具有含有含氟化合物的气体绝缘的电气设备的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种用于中压至高压电流传输线的具有气体绝缘的电气设备(10)，包括：密封壳体(12)，填充有电绝缘气体，电绝缘气体包括至少一种含氟化合物，比如含氟酮；至少一个电气部件，布置在壳体(12)的内部空间中；以及调节位于壳体(12)内部空间中的含氟酮的量的装置。调节装置包括用于加热由存在于绝缘气体中的含氟产物的冷凝产生的液体(20)以使所述液体(20)的至少一部分蒸发的装置(22,24,38)。
【专利说明】具有含有含氟化合物的气体绝缘的电气设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于中压或高压输电线的具有气体绝缘的电气设备，其包括用于调节悬浮在绝缘壳体内部空间中的绝缘气体的量的装置。
【背景技术】
[0002]在用于中压或高压的电气设备中，通常通过限制在设备内部的绝缘气体来执行电绝缘和灭电弧的功能。在公认的术语定义中，“中压”表示大于1000伏特AC并严格大于1500伏特DC而不超过52000伏特AC或超过75000伏特DC的电压，而术语“高压”表示严格大于52000伏特AC并大于75000DC的电压。
[0003]根据一个已知实施例，在这些设备内使用的绝缘气体包括六氟化硫SF6。尽管其具有十分优秀的性能，尤其是具有十分优秀的介电性能和化学性能，但是六氟化硫对环境是有害的，特别是其GWP ( “全球暖化潜势”)十分高。
[0004]已提出用含氟酮来代替六氟化硫，例如文献W02010/142346所述。含氟酮具有优秀的介电强度和比六氟化硫更好的环境特性。由于其它氟化气体的介电强度和它们的环境特性，还可以设想其它单独使用或混合使用的氟化气体，特别是氢氟烯烃(未公开申请FR1156062)、氢氟碳、氟代环氧乙烷(未公开申请FR1160971)以及氢氯烯烃或氢氟醚。
[0005]然而，特别在含氟酮的情况下，这些含氟化合物的沸点比较高，尤其是因为它们的分子较大。现在，一些电气设备用于安装在外部，外部的温度可下降为低至_40°C的负温度。在这样的负温度下，可维持氟化气体(特别是气体形式的含氟酮)的压力仅处于有限值，这降低了它们的有效性，实际上，例如，在这样的温度下，含氟酮冷凝，在壳体底部形成液体。
[0006]文献W02010/142346描述了一种包括用于调节含氟酮气体的压力的装置的电气设备。这些调节装置包括用于注射含氟酮气体的装置以及用于加热设备的至少一部分外壳的装置，局部加热壳体使得可加热含氟酮气体并限制含氟酮气体的冷凝。
[0007]然而，当壳体外部的环境温度比较低时，那么产生用于加热壳体的大部分热量会与外部交流，这转化为明显的热损失。因此，这种系统消耗许多用于加热壳体和基于含氟酮的绝缘气体的能量。
【发明内容】
[0008]本发明之目的是提供一种电气设备，其包括用于调节氟化气体的气体压力同时限制所产生热量的损失的装置。
[0009]本发明提出了一种用于中压和/或高压的具有气体绝缘的电气设备，包括气密壳体，气密壳体的内部空间填充有电绝缘气体，电绝缘气体包括具有低于3500的GWP的至少一种含氟化合物，特别是含氟酮、氢氟烯烃、氢氟碳和/或氟代环氧乙烷，或者甚至氢氯烯烃或氢氟醚。至少一个电气部件布置在壳体的内部空间中，该电气部件制成在壳体内通过冷凝形成的液体，特别是由含氟化合物形成的液体收集在储箱中，储箱的内部空间与壳体的内部空间连通。电气设备还包括用于调节位于壳体内部空间中的含氟化合物的量的装置，该调节装置包括用于加热由存在于绝缘气体中的含氟化合物的冷凝而产生的液体。
[0010]对由冷凝形成的液体的加热导致液体蒸发，并由此增加了壳体中的气体压力。那么由加热装置产生的热量的损失受到限制，这改进了用于调节绝缘气体压力的装置的有效性。
[0011]优选地，冷凝液体在重力作用下朝向储箱流动，用于加热液体的装置至少部分布置在储箱中。
