作為高電壓絕緣介質的氟化酮的製作方法

2023-12-06 16:55:06

專利名稱：作為高電壓絕緣介質的氟化酮的製作方法
作為高電壓絕緣介質的氟化酮本發明涉及一種用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置，其中切換裝置的至少一個經受電壓的構件被封閉在罩殼中，並且該罩殼填充了填充介質或可用填充介質進行填充。在切換裝置的至少一個操作狀態下承受電壓的所有構件都可被認為是經受電壓的構件。然而，它們實際上不需要在切換裝置的每種操作狀態下都承受電壓。依賴於其設置，例如，開關並不總是承受電壓-雖然通過切換過程，其可轉換至其中其承受電壓的操作狀態下。依賴於所使用的定義，中等電壓、高電壓或極高電壓區域的界限可變化。根據一種主流的定義，中等電壓區域從IkV延伸至52kV，並且高電壓區域從52kV延伸至llOkV。根據另一定義，高電壓區域更早地開始於50kV。比IlOkV更大的電壓被指定為極高電壓。因此， 用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置可被認為是用於IkV以上電壓的切換裝置。在這些切換裝置之中還包括用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關裝置和切換設備。許多這一類型的切換裝置屬於已知的現有技術。一種用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換設備的典型事物是用於電壓的開關，例如，諸如，其也用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關裝置中。這一類型的開關裝置通過合適的切換而容許在不同的導線之間形成連接，並因而將例如能量供給各種用戶，或者對特殊的傳導路徑的故障起反應，因為這些通過備選能量供給路徑的選擇進行橋接。用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置通常必須滿足與其可靠性和人身安全性相關的高的要求。例如，在用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關中，例如功率開關、功率斷開器、負載開關、電路斷路器、負載斷開器等等中，這些切換裝置包括在切換過程期間發生在觸點之間的電弧可快速熄滅或可防止它們發生的要求。為了滿足這些要求，過去已經提出了多種解決方案。因而用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關可被分配滅弧線圈，其具有熄滅開關電弧的任務。用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置的類似的經受電壓的構件可封閉在填充有填充介質的罩殼中。作為一個示例，這裡應該指出，用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關的觸點通常被封閉在填充了填充介質的罩殼中。填充介質可具有快速熄滅發生的任何電弧的特性，即其可用作滅弧介質。用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關裝置的經受電壓的構件，例如母線，可被封閉在一種罩殼中，其例如可被設計為開關裝置的殼體中的獨立的室或隔間。填充該罩殼所用的合適的填充介質可用作電絕緣介質，並且可將經受電壓的構件與開關裝置的其它構件隔離開。同等地，其可用作可能發生在開關裝置中的任何故障電弧的滅弧介質。通過填充介質的電絕緣作用以及還通過填充介質的故障電弧滅弧作用兩者，可增加開關裝置的操作員的人身安全性。如果故障電弧在它們出現之後被快速熄滅，則可減少停機時間和維護需求。在用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置的罩殼中還常常產生真空，而不是用填充介質進行填充。空氣、油和「固態氣體」，即只有在形成電弧時才轉換成氣態的材料，都可被指定為填充媒介(除了別的之外)。DE 598450A公開了一種電路斷路器。這種電路斷路器的斷路器觸點容納在填充了油的容器中。從DE 641963A中，一種帶金屬包層的電氣開關裝置為已知現有技術，在這種開關裝置中，例如功率開關和變壓器的構件都容納在填充了油作為絕緣流體的器皿中。然而，六氟化硫(SF6)也常常用作填充介質，其適合於既用作滅弧介質，而且也用作電絕緣介質。與空氣相比，SF6在標準壓力下提供了大約2. 