[发明专利]介电绝缘或消弧流体

说明书

本发明涉及用在用于产生、传输、分配和/或使用电能的设备的介电绝缘或消弧流体，所述流体为包含氟烯烃和氧气的混合物。所述氟烯烃为含有4‑5个碳原子的单氢氟烯烃，所述氢原子与双键的碳原子结合或与双键直接相邻。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的用在用于产生、传输、分配和/或使用电能的设备的介电绝缘或消弧流体。

本发明进一步涉及所提及类型的设备，其包括封闭绝缘空间的壳体，所述绝缘空间含有介电绝缘或消弧流体，以及流体在中电压或高电压应用中的用途，特别是高电压应用。

背景技术

气态或液态的介电绝缘介质通常应用于多种设备中导电部分的绝缘，例如开关设备、气体绝缘变电站(GIS)、气体绝缘线(GIL)、变压器以及其他，或电气部件的绝缘，例如仪表变压器、抽头变换器以及其他。

中电压或高电压金属封装的开关设备中，例如，导电部分布置在限定绝缘空间的气密壳体中，所述绝缘空间包含绝缘气体且将壳体与导电部分隔开而不让电流通过该绝缘空间。为了中断例如在高电压开关设备中的电流，该绝缘介质还起到消弧气体的作用。

六氟化硫(SF₆)由于其出色的介电性能和化学惰性，是公认的绝缘气体。尽管具有这些特性，仍在加强努力寻找替代的绝缘气体，特别是考虑其全球变暖潜势(GWP)低于SF₆(其值为1)。

近来，已经提出在介电绝缘介质中使用有机氟化合物。具体地，WO-A-2010/142346公开一种包含含有4-12个碳原子的含氟酮的介电绝缘介质。含氟酮已被证明具有高介电强度。同时，它们具有极低的GWP和极低的毒性。这些特性的组合使这些含氟酮非常适合用作传统绝缘气体的可能替代品。

尽管WO-A-2010/142346公开含氟酮的高介电强度，但由于含氟酮的蒸气压力相对较低，相应的绝缘介质的绝缘性能可能受到限制。在低温环境中的应用尤其如此。在这些应用中，只有相对较低的含氟酮分压可以保持而不会液化。

考虑到这些缺点，WO-A-2012/080246提出一种介电绝缘气体，其包含含有正好5个碳原子的含氟酮(特别是1,1,1,3,4,4,4-七氟-3-(三氟甲基)-丁-2-酮(在下文中称为“C5”的“C5K”))与载气(特别是空气或空气组分)的混合物，与含氟酮共同使得绝缘介质的介电强度比绝缘介质的气体组分的介电强度之和有非线性增加。

尽管根据WO-A-2012/080246，绝缘介质具有优异的性能，但与上述含氟酮相比，仍有持续兴趣提供沸点较低的替代性“非-SF₆”介电化合物，从而使绝缘气体中的介电化合物浓度更高。最终，这将允许在相对较低的工作温度下实现改善的介电性能。

在这方面，WO 2014/037566中建议使用包含七氟异丁腈与稀释气体混合物的气体介质，并因此报导七氟异丁腈在1013hPa下的沸点为-3.9℃。然而，七氟异丁腈(在下文中也称为“C4N”)具有对环境影响大的缺点；其大气寿命为约11,000天且它的GWP为约2,210，即远高于大气寿命小于20天且GWP为1的C5K的分别的值。

进一步发现，当在例如GIS中使用时，七氟异丁腈展现出与GIS的材料差的相容性，其一方面影响材料与介电绝缘或消弧流体的接触。另一方面，绝缘介质本身的功能性也因其中所包含的七氟异丁腈的分解而受到影响。

考虑到这些缺点，WO 2017/162578中建议使用八氟丁烯，根据该公开，八氟丁烯显示出与包含七氟异丁腈的绝缘介质相当的介电性能，但对环境的影响比后者低得多，特别是低的GWP。除了其良好的介电性能，八氟丁烯还具有相对较低的沸点和非常好的材料相容性的优势。

当一般使用上述任意介电有机氟化合物，具体使用八氟丁烯时，优选将氧气混合到介质中，以避免在设备中形成烟灰。