十氟-2-甲基丁-3-酮和載氣的混合物作為中電壓中的電絕緣和/或滅弧介質技術領域本發(fā)明涉及在中壓或高壓電氣裝置中的電絕緣和滅弧的領域。更具體地說，本發(fā)明涉及使用包含特定的氟酮(即十氟-2-甲基丁-3-酮)和載氣(例如空氣、氮氣或二氧化碳)的混合物在中壓或高壓電氣裝置中作為用于電絕緣和/或滅弧的介質。本發(fā)明還涉及中壓或高壓電氣裝置，其中電絕緣和/或滅弧由包含十氟-2-甲基丁-3-酮和載氣的混合物來實現(xiàn)的。此電氣裝置，可特別為電變壓器，如電源變壓器或測量變壓器，用于輸送或分配電力的氣體絕緣線路(GIL)、母線組或電氣連接/斷開裝置(也稱為開關裝置)，如斷路器、開關、開關熔斷器組、分離器(disconnector)、接地開關或接觸器。

背景技術：
在中壓或高壓電氣裝置中，通常由限制在這些裝置中的氣體來實現(xiàn)電絕緣和(如果適用的話)滅弧(extinctionofelectircarcs)。在上下文中，術語“中壓”和“高壓”以其慣常接受的含義來使用，即術語“中壓”指的是交流電壓超過1000伏，以及直流電壓超過1500伏，但交流電壓不超過52000伏，以及直流電壓不超過75000伏；其中術語“高壓”指的是交流電壓嚴格大于52000伏，以及直流電壓大于75000伏。目前最常用在這類裝置中的氣體為六氟化硫(SF6)。這種氣體的確具有相對較高的介電強度、良好的導熱性以及較低的介電損耗。它是化學惰性的，并且對人和動物是無毒的，以及在與電弧作用后可快速且?guī)缀跬耆刂亟M。此外，它不易燃并且即使在今天其價格也適中。然而，SF6的主要缺點是，它的全球增溫潛能(globalwarmingpotential，GWP)為22800(相對于CO2超過100年)，以及在大氣中的停留時間為3200年，這使它成為具有強烈的溫室效應的氣體之一。因此，“京都議定書”(KyotoProtocol,1997年)將SF6包含在必須予以限制排放的氣體列表中。限制SF6排放的最佳手段包括限制使用這種氣體，這導致工業(yè)公司尋求SF6的替代品。所謂的“簡單”的氣體，如空氣或氮氣，其對環(huán)境不具有負面影響，有比SF6低得多的介電強度。因此，例如，空氣和氮氣在交流電壓(50Hz)下的介電強度約為SF6的三分之一。因此，在中壓或高壓的電氣裝置中使用這些用于電絕緣和/或滅弧的簡單氣體意味著，必須大幅度地增加這些裝置的體積或填充壓強，這與在過去幾十年里為開發(fā)占用更小體積的緊湊型電氣裝置而做的努力背道而馳。使用SF6和氮氣的混合物來限制SF6對環(huán)境的影響。實際上，10～20體積%的SF6添加率可顯著提高氮氣的介電強度。然而，因為SF6的GWP值高，這些混合物的GWP仍然很高。因此，例如，以10/90的體積比混合的SF6和氮氣的混合物具有的交流電壓(50Hz)的介電強度為SF6介電強度的59%，但其GWP值為8000～8650。因此，這樣的混合物不能作為對環(huán)境影響小的氣體來使用。這同樣適用于全氟化碳，其通常具有有利的介電強度特性，但其GWP值通常在5000～10000的范圍內(CF4：6500，C3F8及C4F10：7000，c-C4F8：8700，C2F6：9200)。近來提出由三氟碘甲烷(CF3I)來取代SF6(Nakauchietal.,XVIInternationalConferenceonGasDischargeandtheirApplications,China,11-15September2006,[1])。實際上，CF3I具有高于SF6的介電強度，無論是在均勻場還是在非均勻場，都具有小于5的GWP以及為0.005年的在大氣中的停留時間。