5倍因子的更高的擊穿抗性優點。這使得小的絕緣間距成為可能，並因而容許更緊湊的用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置的設計。從DE 19519301A1中，一種用於金屬-封閉的氣體-絕緣的高電壓開關裝置的斷路器為已知現有技術。這裡，觸銷和相對的觸點設置在殼體中，殼體填充了 SF6作為絕緣氣體。DE 3215234C2描述了一種封閉的中等電壓開關裝置，其中開關閘刀設置在填充了絕緣氣體的殼體中；可使閘刀進入三個切換位置。然而，從環境保護和尤其是氣候保護的觀點來看，SF6受到許多缺點的困擾。其全球變暖的潛力(GWP)，也被稱為其CO2-當量，是22，800。因而Ikg SF6在100年的時間段內被認為剛好等同22，800kgC02的危害。此外，其大氣壽命極高，達到3200年。因而例如在歐洲，SF6的處理和使用受到嚴格的規章控制。例如，必須監測SF6的庫存和其消耗。
因此本發明的一個目的是提供一種用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置，其由於良好的經受電壓的構件的絕緣、任何可能發生的電弧的可靠滅弧以及良好的環境適應性而著稱。這個目的通過一種用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置來實現，其中切換裝置的至少一個經受電壓的構件被封閉在罩殼中，並且該罩殼填充了填充介質，填充介質包含至少一種來自氟化酮組的化合物，或者由其組成。此外，這個目的以如下方式實現即，通過使用至少一種來自氟化酮組的化合物作為填充介質的成分，或作為填充介質，以用於填充罩殼，在該罩殼中封閉了用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置的至少一個經受電壓的構件；以及還通過一種用於填充罩殼的方法，在該方法中利用包含至少一種來自氟化酮組的化合物或者由其組成的填充介質封閉了用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置的至少一個經受電壓的構件。這裡，利用填充介質完成罩殼的填充並不是本發明的先決條件。實際上，本發明還包括這樣的變體在這種變體中，填充介質的體積小於由罩殼界定的體積。具有通式R-C(O)-R'的部分氟化或全氟化酮可用作例如氟化酮，其中R和R'是部分氟化或全氟化取代基，其可以是相同的，或者可以是不同的，並且例如是氟化烷基。然而，R還可以代表線性或支鏈烷基。氟化烷基類似地可以是線性的或支鏈的。R例如可代表全氟化異丙基，並且R'代表三氟化甲基或五氟化乙基。僅僅作為部分氟化酮的一個示例，可列舉具有上述通式的化合物，其中R代表線性或支鏈烷基、例如代表甲基，並且R'具有上面列舉的涵義。僅僅舉幾個示例而言，來自氟化酮組的具體的化合物是CF3C(0)CF(CF3)2、CF3CF2C (0) CF (CF3) 2 > CH3C (0) CF2CF2H 和 CH3C (0) CF2CFHCF3。在EP 1261398中描述了這些氟化酮的製造。氟化酮可利用現有技術的方法來製造。例如，它們可通過如美國專利文獻5，466，877 (Moore等人)中所述，在反應條件下利用全氟化酯與氟化物離子源的變換離解全氟化羧酸酯並且通過酯與至少一種引發劑的組合而製成，引發劑選自由氣態非羥基化親核試劑、液態非羥基化親核試劑、以及至少一種非羥基化親核試劑(氣態、液體或固體)和至少一種溶劑的混合物組成的(試劑)組，溶劑相對於醯化劑是惰性的。氟化羧酸酯前體可通過與氟氣的直接氟化而來源於相對應的無氟或部分氟化的烴酯，如在美國專利說明書5，399，718 (Costello 等人)中所述。氟化酮相對於羰基有a支鏈，其可像例如美國專利說明書3，185，734(Fawcett等人)和1962年美國化學學會期刊(J. Am. Chem. Soc.)第84卷第4285-88頁中所述製造而成。這些支鏈氟化酮通過在不含水的環境中，在存在氟化物離子的情況下，在通常大約50-80°C的高溫下將六氟丙烯添加至醯基滷化物中而最有利地製造而成。二甘醇二甲醚/氟化物離子混合物可進行再循環，以用於後續氟化酮的製備，例如以最大限度地減小在溼氣下的暴露。如果使用這種反應方案，那麼少量六氟丙烯二聚物和/或三聚物可作為副產物而存在於支鏈全氟化酮產物中。通過在延長的時間周期內，例如幾小時內將六氟丙烯逐 步添加至醯基滷化物中，可最大限度地減小二聚物和/或三聚物的量。這些二聚物和/或三聚物汙染通常可通過蒸餾而從全氟化酮中除去。