用作绝缘和/或灭弧介质的氢氟烯烃和氟酮混合物以及包括该混合物的气体绝缘中压电气设备的制造方法与工艺

本发明涉及中压设备中的电绝缘和电弧熄灭领域。准确来说，本发明涉及混合物的应用，该混合物包括特定的烯烃，也就是具有三个碳原子的氢氟烯烃；以及基于氟酮的载体气体(vectorgas)，即十氟-2-甲基丁-3-酮(decafluoro-2-methylbutan-3-one)，作为配电电气设备(substationelectricaldevice)以及特别是中压设备中的绝缘和/或灭弧介质。该混合物可以包括全球变暖潜能值较低且特别是小于或者等于1的其他气体。本发明还涉及配电中压电气设备，其中，电绝缘和/或电弧熄灭通过气体混合物实现，气体混合物包括至少一种氟酮和一种氢氟烯烃，后一化合物在存在于气体介质中的气体中具有最高全球气体变暖潜能值。这种电气设备具体可以是变压器，比如电源变压器或者测量变压器、用于电力传输和配电的气体绝缘线路、一组汇流排或者电气连接/断开装置(也称为开关设备)，例如断路器、开关、将开关与保险丝结合的单元、切断开关、接地开关或触点。

背景技术：
在上下文中，术语“中压”(MV)和“高压”(HV)以其习惯性接收范围使用，也就是说，术语“中压”意指的电压是：超过1000伏特但不超过52000伏特的交流电，以及超过1500伏特但不超过75000伏特的直流电，而术语“高压”指严格超过52000伏特的交流电和超过75000伏特的直流电。在中压或高压电气设备中，电绝缘和可能的电弧熄灭通常由封闭在设备中壳体内的气体来实现。目前，最常用的气体是六氟化硫(SF6)：该气体具有相对高的介电强度、良好的热导性以及低介电损耗。该气体在化学上呈惰性，并且对人和动物无毒性，在被电弧分解之后，其迅速且几乎完全地重新结合。该气体还是不易燃的，且其价格也还适中。但是，SF6的主要缺点在于，其全球变暖潜能值(GWP)为22800(相对CO2，超过100年)，并且在大气中的停留时间为3200年，这使其成为具有强全球温室效应的气体中的一员。因此，SF6被包括在京都议定书(1997)中，在必须限制排放的气体名单上。最好的限制SF6排放的方法是限制该气体的使用，这使得制造商寻求SF6的替代品。实际上，其它解决方案，例如将气体绝缘与固体绝缘结合的混合系统(EP1724802-参考文献[1])，相比使用SF6绝缘的体积增加了电气设备的体积；在油或者真空中的断路使得有必要重新设计设备。已知的介质气体：参见例如WO2008/073790(参考文献[2])。但是，对环境无害的诸如空气或氮气等所谓的“简单”气体，其介电强度比SF6低很多；将该气体用于中压/高压设备的电绝缘/电弧熄灭，将需要大大增加这些设备的体积和/或填充压力，这与过去几十年所做出的研发紧凑的和较不庞大的电气设备的努力相悖。全氟化碳(CnF2n+2,c-C4F8)总体上具有吸引人的介电强度性能，但是其GWP通常在5000至10000的范围内。具有合适的介电特征和GWP的其它替代物，例如三氟碘甲烷(CF3l)，被归类在目录3的致癌物、诱导有机体突变的物质、以及生殖毒性物质中，这使得其以工业规模使用是无法接受的。SF6和诸如氮气或者二氧化氮等其它气体的混合物被用于限制SF6对环境的影响；参见例如WO-A-2009/049144(参考文献[3])。然而，由于SF6的全球变暖潜能值高，这些混合物的全球变暖潜能值仍旧非常高。于是，例如SF6和氮气以10：90的体积比的混合物在交流电(50Hz)中的介电强度相当于SF6的介电强度的59％，但是其全球变暖潜能值在8000至8650的量级。因此，这种混合物不能作为具有低环境影响的气体使用。因此，只有具有高GWP的混合物在低温下才具有类似于SF6的介电强度；所有现有技术中已知的具有低GWP的混合物相应于最低操作温度可用来达到SF6设备性能的不足80％；为了接近SF6的性能，考虑到更长的绝缘距离和可能增加的特殊装置，例如筛、致偏器或者覆层，这些气体混合物需要重新设计中压或高压设备。发明者因此为自身设定的目标是：找到一种气体，既具有良好的电绝缘和电弧熄灭性能，又对环境具有较低影响或者没有影响。研究使得他们寻找一种新的气体混合物，该气体混合物可以用在目前市场的中压和高压电气设备中，以取代这些设备通常所填充的SF6，贯穿这些设备的全部操作温度范围且尤其是在低的温度下。

技术实现要素：
这些和其它目标通过本发明达到，首先，本发明提出了气体介质作为中压设备中的电绝缘和/或灭弧介质的应用，所述气体介质包括至少一种氢氟烯烃和一种氟酮。所用氟酮是具有含有五个碳原子的碳链的酮，优选地完全由氟取代，更加优选的是十氟-2-甲基丁-3-酮类型的，其无毒性、无腐蚀性、不易爆炸，其由于酮基的-C＝O双键对紫外线的敏感性，在大气中降解非常快，并因此具有接近1的GWP。所用氢氟烯烃是具有含有三个碳原子的碳链的氟化烯烃，优选地是C3H2F4或C3HF5类型的，其无毒性、无腐蚀性、不易爆炸，具有等于0的ODP(消耗臭氧潜能值)、低于10的GWP。这两种类型的化合物具有的介电性能能够使得它们取代SF6作为中压配电电气设备中的绝缘气体和/或灭弧气体。据本发明，混合物构造成使得一旦混合物被封闭在电气设备中，其成分在混合物所经受的温度和压力条件下保持气体状态下。氟酮和氢氟烯烃之间的混合物因此可单独使用；但是，如果在对于例如可能需要大于105帕斯卡(Pa)的某些应用场合来说足够的总压下，沸点使得不能保证其被保持在气体状态，则混合物通常用至少一种不属于其家族的其它气体进行稀释。在此情况下，根据本发明，气体介质中所用的其它气体相比氢氟烯烃具有更低的全球变暖潜能值；载体气体(vectorgas)或者稀释气体或者缓冲气体优选地具有非常低的沸点，也就是在标准压力下通常低于或者等于-50℃，以及至少等于氮气或者二氧化碳的介电强度的介电强度。优选地，该混合物包括如下的气体：氮气、空气-有利的是干空气、氧气、二氧化碳类型气体或者这些气体的混合物。气态介质的总全球变暖潜能值与其每种成分的分压力有关，并因此低于10，优选地低于5。有利的是，为了最大量地配设每种气体同时在设备的最低操作温度不产生液相，气体介质的组成将根据相应于设备的最低操作温度、乃至相应于稍高于设备最低操作温度的温度，特别是...