遺憾的是，除所述事實之外，CF3I的價格昂貴，它具有的平均職業(yè)接觸水平(VME)為3～4ppm以及被劃分為3級致癌、致突變和生殖毒性（CMR）的物質，這在工業(yè)規(guī)模上禁止使用。也已提出使用混合絕緣的方式，將例如通過干燥空氣、氮氣或CO2的氣體絕緣與固體絕緣相結合。正如在公布為n°1724802[2]的歐洲專利申請中所描述的，此固體絕緣包括，例如由環(huán)氧化物的樹脂或其可比類型覆蓋具有高電勢梯度的帶電部分；使帶電部分所在電場得以減小。然而，以這種方式獲得的絕緣性并不等同于由SF6所提供的絕緣性，以及此混合系統(tǒng)的使用要求，與通過SF6的絕緣性來獲準的體積相比，電氣裝置的體積有所增加。至于不使用SF6來滅弧，有不同的解決方案，即在油中、環(huán)境空氣中滅弧(extinction)以及用真空瓶來滅弧。然而，油滅弧裝置的主要缺點在于，在滅弧失敗或有內部故障的情況下，他們可能會發(fā)生爆炸。環(huán)境空氣滅弧的裝置通常具有較大的尺寸，其價格昂貴且對環(huán)境(潮濕和污染)非常敏感，而使用真空瓶滅弧的裝置，特別是開關分離器，是非常昂貴的而且市場上并不多見。目前，不存在令人真正滿意的SF6的替代物。因此，發(fā)明人的目的是，找到一種氣體，在其具有另人滿意的電絕緣和滅弧的性能的同時，具有對環(huán)境較低或為零的影響，此外，對人類和動物無毒。他們的目的還在于，在目前市售的中壓或高壓的電氣裝置中一般使用該氣體代替SF6來填充這些裝置，這種使用應能在這些裝置的整個工作溫度范圍內產生就電絕緣和/或滅弧方面而言的等同于SF6所產生的性能；或應要求只對上述裝置在結構上做出細微的修改來獲得這樣的性能。

技術實現(xiàn)要素：
為了實現(xiàn)這些及其他目的，本發(fā)明提出，首先，使用包含氟酮和載氣的混合物在中壓或高壓的電氣裝置中作為電絕緣介質和/或滅弧介質，其利用的特征在于，所述氟酮為十氟-2-甲基丁-3-酮，以及其在混合物中的摩爾百分比至少等于由下式(I)所確定的摩爾百分比M的95%：M=(PC5K/P混合物)x100(I)其中，-P混合物代表混合物于20℃時在電氣裝置中的壓強，單位為kPa；以及-PC5K代表相當于十氟-2-甲基丁-3-酮在電氣裝置最低使用溫度時的飽和蒸氣壓在20℃時的壓強，單位為kPa，其中，PC5K由下式(II)確定：PC5K=(PVSC5Kx293)/T最低(II)其中，*PVSC5K代表十氟-2-甲基丁-3-酮在電氣裝置最低使用溫度時的飽和蒸氣壓，單位為kPa；以及*T最低代表電氣裝置的最低使用溫度，單位為K。因此，根據本發(fā)明，包含十氟-2-甲基丁-3-酮和載氣(其在下文中也被稱為“稀釋氣體”，因為這種氣體的基本功能是稀釋這種氟酮)的混合物作為電絕緣介質和/或滅弧介質來使用。十氟-2-甲基丁-3-酮的分子式為C5F10O并且其半展開的分子式(semi-developedformula)為CF3-CO-CF-(CF3)2。下文簡稱為C5K。此外，根據本發(fā)明，C5K以如下的摩爾百分比存在于混合物中，該摩爾百分比至少等于摩爾百分比M的95%(即至少為此百分比的0.95倍)，這意味著可以確定的是，考慮到該混合物可以完全或部分為氣態(tài)，在裝置的最低使用溫度時，C5K在該混合物氣態(tài)部分中的比例為最大值。這樣最大比例的C5K在裝置最低使用溫度時，即在使用本裝置最不利的條件下，提供了接近SF6的最佳的電絕緣和/或滅弧的特性。