[发明专利]介电绝缘介质

说明书

本发明涉及权利要求1的介电绝缘介质，权利要求41的特定混合物作为介电绝缘介质的用途以及权利要求46的介电绝缘介质的用途，权利要求52的产生和/或传输和/或分配和/或使用电能的设备，和权利要求68的确定电气设备的尺寸的方法。

液态或气态的介电绝缘介质常规用于诸如开关设备或变压器的各种电气设备中的电气活性元件的绝缘。

在中压或高压金属封装的开关设备中，例如，电气活性元件布置在限定绝缘空间的气密外壳中，所述绝缘空间包含通常具有高达数巴压力且将外壳与电气活性元件间隔开由此防止电流在外壳与活性元件之间流动的绝缘气体。与安装在室外且由周围空气绝缘的开关设备相比，金属封装的开关设备的构造节省空间得多。为了中断在高压开关设备中的电流，绝缘气体还充当消弧气体。

具有高绝缘和开关性能的常规绝缘气体在释放到大气中时具有一些环境影响。至今，这些绝缘气体的高全球变暖潜力(GWP)已经通过对气体绝缘设备的严格气体泄漏控制和非常仔细的气体处理来克服。

诸如干燥空气或CO₂的常规环境友好的绝缘气体具有相当低的绝缘性能，因此需要非常不利地增加气体压力和/或绝缘距离。

出于以上提到的原因，过去已经尝试用合适的代替物替代这些常规的绝缘气体。

例如，WO 2008/073790公开了一种介电气态化合物，除了其他特性之外，其还具有在-20℃至-273℃范围内的低沸点，优选不消耗臭氧且在100年的时标(time scale)下具有小于约22,200的GWP。具体地讲，WO 2008/073790公开了不属于一般化学定义内的许多不同化合物。

另外，US-A-4175048涉及包含选自全氟环己烯和六氟偶氮甲烷的化合物的气态绝缘体，且EP-A-0670294公开了全氟丙烷作为介电气体的用途。

EP-A-1933432涉及三氟碘甲烷(CF₃I)及其在气体绝缘的开关设备中用作绝缘气体的用途。在这方面，该文献提到了介电强度和中断性能两者均为绝缘气体的重要需求。根据EP-A-1933432，CF₃I的GWP为5且因此认为其导致相对较低的环境影响。然而，由于CF₃I的相对较高的沸点(-22℃)，教导了CF₃I将与CO₂混合。所提议的气体混合物仅具有纯常规绝缘介质的特定绝缘性能的约80%。其必须通过增加气体压力和/或增大绝缘距离来补偿。

在对于合适代替物的研究中，业已发现，通过使用具有4-12个碳原子的含氟酮，可以得到具有高绝缘能力、特别是高介电强度且同时具有极低全球变暖潜力的绝缘介质。该发明先前已作为国际专利申请案PCT/EP2009/057294号提交。

德国实用新型DE 20 2009 009 305 U1和德国专利DE 10 2009 025 204 B3也涉及具有填充有包含含氟酮的填充介质的封装的开关装置。

尽管根据国际专利申请案PCT/EP2009/057294号的含氟酮具有良好的介电强度，但包含该含氟酮的相应绝缘介质的绝缘性能常由于含氟酮的相对较高的沸点而受限。

对于在低温环境中应用，特别是这种情况。在这种情况下，在不使含氟酮液化的情况下仅可以保持含氟酮的相对较低的饱和蒸气压力。这限制了在气相中可以实现的含氟酮摩尔比，且将使得需要用常规绝缘气体增加填充压力。

例如，高压或中压气体绝缘开关设备(HV-GIS或MV-GIS)的最低容许操作温度通常可为-5℃。在该温度下，为了得到可与常规高效绝缘介质匹敌的介电性能，例如包含具有6个碳原子的含氟酮如C₂F₅C(O)CF(CF₃)₂或十二氟-2-甲基戊-3-酮的绝缘介质所需要的填充压力可能仍然相对较高且可能超过常用外壳构造所能承受的填充压力，对于HV GIS应用，所述填充压力通常为约7巴。

替代增加填充压力或者除了增加填充压力以外，可将体系加热(如在申请人的PCT/EP2009/057294中所示)。如果使用例如具有6个碳原子的纯含氟酮如C₂F₅C(O)CF(CF₃)₂或十二氟-2-甲基戊-3-酮作为绝缘介质，将需要加热到大于50℃以达到所述含氟酮的足够的饱和蒸气压力且对于要求更高的高压应用获得所需的绝缘性能。出于经济和生态及可靠性的原因，这种加热并不总是可行或受到推荐。