrile)，气体介质被用作用于进行电气绝缘和/或电弧消除的气体，所述固体绝缘材料为铝氧化物和/或可选地具有填充物(可选)的环氧树脂或聚氨酯树脂，所述固体绝缘材料被应用在导电部件上的薄层中，所述导电部件所受到的电场大于没有固体绝缘材料的情况下系统的击穿电场。

本发明还涉及一种中压或高压设备，在中压或高压设备中，通过气体介质来进行电弧消除，所述气体介质包括与稀释气体混合的七氟异丁腈，所述气体介质与低介电常数的固体绝缘材料相结合来提供电气绝缘，所述固体绝缘材料为阴离子氧化物和/或可选地具有纳米填充物的聚环氧化物或聚氨酯涂料，所述固体绝缘材料被应用在导电部件上的薄层中，所述导电部件所受到电场大于没有固体绝缘材料的情况下系统的击穿电场。特别的，这种设备可以是：电力变压器，例如功率变压器或测量变压器；气体绝缘传输线(gas-insulated transmission line，GIL)，用于输送或分配电力；一组母线；或者甚至电子连接器/电子断开器(也称为开关装置)，例如断路开关、开关、结合开关和熔断器的单元、断开器、接地开关或者接触器。

背景技术

在中压或高压变电设备中，电气绝缘以及电弧消除(如必要)通常是由限定于所述设备内部的气体来实施的。

当前，所述气体最常使用的是六氟化硫(sulfur hexafluoride，SF₆)。这种气体的介电强度相对较高，导热性好，介质损耗小。它在化学上是惰性的，对人和动物没有毒性，在被电弧分离后，它能很快地且几乎完全地重新结合。此外，它是不易燃的，而且价格适中。

然而，SF₆有一个主要的缺点，那就是全球变暖潜能值(global warmingpotential，GWP)为23500(相对于二氧化碳的100年衡量值)，并且在大气中可以存留时间为3200年，这使它成为具有强烈全球变暖效应的气体。因此，六氟化硫被列入京都议定书(1997年)，列入了需要限制排放的气体清单。

限制六氟化硫排放的最好办法是限制使用该气体，这使得制造商们开始寻找六氟化硫的替代品。

为此，一种具有电气绝缘性能的新型气体被研制出来，足够应用于高压或者中压设备领域。更确切地说，这种气体是两种分子的混合物，其中一种占绝大多数，第二种是七氟异丁腈，以更小的数量呈现。所述气体混合物作为六氟化硫的替代品的优势，是基于它的全球变暖潜能值比六氟化硫低，所述气体混合物的主要构成气体或者稀释气体具有非常低的全球变暖潜能值，如全球变暖潜能值为1的二氧化碳(CO₂)，或者全球变暖潜能值为0的氮气(N₂)或空气。

国际专利申请WO2014/037566[1]中描述了在高压或中压设备中使用气体混合物作为绝缘气体，与固体绝缘材料相结合使用。国际专利申请WO2015/040069[2]中描述了一种特殊的绝缘气体，即由七氟异丁腈、二氧化碳和氧气组成的气体，所述气体介质中氧气含量的摩尔百分比在1％到25％之间。