一种绝缘气体及应用的制作方法

1.本发明涉及一种绝缘气体，尤其涉及由七氟异丁腈、三氟甲磺酰氟、三氟化硫氮、(五氟硫烷基)乙炔、3,3,3
‑
三氟
‑1‑
五氟硫烷基
‑1‑
丙炔中的任意一种或数种，与2,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,2,3,3
‑
五氟丙烯、e
‑
1,1,1,4,4,4
‑
六氟
‑2‑
丁烯、2,3,3,4,4,4
‑
六氟
‑1‑
丁烯、六氟丁二烯中的任意一种或数种，和氮气、氧气、空气、二氧化碳中任意一种或数种组成的绝缘气体及应用。


背景技术：

2.特高压工程在我国作为核心技术被大力推广。国家电网公司计划在5年内完成27条特高压线路的建设，最终实现各种清洁能源在世界范围互联互通和优化配置。在当前大发展电力的背景下，高压电气设备作为电力系统中的关键环节显得尤为重要。其中，作为高压电气设备中的含氟绝缘介质，在高压绝缘和灭弧过程中起到了举足轻重的作用，是其关键技术之一。
3.目前，国际社会广泛使用的含氟绝缘介质是六氟化硫(sf6)，sf6具有以下缺点：(1)绝缘强度受非均匀电场、导电微粒和电极表面粗糙度的影响而急剧下降；(2)100年范围内全球变暖潜能值(gwp
100
)约为23900，大气寿命长达3200年，是最强力的温室气体。国际社会还采用sf6与弱电负性气体(如co2等)或者中性气体(如n2等)组成的二元混合气体作为绝缘气体使用，该类气体具有绝缘能力较低、并没有彻底解决sf6的高温室效应对环境的负面影响等缺点。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的不足，提供用于绝缘气体，该绝缘气体不但gwp
100
值较低，而且绝缘性较高，特别适用于中高压领域。
5.一种绝缘气体，所述绝缘气体由含硫或氮的杂原子氟化物的组分i、氢氟烯烃或者全氟烯烃的组分ii和无机气体组份iii按照物质的量的百分比例1％
–
20％：5％
–
90％：4％
–
90％组成，三者的物质的量的百分比例之和为1，其中，组分i是七氟异丁腈、三氟甲磺酰氟、三氟化硫氮、(五氟硫烷基)乙炔、3,3,3
‑
三氟
‑1‑
五氟硫烷基
‑1‑
丙炔中的任意一种或数种组成，组分ii是2,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,2,3,3
‑
五氟丙烯、e
‑
1,1,1,4,4,4
‑
六氟
‑2‑
丁烯、2,3,3,4,4,4
‑
六氟
‑1‑
丁烯、六氟丁二烯中的任意一种或数种组成，组分iii是氮气、氧气、空气、二氧化碳中的任意一种或数种组成。
6.所述绝缘气体由组分i、组分ii和组份iii按照物质的量的百分比例1％
–
20％：10％
–
90％：4％
–
80％组成，三者的物质的量的百分比例之和为1。
7.所述绝缘气体由组分i、组分ii和组份iii按照物质的量的百分比例1％
–
20％：20％
–
90％：4％
–
75％组成，三者的物质的量的百分比例之和为1，其中，组分i是七氟异丁腈、三氟甲磺酰氟、(五氟硫烷基)乙炔、3,3,3
‑
三氟
‑1‑
五氟硫烷基
‑1‑
丙炔的任意一种或数
种组成，组分ii是2,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,2,3,3
‑
五氟丙烯、六氟丁二烯中的任意一种或数种组成，组分iii是氮气、氧气、空气、二氧化碳中的任意一种或数种组成。
8.其中，组分i是七氟异丁腈、(五氟硫烷基)乙炔、3,3,3
‑
三氟
‑1‑
五氟硫烷基
‑1‑
丙炔的任意一种或数种组成，组分ii是2,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,2,3,3
‑
五氟丙烯中的任意一种或数种组成，组分iii是氮气、二氧化碳中的任意一种或数种组成。
9.所述绝缘气体由组分i、组分ii和组份iii按照物质的量的百分比例5％
–
20％：25％
–
90％：4％
–
65％组成，三者的物质的量的百分比例之和为1，其中，组分i是七氟异丁腈、(五氟硫烷基)乙炔、3,3,3
‑
三氟
‑1‑
五氟硫烷基
‑1‑
丙炔的任意一种或数种组成，组分ii是2,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,2,3,3
‑
