JP6184694B2 - 誘電性絶縁媒体 - Google Patents
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Description
従来使用されている高い絶縁特性およびスイッチング特性を含む絶縁ガスは、大気中に放出されるときに多少の環境影響がある。これまで、これらの絶縁ガスの高い地球温暖化能力(GWP)に、ガス絶縁装置における厳格なガス漏出制御によって、および非常に注意深いガス取扱いによって対処してきた。従来の環境に優しい絶縁ガス、例えば乾燥空気またはCO2は絶縁特性が極めて低く、そのためガス圧および/または絶縁距離を増大せざるを得なかった。
R1−CO−R2
ここでR1およびR2は、少なくとも部分的にフッ素化された鎖であり、前記鎖は互いに独立に直鎖もしくは分枝鎖であり、1〜10の炭素原子を有する。この定義は、ペルフッ素化されたケトン並びにハイドロフッ素化されたケトンの両方を包含する。
・所定の電気装置について、所望の絶縁媒体の許容電界強度、および所望の絶縁媒体の最低許容動作温度を決定する工程;
・所望の絶縁媒体の減圧ブレークダウン電界強度から、本発明のフルオロケトン(以下では好ましくは6〜9個のC原子を有し、より好ましくはドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オン)のモル分率の関数として(例えば図1a参照)、および許容電界強度からフルオロケトンの分圧の関数として、絶縁媒体の絶対圧曲線を決定する工程(例えば図1bまたは図1c参照);
・絶縁媒体の望ましい絶対充填圧(これは、典型的には幾つかの標準条件について定義され、また、例えば電気装置の構造的および/または動作的制約に基づいて定義される)を選択する工程;
・前記絶対圧曲線からフルオロケトンの最小要求分圧を決定し、および蒸気圧曲線から対応するフルオロケトンの気化温度を決定する工程;
・前記気化温度が、所望の絶縁媒体の最低許容動作温度よりも上であるかどうかを決定する工程;および
・前記気化温度が前記所望の絶縁媒体の最低許容動作温度未満であるときにのみ、流体管理システム、特に、液相フルオロケトンの加熱および/または気化および/または流体貯留管理のための手段を準備し、分圧を前記最小要求分圧よりも上に維持する工程。
[1]誘電性絶縁媒体であって、前記絶縁媒体は4〜12の炭素原子を有するフルオロケトンを含むことを特徴とする絶縁媒体。
[2][1]に記載の絶縁媒体であって、前記フルオロケトンは下記一般構造を有し、
R1−CO−R2
ここでR1およびR2は、少なくとも部分的にフッ素化された鎖であり、前記鎖は互いに独立に直鎖または分枝鎖であり、1〜10の炭素原子を有することを特徴とする絶縁媒体。
[3][1]または[2]に記載の絶縁媒体であって、前記フルオロケトンは周囲圧力で少なくとも−5℃の沸点を有することを特徴とする絶縁媒体。
[4][1]〜[3]のいずれか1項に記載の絶縁媒体であって、前記フルオロケトンは6個の炭素原子を有することを特徴とする絶縁媒体。
[5][4]に記載の絶縁媒体であって、前記フルオロケトンがドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンであることを特徴とする絶縁媒体。
[6][1]〜[5]のいずれか1項に記載の絶縁媒体であって、前記絶縁媒体は動作条件において前記フルオロケトンを含む絶縁ガスを含むことを特徴とする絶縁媒体。
[7][6]に記載の絶縁媒体であって、前記絶縁ガス中のフルオロケトンのモル比が少なくとも1%、好ましくは少なくとも2%、より好ましくは少なくとも5%、より好ましくは少なくとも10%、最も好ましくは少なくとも15%であることを特徴とする絶縁媒体。
[8][6]または[7]に記載の絶縁媒体であって、前記絶縁ガスはガス混合物であり、これは更に空気または特に二酸化炭素、酸素および窒素からなる群から選択される少なくとも一つの空気成分を含むことを特徴とする絶縁媒体。
[9]誘電性絶縁媒体における、[1]〜[8]のいずれか1項に記載のフルオロケトンの使用。
[10][9]に記載のフルオロケトンの使用であって、前記絶縁媒体を電気開閉器、特に低電圧開閉器、中電圧開閉器または高電圧開閉器、特に回路遮断機においてアークを消弧させるために用いることを特徴とする使用。
[11]電気エネルギーの発生、配電または使用のための装置であって、前記装置は絶縁空間を画定するハウジングと、前記絶縁空間内に配置された電気的に活性な部品とを含み、前記絶縁空間は絶縁媒体を含み、[1]〜[8]のいずれか1項に記載の誘電性絶縁媒体を特徴とする装置。
[12][11]に記載の装置であって、前記装置は中電圧または高電圧の装置である装置。
