容納包括有機(jī)氟化合物的介電絕緣氣體的設(shè)備制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于生成、分配或使用電能的設(shè)備，所述設(shè)備包括包圍絕緣空間的殼體和布置在絕緣空間中的電氣構(gòu)件。絕緣空間容納包括有機(jī)氟化合物A的介電絕緣氣體。設(shè)備還包括布置成以便與絕緣氣體接觸的分子篩。分子篩具有大于在設(shè)備的操作期間生成的有機(jī)氟化合物A的至少一種分解產(chǎn)物的分子大小的平均空隙大小y。分子篩對(duì)于有機(jī)氟化合物A的吸附能力低于對(duì)于至少一種分解產(chǎn)物的。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)，設(shè)備還包括布置成以便與絕緣氣體接觸的至少一種干燥劑。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】容納包括有機(jī)氟化合物的介電絕緣氣體的設(shè)備
本專利技術(shù)涉及一種用于生成、分配和/或使用電能的設(shè)備，以及用于操作此類設(shè)備的方法。具體而言，用語"電能的分配"可廣泛地包含任何電壓水平的電能的傳輸或分配。
技術(shù)介紹
處于液態(tài)或氣態(tài)的介電絕緣介質(zhì)常規(guī)地應(yīng)用于各種設(shè)備中的電氣構(gòu)件的絕緣，如，例如，開關(guān)裝置、氣體絕緣分站(GIS)、氣體絕緣線(GIL)，或變壓器。在中壓或高壓金屬封裝的開關(guān)裝置中，例如，電氣構(gòu)件布置在氣密性殼體中，該氣密性殼體限定絕緣空間，所述絕緣空間包括絕緣氣體，并且使殼體與電氣構(gòu)件分開，而不使電流穿過。為了中斷高壓開關(guān)裝置中的電流，絕緣氣體進(jìn)一步作用為滅弧氣體。最近，提出了在絕緣氣體中使用有機(jī)氟化合物。具體而言，WO-A-2010/142346公開了一種包括具有4到12個(gè)碳原子的單氟酮的介電絕緣介質(zhì)。WO-A-2012/080222中公開了包括氫氟醚的介電絕緣介質(zhì)。兩組化合物已經(jīng)示為具有高絕緣能力，特別是高介電強(qiáng)度以及高滅弧能力。同時(shí)，它們具有非常低的全球變暖潛力(GWP)和非常低的毒性。這些特征的組合致使這些有機(jī)氟化合物高度適合替代SF6(六氟化硫)，其通常用作介電絕緣介質(zhì)，但其已知具有高GWP。FR2965120公開了一種電路斷路器，其包括介電絕緣氣體并且包含單氟酮，該單氟酮部分為液體并且部分為氣體，并且包括用于吸收在弧中的單氟酮的電離作用之后形成的分子種類的器件。然而，特別是在例如開關(guān)操作期間，其伴有絕緣空間中的高溫度上升，有機(jī)氟化合物可經(jīng)受分解。分解產(chǎn)物的形成還可歸因于局部放電，并且可特別是在絕緣空間中的濕氣含量為高的時(shí)發(fā)生。所得的分解產(chǎn)物不容易再組合，因?yàn)閷?duì)于SF6的一些分解產(chǎn)物是可能的。這特別相關(guān)，因?yàn)橛袡C(jī)氟化合物的一種分解產(chǎn)物為氟化氫(HF)，其為高度腐蝕的并且毒性極大。為了提供設(shè)備的安全操作，有機(jī)氟化合物的分解產(chǎn)物因此將容易從絕緣空間除去。分解產(chǎn)物的除去可理論上通過吸附劑來實(shí)現(xiàn)，分解產(chǎn)物吸附至該吸附劑并且永久地結(jié)合。然而，特別是在使用高度極性的有機(jī)氟化合物如單氟酮時(shí)，吸附劑的存在可導(dǎo)致有機(jī)氟化合物的量減少，并且因此導(dǎo)致絕緣氣體的絕緣和滅弧性能的降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
考慮到這些缺陷，因此本專利技術(shù)的問題在于提供一種使用介電絕緣氣體的設(shè)備，該介電絕緣氣體包括有機(jī)氟化合物，所述設(shè)備允許其絕緣空間保持基本上沒有有害的分解產(chǎn)物，而不會(huì)不利地干擾絕緣氣體的絕緣和滅弧性能。本專利技術(shù)涉及一種用于生成、分配或使用電能的設(shè)備。設(shè)備包括包圍絕緣空間的殼體，以及布置在絕緣空間中的電氣構(gòu)件。絕緣空間容納包括有機(jī)氟化合物A的介電絕緣氣體。設(shè)備還包括布置成以便與絕緣氣體接觸的分子篩。根據(jù)本專利技術(shù)，分子篩具有大于設(shè)備操作期間生成的有機(jī)氟化合物A的至少一種分解產(chǎn)物的分子大小的平均孔隙大小y，并且分子篩對(duì)有機(jī)氟化合物A的吸附能力和/或吸收能力低于對(duì)至少一種分解產(chǎn)物的。