本發(fā)明涉及一種用于增加電氣設(shè)備的外殼內(nèi)的介電耐受強(qiáng)度的方法，該方法包括在所述外殼內(nèi)放置液體或固體形式的電介質(zhì)材料，然后使該材料達(dá)到允許其在外殼內(nèi)部完全或部分蒸發(fā)的溫度和/或壓力。

本發(fā)明還涉及一種電氣設(shè)備，特別是中壓或高壓電氣保護(hù)設(shè)備，包括用固體或液體狀態(tài)的電介質(zhì)材料填充的外殼，所述外殼能夠打開(kāi)，以允許引入所述材料，然后關(guān)閉和密封，以允許該材料的蒸發(fā)，然后允許由此產(chǎn)生的氣體被包含在所述外殼內(nèi)部。

背景技術(shù)：

在中壓或高壓電氣設(shè)備(例如中壓斷路器)領(lǐng)域中，越來(lái)越常見(jiàn)地尋求改善旨在用環(huán)境空氣、干燥空氣或中性氣體填充的這些設(shè)備的介電性能水平。

一種已知的解決方案在于用例如sf6或氟酮(c5fk)的高性能氣體替換空氣。實(shí)際上，在等效壓力下，空氣的介電強(qiáng)度比sf6的介電強(qiáng)度低2.5至3倍。這些氣體總是以氣態(tài)形式引入的。

另一種解決方案在于大幅增加空氣或中性氣體的壓力。

另一種解決方案在于使用油形式的絕緣液體。

現(xiàn)在，用所謂的高性能氣體代替空氣產(chǎn)生了顯著的設(shè)計(jì)約束(需要使用閥、壓力計(jì)等)，并且引入了優(yōu)選盡可能避免的高度復(fù)雜的工業(yè)方法(使用氣瓶、用于產(chǎn)生真空的方法等)。

實(shí)際上，使用氟酮(c5fk)需要實(shí)施復(fù)雜的填充方法。在罐已經(jīng)密封之后，將其內(nèi)容物排出，然后用c5fk填充，然后添加中性氣體直到給定壓力，這需要壓力計(jì)和閥。

因此，在實(shí)施這些方法時(shí)，用氣體填充設(shè)備是在實(shí)現(xiàn)真空之后執(zhí)行的。

除了上述以外，由于這種氣體對(duì)氣候變化效應(yīng)的假定影響，其全球變暖潛能值(gwp)比co2高22,800倍，使其成為對(duì)溫室效應(yīng)具有最大影響的氣體，所以越來(lái)越多地努力擺脫sf6氣體的使用。

因?yàn)樵诠S(chǎng)中液體被操作人員溢出的危險(xiǎn)以及車(chē)間內(nèi)氣體蒸發(fā)的危險(xiǎn)，在處理液體狀態(tài)下的氟酮時(shí)，應(yīng)避免使用開(kāi)放式灌裝方法。

本發(fā)明解決或緩解了這些問(wèn)題，并提出了一種可以改善電氣設(shè)備的外殼內(nèi)的介電耐受強(qiáng)度的方法，以及具有根據(jù)該方法改善的介電耐受強(qiáng)度的電氣設(shè)備，該方法被容易地實(shí)施，而沒(méi)有顯著的實(shí)施約束，并且最小化了操作人員對(duì)氣體蒸氣的暴露。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提出了一種前述類(lèi)型的方法，該方法的特征在于，其包括用于在處理期間將上述材料保持在其容器內(nèi)允許將所述容器放置在外殼中的裝置，以及用于在將該材料放置在外殼中之后的某一時(shí)刻誘導(dǎo)該材料的蒸發(fā)并且用于允許由這種蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體在外殼內(nèi)部散布的裝置。

