作为电介质气体的氟化腈的制作方法
【专利说明】作为电介质气体的氣化腊
[000。 相关申请的香叉引用
[0002] 本申请要求于2012年4月4日提交的美国临时申请No. 61/620, 192的权益，该临 时申请的公开内容全文W引用方式并入本文。
技术领域
[0003] 本发明整体设及电介质流体在电气装置诸如电容器、开关装置、变压器和电缆或 母线中的用途。具体地讲，本发明设及走氣异了膳或2, 3, 3, 3-四氣-2-( S氣甲氧基）丙 膳作为电气装置中的电介质流体的用途。
【背景技术】
[0004] 电介质气体使用于各种电气装置中，诸如，例如；变压器、电缆或母线，W及断路器 或开关装置。例如，参见美国专利No.7,807,074(Luly等人）。在此类电气装置中，由于电 介质气体的较高电介质强度值巧，故通常使用电介质气体替代空气作为电绝缘体。该种电 介质气体允许比填充空气的电气装置更高的功率密度。
[0005] 最显著地，六氣化硫（SFe)已成为许多电气应用中的主要保留电介质气体。SFe有 利地为无毒的、不易燃的、易于处理的，具有可用的操作温度范围和优良的电介质和电弧中 断特性。在变压器内，其也充当冷却剂。在变压器内的鼓风机常常循环气体，从而有助于从 绕组热传递。
[0006] 然而，SFe的问题是其3200年的大气寿命，W及二氧化碳的全球变暖潜势的约 22, 200倍的全球变暖潜势佑WP)。在1997年12月的日本京都峰会中，来自160个国家的代 表们起草了包括对温室气体排放的限制的协议。该协议涵盖了包括SFe的六种气体，并包括 如下承诺：到2010年将该些气体的总排放降低至比在1990年它们的总排放低5. 2%的水 平。参见 U肥P (联合国环境规划署），Kyoto Protocol to the United ^tions Rramework Convention on Climate Qiange,P'Jai;robi, Kenya, 1997(1997 年肯巧亚，内罗比，联合国气 候变化框架公约的京都议定书）。
[0007] 美国专利No. 3, 048, 648 ( ' 648专利）中已公开将某些全氣化膳CFsCN、C2F5CN和 CF3CF2CF2CN用作气体电介质材料。然而，该些膳的毒性高于认为用作气体电介质材料可接 受的毒性。另外，'648专利将膳描述为"更具体而言的全氣-正-烷基膳的组的成员"。已 试图经添加亚硝酸醋来降低CF3CF2CF2CN的毒性（参见美国专利No. 4, 547, 316)。
[000引 国家标准与技术研究院（NIST)已公布技术说明1425 ;"Gases for electrical Insulation and Arc Interruption:Possible Present and Future Alternatives to 化re SFe"("用于电绝缘和电弧中断的气体：纯SFe的可能的现有和未来的替代选择"），其 确定SFe与氮气或氮气，或高压氮气的混合物作为可能的替代品。一些其它的替代混合物 遭受在电弧放电过程中游离碳的释放、在电弧放电过程中或电弧放电之后增加的毒性，W 及在储存、回收和再循环过程中气体处理的增加的难度。也确定了全氣化碳（PFC)气体，其 也如同SFe-样可与氮气或氮气混合。然而，PFC也具有高GWP，因此限制了该种策略的环 境影响的可能的降低。
【发明内容】
[0009] 在一个实施例中，提供一种包含根据下式的电介质流体的电气装置；（i) (CF3) 2CFCN ;或（i i) CF3CF (OCF3) CN。
[0010] 在一个实施例中，提供一种电介质组合物。该电介质组合物包括根据下式的流体： (i) (CF3)2CFCN，或（ii)CF3CF(OCF3)CN，W及包含在0°c下具有至少约70k化的蒸气压的惰性 气体的气体电介质。
[0011] 在一个实施例中，提供一种在电气装置中用作绝缘体的电介质组合物。该电介质 组合物包括根据下式的流体；（i) (CF3)2CFCN，或（ii)CF3CF(OCF3)CN。
【附图说明】
[0012] 图1为包括根据本发明的氣化膳流体的电气硬件的图示。
【具体实施方式】
[0013] 如本文所用，单数形式"一个"、"一种"和"该"包括复数指代，除非该内容另外明 确地指明。如本说明书和所附实施例中所用，一般在其意义上使用术语"或"包括"和/或" 的含义，除非该内容另外明确地指明。
[0014] 如本文所用，由端点表述的数值范围包括归入该范围内的所有数值（例如1至5 包括 1、1. 5、2、2. 75、3、3. 8、4 和 5)。
[0015] 除非另外指明，否则在所有情况下，本说明书和实施例中所使用的所有表达数量 或成分、特性测量等的数值均应理解成由术语"约"所修饰。因此，除非有相反的说明，否则 上述说明书和所附实施例列表中所述的数值参数可W根据本领域技术人员利用本发明的 教导内容寻求获得的所需特性而有所变化。在最低程度上说，每个数值参数并非试图限制 等同原则在受权利要求书保护的实施例的范围内的应用，应该至少根据所报告的有效数位 的数量和通过惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