下面的表I列出了在0、-5、-10、-15、-20、-25、-30、-35和-40℃時，記號為PVSC5K的C5K的飽和蒸氣壓，這些溫度為通常出現(xiàn)于中壓和高壓的電氣裝置中的最低使用溫度。該表也列出了記為PC5K的壓強值，其對應于這些飽和蒸氣壓在20℃時的壓強值，并且是由應用上述式(II)而得出的。表I：如果該電氣裝置為中壓裝置，C5K可能部分地以氣體狀態(tài)以及部分地以液體狀態(tài)存在于所述裝置中，所述事實不構成與標準相關的問題。因此，在這種情況下，使用其中所存在的C5K的摩爾百分比高于摩爾百分比M的混合物是可能的。在中壓得電氣裝置中，因此優(yōu)選C5K在混合物中的摩爾百分比在摩爾百分比M的95%～130%之間，更優(yōu)選在95%～110%之間，以及理想在99%～110%之間。換句話說，優(yōu)選C5K在混合物中的摩爾百分比在摩爾百分比M的0.95～1.3倍之間，更優(yōu)選在0.95～1.1倍之間，以及理想在0.99～1.1倍之間。相反的，如果該電氣裝置為全金屬封閉的變電站(metal-cladsubstation，PSEM)類型的高壓裝置，為了滿足目前正生效的IEC標準，在此裝置的工作溫度的范圍內，C5K只以氣體狀態(tài)或幾乎只以氣體狀態(tài)存在于該裝置中是有利的。在PSEM類型的高壓電氣裝置中，因此，優(yōu)選C5K在混合物中的摩爾百分比應該不超過摩爾百分比M的100%(即為該摩爾百分比)，以使它不具有液化相。于是，C5K的百分比在摩爾百分比M的95%～100%之間(即在該摩爾百分比的0.95倍到該摩爾百分比之間)。根據本發(fā)明，稀釋氣體優(yōu)選自以下氣體：首先，該氣體具有非常低的沸點(即在標準壓強下通常等于或低于-50℃)以及其次，具有至少等于在嚴格相同的測試條件(相同的裝置、相同的幾何結構、相同的操作設置等)下的二氧化碳的介電強度，所述測試條件用于測量所述氣體的介電強度。此外，優(yōu)選稀釋氣體為無毒的，即不應將其歸類于被歐洲議會和歐盟理事會的法規(guī)(EC)N°1272/2008(2008年12月16日)視為致癌、致突變和/或生殖毒性的物質，并且其也應具有較低的GWP值，即通常最大等于500。具有所有這些特性的氣體為，例如空氣，優(yōu)選干燥的空氣(GWP為0)、氮氣(GWP為0)、氧化亞氮(GWP為310)、二氧化碳(GWP為1)、二氧化碳和氧氣以90/10～97/3的體積比混合的混合物，以及這些不同氣體的混合物。優(yōu)選地，所述稀釋氣體為空氣，優(yōu)選干燥的空氣、二氧化碳或這些氣體的混合物。本發(fā)明的另一目的為中壓或高壓的電氣裝置，其包括裝有電子元件的密封外殼和包含氟酮和載氣的混合物，該混合物用于電絕緣和/或熄滅在該裝置中可能產生的電弧，其特征在于，所述氟酮為十氟-2-甲基丁-3-酮，以及其在混合物中的摩爾百分比至少等于由下式(I)所確定的摩爾百分比M的95%：M=(PC5K/P混合物)x100(I)其中，-P混合物代表混合物于20℃時在電氣裝置中的壓強，單位為kPa；以及-PC5K代表相當于十氟-2-甲基丁-3-酮在電氣裝置最低使用溫度時的飽和蒸氣壓在20℃時的壓強，單位為kPa，其中，由下式(II)確定PC5K：PC5K=(PVSC5Kx293)/T最低(II)其中，*PVSC5K代表十氟-2-甲基丁-3-酮在電氣裝置最低使用溫度時的飽和蒸氣壓，單位為kPa；以及*T最低代表電氣裝置的最低使用溫度，單位為K。包含C5K和在此裝置中存在的載氣的混合物的特征，如前面描述的關于使用該混合物。根據本發(fā)明，所述電氣裝置可以是，首先，氣體絕緣變壓器，例如電源變壓器或測量變壓器。其也可以是架空或埋地的氣體絕緣線，或一組用于輸送或分配電力的母線。