[发明专利]一种二元混合气体绝缘介质和应用及含有该气体绝缘介质的电力设备

说明书

本发明公开了一种二元混合气体绝缘介质和应用及含有该气体绝缘介质的电力设备，涉及电力领域。气体绝缘介质包括含氟烯烃气体和饱和含氟烷烃气体，所述含氟烯烃气体为HFO‑1336mzz(E)，饱和含氟烷烃气体为R‑134，所述气体绝缘介质应用于电力设备领域。本申请通过添加一定量的所述饱和含氟烷烃气体，可以显著提高主绝缘介质HFO‑1336mzz(E)的气相分压，同时由于两者的协同效应，显著提高该二元混合介质的绝缘强度，且该二元混合介质具有较低的GWP值，环保效应良好。

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种二元混合气体绝缘介质和应用及含有 该气体绝缘介质的电力设备。

背景技术

目前应用于气体绝缘电力设备中起绝缘、灭弧或隔离输电导体和腔体外壳 作用的介质主要为六氟化硫(SF₆)，其优异的灭弧和绝缘性能使得其成为目前 应用于绝缘封闭式组合开关、气体绝缘断路器、气体绝缘输电管道等压缩气体 类电力设备中应用最为广泛的气体电介质。然而其主要缺点为对于环境的危害 较大，具体体现为其全球变暖潜势值(GWP)为CO₂的23900倍(以100年为 时间尺度)，和在大气中的留存时间较长，为3200年。因此，寻求SF₆的替代绝 缘介质成为国内外电力设备制造厂家及电力领域科研工作者的共同诉求。

第一代替代气体选择将较高气压的氮气，压缩空气或二氧化碳等填充至设 备当中，但是由于这些气体的绝缘性能往往低于SF₆。因此，在实际应用中往往 充入很高气压的气体，从而不得不通过增大设备的体积以满足高气压下设备外 壳强度的要求。如此也增加了设备的成本，与近年来小型化、小尺寸、经济性 等要求不符，也因此不被建议使用。

近年来不断涌现出诸如CF₃I、C₃F₇CN、C₂F₅CN、CF₃CN、C₄F₇N、 HFO-1234ze(E)、HFO-1234yf等新型潜在替代气体。在随后的研究中发现CF₃I 在放电、击穿等缺陷下往往析出碘单质而严重影响绝缘性能，同时，其被列为 第三类毒性物质，不能用于电力行业。C₃F₇CN、C₂F₅CN、CF₃CN等全氟腈类气 体绝缘性能优良，而其部分放电或过热分解产物具有较高的毒性，因此应谨慎 使用。此外，这类气体的GWP往往较高。以C₄F₇N为例，其GWP为2100左 右，环保效益仍有待提升。HFO-1234ze(E)、HFO-1234yf等新型制冷剂环境特性 优良，往往具有较低的GWP值，但其液化温度较高且绝缘性能与SF₆相当或低 于SF₆，因此使用范围较为有限。急需研制出一种环保无毒且绝缘性能优越的气 体绝缘介质。

发明内容

本发明提出了一种二元混合气体绝缘介质和应用及含有该气体绝缘介质的 电力设备，以提高气体绝缘介质的绝缘性能和环保性能。

为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种二元混合气体绝缘介 质，包括含氟烯烃气体和饱和含氟烷烃气体，所述含氟烯烃气体为 HFO-1336mzz(E)。

HFO-1336mzz(E)作为一种绝缘介质，其具有无毒、不可燃的优点。但由于 纯HFO-1336mzz(E)与背景气体配合填充到电力设备时，在特定的运行温度限制 下填充量有限，导致绝缘性能不高。本申请通过辅助添加一定量的饱和含氟烷 烃气体到HFO-1336mzz(E)中，二元混合介质的协同效应使得绝缘强度大幅提升。 该二元混合介质的GWP值较低，具有良好的环保效应，同时饱和含氟烷烃气体 的价格低廉，节约了经济成本，扩大了应用范围。

作为优选方案，所述饱和含氟烷烃气体为R-134、R-134a、R-125a和HFC-32 中的一种。