在其中用於分餾的沸點彼此過於接近的情況下，通過在環境溫度或高溫下，優選在密封的器皿中利用鹼金屬高錳酸鹽在合適的有機溶劑(諸如丙酮、醋酸或這些的混合物)中的混合物處理反應產物，可以氧化的方式有利地除去二聚物和/或三聚物汙染。醋酸是用於此目的的一種優選溶劑；已經觀測到醋酸不會傾向於使酮分解，而在某些情況下，如果使用丙酮的話則會檢測到一定水平的分解。氧化反應優選在高溫下執行，即室溫以上，優選大約40°C或更高，以便加速反應。反應可在一定壓力下執行，尤其是如果酮具有低的沸點時。反應優選伴隨攪拌來執行，以便有助於二相的完全混合，它們可能不是完全可互溶的。如果在六氟丙烯加成反應中使用相對較揮發性的短鏈醯基滷化物(例如包含兩個至大約五個碳原子的醯基滷化物)，那麼在反應器中，在升高的反應溫度下(例如在從大約50°C至大約80°C範圍內的溫度下)可能發生極大的壓力累積。已經發現如果最初只是將一部分醯基滷化物進給材料(例如大約5% -30% )添加至反應器中，並且在延長的時間周期(例如I至24小時，部分地依賴於反應器的尺寸)內將醯基滷化物的剩餘成分與六氟丙烯一起連續地或分小步(優選以等摩爾比)地進給，則可最大限度地減小這種壓力累積。初始的醯基滷化物進給材料和後續將兩種成分一起供給至反應器中，還用來最大限度地減小六氟丙烯二聚物和/或三聚物副產物的產生。醯基滷化物優選是醯基氟化物，並且可以是全氟化的(例如CF3C0F、C2F6C0F、C3F7C0F)、部分全氟化的(例如HCF2CF2COF)或非氟化的(例如C2H5COF)，其中，形成的酮產物是全氟化的或部分氟化的。全氟化酮還可包括如下成分該成分包含打斷了全氟化分子部分中的主碳鏈的一種或多種非鏈形雜原子，諸如，例如氮原子、氧原子或硫原子。可以是線性的全氟化酮可根據美國專利說明書4，136，121 (Martini等人)的教導通過利用全氟化醯基氟化物對全氟化碳酸的鹼金屬鹽的變換製造而成。這一類型的酮還可根據美國專利說明書5，998，671 (Van Der Puy)的教導通過在非質子溶劑中、在高溫下利用全氟化酸酐對全氟化碳酸的鹽的變換製造而成。填充介質可或者包含至少一種來自氟化酮組的化合物，或者其可由至少一種氟化酮組化合物組成。在第一種情況下，除了至少一種來自氟化酮組的化合物之外，並不屬於氟化酮組的其它成分也是填充介質的成分。因此該至少一種來自氟化酮組的化合物本身也只是填充介質的一種成分。在第二種情況下，填充介質唯一包含一種或多種來自氟化酮組的化合物，因此不存在不屬於氟化酮組的填充介質成分。本發明的實施例的示例性形式規定來自氟化酮組的化合物是來自C3-C15氟化酮組、尤其是C4-C8氟化酮組、優選C5-C7組的化合物。根據這一類型的實施例的形式，以及實施例的其它形式，可做出如下規定來自氟化酮組的化合物是來自全氟化酮組的化合物。這裡，本發明實施例的一個示例規定化合物來自全氟化酮的組，其為CF3CF2C(O)CF(CF3)2，即十二氟-2-甲基戊-3-酮。這可尤其是有利的，因為這種化合物可從商業上在商標名Novec 1230下獲得。因此不需要為了根據本發明的使用而特別製造它；相反其已經是可用的。到目前為止，CF3CF2C(O)CF(CF3)2已經用作現有技術的滅火介質。 以下內容中將在關於填充介質的具體條件下說明和描述來自氟化酮組的化合物的特性，以及根據本發明使用來自氟化酮組的化合物作為填充介質的成分，或作為填充介質，以用於填充罩殼而可能附帶的可行的優點，用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置的至少一個經受電壓的構件被封閉在罩殼中，其中化合物來自氟化酮的組，其為CF3CF2C (0) CF (CF3)2O來自氟化酮組的化合物可由於相對良好的環境適應性而變得卓著，尤其是從氣候保護的觀點來看。例如，對於CF3CF2C(0)CF(CF3)2，CF3CF2C(0)CF(CF3)2的I. Ikg的全球變暖潛力(GWP)因而在100年的時間段內被認為等同剛好IkgCOdA破壞。其大氣壽命只有5天(0.014年)，並因此例如比SF6小許多倍。其臭氧消耗潛力(ODP)是O。此外，來自氟化酮組的化合物可提供高的電絕緣能力的優點。由此，可由使用來自氟化酮組的化合物作為用於填充罩殼的填充介質的成分或作為填充介質而產生許多優點，用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置的至少一個經受電壓的構件被封閉在該罩殼中。 因而存在例如設計用於中等電壓、高電壓或極高電壓的特別緊湊的切換裝置的可能性，其不依賴於SF6的使用。