[0012]应注意，加热装置可包括电阻器，使得可加热储箱的内部，或者，加热装置包括螺线管和优选的铁磁体核心，使得可加热储箱的内部。
[0013]在另一实施例中，加热装置包括穿过储箱的壁的热导体部件，热导体的一部分位于储箱外部，而热导体的另一部分接收在储箱内部。优选地，所述热导体体现为能够用绝缘气体填充壳体内部空间的管。热导体与允许修改其温度的布置在储箱和壳体外部的装置相关联，特别是电阻器，或者螺线管及其相关核心，其能够加热位于储箱外部的热导体的所述部分；热导体的一部分，或者管的一部分可以位于用于修改其温度的装置的内部，特别是适当地位于螺线管内部。
[0014]在另一实施例中，加热装置布置在朝向外部敞开的空腔中，所述空腔相对于储箱的下部底壁向上突出。优选地，空腔的内部空间填充有传热流体，传热流体能够朝向空腔的壁传导由电阻器产生的热量。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]通过阅读以下详细说明，本发明的其它特征和优点会变得明显，通过参考附图来帮助理解以下详细说明。
[0016]-图1是根据本发明的包括调节装置的电气设备的示意性透视图；
[0017]-图2是从图1中的壳体底部沿竖直纵向平面截取的剖面；
[0018]-图3A、3B和3C是图2剖面所示储箱的放大细节，示出加热装置的三个实施例；
[0019]-图4是壳体的另一实施例的示意性透视图；
[0020]-图5是图4所示储箱的剖面，示出加热装置的另一实施例。
【具体实施方式】
[0021]图1所示的电气设备是隔离开关，允许接通和切断具有中压和/或高压的输电线，当然，本发明可考虑其它类型的设备和/或用于隔离开关的几何形状。
[0022]特别地，设备10包括具有纵向主轴线的界定出中空空间的外壳12，在中空空间中布置有电气部件(未示出)。壳体10的内部空间气密地密封，并填充有电绝缘气体，电绝缘气体的GWP优选地比SF6的GWP小85%、或95%、或甚至99%。特别地，介电绝缘气体包括单独或混合的具有小于3500GWP的含氟化合物，含氟化合物选择成具有最佳绝缘性质，同时还具有足够高的饱和蒸汽。在详细实施例中，壳体填充有包括至少一种含氟酮的气体，或者，其可以是比如HF01234zeE和HF01234yf或甚至HF01336mzzzM的氢氟烯烃、比如HFC R-125或HFC R-236cb的氢氟碳和/或比如C4F8O的氟代环氧乙烷，以及比如HCFO transl233zd的氢氯烯烃或比如HFE245fa的氢氟醚。
[0023]当绝缘气体的分子较大，即当其包括大量碳原子和氟原子时，以及当分子分裂(branch)时，例如含氟酮之类的绝缘气体的性能就更加重要。另一方面，含氟酮分子越大，其沸点越高，即其处于给定温度下的饱和蒸汽压力较低。例如，分子C5FltlO的沸点为约220C，分子C6F12O的沸点为约49°C，而分子C7F18O的沸点为约73°C。因此，在给定温度下，绝缘气体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，但是该较小分子的灭弧能力较差。
[0024]当设备10用于室外时，由于比较低的环境温度，存在于绝缘气体中的一部分氟化产物冷凝，降低了其在绝缘气体中的局部压力，从而降低了气体绝缘的有效性。为了维持使用的含氟化合物的局部压力处于适当的水平，因此设备10包括用于调节壳体12内的绝缘气体的压力的装置，特别是补偿含氟酮的冷凝并将其维持在气体形式的加热装置。
[0025]根据本发明，调节装置包括用于在给定位置获得由绝缘气体的冷凝产生的液体并将液体收集在储箱14中的装置。在以下说明中，术语“冷凝物”用于定义由绝缘气体的冷凝产生的液体。