最后，其也可以是電氣連接/斷開裝置(也稱為開關裝置)，例如，斷路器、開關、分離器、開關熔斷器組、接地開關或接觸器。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢將在下文附加的說明中明朗化。然而，不言而喻的是，附加的說明僅僅是為了說明本發(fā)明的目的，而絲毫不夠成對所述目的的限制。附圖說明圖1示出了以C5K和CO2的混合物的標準化介電強度作為該混合物中的C5K摩爾百分比的函數的變化的曲線圖。圖2示出了以C5K和干燥空氣的混合物的標準化介電強度作為該混合物中的C5K摩爾百分比的函數的變化的曲線圖。圖3示出了以在均勻電場中獲得的C5K和干燥空氣的混合物的介電強度作為該混合物中的C5K摩爾百分比的函數的變化的柱狀圖；在此圖中，將C5K/干燥空氣混合物的介電強度表示為在與使用SF6時相同的溫度和壓強的條件下獲得的介電強度的百分比，而將C5K的摩爾百分比表示為如前面所定義的摩爾百分比M的百分比。具體實施方式首先，參考圖1和圖2，其示出了分別以包含C5K和CO2的混合物(圖1)、以及包含C5K和干燥空氣的混合物(圖2)的標準化介電強度作為這些混合物中的C5K摩爾百分比的函數的變化的曲線圖。在上下文中，將術語：包含C5K和載氣或稀釋氣體的混合物的“標準化介電強度”理解為，在相同條件下使用該氣體時，該混合物的介電強度與所述載氣或稀釋氣體的介電強度有關。因此，就介電強度而言，圖1和圖2所示的標準化介電強度的變化顯示出增長，這種增長直接與C5K/CO2的混合物(圖1)和C5K/干燥空氣的混合物(圖2)的C5K摩爾百分比的增加有關。應該注意的是，在圖1和圖2中給出的介電強度的值是對于具有均勻電場的裝置而給出的。通過結合上文表I中的數據與圖1和圖2中的數據，可由此預計，對于最低使用溫度為-30℃的電氣裝置，使用具有在20℃時等于100、200、300、400或500kPa的壓強以及20℃時等于12.7kPa的C5K分壓(即上文表I中對應于溫度為-30℃時所給出的PC5K的值)的C5K/CO2的混合物以及C5K/干燥空氣的混合物來導出于下文表II中給出的標準化介電強度的值。表II以同樣的方式可預計，對于最低使用溫度為-15℃的電氣裝置，使用具有在20℃時等于100、200、300、400或500kPa的壓強以及20℃時等于24.7kPa的C5K分壓(即上文表I中對應于溫度為-15℃時所給出的PC5K的值)的C5K/CO2的混合物以及C5K/干燥空氣的混合物來導出于下文表III中給出的標準化介電強度的值。表III也可預計，對于最低使用溫度為-5℃的電氣裝置，使用具有在20℃時等于100、200、300、400或500kPa的壓強以及20℃時等于36.7kPa的C5K分壓(即上文表I中對應于溫度為-5℃時所給出的PC5K的值)的C5K/CO2的混合物以及C5K/干燥空氣的混合物來導出于下文表IV中給出的標準化介電強度的值。表IV實施例1：應用于中壓用C5K和CO2的混合物來填充兩種額定電壓為24kV的GIS(氣體絕緣開關，GasInsulatedSwitchgear)類型的裝置(以下簡稱裝置1和2)，其定為在最低使用溫度為-15℃時使用。裝置1具有的結構與由SchneiderElectric出售的參照FBX24kV的裝置的結構嚴格相同，在其目前的商業(yè)化版本里，在壓強為130kPa的條件下以SF6填充該裝置。裝置2與裝置1的不同之處在于，其旁路已經由熱收縮性護套包裹，從而能夠防止它們之間碰撞(striking)，且在其中已添加電場分離器。