根據(jù)特定特征，該時(shí)刻是包括在以下組中的時(shí)刻之一：在容器放置期間或在該放置結(jié)束時(shí)，或在外殼的封閉和密封期間或在該封閉的結(jié)束時(shí)，或在設(shè)備致動(dòng)時(shí)，所述致動(dòng)：通過(guò)容器與外殼之間的連接的分離，通過(guò)自動(dòng)打開(kāi)裝置，通過(guò)實(shí)施依靠對(duì)該容器加壓或依靠穿透該容器的密封件來(lái)排空該容器的方法。

根據(jù)特定特征，上述蒸發(fā)通過(guò)將材料加熱到特定溫度而加速，該溫度高于環(huán)境溫度或者位于工業(yè)環(huán)境中可達(dá)到的溫度與環(huán)境溫度之間。

高于環(huán)境溫度的溫度的好處主要在于蒸發(fā)效應(yīng)的加速。

根據(jù)特定特征，在放置容器之前，上述外殼僅僅或非排他地填充有環(huán)境空氣、干燥空氣或中性氣體。

根據(jù)另一實(shí)施例，真空在所述外殼內(nèi)部產(chǎn)生，然后在放置容器之前或者在放置容器之后，僅僅或非排他性地用純凈氣體或含有n2、co2或o2的混合物填充。

本發(fā)明的另一個(gè)主題是一種電氣設(shè)備，其包括旨在用固體或液體狀態(tài)的介電材料填充的外殼，所述外殼能夠打開(kāi)以允許引入所述材料，然后關(guān)閉并密封以允許該材料的蒸發(fā)，該設(shè)備的特征在于，根據(jù)包括單獨(dú)或組合的提及特征的方法增加外殼內(nèi)的介電耐受強(qiáng)度。

根據(jù)特定實(shí)施例，這些用于保持所述材料的裝置包括填充有電介質(zhì)液體并以緊密包裝形式輸送的吸收性基底，然后在即將封閉所述外殼之前放置在外殼中之前從其包裝中取出。

根據(jù)另一特定實(shí)施例，這些用于保持所述材料的裝置包括用于容納電介質(zhì)液體或固體的封閉容器和用于對(duì)容器穿孔的裝置，該裝置容納在外殼中，所述容器意圖在封閉外殼或者在設(shè)備致動(dòng)時(shí)在一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)操縱之后被所述裝置穿孔。

根據(jù)特定特征，上述液體是氟化液體。

根據(jù)另一特征，液體的沸點(diǎn)基本上為49℃。

根據(jù)另一特征，該流體是含氟酮c6或c6fk。

根據(jù)另一特征，該設(shè)備是電氣保護(hù)設(shè)備。

根據(jù)另一特征，該設(shè)備是中壓或高壓電氣保護(hù)設(shè)備。

附圖說(shuō)明

然而，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從以下參照純粹作為示例給出的附圖的詳細(xì)描述中變得更加顯而易見(jiàn)，其中：

-圖1至圖3是根據(jù)分別在圖1a、1b和1c中示出的三個(gè)不同實(shí)施例的示意圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的原理。

-圖4至圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的方法的不同步驟，

-圖8、9和10分別示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的三個(gè)其它實(shí)施例，

-圖8a、8b、9a、9b和10a、10b分別對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)實(shí)施例的不同步驟。

具體實(shí)施方式

圖1至圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法，其能夠提高屬于中壓或高壓電氣設(shè)備(例如中壓斷路器)的外殼e內(nèi)的介電耐受強(qiáng)度，在該特定實(shí)施例中，該外殼先前充滿(mǎn)空氣。

該方法的第一步驟在于獲得開(kāi)口容器1，以允許用固體或液體狀態(tài)的電介質(zhì)材料2填充開(kāi)口容器1，該容器能夠如圖1a所示地保持打開(kāi)，能夠如圖1b所示地封閉和密封，或者適合于接收多孔基材例如海綿3，所述基材填充有電介質(zhì)液體。

圖2所示的該方法的第二步驟在于，在環(huán)境溫度或在空調(diào)房間中低于環(huán)境溫度的溫度下將該容器1引入設(shè)備的外殼e內(nèi)，這些溫度低于液體的沸點(diǎn)。

