本申請是申請日為2012年4月27日、申請?zhí)枮?01280024500.8的發(fā)明申請“具有含有含氟化合物的氣體絕緣的電氣設(shè)備”的分案申請。

本發(fā)明涉及一種用于中壓或高壓輸電線的具有氣體絕緣的電氣設(shè)備，其包括用于調(diào)節(jié)懸浮在絕緣殼體內(nèi)部空間中的絕緣氣體的量的裝置。

背景技術(shù)：

在用于中壓或高壓的電氣設(shè)備中，通常通過限制在設(shè)備內(nèi)部的絕緣氣體來執(zhí)行電絕緣和滅電弧的功能。在公認的術(shù)語定義中，“中壓”表示大于1000伏特ac并嚴格大于1500伏特dc而不超過52000伏特ac或超過75000伏特dc的電壓，而術(shù)語“高壓”表示嚴格大于52000伏特ac并大于75000dc的電壓。

根據(jù)一個已知實施例，在這些設(shè)備內(nèi)使用的絕緣氣體包括六氟化硫sf6。盡管其具有十分優(yōu)秀的性能，尤其是具有十分優(yōu)秀的介電性能和化學性能，但是六氟化硫?qū)Νh(huán)境是有害的，特別是其gwp(“全球暖化潛勢”)十分高。

已提出用含氟酮來代替六氟化硫，例如文獻wo2010/142346所述。含氟酮具有優(yōu)秀的介電強度和比六氟化硫更好的環(huán)境特性。由于其它氟化氣體的介電強度和它們的環(huán)境特性，還可以設(shè)想其它單獨使用或混合使用的氟化氣體，特別是氫氟烯烴(未公開申請fr1156062)、氫氟碳、氟代環(huán)氧乙烷(未公開申請fr1160971)以及氫氯烯烴或氫氟醚。

然而，特別在含氟酮的情況下，這些含氟化合物的沸點比較高，尤其是因為它們的分子較大?，F(xiàn)在，一些電氣設(shè)備用于安裝在外部，外部的溫度可下降為低至-40℃的負溫度。在這樣的負溫度下，可維持氟化氣體(特別是氣體形式的含氟酮)的壓力僅處于有限值，這降低了它們的有效性，實際上，例如，在這樣的溫度下，含氟酮冷凝，在殼體底部形成液體。

文獻wo2010/142346描述了一種包括用于調(diào)節(jié)含氟酮氣體的壓力的裝置的電氣設(shè)備。這些調(diào)節(jié)裝置包括用于注射含氟酮氣體的裝置以及用于加熱設(shè)備的至少一部分外殼的裝置，局部加熱殼體使得可加熱含氟酮氣體并限制含氟酮氣體的冷凝。

然而，當殼體外部的環(huán)境溫度比較低時，那么產(chǎn)生用于加熱殼體的大部分熱量會與外部交流，這轉(zhuǎn)化為明顯的熱損失。因此，這種系統(tǒng)消耗許多用于加熱殼體和基于含氟酮的絕緣氣體的能量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明之目的是提供一種電氣設(shè)備，其包括用于調(diào)節(jié)氟化氣體的氣體壓力同時限制所產(chǎn)生熱量的損失的裝置。

本發(fā)明提出了一種用于中壓和/或高壓的具有氣體絕緣的電氣設(shè)備，包括氣密殼體，氣密殼體的內(nèi)部空間填充有電絕緣氣體，電絕緣氣體包括具有低于3500的gwp的至少一種含氟化合物，特別是含氟酮、氫氟烯烴、氫氟碳和/或氟代環(huán)氧乙烷，或者甚至氫氯烯烴或氫氟醚。至少一個電氣部件布置在殼體的內(nèi)部空間中，該電氣部件制成在殼體內(nèi)通過冷凝形成的液體，特別是由含氟化合物形成的液體收集在儲箱中，儲箱的內(nèi)部空間與殼體的內(nèi)部空間連通。電氣設(shè)備還包括用于調(diào)節(jié)位于殼體內(nèi)部空間中的含氟化合物的量的裝置，該調(diào)節(jié)裝置包括用于加熱由存在于絕緣氣體中的含氟化合物的冷凝而產(chǎn)生的液體。

對由冷凝形成的液體的加熱導致液體蒸發(fā)，并由此增加了殼體中的氣體壓力。那么由加熱裝置產(chǎn)生的熱量的損失受到限制，這改進了用于調(diào)節(jié)絕緣氣體壓力的裝置的有效性。

優(yōu)選地，冷凝液體在重力作用下朝向儲箱流動，用于加熱液體的裝置至少部分布置在儲箱中。

應(yīng)注意，加熱裝置可包括電阻器，使得可加熱儲箱的內(nèi)部，或者，加熱裝置包括螺線管和優(yōu)選的鐵磁體核心，使得可加熱儲箱的內(nèi)部。

在另一實施例中，加熱裝置包括穿過儲箱的壁的熱導體部件，熱導體的一部分位于儲箱外部，而熱導體的另一部分接收在儲箱內(nèi)部。優(yōu)選地，所述熱導體體現(xiàn)為能夠用絕緣氣體填充殼體內(nèi)部空間的管。熱導體與允許修改其溫度的布置在儲箱和殼體外部的裝置相關(guān)聯(lián)，特別是電阻器，或者螺線管及其相關(guān)核心，其能夠加熱位于儲箱外部的熱導體的所述部分；熱導體的一部分，或者管的一部分可以位于用于修改其溫度的裝置的內(nèi)部，特別是適當?shù)匚挥诼菥€管內(nèi)部。