本專利技術(shù)因此允許從絕緣空間選擇性地除去(多個(gè))分解產(chǎn)物，同時(shí)使有機(jī)氟化合物A未吸附和/或未吸收，并且因此使絕緣氣體的絕緣和滅弧能力至少大致不受影響，或至少大致無不利影響。用語"吸附能力"將包含任何吸附過程，如，物理吸附和/或化學(xué)吸附。物理吸附具體可由電介質(zhì)的分子的大小與分子篩的孔隙大小之間的關(guān)系確定或影響。化學(xué)吸附具體可由電介質(zhì)的分子與分子篩之間的化學(xué)的典型地相反的相互作用確定或影響。如本專利技術(shù)的上下文中使用的用語"殼體"將寬泛地理解為任何至少大致閉合的系統(tǒng)。具體而言，該用語包含與彼此互連的多個(gè)室。更具體而言，"殼體"包含室，電氣構(gòu)件容納在該室中，并且該室可與再循環(huán)系統(tǒng)互連，介電絕緣氣體通過該再循環(huán)系統(tǒng)除去、處理(例如，清潔)和再引入到室中。"殼體"還包括室，電氣構(gòu)件容納在該室中，并且該室可與預(yù)處理室互連用于在引入到室中之前預(yù)處理介電絕緣氣體。另外，用語"布置成以便與絕緣氣體接觸"將寬泛地理解，并且包含其中存在分子篩與絕緣氣體的永久接觸的實(shí)施例以及其中僅存在暫時(shí)接觸的實(shí)施例兩者。用語"分解產(chǎn)物"涉及包括少于有機(jī)氟化合物A的原子的化合物，它們由該原子生成，并且因此在大多數(shù)情況下還具有大致小于有機(jī)氟化合物A的分子大小的分子大小。根據(jù)實(shí)施例，有機(jī)氟化合物A對(duì)于分子篩相比于至少一種分解產(chǎn)物具有較低能量的吸附(即，物理或化學(xué)結(jié)合能)和/或吸收(即，化學(xué)結(jié)合能)。因此，作用于吸附和/或吸收的化合物與分子篩之間的力(具體是范德華力，如，倫敦分散力，偶極感生偶極子、偶極-偶極和四極相互作用，以及共價(jià)鍵力)對(duì)于有機(jī)氟化合物A相比于對(duì)于至少一種分解產(chǎn)物更弱。此外或作為備選，分子篩的孔隙大小也可選擇成使得其吸附能力和/或吸收能力對(duì)于有機(jī)氟化合物A要低于對(duì)于分解產(chǎn)物。更具體而言，孔隙大小選擇成足夠小，以保持有機(jī)氟化合物A在孔隙外，并且因此防止至孔隙表面的吸附和/或吸收。在該方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，實(shí)施例中的分子篩具有小于15?，優(yōu)選小于13?，更優(yōu)選小于11?，更優(yōu)選等于或小于9?，優(yōu)選小于7?，更優(yōu)選小于6?并且最優(yōu)選大約5?的平均孔隙大小。具體而言，具有五個(gè)碳原子或更多的單氟酮并未進(jìn)入小于9?的大小的孔隙，并且因此并未吸附至此類孔隙表面，并且/或者不由此類孔隙表面吸收。根據(jù)本專利技術(shù)的其它實(shí)施例，分子篩至少暫時(shí)地填充有有機(jī)氟化合物A，意思是分子篩中的有機(jī)氟化合物A的含量高于設(shè)備的操作條件下平衡的介電絕緣氣體中的其含量。在該實(shí)施例中，并未防止有機(jī)氟化合物A進(jìn)入分子篩的孔隙，而是相反其被迫進(jìn)入分子篩子中，特別是通過使后者暴露于氣體，其中有機(jī)氟化合物A的局部壓力高于在設(shè)備的操作期間存在的介電絕緣氣體中的。在設(shè)備的操作期間，填充分子篩的有機(jī)氟化合物A至少部分地由吸附至分子篩和/或由分子篩吸收的至少一種分解產(chǎn)物替代。因此，根據(jù)該實(shí)施例的分子篩同時(shí)作用為用于有機(jī)氟化合物A的"儲(chǔ)存器"，以及用于分解產(chǎn)物的"槽"。在實(shí)施例中，為了允許至少一種分解產(chǎn)物以及水高效地除去，分子篩具有至少2.7?、優(yōu)選至少2.8?，更優(yōu)選至少2.9?，最優(yōu)選至少3?的平均孔隙y。發(fā)現(xiàn)的是，該孔隙大小足以實(shí)現(xiàn)至少一種分解產(chǎn)物和水良好滲透到分子篩中，并且因此良好吸附在孔隙表面上和/或由孔隙表面吸收。除去水是高度相關(guān)的，不但鑒于減少分解產(chǎn)物的形成，而且鑒于防止電氣設(shè)備的固體構(gòu)件(特別是可移動(dòng)部分)受腐蝕。在其它實(shí)施例中，分子篩為沸石，即，微多孔的鋁硅酸鹽礦物，其經(jīng)歷陽離子交換來實(shí)現(xiàn)期望的孔隙大小。適合的沸石包括ZEOCHEM?分子篩3A(具有3?的孔隙大小)、4A(具有4?的孔隙大小)和5A(具有5?的孔隙大小)。在又一些實(shí)施例中，適合的沸石可包括例如ZEOCHEM?