根據(jù)圖3中描述的第三步驟，外殼e被關(guān)閉和密封，并且可以發(fā)生液體的蒸發(fā)，外殼的高于環(huán)境溫度的加熱能夠加速蒸發(fā)效應(yīng)。

因此，在這種蒸發(fā)時(shí)釋放的氣體蒸汽與空氣混合，這增加了設(shè)備的介電效率。

根據(jù)圖4至圖7所示的本發(fā)明的第二實(shí)施例，上述外殼e包括底部4和頂部5，這兩個(gè)部分各自支撐電導(dǎo)體6。

該底部4包括用于容納袋8的殼體7，所述袋用于容納電介質(zhì)液體。

在圖4中，外殼e處于允許引入上述袋8的打開(kāi)位置。

頂部5包括針狀部9，其適于在外殼e閉合時(shí)穿透上述袋8，該步驟在圖5中示出。

因此，這種穿孔可以在外殼e的閉合時(shí)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)在外殼e的可移動(dòng)部件5上設(shè)置特定形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)，該特定形狀適于通過(guò)設(shè)置在外殼中的機(jī)械控制件(未示出)的致動(dòng)而穿孔容器1。

在圖6中，外殼e關(guān)閉并允許氣體蒸汽的釋放。

在圖7中，在一定時(shí)間之后，根據(jù)溫度，電介質(zhì)材料完全或部分處于氣態(tài)。設(shè)備準(zhǔn)備好使用。

根據(jù)圖8所示的另一個(gè)實(shí)施例，容器1和外殼e通過(guò)連接區(qū)域z彼此連接，兩者之間的連通通過(guò)以下事實(shí)防止：容器1被片材10封閉，片材10由例如鋁的材料制成，該片材能夠通過(guò)致動(dòng)在該外殼e中為此目的設(shè)置的機(jī)械裝置而被穿孔，導(dǎo)致針形成元件11的移位，從而建立在外殼與容器之間的連通。

因此，在圖8a中，通過(guò)該片材10的存在防止了連通。外殼e在其頂部包括閥13，該閥用于在例如填充n2氣體之前排空外殼。在圖8b中，連通處于通過(guò)對(duì)片材10穿孔而建立的過(guò)程中。

在圖9中，連接區(qū)域z包括閥12，其適于在容器1和外殼e彼此連接時(shí)建立容器1與外殼e之間的連接。

因此，在圖9a中，閥12處于打開(kāi)狀態(tài)，而在圖9b中，閥12處于關(guān)閉狀態(tài)。

在圖10中，連接區(qū)域z包括兩個(gè)閥12和14，當(dāng)容器1和外殼e彼此連接時(shí)，適于建立容器1與外殼e之間的連接。

因此，在圖10a中，閥12和14處于關(guān)閉狀態(tài)，而在圖10b中，在外殼e與容器1之間的連接之后，閥12和14處于打開(kāi)狀態(tài)。

在所有這些實(shí)施例中，在單元中使用加熱方法使得可以加速蒸發(fā)。

與存在于外殼e中的空氣混合的這些氣體蒸氣g在相同的壓力下表現(xiàn)出大于純空氣的介電強(qiáng)度。

例如，20℃下的0.060巴的氟酮c6fk能夠給出與約0.300巴的sf6相同的介電效率。

因此，為了顯著提高平均或高電壓設(shè)備的介電耐受強(qiáng)度，不需要放置例如顯著量的氟酮c6fk。

因此，由于這種添加的介電材料在環(huán)境溫度下是液體(例如，在c6fk的情況下具有49℃的沸點(diǎn))，因此它可以以液態(tài)而不是以氣態(tài)處理，這從工業(yè)角度來(lái)看是非常是有用的。利用這樣的量并且給出飽和蒸汽壓力曲線(xiàn)，可以既確保這種液體將在其將以液態(tài)置于其中的罐中完全蒸發(fā)，又確保該材料從最高使用溫度至15℃將保持液態(tài)。顯然，這個(gè)低值將能夠通過(guò)改變這種材料的分壓或通過(guò)選擇另一種材料來(lái)調(diào)節(jié)。