由于裝置1和2定為在最低使用溫度為-15℃時使用，以C5K/CO2的混合物填充所述裝置，使得：-該C5K/CO2混合物在這些裝置中的總壓強在20℃時等于130kPa；-在這些裝置中C5K的分壓在20℃時等于24.7kPa；得出C5K的摩爾百分比等于19%。為了實現(xiàn)所述填充，首先將每個裝置置于密封罩中，然后既在裝置內部又在裝置和罩壁之間形成真空(0～0.1kPa)，以防止裝置的壁發(fā)生變形。第一階段為用C5K覆蓋所述裝置的槽(tank)的內壁，通過使用具有“氣體”排放孔和“液體”排放孔的C5K的槽的“氣體”排放孔，將0.3～0.5kPa的純C5K注入進槽內，并且預先已將其緩慢加熱以加快C5K的流速。然后，借助于配備兩個氣囊(bubblers)的氣體混合機繼續(xù)填充該槽，同時，使用精密的質量流量計在整個填充過程中保持C5K和CO2在20℃時的壓強之比為19%。在此操作期間，將C5K置于這兩個氣囊中，使加壓的CO2橫穿(traverse)該氣囊以達到飽和狀態(tài)。然后將以這種方式填充的裝置1和2進行介電強度測試：-經受在相和地之間的雷電沖擊時(1.2～50μs的波)；-經受在操作距離上的雷電沖擊時(1.2～50μs的波)；-在相和地之間的工業(yè)頻率下(50Hz–1min)；-在操作距離上的工業(yè)頻率下(50Hz–1min)。所有這些測試都根據IEC62271-200標準，在環(huán)境溫度和在-15℃的條件下進行(后一種情況時，將裝置1和2置于制冷外殼內)。下文的表V示出了這些測試的結果。作為比較，該表也給出了在同樣條件下獲得的FBX24kV和市售品的介電強度。表V該表顯示了，以19/81的摩爾比混合的C5K/CO2的混合物填充的中壓電氣裝置在-15℃～+50℃的溫度范圍內，就介電強度而言，除與經受在相和地之間的雷電沖擊時有關的介電強度之外，具有等同于在相同壓強下以SF6填充的相同的裝置的性能。然而，它也表明，一些結構上細微的修改，如包裹其旁路、以及添加電場分離器，足以使此裝置在經受在相和地之間的雷電沖擊時具有的介電強度也等同于在相同壓強下以SF6填充的相同的裝置的介電強度。裝置1還根據IEC62271-200標準進行了加熱測試。這些測試顯示，當630ARMS的恒定電流穿過此裝置時，在電觸頭中測得的最大熱值(其代表最熱的點)僅比在相同條件下所獲得的FBX24kV市售品的值高出1%，這是完全可以接受的。作為比較，具有與FBX24kV相同的結構但以純CO2填充的裝置，就其本身而言，具有比所獲得的FBX24kV市售品的值高出7.8%的最大熱值。裝置1還根據IEC60265-1標準進行了開斷測試(breakingtests)。這些測試顯示，用此裝置在24kV的額定電壓和0.7的功率因數下對400安培的電流承擔超過100次斷開是可能的。這些結果不如用FBX24kV市售品所獲得的好，因為后者能夠在24kV的額定電壓和0.7的功率因數下對630安培的電流作出超過100次斷開。在將氣體生成材料(gas-producingmaterial)制成的零件(墊圈)與開關的固定接觸點接觸后，在裝置1上重復所述開斷測試，這種情況下，在此裝置的斷開室內以5質量%的CeF3填充PTFE。然后，用此裝置在24kV的額定電壓和0.7的功率因數下對630安培的電流承擔超過100次斷開是可能的。這里再次通過簡單地做出結構上簡單的修改，如將含氟聚合物類型(例如，PFA、FEP或PTFE)的氣體生成材料再加上含氟填料(例如，CaF2、CeF3、CeF4或MgF2)添加到裝置1中，在斷開方面，可獲得等同于在相同壓強下以SF6填充的相同的裝置的性能。