用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關和開關裝置可作為示例而列舉。如已經說明的那樣，SFf^A放棄可以隨之帶來顯著改進這一類型的切換裝置的環境適應性的優點。另一方面，根據本發明，不必為了填充介質的填充而特別設計罩殼(用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置的至少一個經受電壓的構件被封閉在該罩殼中)，相反，其還可以是例如為了填充SF6作為填充介質而設計的罩殼，但其填充了根據本發明的填充介質。通過這種方式，可使遷移至根據本發明的填充介質的使用變得容易。此外，來自氟化酮組的化合物可適合於在用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置中，在切換電弧或故障電弧出現之後快速地熄滅切換電弧或者還有故障電弧。通過這種方法，可增加這種切換裝置的可靠性。此外，例如，其它滅弧裝置，例如滅弧線圈的使用可能不是必要的。這則可能導致生產成本減少，並且同時可減少用於中等電壓、高電壓和極高電壓的切換裝置的空間要求。此外，通過使用來自氟化酮組的化合物作為填充介質的成分，或作為填充介質以用於填充罩殼(用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關的至少一個經受電壓的構件被封閉在該罩殼中)，還可降低對相關開關驅動器的要求。因而填充介質的滅弧特性例如可能造成特別快速的觸點分離是多餘的，其之前在用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關斷開期間是必須的。通過這種方法，可能隨之產生利用更具成本效率且更緊湊的開關驅動器的可能性。填充介質因而可用於用作電絕緣介質和/或滅弧介質。為了列舉僅一個其它可能的優點，用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置可能特別適合於在極端氣候條件下操作，其中切換裝置的至少一個經受電壓的構件被封閉在罩殼中，並且該罩殼填充了填充介質，填充介質包含至少一種來自氟化酮組的化合物，或者由其組成。然後還可將它們用於受氣候控制的建築物的外面。此外，這一類型的填充媒介在正常條件下可作為液體而存在。這可易於儲存和運輸。例如，CF3CF2C(O)CF(CF3)2的凝固點是_108°C。另一方面，CF3CF2C(O)CF(CF3)2的臨界溫度是+168. 7°C。因此在正常條件下，CF3CF2C(O)CF(CF3)2作為液體而存在。此外，包含至少一種來自氟化酮組的化合物或者由其組成的填充介質可具有其對健康很大程度上非常無害的優點。這提高了在利用填充介質工作時的安全水平-例如在根 據本發明的切換裝置的生產、安裝或維護期間，或者在其操作期間。例如，對於CF3CF2C (0)CF (CF3) 2，在很大程度上實現了對健康無害的特性。在向空氣中的任何擴散之後情況也是如此。此外，包含至少一種來自氟化酮組的化合物，或者由其組成的填充介質可以是無味的，這使工作變得愉快。此外，包含至少一種來自氟化酮組的化合物或者由其組成的填充介質可具有低的粘性，這使得用填充介質填充罩殼-尤其是通過自動泵填充-容易。例如，CF3CF2C(O)CF(CF3)2 在 25°C時具有 3. 9xl(T8m2/s 的粘度。此外，包含至少一種來自氟化酮組的化合物或者由其組成的填充介質可以是無色的，並且可從與其發生接觸的物體上擴散開來，而沒有留下任何殘餘物。本發明的實施例的示例設想切換裝置設計為用於中等電壓的切換裝置。使用來自氟化酮組的化合物作為填充介質的成分，或作為填充介質以用於填充罩殼(中等電壓切換裝置的至少一個經受電壓的構件被封閉在該罩殼中)，可隨之產生如下優點在中等電壓的區域中，即在lkV-52kV的電壓範圍內，同較高電壓的區域相比，根據本發明的填充介質可以特別高的機率熄滅電弧，並且可通過該填充介質以特別可靠的方式確保電絕緣作用。根據本發明的實施例的一種示例性形式，根據本發明的切換裝置被設計為一種開關，其具有至少兩個封閉在罩殼中的接觸裝置。接觸裝置可具有不同的設計。因而作為可通過開關觸點而電連接起來的開關管的接觸裝置的構造作為可行的實施方案而言只是一對接觸件，它們可直接電連接在一起。在這裡說明的示例性的實施例形式中，如果通過將這兩個接觸裝置布置在罩殼中而使接觸裝置直接被填充介質包圍，則可能是有利的。填充介質然後可在向外的方向上隔離接觸裝置，換句話說，其可用作電絕緣介質。此外，其可快速地熄滅在接觸裝置的電隔離或連接期間可能發生的電弧，並因而可支撐開關的可靠操作，且因而還支撐其中安裝了該開關的電氣裝置的可靠操作。此外，電弧的快速熄滅可有助於減少開關構件的磨損，並因而可增加其使用壽命。開關還可具有不止兩個接觸裝置；其可以設計為例如一種具有封閉在罩殼中的三個接觸裝置的三位置開關。