[13][10]または[11]に記載の装置であって、前記装置は開閉器、特に空気絶縁もしくはガス絶縁の金属封止型開閉器、またはそれらの部品もしくはコンポーネント、特にバスバー、ブッシング、ケーブル、ガス絶縁ケーブル、ケーブルジョイント、変流器、変圧器、および/またはサージ避雷器である装置。
[14][10]〜[12]のいずれか1項に記載の装置であって、前記装置は開閉器、特に接地開閉器、断路器、負荷開閉器、および/または回路遮断器である装置。
[15][14]に記載の装置であって、前記装置は自己吹消効果を与えるための加熱室を有する高電圧回路遮断器であり、またスイッチング動作において、前記フルオロケトンは逆加熱段階のあいだに、前記加熱室内でより少数の炭素原子を有するフッ化炭素化合物に分解されることを特徴とする装置。
[16][15]に記載の装置であって、前記フルオロケトンは6個の炭素原子を有し、特にドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンであることを特徴とする装置。
[17][10]〜[12]のいずれか1項に記載の装置であって、前記装置は変圧器、特に配電変圧器または電源変圧器であることを特徴とする装置。
[18][10]〜[12]のいずれか1項に記載の装置であって、前記装置は電気回転機械、発電機、モータ、駆動装置、半導体装置、計算機、パワーエレクトロニクス装置、および/またはそれらのコンポーネントであることを特徴とする装置。
[19][10]〜[18]のいずれか1項に記載の装置であって、これは更に絶縁媒体またはその少なくとも一つの成分の組成、温度、絶対圧、分圧、ガス密度および/または部分ガス密度を、それぞれ、個別にまたは組み合わせて制御する制御ユニットを含むことを特徴とする装置。
[20][19]に記載の装置であって、前記制御ユニットは、前記フルオロケトンの分圧を制御するための、特にそれを必要な分圧レベルよりも高く維持するための、ヒータおよび/または気化器を含むことを特徴とする装置。
[21][19]〜[20]のいずれか1項に記載の装置であって、前記制御ユニット(10a、10b)は、前記装置のハウジング(4)またはハウジング(4)の少なくとも一部を所望の温度に設定するための加熱システムを含む、および/または前記制御ユニット(10a、10b)は、ある濃度のフルオロケトンを供給し、得られた絶縁媒体を前記装置内に注入するための流体処理ユニット(10b)を含む装置。
[22][11]〜[21]のいずれか1項に記載の装置であって、前記装置は、ある貯留量の液体フルオロケトンを有し、および/または所望の絶縁媒体の最大許容動作温度を制限するための手段を有し、絶対充填圧が前記装置の所定の圧力限界未満に維持されるようにすることを特徴とする装置。
[23][11]〜[21]のいずれか1項に記載の電気装置の寸法設計方法であって:
・前記装置について、所望の絶縁媒体の許容電界強度、および所望の絶縁媒体の最低許容動作温度を決定する工程と;
・所望の絶縁媒体の減圧ブレークダウン電界強度からフルオロケトンのモル分率の関数として、および前記許容電界強度からフルオロケトンの分圧の関数として、絶縁媒体の絶対圧曲線を決定する工程と;
・絶縁媒体の望ましい絶対充填圧を選択する工程と;
・前記絶対圧曲線からフルオロケトンの最小要求分圧を決定し、および蒸気圧曲線から対応するフルオロケトンの気化温度を決定する工程と;
・前記気化温度が、所望の絶縁媒体の最低許容動作温度よりも上であるかどうかを決定する工程
を含む方法。
[24][22]に記載の電気装置の寸法設計方法であって、前記気化温度が所望の絶縁媒体の最低許容動作温度未満ならば、流体管理システム、特に[19]〜[22]のいずれか1項に記載の流体管理システム、好ましくは液相フルオロケトンの加熱および/または気化および/または流体貯留管理のための手段を有するものを準備し、分圧を前記最小要求分圧よりも上に維持する、更なる工程を特徴とする方法。
Claims (16)
- 絶縁ガスを含む誘電性絶縁媒体であって、前記絶縁ガスは動作条件において4〜12の炭素原子を有するフルオロケトンを含み、前記フルオロケトンは周囲圧力で少なくとも−5℃の沸点を有し、前記フルオロケトンはドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンであり、前記絶縁ガスはガス混合物であり、更に空気を含み、前記絶縁ガス中のフルオロケトンのモル比が少なくとも15%であることを特徴とする絶縁媒体。
- 電気エネルギーの発生、配電または使用のための装置であって、前記装置は絶縁空間を画定するハウジングと、前記絶縁空間内に配置された電気的に活性な部品とを含み、前記絶縁空間は絶縁媒体を含み、請求項1に記載の誘電性絶縁媒体を特徴とする装置。
- 請求項2に記載の装置であって、前記装置は中電圧または高電圧の装置である装置。