分子篩13X(具有大約9?的孔隙大小)。這可改進(jìn)"儲(chǔ)存器"容量，例如，對(duì)于C5-單氟酮，同時(shí)對(duì)于分解產(chǎn)物保持吸附能力和/或吸收能力，特別是在分子篩至少部分地或甚至完全地由另外存在于設(shè)備中的至少一種干燥劑保護(hù)而免于吸水時(shí)。9?或更大，特別是達(dá)到15?的較大孔隙大小還可在大于C5-單氟酮的分子包括在有機(jī)氟化合物A中時(shí)為有用的。根據(jù)本專利技術(shù)，設(shè)備還包括布置成以便與絕緣氣體接觸的至少一種干燥劑。該干燥劑不同于以上限定的分子篩。具體而言，至少一種干燥劑為特別地吸附(或吸收)水的一種。更優(yōu)選的是，至少一種干燥劑具有高于分子篩的親水性，意思是其具有比分子篩更高的結(jié)合水的趨勢(shì)，并且/或者至本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
用于生成、分配和/或使用電能的設(shè)備，所述設(shè)備包括包圍絕緣空間的殼體和布置在所述絕緣空間中的電氣構(gòu)件，所述絕緣空間容納包括有機(jī)氟化合物A的介電絕緣氣體，所述設(shè)備還包括布置成以便與所述絕緣氣體接觸的分子篩(1)，所述分子篩(1)具有大于在所述設(shè)備的操作期間生成的所述有機(jī)氟化合物A的至少一種分解產(chǎn)物的分子大小的平均孔隙大小y，所述分子篩(1)對(duì)于所述有機(jī)氟化合物A的吸附能力和/或吸收能力低于對(duì)于所述至少一種分解產(chǎn)物的，其特征在于，所述設(shè)備還包括布置成以便與所述絕緣氣體接觸的至少一種干燥劑(2)。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2012.10.05 EP PCT/EP2012/0697331.用于生成、分配和/或使用電能的設(shè)備，所述設(shè)備包括包圍絕緣空間的殼體和布置在所述絕緣空間中的電氣構(gòu)件，所述絕緣空間容納包括有機(jī)氟化合物A的介電絕緣氣體，所述設(shè)備還包括布置成以便與所述絕緣氣體接觸的分子篩(1)，所述分子篩(1)具有大于在所述設(shè)備的操作期間生成的所述有機(jī)氟化合物A的至少一種分解產(chǎn)物的分子大小的平均孔隙大小y，所述分子篩(1)對(duì)于所述有機(jī)氟化合物A的吸附能力和/或吸收能力低于對(duì)于所述至少一種分解產(chǎn)物的吸附能力和/或吸收能力，其特征在于，所述設(shè)備還包括布置成以便與所述絕緣氣體接觸的至少一種干燥劑(2)，并且所述至少一種干燥劑(2)不同于所述分子篩(1)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述有機(jī)氟化合物A具有比所述至少一種分解產(chǎn)物對(duì)所述分子篩(1)更低的吸附和/或吸收能。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)具有小于15?的平均孔隙大小y。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)具有小于13?的平均孔隙大小y。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)具有小于11?的平均孔隙大小y。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)具有等于或小于9?的平均孔隙大小y。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)具有小于7?的平均孔隙大小y。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)具有小于6?的平均孔隙大小y。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)具有5?的平均孔隙大小y。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)至少暫時(shí)地填充有所述有機(jī)氟化合物A。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括用于控制所述分子篩(1)的溫度的溫度控制器件。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述溫度控制器件用于調(diào)節(jié)所述介電絕緣氣體中的所述有機(jī)氟化合物A的量和/或用于使所述分子篩(1)沒有所述有機(jī)氟化合物A的至少一部分。