本發明的實施例的另外的示例設想將切換裝置設計為開關裝置。在開關裝置中通常存在大量的經受電壓的構件；這些相對於其它部件必須是絕緣的。這些構件的示例包括母線、電纜連接器或開關。同樣地，在開關裝置中可能出現切換電弧或故障電弧；這些必須在其出現之後儘可能快地熄滅。填充介質可承擔這些任務。這裡，開關裝置可能包括多個獨立的罩殼，其在各種情況下都填充了填充介質，填充介質包含至少一種來自氟化酮組的化合物，或者由其組成。所有罩殼可填充有相同的填充介質，或者填充媒介可能不同。根據其它變體，開關裝置的整個殼體可用填充介質進行填充，使得殼體形成了根據本發明的罩殼。根據本發明的實施例的示例性實例，用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置被設計為開關裝置，其包括至少一個設置在罩殼中的用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關。因而設置在罩殼中的開關可通過罩殼中的填充介質而相對於開關裝置的其它部件是電絕緣的。根據本發明的實施例的這個示例，既可以是開關裝置的用於中等電壓、高電壓或極高電壓的多個開關設置在罩殼中，也可以只是單個開關。同樣地在開關裝置中可包含不同的罩殼，在各個罩殼中設置了至少一個用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關。根據本發明的填充介質可通過良好的電絕緣作用增加開關裝置的操作可靠性，並且同時開啟了特別緊湊的設計形式的可能性。因為根據本發明的填充介質可設計為具有強的滅弧作用，所以根據實施例的示例，可快速地熄滅發生在填充了填充介質的罩殼中的任何故障電弧。
這可有益於開關裝置的操作可靠性，並且還可增加其使用壽命和減少維護要求。本發明的實施例的示例性形式設想用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置被設計為開關裝置，其包括至少一個設置在罩殼中的用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關，其中這種開關本身則是一種用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置。開關的至少兩個接觸裝置被封閉在開關的罩殼中，其中罩殼填充了填充介質，該填充介質包含至少一種來自氟化酮組的化合物，或者由其組成。在本發明的實施例的示例中，用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關裝置因此可具有罩殼，其被設置為例如開關室，並填充了填充介質，該填充介質包含至少一種來自氟化酮組的化合物，或者由其組成。在這種罩殼中設置了至少一個用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關，它的至少兩個接觸裝置被封閉在另一罩殼中，該罩殼同樣填充了包含至少一種來自氟化酮組的化合物或者由其組成的填充介質。這裡，開關裝置的罩殼-例如(諸如)開關室-的填充媒介和開關的接觸裝置的罩殼的填充媒介不需要一定具有相同的成分。可看出實施例的這些示例的一個優點為如下事實填充介質或填充媒介的特別良好的電絕緣作用和特別良好的滅弧作用可使其本身既在開關裝置的罩殼中被感知(felt)，並且還在接觸裝置的罩殼中被感知。這樣，包含至少一種來自氟化酮組的化合物或者由其組成的填充介質的優點可在兩個方面利用，並因而可在特別顯著的程度上表現其自身。本發明的實施例的其它示例性的形式包括將用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置設計為開關裝置的特徵，這種開關裝置包括至少一個設置在罩殼中的用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關，其中設置在罩殼中的開關包括至少兩個接觸裝置，它們被開關裝置的罩殼的填充介質所包圍。因此用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關裝置可具有罩殼，其被構造為例如開關室，並填充了填充介質，填充介質包含至少一種來自氟化酮組的化合物，或者由其組成。