[0016] 如本文所用，术语"电介质流体"包括液体电介质和气体电介质。在使用电气装置 的温度和压力的操作条件下确定流体、气体或液体的物理状态。
[0017] 如本文所用，"全氣化的"或前缀"全氣"是指其中所有或基本上所有的键合碳的氨 原子被氣原子替代的有机基团，例如全氣烷基等。
[001引在诸如电容器的电气装置中，由于电介质液体的低电介质常数似和高电介质强 度值巧，因此它们常常用于取代空气。该类型的一些电容器包括金属巧导体和纸张或聚合 物膜的固体电介质片材的交替层。其它电容器通过同屯、围绕中屯、巧部包裹金属巧导体和电 介质膜而构造。该后一类型的电容器称为"绕膜"电容器。由于电介质液体的低电介质常 数和高电介质强度，它们常常用于浸溃电介质膜。相比于填充空气或填充其它气体的电气 装置，该种电介质液体允许更多的能量储存于电容器内（更高的电容）。
[0019] 在示例性实施例中，本发明设及使用^;：氣异了膳（CF3)2CFCN或2,3,3,3-四 氣-2-(S氣甲氧基）丙膳CF3CF(OCF3)CN作为电介质流体。在一些实施例中，走氣异了 膳或2, 3, 3, 3-四氣-2-(=氣甲氧基）丙膳在含有其的装置的操作条件下呈气相、液相 或其组合。本发明的电介质流体可用于使用电介质流体的多种应用中。该种其它应用的 实例描述于前述NIST技术说明1425中。本发明还提供一种包括本发明的走氣异了膳或 2, 3, 3, 3-四氣-2-( S氣甲氧基）丙膳电介质流体的电气装置。在一些实施例中，本发明 还提供一种包含走氣异了膳或2, 3, 3, 3-四氣-2-(=氣甲氧基）丙膳与惰性气体（诸如氮 气、二氧化碳、一氧化二氮（馬〇)、氮气、氣气或空气）的混合物的电介质流体。
[0020] 本发明的走氣异了膳和2, 3, 3, 3-四氣-2-( S氣甲氧基）丙膳电介质流体有利地 具有宽操作温度和压力范围，为热稳定和化学稳定的，在给定分压下具有高于SFe的电介质 强度和热传递效率且具有低于SFe的全球变暖潜势（GWP)。另外，本发明的走氣异了膳和 2, 3, 3, 3-四氣-2-(=氣甲氧基）丙膳的毒性令人惊奇地低于其它非支链膳中所发现的毒 性。本发明的走氣异了膳和2, 3, 3, 3-四氣-2-( S氣甲氧基）丙膳在20kPa的压力下、在 含有其的电气装置的操作温度下一般具有大于约5kV的电介质强度。
[0021] 如本文所用，全球变暖潜势"GWP"为基于化合物的结构的化合物的变暖潜势的相 对量度。如1990年的（并在2007年更新）政府间气候变化专口委员会（IPCC)所定义的 化合物的GWP计算为在指定的积分时间范围（ITH)内，相对于由于释放1千克的C〇2而导 致的变暖的由于释放1千克化合物而导致的变暖。
[0022]
【主权项】
1. 一种电气装置，包含根据下式的电介质流体：⑴（CF3)2CFCN;或（ii)CF 3CF(OCF3)CN。
2. 根据权利要求1所述的电气装置，还包括贮存器，其中所述贮存器含有一定量的液 体形式的所述电介质流体。
3. 根据权利要求1所述的电气装置，其中所述电气装置选自：气体绝缘断路器、电流断 路装置、气体绝缘输电线、气体绝缘变压器和气体绝缘变电站。
4. 根据权利要求1所述的电气装置，还包含在0°C下具有至少约70kPa的蒸气压的第 二电介质流体。
5. 根据权利要求4所述的电气装置，其中所述第二电介质气体选自氮气、二氧化碳、一 氧化二氮（N20)、氦气、氩气、空气或全氟烷烃。
6. -种电介质组合物，包含： 根据下式的流体：⑴（CF3)2CFCN，或（ii)CF 3CF(OCF3)CN ;和 包含在0°C下具有至少约70kPa的蒸气压的惰性气体的气体电介质。
7. 根据权利要求6所述的电介质组合物，其中所述气体电介质与所述流体的所述蒸气 压的比率为至少约2. 5:1。
8. 根据权利要求6所述的电介质组合物，其中所述惰性气体选自氮气、二氧化碳、一氧 化二氮（N20)、氦气、空气和氩气。
9. 一种在电气装置中用作绝缘体的电介质组合物，包含： 根据下式的流体：⑴（CF3)2CFCN，或（ii)CF 3CF(OCF3)CN。
10. 根据权利要求9所述的电介质组合物，还包含在0°C下具有至少约70kPa的蒸气压 的电介质气体。
11. 根据权利要求10所述的电介质组合物，其中所述电介质气体与所述流体的所述蒸 气压的比率为至少约2. 5:1。
【专利摘要】本发明公开了一种包含电介质流体的电气装置，所述电介质流体包含七氟异丁腈或2,3,3,3-四氟-2-(三氟甲氧基)丙腈。
【IPC分类】H01B3-24, H01B3-56, H01B3-16
【公开号】CN104662617
【申请号】CN201380018933
【发明人】M·G·科斯特洛, R·M·弗林, M·J·布林斯基
【申请人】3M创新有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年3月15日
【公告号】EP2834818A1, US20150083979, WO2013151741A1