- 請求項2または3に記載の装置であって、前記装置は自己吹消効果を与えるための加熱室を有する高電圧回路遮断器であり、またスイッチング動作において、前記フルオロケトンは逆加熱段階のあいだに、前記加熱室内でより少数の炭素原子を有するフッ化炭素化合物に分解されることを特徴とする装置。
- 請求項2または3に記載の装置であって、前記装置は変圧器であることを特徴とする装置。
- 請求項5に記載の装置であって、前記装置は配電変圧器または電源変圧器であることを特徴とする装置。
- 請求項2または3に記載の装置であって、前記装置は電気回転機械、発電機、モータ、駆動装置、半導体装置、計算機、パワーエレクトロニクス装置、および/またはそれらのコンポーネントであることを特徴とする装置。
- 請求項2〜7のいずれか1項に記載の装置であって、これは更に絶縁媒体またはその少なくとも一つの成分の組成、温度、絶対圧、分圧、ガス密度および/または部分ガス密度を、それぞれ、個別にまたは組み合わせて制御する制御ユニットを含むことを特徴とする装置。
- 請求項8に記載の装置であって、前記制御ユニットは、前記フルオロケトンの分圧を制御するための、ヒータおよび/または気化器を含むことを特徴とする装置。
- 請求項9に記載の装置であって、前記制御ユニットは、前記フルオロケトンの分圧を必要な分圧レベルよりも高く維持するための、ヒータおよび/または気化器を含むことを特徴とする装置。
- 請求項8〜10のいずれか1項に記載の装置であって、前記制御ユニット(10a、10b)は、前記装置のハウジング(4)またはハウジング(4)の少なくとも一部を所望の温度に設定するための加熱システムを含む、および/または前記制御ユニット(10a、10b)は、ある濃度のフルオロケトンを供給し、得られた絶縁媒体を前記装置内に注入するための流体処理ユニット(10b)を含む装置。
- 請求項2〜11のいずれか1項に記載の装置であって、前記装置は、ある貯留量の液体フルオロケトンを有し、および/または所望の絶縁媒体の最大許容動作温度を制限するための手段を有し、絶対充填圧が前記装置の所定の圧力限界未満に維持されるようにすることを特徴とする装置。
- 請求項2〜11のいずれか1項に記載の装置の寸法設計方法であって:
絶縁空間を画定するハウジングと、前記絶縁空間内に配置された電気的に活性な部品とを含む装置を準備する工程と;
前記装置について、所望の絶縁媒体の許容電界強度、および所望の絶縁媒体の最低許容動作温度を決定する工程であって、前記絶縁媒体は、ドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンを含み、更に空気を含むガス混合物の形態の絶縁ガスを含み、前記絶縁ガス中のフルオロケトンのモル比が少なくとも15%である工程と;
所望の絶縁媒体の減圧ブレークダウン電界強度からドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンのモル分率の関数として、および前記許容電界強度からドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンの分圧の関数として、絶縁媒体の絶対圧曲線を決定する工程と;
絶縁媒体の望ましい絶対充填圧を選択する工程と;
前記絶対圧曲線からドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンの最小要求分圧を決定し、および蒸気圧曲線から対応するドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンの気化温度を決定する工程と;
前記気化温度が、所望の絶縁媒体の最低許容動作温度よりも上であるかどうかを決定する工程
を含む方法。 - 請求項13に記載の装置の寸法設計方法であって、前記気化温度が所望の絶縁媒体の最低許容動作温度未満ならば、流体管理システムを準備し、分圧を前記最小要求分圧よりも上に維持する、更なる工程を特徴とする方法。
- 請求項14に記載の装置の寸法設計方法であって、前記気化温度が所望の絶縁媒体の最低許容動作温度未満ならば、請求項14に記載の流体管理システムを準備し、分圧を前記最小要求分圧よりも上に維持する、更なる工程を特徴とする方法。
- 請求項15に記載の装置の寸法設計方法であって、前記気化温度が所望の絶縁媒体の最低許容動作温度未満ならば、請求項14に記載の流体管理システムであって、液相ドデカフルオロ−2−メチルペンタン−3−オンの加熱および/または気化および/または流体貯留管理のための手段を有するものを準備し、分圧を前記最小要求分圧よりも上に維持する、更なる工程を特徴とする方法。
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