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)具有為至少2.7?的平均孔隙大小。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)具有為至少2.8?的平均孔隙大小。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)具有為至少3?的平均孔隙大小。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述分子篩(1)為沸石。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一種干燥劑(2)具有高于所述分子篩(1)的親水性。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一種干燥劑(2)選自由以下構(gòu)成的組：鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、氫化鈣、氯化鈣、碳酸鉀、氫氧化鉀、硫酸銅(II)、氧化鈣、鎂、氧化鎂、硫酸鎂、高氯酸鎂、鈉、硫酸鈉、蒙脫石、五氧化二磷、硅膠和纖維素過濾器。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一種干燥劑(2)選自由以下構(gòu)成的組：鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、氫化鈣、氯化鈣、碳酸鉀、氫氧化鉀、硫酸銅(II)、氧化鈣、鎂、氧化鎂、硫酸鎂、高氯酸鎂、鈉、硫酸鈉、氫化鋁鋰、蒙脫石、五氧化二磷、硅膠和纖維素過濾器。20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述有機(jī)氟化合物A為氟代醚。21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電絕緣氣體還包括載氣。22.根據(jù)權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電絕緣氣體包括包含至少三個(gè)碳原子的氫氟醚。23.根據(jù)權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電絕緣氣體包括單氟酮，其包含四到十二個(gè)碳原子。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，所述單氟酮包含五個(gè)碳原子或六個(gè)碳原子。25.根據(jù)權(quán)利要求2-20中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電絕緣氣體還包括載氣。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括用于在調(diào)試之后或在所述設(shè)備的操作期間再填充吸附至以下中的至少一個(gè)和/或由以下中的至少一個(gè)吸收的所述載氣成分的器件：所述分子篩(1)、所述至少一種干燥劑(2)和它們的組合。27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于，所述載氣包括選自由以下構(gòu)成的組的空氣成分：二氧化碳(CO2)、氧(O2)、氮(N2)，以及它們的混合物。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于，所述載氣為空氣。29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于，所述介電絕緣氣體包括在對(duì)應(yīng)于所述設(shè)備的最小操作溫度下的所述有機(jī)氟化合物的蒸氣壓力的局部壓力下的有機(jī)氟化合物，所述介電絕緣氣體的其余部分為或包括所述載氣。30.根據(jù)權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述殼體以氣密性方式包圍所述絕緣空間。31.根據(jù)權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：TA保羅，N馬迪札德，P斯托勒，A克拉梅，O科薩特，S格羅布，N蘭詹，J曼蒂拉，MD布爾格勒，F加林多洛札諾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：ABB技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：瑞士;CH