在這個罩殼中設置了至少一個用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關。然而，同上面剛剛說明的實施例的示例相反，其至少兩個接觸裝置沒有被第二次封閉在由開關裝置的罩殼所界定的區域中，因而沒有被封閉在例如開關室中。因而開關裝置的罩殼的填充介質還可包圍設置在該罩殼中的開關的觸點。因為包含至少一種來自氟化酮組的化合物或者由其組成的填充介質可同等地適合於在電弧出現之後非常快速地熄滅用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關的切換電弧，並且還可有效地抵消故障電弧，並且同時可提供優良的電絕緣作用，所以可省去接觸裝置的任何單獨的罩殼。通過這種方法可進一步減少用於開關裝置的生產資源和空間要求。根據本發明的實施例的某些形式，開關裝置可被設計為模組開關裝置，其包含不止一個開關。尤其是如果開關的接觸裝置被封閉在具有填充介質的公共罩殼中(填充介質包含至少一種來自氟化酮組的化合物，或者由其組成)；例如如果接觸裝置還被開關裝置的罩殼的填充介質所包圍，則用於模組開關裝置的特別緊湊的設計可以是可行的。本發明的實施例的示例設想切換裝置的罩殼設有閉合元件，其可打開並可再次關閉。例如，閉合元件可以構造為一種瓣閥，其連接在罩殼上，並且具有鎖定裝置以及還有密 封裝置的特徵。如果切換裝置例如作為用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關裝置而存在，則存在出於維護目的而通過閉合元件獲得對封閉在開關裝置的罩殼中的部件的接近的可能性。包含至少一種來自氟化酮組的化合物或者由其組成的填充介質在正常條件下可作為液體而存在。通過這種方法，在維護期間可從罩殼中釋放出填充介質，並以簡單的方式收集在容器中，並且在完成維護之後可將其重新填充到開關裝置的罩殼中。因而，減少填充介質的消耗並因而還節省成本可變成是可行的。在以下內容中藉助於三個附圖
更詳細地說明本發明。這裡圖I顯示了根據本發明的實施例的第一示例的用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關的不意圖；圖2顯示了根據本發明的實施例的第二示例的中等電壓開關裝置的示意圖，其包括根據本發明的實施例的第一示例的開關；圖3顯示了流程圖，其顯示了根據本發明的方法的順序。圖I顯示了根據本發明的實施例的第一示例的用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關100-也就是說用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置的示意圖。開關100包括兩個接觸裝置，它們被設計為接觸件101和102。這些被封閉在罩殼105中。通過連接件103和104可實現與它們的接觸。連接件103和104通過陶瓷絕緣體106和107而向外伸出。僅僅列舉一種另外的可能性，還可使用鑄造樹脂絕緣體。接觸件101和連接件103構造為使它們可移動，從而可將接觸件101和102連接在一起或電隔離開。為此，連接件103被引導穿過陶瓷絕緣體106的波紋管108包圍。連接件103可與開關驅動器相連接。在開關100的罩殼105中，利用接觸件101和102封閉了開關100的經受電壓的構件，它們是連接件103和104的對應的部分。罩殼105填充了填充介質109，其由來自氟化酮組的化合物組成。本示例特徵在於CF3CF2C(O)CF(CF3)2作為填充介質109 ;這是全氟化酮C-6。填充介質109由於其將開關100的經受電壓的構件101-104與罩殼105和周圍環境電隔離開的特性而著稱。這裡電絕緣作用有比較強的顯著性，從而利用更小體積的填充介質即可承擔工作。這容許開關100有緊湊的結構。此外，填充介質109具有快速熄滅在切換過程期間可能出現在接觸件101和102之間的電弧的特性，就所關注的開關100的操作可靠性和使用壽命方面而言，這是有利的。同廣泛使用的介質SF6相反，其是環境友好的。另外，其是無毒的，並因此可在無害的條件下進行處理。具有三個封閉在罩殼105中的接觸裝置的三位置開關可以相似的方式來構造。圖2顯示了根據本發明的實施例的第二示例的中等電壓開關裝置200的示意圖，其包括根據本發明的實施例的第一示例的開關100。中等電壓開關裝置200通過隔壁201和殼體206而被劃分成多個區域。為了清晰起見，這些隔壁中只有一些設有參考標號。