在另一實施例中，加熱裝置布置在朝向外部敞開的空腔中，所述空腔相對于儲箱的下部底壁向上突出。優(yōu)選地，空腔的內(nèi)部空間填充有傳熱流體，傳熱流體能夠朝向空腔的壁傳導由電阻器產(chǎn)生的熱量。

附圖說明

通過閱讀以下詳細說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點會變得明顯，通過參考附圖來幫助理解以下詳細說明。

-圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括調(diào)節(jié)裝置的電氣設(shè)備的示意性透視圖；

-圖2是從圖1中的殼體底部沿豎直縱向平面截取的剖面；

-圖3a、3b和3c是圖2剖面所示儲箱的放大細節(jié)，示出加熱裝置的三個實施例；

-圖4是殼體的另一實施例的示意性透視圖；

-圖5是圖4所示儲箱的剖面，示出加熱裝置的另一實施例。

具體實施方式

圖1所示的電氣設(shè)備是隔離開關(guān)，允許接通和切斷具有中壓和/或高壓的輸電線，當然，本發(fā)明可考慮其它類型的設(shè)備和/或用于隔離開關(guān)的幾何形狀。

特別地，設(shè)備10包括具有縱向主軸線的界定出中空空間的外殼12，在中空空間中布置有電氣部件(未示出)。殼體10的內(nèi)部空間氣密地密封，并填充有電絕緣氣體，電絕緣氣體的gwp優(yōu)選地比sf6的gwp小85％、或95％、或甚至99％。特別地，介電絕緣氣體包括單獨或混合的具有小于3500gwp的含氟化合物，含氟化合物選擇成具有最佳絕緣性質(zhì)，同時還具有足夠高的飽和蒸汽。在詳細實施例中，殼體填充有包括至少一種含氟酮的氣體，或者，其可以是比如hfo1234zee和hfo1234yf或甚至hfo1336mzzzm的氫氟烯烴、比如hfcr-125或hfcr-236cb的氫氟碳和/或比如c4f8o的氟代環(huán)氧乙烷，以及比如hcfotrans1233zd的氫氯烯烴或比如hfe245fa的氫氟醚。

當絕緣氣體的分子較大，即當其包括大量碳原子和氟原子時，以及當分子分裂(branch)時，例如含氟酮之類的絕緣氣體的性能就更加重要。另一方面，含氟酮分子越大，其沸點越高，即其處于給定溫度下的飽和蒸汽壓力較低。例如，分子c5f10o的沸點為約22℃，分子c6f12o的沸點為約49℃，而分子c7f18o的沸點為約73℃。因此，在給定溫度下，絕緣氣體包括的具有小分子的含氟酮的量比具有大分子的含氟酮的量大，但是該較小分子的滅弧能力較差。

當設(shè)備10用于室外時，由于比較低的環(huán)境溫度，存在于絕緣氣體中的一部分氟化產(chǎn)物冷凝，降低了其在絕緣氣體中的局部壓力，從而降低了氣體絕緣的有效性。為了維持使用的含氟化合物的局部壓力處于適當?shù)乃?，因此設(shè)備10包括用于調(diào)節(jié)殼體12內(nèi)的絕緣氣體的壓力的裝置，特別是補償含氟酮的冷凝并將其維持在氣體形式的加熱裝置。

根據(jù)本發(fā)明，調(diào)節(jié)裝置包括用于在給定位置獲得由絕緣氣體的冷凝產(chǎn)生的液體并將液體收集在儲箱14中的裝置。在以下說明中，術(shù)語“冷凝物”用于定義由絕緣氣體的冷凝產(chǎn)生的液體。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，設(shè)備10的殼體12制成使得冷凝物在地球重力的作用下流動，并被冷凝物所流向的儲箱14獲得。特別地，在圖1和2的實施例中，殼體12的底部16是凹的，并朝向頂部敞開，底部16的下表面做成圓形，底部16相對于水平方向傾斜，使得朝向底部流動的冷凝物18還朝向殼體12底部16的縱向端流動。結(jié)果，冷凝物18的所有小滴在重力作用下聚集在殼體底部16的下縱向端部上。

根據(jù)本發(fā)明的儲箱14布置在底部16的該縱向端高度處，使得由此收集的冷凝物20注入儲箱14中。因此，儲箱14位于比殼體12底部16的最低點低的豎直位置，儲箱14朝向頂部敞開。儲箱14制成使得其內(nèi)部空間與殼體12的內(nèi)部空間直接連通。