[0026]根据本发明的优选实施例，设备10的壳体12制成使得冷凝物在地球重力的作用下流动，并被冷凝物所流向的储箱14获得。特别地，在图1和2的实施例中，壳体12的底部16是凹的，并朝向顶部敞开，底部16的下表面做成圆形，底部16相对于水平方向倾斜，使得朝向底部流动的冷凝物18还朝向壳体12底部16的纵向端流动。结果，冷凝物18的所有小滴在重力作用下聚集在壳体底部16的下纵向端部上。
[0027]根据本发明的储箱14布置在底部16的该纵向端高度处，使得由此收集的冷凝物20注入储箱14中。因此，储箱14位于比壳体12底部16的最低点低的竖直位置，储箱14朝向顶部敞开。储箱14制成使得其内部空间与壳体12的内部空间直接连通。
[0028]在图4中示出壳体12的另一实施例，其中，所有壁大体上是平的，并向下倾斜。那么储箱14位于壳体12的下部竖直端，并相对于壳体12水平居中。因此，壳体12的壁均沿储箱14的方向取向，使得冷凝的含氟酮的小滴18流进储箱14中。其它替代例是可能的。
[0029]壳体12本身由热绝缘材料制成，这使得可限制外部天气条件的影响(图1)。或者，为了降低设备10的总成本，壳体12可由导热材料制成，例如由金属制成(图4)。
[0030]电气设备10还包括用于调节位于壳体12内部空间中的绝缘气体的压力的装置。这些调节装置包括用于测量存在于壳体12内部空间中的含氟酮的量的装置(未示出)(该装置例如体现为至少一个压力传感器)、用于测量含氟酮的密度的装置或者用于测量绝缘气体的温度的装置。
[0031]调节装置还包括加热装置，使得可导致位于壳体12内部空间中的含氟酮蒸发。这些加热装置根据由上述测量装置测量的含氟酮的量而被控制。加热装置制成使得仅加热在储箱14中获得的冷凝物20。因此，加热装置使收集在储箱14中的冷凝物20蒸发，从而增加存在于绝缘气体中的气体形式含氟酮的量。
[0032]在图3A所示的第一实施例中，加热装置包括电阻器22，例如电气式电阻器，其产生被传输至冷凝物的热量，由电阻器22产生的热量借助热导体24传输至冷凝物。在壳体12由热绝缘材料制成的情况下，该热量传输是特别有利的，因为仅热导体24允许由电阻器22产生的热量到达冷凝物20。但是应理解，热导体24还可用在壳体12由导热材料制成的实施例中。
[0033]因此，电阻器22布置在储箱14外部，优选地布置在壳体12外部，热导体24穿过储箱14的壁。热导体的第一端26位于壳体12外部,并被电阻器加热,热导体24的第二端28位于储箱14内部，并加热冷凝物20，由电阻器产生的热量借助热导体24传输至冷凝物20。
[0034]热导体24可以是用于用绝缘气体填充壳体12内部空间的管。这使得可在壳体12中制成单个孔，以执行两个功能，从而降低气体泄漏的风险以及设备10的总成本。
[0035]在图3B所示变型例中，电阻器22直接接收在储箱14中。还应注意的是，储箱14体现为柱形元件，其下部轴向端由支承电阻器的塞子30气密地密封。
[0036]在图3C所示的第二实施例中，加热装置22’包括螺线管22’ i及其核心22’ 2。产生的热量优选地借助热导体24传输至冷凝物20，热导体还可以是填充管，螺线管22，'R其核心22%由此布置在储箱14外部，布置在壳体12外部，热导体24穿过储箱14的壁，热导体24的第一端26位于壳体12外部,并由装置22’加热,第二端28位于储箱14内部,力口热冷凝物20。因此，由螺线管及其核心产生的热量借助热导体24传输至冷凝物20。
[0037]在图5所示另一实施例中，冷凝物20的储箱14包括下部底壁32，在下部底壁中制有空腔34。空腔34相对于底壁32向上竖直地突出，因此其延伸进储箱14的内部。空腔34朝向底部敞开，并制成使得其内部空间不与储箱14的内部空间连通。用于加热冷凝物20的电阻器22布置在空腔34内部，远离空腔34的壁36。塞子30气密地堵塞空腔34的下部开口，并支承电阻器22。将电阻器22与空腔34的壁隔开的空间被传热流体38填充，传热流体将由电阻器22产生的热量传输至空腔的壁36。