實施例2：應用于中壓以C5K和干燥空氣的混合物來填充具有145kV額定電壓的GIS類型的裝置(以下簡稱裝置3)，其定為在最低使用溫度為-30℃時使用。裝置3具有的結構與由AlstomGrid出售的參照B65的裝置的結構嚴格相同，在其目前的商業(yè)化版本里填充的是SF6。由于裝置3定為在最低使用溫度為-30℃時使用，以C5K/干燥空氣的混合物填充該裝置，使得：-該C5K/干燥空氣混合物在此裝置中的總壓強在20℃時等于500kPa；-在此裝置中C5K的分壓在20℃時等于12.7kPa；得出C5K的摩爾百分比等于2.54%。使用與實施例1所描述的相同的步驟將C5K/干燥空氣的混合物填充進裝置3，不同的是，使用干燥的空氣來代替CO2，并且所使用的C5K和干燥空氣在20℃的壓強之比等于2.5%。然后，根據IEC62271-1標準，在環(huán)境溫度下，經受具有正波和負波的雷電沖擊時(1.2～50μs的波)對以這種方式填充的裝置3進行介電強度測試。下文的表VI示出了這些測試的結果。作為比較，該表也示出了在同樣條件下獲得的與B65同等結構的裝置的介電強度，但在壓強為500kPa的條件下以干燥的空氣填充該裝置。表VI該表顯示了，以19/81的摩爾比混合的C5K/干燥空氣的混合物填充的高壓電氣裝置，就介電強度而言，具有遠優(yōu)于在相同壓強下以干燥空氣填充的相同的裝置的性能。實施例3：混合物中C5K的摩爾百分比的選擇對于該混合物的介電強度的影響以C5K和干燥空氣的混合物來填充一系列與先前所使用的裝置1類型相同的裝置(最低使用溫度：-15℃；C5K/干燥空氣的混合物的總壓強：130kPa)，同時從一個裝置到下一個裝置對混合物中的C5K的摩爾百分比進行改變，如所述C5K的摩爾百分比分別為摩爾百分比M的0%、31.2%、64%、95%、100%和146.8%，這意味著，-15℃時，C5K在所述C5K/干燥空氣的混合物的氣態(tài)部分中的比例為最大值。然后，在均勻電場中，在環(huán)境溫度下對這些裝置進行介電強度測試，并且將所獲得的結果與對在相同溫度下以及在壓強為130kPa的條件下以SF6填充的相同類型的裝置測試所獲得的結果進行比較。下文的表VII示出了這些測試的結果。作為比較，該表也示出了在同樣條件下獲得的與B65同等結構的裝置的介電強度，但在壓強為500kPa的條件下以干燥的空氣填充該裝置。表VII在圖3中以柱狀圖的形式示出了這些測試的結果，其中已給出：-在橫坐標上，C5K在C5K/干燥空氣的混合物中的摩爾百分比，表示為摩爾百分比M的百分比；以及-在縱坐標上，使用C5K/干燥空氣的混合物獲得的介電強度，表示為使用SF6獲得的介電強度的百分比。表VII和圖3清楚地證實了，為了使獲得的介電強度至少等于用SF6所獲得的介電強度的95%，應該使用C5K和例如干燥空氣的載氣的混合物，其中C5K以至少等于摩爾百分比M的95%的C5K摩爾百分比存在，這使得，在裝置的最低使用溫度時，C5K在所述C5K/干燥空氣的混合物的氣態(tài)部分中所占的比例為最大值。引用的參考文獻[1]S.Nakauchi,D.Tosu,S.Matsuoka,A.KumadaandK.Hidaka,"Breakdowncharacteristicsmeasurementofnon-uniformfieldgapinSF6–N2,CF3I–N2andCF3I–CO2gasmixturesbyusingsquarepulsevoltage”,XVIInternationalConferenceonGasDischargeandtheirApplications,China,11-15September2006.[2]EP-A-1724802.