[发明专利]介电绝缘介质

说明书

本发明涉及根据权利要求1的介电绝缘介质及分别根据权利要求34和36的氢氟单醚在介电绝缘介质中的用途和所述介电绝缘介质供用于产生、分配和/或应用电能的设备用的用途。本发明还涉及根据权利要求37的用于产生、分配和/或应用电能的设备。

液态或气态的介电绝缘介质常规上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处于数巴压力下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更加节省空间。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。

许多常规使用的绝缘介质具有数个缺点。

一方面，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常具有一些环境影响。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。

另一方面，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和同时待审的US-A-2009109604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EP-A-1146522中还概括性地公开了具有通式C_xH_yF_zI的化合物且具体公开了具有CF₃I的化合物作为用于电力传送和分配机器的绝缘介质的用途。

然而，尽管具有在这些文献中提到的绝缘性质，但CF₃I具有相对低的热稳定性：在约100℃下，其开始分解成包括I₂的危险产物，它们可形成固态导电残余物。

考虑到现有技术水平的绝缘介质的缺点且特别是CF₃I的缺点，本发明的目标因此是提供对环境影响程度低的热稳定的介电绝缘介质。

根据权利要求1，本发明的目标通过包含含有至少3个碳原子的氢氟单醚的介电绝缘介质实现。本发明的优选实施方案在从属权利要求项中给出。

在本发明的上下文中使用的术语“氢氟单醚”是指具有一个且是唯一一个醚基的化合物，所述醚基连接两个烷基，这两个烷基可彼此独立地为直链或支链的。该化合物因此与在US-B-7128133中公开的化合物形成鲜明对比，US-B-7128133涉及含有两个醚基的化合物(即氢氟二醚)在传热流体中的用途。

在本发明的上下文中使用的术语“氢氟单醚”应进一步理解为部分氢化且部分氟代的化合物。

术语“氢氟单醚”应进一步理解为其可包括结构不同的氢氟单醚的混合物。术语“结构不同”将广泛涵盖在氢氟单醚的总式或结构式方面的任何不同。

本发明基于如下意外的发现，通过使用氢氟单醚，得到具有高绝缘能力、特别是高介电强度(或击穿场强)且同时具有低GWP的绝缘介质。

由于使用特定的氢氟单醚，本发明还允许提供对高于140℃的温度的化学稳定和热稳定、无毒或具有低毒水平并且另外无腐蚀性且无爆炸性的绝缘介质。

如上所述，已经发现，根据本发明的氢氟单醚具有相对高的介电强度。具体地讲，根据本发明的氢氟单醚的介电强度与SF₆的介电强度的比率大于约0.4。

根据本发明的氢氟单醚可参与包括由OH基夺氢的非常有效的对流层(tropospheric)去除过程。最终，这导致该化合物相对低的大气寿命。