開關裝置200包括低電壓區域NVR、母線區域SSR、電路斷路器區域TSR、功率開關區域LSR和電纜連接區域KAR。隔壁201形成低電壓區域NVR、母線區域SSR、電路斷路器區域TSR、功率開關區域LSR和電纜連接區域KAR的罩殼。中等電壓開關裝置200的區域SSR、TSR和LSR的罩殼各設有閉合元件205，其可打開和再次關閉。功率開關區域LSR包含呈功率開關100形式的經受電壓的構件。同樣地，在電纜連接區域KAR中設置了呈連接部件202形式的經受電壓的構件。母線區域SSR的母線203同樣是經受電壓的構件。區域TSR同樣地包含呈斷開器形式的經受電壓的構件和接地開關400，接地開關400設計為一種三位置開關。因而經受電壓的構件被封閉在由隔壁201和殼 體206所形成的區域LSR、KAR、SSR和TSR的罩殼中。具體地說，中等電壓開關裝置200包括呈功率開關100和電路斷路器400形式的開關，其設置為用於中等電壓，各自都在罩殼中。界定區域LSR、TSR和SSR邊界的罩殼在各種情況下都填充了填充介質204，其由來自氟化酮組的化合物組成。在這個示例中，填充介質204在所有區域LSR、TSR和SSR中被選擇為相同的CF3CF2C(O)CF(CF3)2。因而在生產中僅一種填充介質需要保持在庫存中。罩殼通過合適的隔壁201和殼體206的設計而構造為使得填充介質不能逃離它們。然而，根據本發明，還可行的是以不同於用填充介質填充它的方式將母線區域SSR隔離開。因而，例如可使用固體，亦可使用空氣。使用CF3CF2C (0) CF (CF3) 2作為填充介質204確保了經受電壓的構件100，400和203的良好的絕緣性。同時填充介質適合於快速熄滅可能發生在區域LSR、TSR和SSR中的故障電弧；這可增加中等電壓開關裝置200的操作可靠性以及還有使用壽命。區域LSR、TSR和SSR的罩殼還確保了發生在這些區域的其中一個區域中的電弧不能侵入到其它區域中。同SF6相比，填充介質204對氣候損害較小。功率開關100是根據與圖I中所示的實施例的示例相對應的實施例的示例構造而成的。功率開關100因此代表根據本發明的切換裝置，其特徵在於其自身的罩殼。同時功率開關100被封閉在由隔壁201所形成的中等電壓開關裝置200的功率開關區域LSR的罩殼中，因此其本身同樣地代表根據本發明的切換裝置。這裡，例如，中等電壓開關裝置200的罩殼的填充介質204，以及帶功率開關100的接觸裝置101和102 (只顯示於圖I中)的罩殼105的填充介質109不需要一定具有相同成分。使用功率開關100作為中等電壓開關裝置200的組成部分提供了如下優點填充介質CF3CF2C (0) CF (CF3) 2的特別良好的電絕緣作用和特別良好的滅弧作用可使其本身既在中等電壓開關裝置200的功率開關區域LSR的罩殼中被感知，並且還在接觸裝置101，102的罩殼105中被感知，功率開關100本身是根據本發明的切換裝置，中等電壓開關裝置200同樣是根據本發明的切換裝置。填充介質CF3CF2C(O)CF(CF3)2的優點然後可在兩個方面利用，並因而可在特別顯著的程度上表現自身。代替實施例的示例中所使用的功率開關100，還可使用其它功率開關，例如，諸如真空開關。備選地，還可行的是不單獨封裝所構造的功率開關的接觸裝置，使得功率開關的接觸裝置也被界定了中等電壓開關裝置200的功率開關區域LSR邊界的隔壁201所形成的罩殼的填充介質204包圍。因為填充介質204可適合於在切換電弧出現之後非常快地熄滅功率開關的切換電弧，同樣地用於有效地抵消故障電弧，並且還用於提供優良的電絕緣，所以可省去接觸裝置的單獨的罩殼。通過這種方法，可能能夠進一步減少用於中等電壓開關裝置200的生產資源和空間要求。例如，中等電壓開關裝置200的功率開關區域LSR的罩殼的閉合元件205可打開和再次關閉，其構造為瓣閥，並且具有鎖定裝置(未顯示)以及還有密封裝置(未顯示)的特徵。閉合元件205容許出於維護目的而獲得對功率開關100的接近。填充介質在正常條件下作為液體而存在。通過這種方法可在維護期間根據實施例的示例從罩殼釋放填充介質204，以簡單的方式收集在容器中，並且在完成維護之後可將其重新填充到罩殼中，罩殼界定了功率開關區域LSR的邊界。因而減少填充介質204的消耗並因而也節省成本是可行的。圖3顯示了流程圖，其以示例性的方式顯示了根據本發明的方法的順序。 步驟301是起點。步驟302包括用填充介質填充罩殼，用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置的至少一個經受電壓的構件被封閉在各個罩殼中。填充介質包含至少一種來自氟化酮組的化合物，或者由其組成。該方法終止於步驟303。