五氟丙烯中的任意一种或数种组成，组分iii是氮气、二氧化碳中的任意一种或数种组成。
10.所述绝缘气体由组分i、组分ii和组份iii按照物质的量的百分比例5％
–
15％：60％
–
90％：4％
–
25％组成，三者的物质的量的百分比例之和为1，其中，组分i是七氟异丁腈，组分ii是e
‑
1,3,3,3
‑
四氟丙烯、e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯、1,1,2,3,3
‑
五氟丙烯中的任意一种或数种组成，组分iii是氮气、二氧化碳中的任意一种或数种组成。
11.所述的绝缘气体在气体绝缘电气变压器、输送或分配电力的气体绝缘线、或者连接器/切断器中的应用。
12.所述绝缘气体的工作电压为3kv
‑
35kv。
13.所述绝缘气体的工作电压为35kv
‑
330kv。
14.所述绝缘气体的工作电压为330kv
‑
1200kv。
15.本发明所采用的组分i和组分ii均属于全球暖化潜值(gwp值)低、大气寿命短的物质。组分i属于含硫或氮的杂原子氟化物，其中，七氟异丁腈的gwp
100
值为1705，三氟甲磺酰氟的gwp
100
值为3678，三氟化硫氮的gwp
100
值为916，(五氟硫烷基)乙炔的gwp
100
值为～300，3,3,3
‑
三氟
‑1‑
五氟硫烷基
‑1‑
丙炔的gwp
100
值为～100；组分ii属于氢氟烯烃或者全氟烯烃，其中，2,3,3,3
‑
四氟丙烯的gwp
100
值为4，e
‑
1,3,3,3
‑
四氟丙烯的gwp
100
值为6，e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯的gwp
100
值为2.9，1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯的gwp
100
值为4.3，1,1,2,3,3
‑
五氟丙烯的gwp
100
值为6.8，e
‑
1,1,1,4,4,4
‑
六氟
‑2‑
丁烯的gwp
100
值为18，e
‑
1,3,3,4,4,4
‑
六氟
‑1‑
丁烯的gwp
100
值为0.74，2,3,3,4,4,4
‑
六氟
‑1‑
丁烯的gwp
100
值为～0.7，六氟丁二烯的gwp
100
值为290，均远低于sf6的gwp
100
值(23900)。组分iii中除了二氧化碳的gwp
100
值为1外，空气、氮气、氧气等均不属于温室气体。因此，按照本发明提供的由组分i、组分ii和组分iii组成的绝缘气体的gwp
100
值远低于sf6。
16.本发明的优点：(1)本发明提供的绝缘气体的gwp
100
值远低于sf6，所以环境性能比sf6更安全；(2)本发明提供的绝缘气体的绝缘强度比sf6大，所以绝缘性能比sf6更优越。
具体实施方式
17.下列结合实施例对本发明进一步详述，但并不限制本发明的范围。
18.在室温下，极间距为0.1英寸，压力为1标准大气压的条件下，分别测试以下比较例和实施例中的气体相对于sf6气体的绝缘强度，结果见表1。其中，
19.比较例：物质的量组成为100％的六氟化硫气体；
20.实施例1：物质的量组成为1％的七氟异丁腈、90％的2,3,3,3
‑
四氟丙烯和9％的氮气的混合气体；
21.实施例2：物质的量组成为5％的七氟异丁腈、85％的e
‑
1,3,3,3
‑
四氟丙烯和10％的氮气的混合气体；
22.实施例3：物质的量组成为10％的七氟异丁腈、70％的e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯和20％的氮气的混合气体；
23.实施例4：物质的量组成为15％的七氟异丁腈、60％的1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯和25％的氮气的混合气体；
24.实施例5：物质的量组成为20％的七氟异丁腈、70％的1,1,2,3,3
‑
五氟丙烯和10％的氮气的混合气体；
25.实施例6：物质的量组成为10％的七氟异丁腈、86％的1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯和4％的氮气的混合气体；
26.实施例7：物质的量组成为10％的七氟异丁腈、25％的1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯和65％的氮气的混合气体；