[0038]该实施例特别适用于其壁由导热材料制成的壳体12。因此，储箱14的壁和空腔34的壁还由导热材料制成，以朝向含氟酮冷凝物20传导来自传热流体38的由电阻器22产生的热量。因此，朝向含氟酮冷凝物20传输的热量随后蒸发，增加绝缘气体的压力。
[0039]以变型实施例为例，用于加热冷凝物20的装置体现为在电气设备10内部使用磁场和/或电场的装置，该装置使得可以不具有任何外部电源，则设备10关于加热冷凝物20是独立自主的。还可以提供热管或毛细蒸发器。
[0040]由于壳体12的一小部分内部空间被加热装置加热的事实，所以根据本发明的电气设备是特别有利的。因此这些加热装置消耗少量的能量。
【权利要求】
1.一种用于中压和/或高压的具有气体绝缘的电气设备(10)，包括: -气密壳体(12)，所述气密壳体的内部空间填充有电绝缘气体，电绝缘气体包括具有低于3500全球暖化潜势GWP的至少一种含氟化合物； -至少一个电气部件，布置在壳体(12)的内部空间中； -用于调节位于壳体(12)的内部空间中的含氟化合物的量的装置； 其特征在于，储箱(14)的内部空间与壳体(12)的内部空间连通，壳体(12)制成使得通过冷凝形成的液体(20)收集在储箱(14)中；调节装置包括用于加热由存在于绝缘气体中的含氟化合物的冷凝产生的液体(20)以使所述液体(20)的至少一部分蒸发的装置(22，22，，24，38)。
2.如权利要求1所述的电气设备(10)，其中，用于加热液体(20)的装置(22，22，, 24, 38)至少部分布置在储箱(14)中。
3.如权利要求2所 述的电气设备(10)，其中，加热装置包括可以加热储箱(14)内部的电阻器(22) ο
4.如权利要求2所述的电气设备(10)，其中，加热装置(22’)包括螺线管(22’ ^及其核心(22’ 2)，使得可以加热储箱(14)的内部。
5.如权利要求2所述的电气设备(10)，其中，加热装置包括穿过储箱(14)的壁的热导体部件(24)，热导体(24)的一部分(26)位于储箱(14)外部，热导体(24)的另一部分(28)接收在储箱(14)内部。
6.如权利要求5所述的电气设备(10)，其中，加热装置包括电阻器(22)，所述电阻器布置在储箱(14)外部和壳体(12)外部，并能够加热该热导体(24)的位于储箱(14)外部的所述部分(26)。
7.如权利要求5所述的电气设备(10)，其中，加热装置包括螺线管/核心组件(22’)，所述螺线管/核心组件布置在储箱(14)外部和壳体(12)外部，并能够加热热导体(24)的位于储箱(14)外部的所述部分(26)。
8.如权利要求5至7任一项所述的电气设备(10)，其中，所述热导体(24)包括允许用绝缘气体填充壳体(12)的内部空间的管。
9.如权利要求1所述的电气设备(10)，其中，储箱(14)包括下部底壁(32)，所述下部底壁形成朝向外部敞开的空腔(34)，所述空腔朝向储箱(14)的内部突出，加热装置布置在所述空腔(34)中，至少所述空腔的壁(36)由传导材料制成。
10.如权利要求9所述的电气设备(10)，其中，所述空腔(34)的内部空间填充有传热流体(38)，加热装置远离空腔(34)的壁。
11.如权利要求10所述的电气设备(10)，其中，加热装置包括远离空腔(34)的壁的电阻器(22)或螺线管/核心组件(22’)，所述传热流体(38)使得可以朝向壁(36)传送产生的热量。
12.如权利要求1至11任一项所述的电气设备，其中，含氟化合物从含氟酮、氢氟烯烃、氟代环氧乙烷、氢氟碳或这些化合物的混合物中选择。
13.如权利要求1至12任一项所述的电气设备(10)，其中，壳体(12)形成为使得所述液体(20)在重力作用下朝向储箱(14)流动。
【文档编号】H02B13/055GK103548222SQ201280024500
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年4月27日 优先权日:2011年5月24日
【发明者】D.皮科兹, R.马拉登 申请人:施耐德电器工业公司