權利要求
1.一種用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置(100，200)，其中 所述切換裝置的至少一個經受電壓的構件(101，102，103，104，100，202，203，400)被封閉在罩殼(105，201，206)中，並且所述罩殼(105，201，206)填充有填充介質(109，204)，其特徵在於，所述填充介質(109，204)包括至少一種來自氟化酮組的化合物或者由其組成。
2.根據權利要求I所述的切換裝置(100，200)， 其特徵在於，所述來自氟化酮組的化合物是來自氟化酮C3-C15的組，尤其是來自氟化酮C4-C8，優選C5-C7的組的化合物。
3.根據權利要求I或2中的一項所述的切換裝置(100，200)， 其特徵在於，所述來自氟化酮組的化合物是來自全氟化酮組的化合物。
4.根據權利要求3所述的切換裝置(100，200)，其特徵在於，所述來自氟化酮組的化合物是 CF3CF2C (O) CF(CF3)20
5.根據權利要求1-4中的一項所述的切換裝置(100，200)， 其特徵在於，所述切換裝置被設計為用於中等電壓的切換裝置(100，200)。
6.根據權利要求1-5中的一項所述的切換裝置， 其特徵在於，所述切換裝置被設計為具有至少兩個封閉在所述罩殼(105)中的接觸裝置(101,102)的開關(100)。
7.根據權利要求6所述的切換裝置， 其特徵在於，所述開關(100)被設計為具有三個封閉在所述罩殼(105)中的接觸裝置的三位置開關。
8.根據權利要求1-5中的一項所述的切換裝置， 其特徵在於，所述切換裝置被設計為開關裝置(200)。
9.根據權利要求8所述的開關裝置(200)， 其特徵在於，所述開關裝置(200)包括至少一個設置在所述罩殼(201，206)中的用於中等電壓、高電壓或極高電壓的開關(100，400)。
10.根據權利要求9所述的開關裝置(200)， 其特徵在於，設置在所述罩殼(201，206)中的所述開關(100)是根據權利要求6或7中的一項所述的開關。
11.根據權利要求9所述的開關裝置(200)， 其特徵在於，設置在所述罩殼(201，206)中的所述開關包括至少兩個接觸裝置，它們被所述開關裝置(200)的罩殼(201，206)的所述填充介質(204)所包圍。
12.根據權利要求9-11中的一項所述的開關裝置(200)， 其特徵在於，所述開關裝置(200)被設計為包含不止一個開關(100，400)的模組開關>J-U裝直。
13.根據權利要求1-11中的一項所述的切換裝置(100，200)， 其特徵在於，所述罩殼(105，201，206)設有能夠打開和再次關閉的閉合元件(205)。
14.至少一種來自氟化酮組的化合物用作填充介質(109，204)的成分或用作填充介質(109,204)來填充罩殼(105，201，206)的用途，用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置(100，200)的至少一個經受電壓的構件(101，102，103，104，100，202，203，400)被封閉在所述罩殼中。
15.根據權利要求14所述的來自氟化酮組的化合物用作填充介質(109，204)的成分或用作填充介質(109，204)的用途， 其特徵在於，所述填充介質(109，204)用作電絕緣介質和/或滅弧介質。
16.一種方法，其特徵在於利用包括至少一種來自氟化酮組的化合物或者由其組成的填充介質(109，204)填充罩殼(105，201，206)，用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置(100，200)的至少一個經受電壓的構件(101，102，103，104，100，202，203，400)被封閉在所述罩殼中。
全文摘要
本發明涉及一種用於中等電壓、高電壓或極高電壓的切換裝置(200)，其中切換裝置的至少一個經受電壓的構件(100，202，203，400)被封閉在罩殼(201，206)中，並且該罩殼(201，206)利用填充介質(204)進行填充。填充介質(204)包括至少一種來自氟化酮組的化合物，或者由其組成。
文檔編號H02B13/055GK102742103SQ201080037265
公開日2012年10月17日 申請日期2010年6月14日 優先權日2009年6月17日
發明者P·格拉斯馬歇 申請人:Abb技術有限公司