[发明专利]十氟‑2‑甲基丁‑3‑酮和载气的混合物作为中电压中的电绝缘和/或灭弧介质

说明书

技术领域

本发明涉及在中压或高压电气装置中的电绝缘和灭弧的领域。

更具体地说，本发明涉及使用包含特定的氟酮(即十氟-2-甲基丁-3-酮)和载气(例如空气、氮气或二氧化碳)的混合物在中压或高压电气装置中作为用于电绝缘和/或灭弧的介质。

本发明还涉及中压或高压电气装置，其中电绝缘和/或灭弧由包含十氟-2-甲基丁-3-酮和载气的混合物来实现的。

此电气装置，可特别为电变压器，如电源变压器或测量变压器，用于输送或分配电力的气体绝缘线路(GIL)、母线组或电气连接/断开装置(也称为开关装置)，如断路器、开关、开关熔断器组、分离器(disconnector)、接地开关或接触器。

背景技术

在中压或高压电气装置中，通常由限制在这些装置中的气体来实现电绝缘和(如果适用的话)灭弧(extinction of electirc arcs)。

在上下文中，术语“中压”和“高压”以其惯常接受的含义来使用，即术语“中压”指的是交流电压超过1000伏，以及直流电压超过1500伏，但交流电压不超过52000伏，以及直流电压不超过75000伏；其中术语“高压”指的是交流电压严格大于52000伏，以及直流电压大于75000伏。

目前最常用在这类装置中的气体为六氟化硫(SF₆)。这种气体的确具有相对较高的介电强度、良好的导热性以及较低的介电损耗。它是化学惰性的，并且对人和动物是无毒的，以及在与电弧作用后可快速且几乎完全地重组。此外，它不易燃并且即使在今天其价格也适中。

然而，SF₆的主要缺点是，它的全球增温潜能(global warming potential，GWP)为22800(相对于CO₂超过100年)，以及在大气中的停留时间为3200年，这使它成为具有强烈的温室效应的气体之一。

因此，“京都议定书”(Kyoto Protocol,1997年)将SF₆包含在必须予以限制排放的气体列表中。

限制SF₆排放的最佳手段包括限制使用这种气体，这导致工业公司寻求SF₆的替代品。

所谓的“简单”的气体，如空气或氮气，其对环境不具有负面影响，有比SF₆低得多的介电强度。因此，例如，空气和氮气在交流电压(50Hz)下的介电强度约为SF₆的三分之一。

因此，在中压或高压的电气装置中使用这些用于电绝缘和/或灭弧的简单气体意味着，必须大幅度地增加这些装置的体积或填充压强，这与在过去几十年里为开发占用更小体积的紧凑型电气装置而做的努力背道而驰。

使用SF₆和氮气的混合物来限制SF₆对环境的影响。实际上，10～20体积%的SF₆添加率可显著提高氮气的介电强度。

然而，因为SF₆的GWP值高，这些混合物的GWP仍然很高。因此，例如，以10/90的体积比混合的SF₆和氮气的混合物具有的交流电压(50Hz)的介电强度为SF₆介电强度的59%，但其GWP值为8000～8650。

因此，这样的混合物不能作为对环境影响小的气体来使用。

这同样适用于全氟化碳，其通常具有有利的介电强度特性，但其GWP值通常在5000～10000的范围内(CF₄：6500，C₃F₈及C₄F₁₀：7000，c-C₄F₈：8700，C₂F₆：9200)。

近来提出由三氟碘甲烷(CF₃I)来取代SF₆(Nakauchi et al.,XVI International Conference on Gas Discharge and their Applications,China,11-15September2006,[1])。实际上，CF₃I具有高于SF₆的介电强度，无论是在均匀场还是在非均匀场，都具有小于5的GWP以及为0.005年的在大气中的停留时间。