對(duì)于30升的單元體積，需要加入約15ml的液體c6fk以達(dá)到前述的壓力。

可以使用除了在上述描述中描述的電介質(zhì)材料之外的電介質(zhì)材料，這些材料優(yōu)選具有以下性質(zhì)：

-全球變暖潛能值(gwp)低于3000

-沸點(diǎn)低于60℃

-高于50ppm的毒性(twa)

-材料分類(lèi)是不可燃產(chǎn)品。

下面的列表列出了可有利地使用的不同的可能化學(xué)材料族：

-氫氟醚(hfe)，

-氫氟烯烴(hfo)，

-氟酮。

根據(jù)其中多孔基材是海綿(其在廣義上是多孔基材)的前述實(shí)施例的本發(fā)明方法的實(shí)施方式可以如下，

化學(xué)材料制造商(或?qū)ｉT(mén)從事化學(xué)產(chǎn)品包裝的分包商)為給定設(shè)備提供含有確切數(shù)量的絕緣液體的海綿。為了避免在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的任何蒸發(fā)，這種海綿被包裝在緊密包裝或袋子中。

在組裝階段，使用者打開(kāi)這個(gè)袋并且在其關(guān)閉之前將海綿放置在單元中。由于該絕緣液體的沸點(diǎn)高，所以蒸發(fā)非常緩慢，這使得用戶(hù)有足夠的時(shí)間關(guān)閉外殼。

有利地，沸點(diǎn)可以在0至60℃之間。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，容器是緊密包裝或袋，其包含填充罐所需的確切量的液體。在組裝階段期間，該緊密包裝或袋被布置在罐內(nèi)的特定位置，并且當(dāng)用于關(guān)閉罐的蓋被放置就位時(shí)，該蓋的元件穿透緊密包裝或袋，這導(dǎo)致液體蒸氣的釋放。

因此，根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)實(shí)施了一種方法，使得可以通過(guò)使用必須在外殼被密封之前放置在單元中的附加盒，增加引入到屬于中壓或高壓電氣設(shè)備的緊密外殼中的外殼中(在加壓狀態(tài)下或在大氣壓力或低于大氣壓力下)的空氣或其他中性氣體的介電耐受強(qiáng)度。

這種實(shí)施方法特別簡(jiǎn)單并且便宜，避免了任何復(fù)雜的程序，例如真空的產(chǎn)生、使用閥門(mén)和其他注入和排空方法。

通過(guò)這種最后的方法(緊密包裝或袋)，使用者在裝配期間或在不受控制的蒸發(fā)中不再與液體接觸。在將容器放置在外殼中、外殼的密封和容器的開(kāi)口之前沒(méi)有時(shí)間限制。

因此，本發(fā)明提出了一種用于在設(shè)備內(nèi)容易地沉積絕緣材料的技術(shù)方案。

在容器是例如海綿的情況下，用戶(hù)不再必須處理氟化液體，這種處理先前需要精確性，需要采取預(yù)防措施，需要管理和儲(chǔ)存氣缸。用戶(hù)僅需要通過(guò)使用手套來(lái)處理海綿，處理海綿比處理液體更加容易。

使用可穿孔的容器的解決方案從使用者的安全的角度來(lái)看是最安全的，因?yàn)楹笳邚牟慌c流體及其蒸氣接觸。

本發(fā)明有利地應(yīng)用于包括具有介電功能的外殼的任何電氣設(shè)備。

本發(fā)明特別適用于任何中壓電氣保護(hù)裝置，例如斷路器、開(kāi)關(guān)、匯流條等。

顯然，本發(fā)明不限于純粹作為示例給出的描述和示出的實(shí)施例。

相反，本發(fā)明包括所描述的裝置的所有技術(shù)等同物以及它們的組合。只要后者是根據(jù)其精神生產(chǎn)的。