27.实施例8：物质的量组成为1％的七氟异丁腈、9％的e
‑
1,1,1,4,4,4
‑
六氟
‑2‑
丁烯和90％的氮气的混合气体；
28.实施例9：物质的量组成为1％的七氟异丁腈、9％的2,3,3,4,4,4
‑
六氟
‑1‑
丁烯和90％的氮气的混合气体；
29.实施例10：物质的量组成为3％的七氟异丁腈、7％的六氟丁二烯和90％的氮气的混合气体；
30.实施例11：物质的量组成为10％的七氟异丁腈、10％的e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯和80％的氮气的混合气体；
31.实施例12：物质的量组成为10％的三氟甲磺酰氟、10％的e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯和80％的氮气的混合气体；
32.实施例13：物质的量组成为10％的三氟化硫氮、10％的e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯和80％的氮气的混合气体；
33.实施例14：物质的量组成为10％的(五氟硫烷基)乙炔、10％的e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯和80％的氮气的混合气体；
34.实施例15：物质的量组成为10％的3,3,3
‑
三氟
‑1‑
五氟硫烷基
‑1‑
丙炔、10％的e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯和80％的氮气的混合气体；
35.实施例16：物质的量组成为10％的七氟异丁腈、10％的2,3,3,4,4,4
‑
六氟
‑1‑
丁烯和80％的氧气的混合气体；
36.实施例17：物质的量组成为10％的七氟异丁腈、10％的2,3,3,4,4,4
‑
六氟
‑1‑
丁烯和80％的空气的混合气体；
37.实施例18：物质的量组成为10％的七氟异丁腈、10％的2,3,3,4,4,4
‑
六氟
‑1‑
丁烯和80％的二氧化碳的混合气体。
38.对比例1：10％七氟异丁腈和90％二氧化碳的混合气体。
39.对比例2：20％七氟异丁腈和80％二氧化碳的混合气体。
40.对比例3：10％2,3,3,3
‑
四氟丙烯和90％二氧化碳的混合气体。
41.对比例4：10％七氟异丁腈和90％氮气的混合气体。
42.对比例5：20％七氟异丁腈和80％氮气的混合气体。
43.对比例6：10％2,3,3,3
‑
四氟丙烯和90％氮气的混合气体。
44.表1.实施例和比较例的气体相对于sf6的绝缘强度
45.[0046][0047]
由上述实施例可以看出，本发明的绝缘气体在同等条件下，其绝缘性能均比六氟化硫优异；且本技术的三元绝缘气体比二元绝缘气体的绝缘性高。另外，本发明的绝缘气体中的组分i和组分ii均属于全球暖化潜值(gwp值)低、大气寿命短的物质，其中，七氟异丁腈的gwp
100
值为1705，三氟甲磺酰氟的gwp
100
值为3678，三氟化硫氮的gwp
100
值为916，(五氟硫烷基)乙炔的gwp
100
值为～300，3,3,3
‑
三氟
‑1‑
五氟硫烷基
‑1‑
丙炔的gwp
100
值为～100，2,3,3,3
‑
四氟丙烯的gwp
100
值为4，e
‑
1,3,3,3
‑
四氟丙烯的gwp
100
值为6，e
‑
1,2,3,3,3
‑
五氟丙烯的gwp
100
值为2.9，1,1,3,3,3
‑
五氟丙烯的gwp
100
值为4.3，1,1,2,3,3
‑
五氟丙烯的gwp
100
值为6.8，e
‑
1,1,1,4,4,4
‑
六氟
‑2‑
丁烯的gwp
100
值为18，e
‑
1,3,3,4,4,4
‑
六氟
‑1‑
丁烯的gwp
100
值为0.74，2,3,3,4,4,4
‑
六氟
‑1‑
丁烯的gwp
100
值为～0.7，六氟丁二烯的gwp
100
值为290，均远
低于sf6的gwp
100
值(23900)。而组分iii中除了二氧化碳的gwp
100
值为1外，空气、氮气、氧气等均不属于温室气体。因此，本发明的绝缘气体的gwp
100
值远低于sf6，环境性能远优异于sf6。且组分iii含量越低，绝缘性能更高。特别优选组分iii为氮气或二氧化碳，含量为4
‑
25％，其绝缘性能优越。
[0048]
综合考虑环境性能和绝缘性能，可以得出以下结论：本发明的绝缘气体可以替代sf6。