在圖4中示出殼體12的另一實施例，其中，所有壁大體上是平的，并向下傾斜。那么儲箱14位于殼體12的下部豎直端，并相對于殼體12水平居中。因此，殼體12的壁均沿儲箱14的方向取向，使得冷凝的含氟酮的小滴18流進儲箱14中。其它替代例是可能的。

殼體12本身由熱絕緣材料制成，這使得可限制外部天氣條件的影響(圖1)。或者，為了降低設(shè)備10的總成本，殼體12可由導熱材料制成，例如由金屬制成(圖4)。

電氣設(shè)備10還包括用于調(diào)節(jié)位于殼體12內(nèi)部空間中的絕緣氣體的壓力的裝置。這些調(diào)節(jié)裝置包括用于測量存在于殼體12內(nèi)部空間中的含氟酮的量的裝置(未示出)(該裝置例如體現(xiàn)為至少一個壓力傳感器)、用于測量含氟酮的密度的裝置或者用于測量絕緣氣體的溫度的裝置。

調(diào)節(jié)裝置還包括加熱裝置，使得可導致位于殼體12內(nèi)部空間中的含氟酮蒸發(fā)。這些加熱裝置根據(jù)由上述測量裝置測量的含氟酮的量而被控制。加熱裝置制成使得僅加熱在儲箱14中獲得的冷凝物20。因此，加熱裝置使收集在儲箱14中的冷凝物20蒸發(fā)，從而增加存在于絕緣氣體中的氣體形式含氟酮的量。

在圖3a所示的第一實施例中，加熱裝置包括電阻器22，例如電氣式電阻器，其產(chǎn)生被傳輸至冷凝物的熱量，由電阻器22產(chǎn)生的熱量借助熱導體24傳輸至冷凝物。在殼體12由熱絕緣材料制成的情況下，該熱量傳輸是特別有利的，因為僅熱導體24允許由電阻器22產(chǎn)生的熱量到達冷凝物20。但是應(yīng)理解，熱導體24還可用在殼體12由導熱材料制成的實施例中。

因此，電阻器22布置在儲箱14外部，優(yōu)選地布置在殼體12外部，熱導體24穿過儲箱14的壁。熱導體的第一端26位于殼體12外部，并被電阻器加熱，熱導體24的第二端28位于儲箱14內(nèi)部，并加熱冷凝物20，由電阻器產(chǎn)生的熱量借助熱導體24傳輸至冷凝物20。

熱導體24可以是用于用絕緣氣體填充殼體12內(nèi)部空間的管。這使得可在殼體12中制成單個孔，以執(zhí)行兩個功能，從而降低氣體泄漏的風險以及設(shè)備10的總成本。

在圖3b所示變型例中，電阻器22直接接收在儲箱14中。還應(yīng)注意的是，儲箱14體現(xiàn)為柱形元件，其下部軸向端由支承電阻器的塞子30氣密地密封。

在圖3c所示的第二實施例中，加熱裝置22’包括螺線管22’1及其核心22’2。產(chǎn)生的熱量優(yōu)選地借助熱導體24傳輸至冷凝物20，熱導體還可以是填充管，螺線管22’1及其核心22’2由此布置在儲箱14外部，布置在殼體12外部，熱導體24穿過儲箱14的壁，熱導體24的第一端26位于殼體12外部，并由裝置22’加熱，第二端28位于儲箱14內(nèi)部，加熱冷凝物20。因此，由螺線管及其核心產(chǎn)生的熱量借助熱導體24傳輸至冷凝物20。

在圖5所示另一實施例中，冷凝物20的儲箱14包括下部底壁32，在下部底壁中制有空腔34。空腔34相對于底壁32向上豎直地突出，因此其延伸進儲箱14的內(nèi)部?？涨?4朝向底部敞開，并制成使得其內(nèi)部空間不與儲箱14的內(nèi)部空間連通。用于加熱冷凝物20的電阻器22布置在空腔34內(nèi)部，遠離空腔34的壁36。塞子30氣密地堵塞空腔34的下部開口，并支承電阻器22。將電阻器22與空腔34的壁隔開的空間被傳熱流體38填充，傳熱流體將由電阻器22產(chǎn)生的熱量傳輸至空腔的壁36。

該實施例特別適用于其壁由導熱材料制成的殼體12。因此，儲箱14的壁和空腔34的壁還由導熱材料制成，以朝向含氟酮冷凝物20傳導來自傳熱流體38的由電阻器22產(chǎn)生的熱量。因此，朝向含氟酮冷凝物20傳輸?shù)臒崃侩S后蒸發(fā)，增加絕緣氣體的壓力。

以變型實施例為例，用于加熱冷凝物20的裝置體現(xiàn)為在電氣設(shè)備10內(nèi)部使用磁場和/或電場的裝置，該裝置使得可以不具有任何外部電源，則設(shè)備10關(guān)于加熱冷凝物20是獨立自主的。還可以提供熱管或毛細蒸發(fā)器。

由于殼體12的一小部分內(nèi)部空間被加熱裝置加熱的事實，所以根據(jù)本發(fā)明的電氣設(shè)備是特別有利的。因此這些加熱裝置消耗少量的能量。