[发明专利]包含含有有机氟化合物的介电绝缘气体的装置

说明书

本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分的用于产生、传输、分配和/或使用电能的装置。本发明还涉及将干燥剂提供到这种装置的方法。

液态或气态的介电绝缘介质常规应用于多种装置中电部件的绝缘，例如开关装置、气体绝缘分站(GIS)、气体绝缘线(GIL)或变换器。

例如，在中压或高压金属封装开关装置中，电部件布置在气密壳中，气密壳限定绝缘空间，所述绝缘空间包含绝缘气体，并使壳与电部件隔离，从而阻止电流通过绝缘空间。为了在高压开关装置中切断正常或故障电流，绝缘气体进一步作为灭弧气体。

最近已建议在绝缘气体中使用有机氟化合物。特别地讲，WO-A-2010/142346公开一种包含具有4至12个碳原子的氟酮的介电绝缘介质。另外，WO-A-2012/080246公开在混合物中的包含恰好5个碳原子的氟酮(下文称为“C5K”)，特别优选该混合物具有不同于所述C5K的介电绝缘气体组分。包含氢氟单醚的介电绝缘介质已公开于WO-A-2012/080222。

两组化合物已显示具有高绝缘能力(特别是高介电强度)和高灭弧能力。同时，它们具有极低全球变暖潜势(GWP)和极低毒性。这些性质组合使这些有机氟化合物非常适合作为SF₆(六氟化硫)的替代品，SF₆已常规用作电绝缘介质，但已知具有高GWP。

FR 2 965 120公开一种电路断路器，该电路断路器包含介电绝缘气体，且包含部分为液体且部分为气体的氟酮，并包含用于吸收在电弧中氟酮电离后生成的分子物质的装置。

然而，特别是在例如伴随绝缘空间中高温升的开关操作期间，有机氟化合物可能经历分解。分解产物的生成也可能由于部分放电，特别是可在绝缘空间中水分含量高时发生。所得分解产物不容易再复合，就象SF₆的某些分解产物可能发生的那样。这特别重要，因为有机氟化合物的一种分解产物是氟化氢(HF)，它为高腐蚀性的，并且极毒。

因此，为了给装置提供安全操作，应容易从绝缘空间去除有机氟化合物的分解产物。

理论上可通过吸附并永久结合分解产物的吸附剂去除分解产物。

然而，特别在使用高极性有机氟化合物例如氟酮时，吸附剂的存在可导致有机氟化合物量减小，且绝缘气体的绝缘和灭弧性能降低。

考虑到这些缺点，WO 2014/053661提出使用一种分子筛，该分子筛具有大于有机氟化合物的至少一种分解产物的分子大小的平均孔径y，且具有比对所述至少一种分解产物低的对有机氟化合物的吸附能力。因此，可从绝缘空间选择性去除分解产物，同时留下未吸附的有机氟化合物。

尽管通过WO 2014/053661中描述的技术获得了成果，仍有一些水不迁入分子筛材料而是保持吸附在分子筛外表面上的某些风险。该表面吸附水可与有机氟化合物反应，或者可引起级联反应，最终也可导致绝缘或灭弧性能降低。

例如，沸石能够催化水和有机氟化合物(特别地讲，氟酮)之间的反应，导致有机氟化合物分解，由此产生七氟丙烷、六氟丙烯、三氟乙酸和HF。

由于有机氟化合物、特别是C5K的蒸气压相当低，因此，一般与载气组合使用，载气通常由相对较小分子表示，如N₂或CO₂。

为了防止载气分子被去除和确保保持绝缘气体的组成，应选择沸石的孔径，使得不能捕集载气分子。这对小分子是难以实现的，例如，CO₂可能仍被沸石吸收，即使沸石具有低至3Å的孔径。

本发明从上述WO 2014/053661开始，WO 2014/053661公开了针对气体绝缘电装置使用分子筛与干燥剂的组合，分子筛用来吸收有机氟化合物的分解产物，干燥剂不同于分子筛并使分子筛和有机氟化合物防潮。干燥剂选自钙、硫酸钙(特别是燥石膏)、碳酸钙、氢化钙、氯化钙、碳酸钾、氢氧化钾、硫酸铜(II)、氧化钙、镁、氧化镁、硫酸镁、高氯酸镁、钠、硫酸钠、铝、氢化铝锂、氧化铝、活性氧化铝、蒙脱土、五氧化磷、二氧化硅凝胶和纤维素滤料。

WO 2014/187940公开具有气体绝缘室以提供减污染空间的电装置，减污染空间包含分子筛，并通过半渗透膜与气体绝缘室隔离。该膜可选择性透过绝缘气体的至少一种污染物和/或水，但不透过未污染的绝缘气体组分。