FI73845B - Dielektriska vaetskor och anordning, vilken innehaoller saodana vaetskor. - Google Patents

Description

χ 73845

Eristäviä nesteitä ja tällaisia nesteitä sisältävä laite Tämä keksintö koskee eristäviä nesteitä ja tarkemmin sanoen muuntajille tarkoitettuja eristäviä ja jäähdytysväliaineita ja eristäviä valokaarta sammuttavia väliaineita, jotka on tarkoitettu käytettäväksi sähkövirtapiiriä katkaisevissa laitteissa, kuten kytkinkojeistossa ja sulakekojeistossa.

Tässä käytettynä sana eristävä tarkoittaa nimenomaan dielekt-rinen ja sanonta muuntaja ymmärretään staattiseksi laitteeksi, joka sähkömagneettisen induktion avulla muuntaa vaihtojännitteen ja virran kahden tai useamman käämin välillä samalla taajuudella ja tavallisesti eri jännitteen ja virran arvoilla; nesteellä täytetyt muuntajat ovat hyvin tunnettuja ja muuntajassa oleva neste muodostaa normaalisti sekä eristys- että jäähdytysaineen.

Tässä käytettynä sanonnan kytkinkojeisto ymmärretään sisältävän: virtakatkaisijät, kiertojohtoyksiköt, kytkimet, kytkin-sulakkeet, kytkinkatkaisimet yms, jotka on tarkoitettu sähkö-virtapiirien kytkemiseen tai katkaisemiseen.

Kytkinkojeisto sisältää normaalisti useita liikuteltavia virtapiiriä katkaisevia koskettimia, jotka voidaan yhdistää tai katkaista vastaavista kiinteistä koskettimista, jotka kaikki on sijoitettu astiaan tai kammioon, joka sisältää tai jota ympäröi eristävä nesteväliaine. Jos koskettimet upotetaan tai suljetaan eristävään nesteeseen, kun koskettimet eroavat toisistaan normaalin toiminnan aikana, väliaineeseen syntyy nopeasti lyhytaikainen kaari, jonka valokaaren muodostuksen väliaine normaalisti nopeasti sammuttaa. Tämä keksintö käsittää myös kytkinköjeiston, jossa koskettimet normaalien ja epänormaalien virtojen tekemiseen ja katkaisemiseen sisältyvät tyh-jökammioon eristävän ja jäähdyttävän nesteen ympäröimänä.

e

Sanonta sulake on yleissanonta laitteelle, joka sulattamalla yhden tai useamman sen erikoismuotoilluista ja suhteutetuista 2 73845 komponenteista, avaa virtapiirin, johon se on sijoitettu ja katkaisee virran, kun se ylittää riittävän pitkäksi ajaksi annetun arvon. Tarkemmin sanoen se käsittää nesteellä täytetyt sulakkeet, joissa sulakeosa on suljettu eristävään säiliöön, joka on täytetty sopivaan tasoon valokaaren sammuttavalla nesteellä. Laitetta, johon se on asennettu kutsutaan sulakekojeistoksi ja se voi sisältää kytkinlaitteen sulakkeiden yhteydessä.

Sanonta Askarelit on yleissanonta palonkestoisille eristysnes-teille ja ne koostuvat polyklooratuista bifenyyleistä (PCB-aineet), joihin on tai ei ole lisätty polykloorattuja bentsee-nejä, kuten on määritetty standardissa International Electrotechnical Commission (IEC Standard) Publication 588-1: 1977, "Askarels for transformers and capacitors". PCB-aineet ovat biologisesti hajaantumattomia ja muodostavat ympäristöllisen vaaran. Silikoneja, monimutkaisia estereitä ja parafii-nisia öljyjä käytetään muuntajissa PCB-aineiden suorina korvaajina. Nämä tuottavat kuitenkin suuria tulipalloja kuvatuissa olosuhteissa.

Äskettäin kaksi amerikkalaista yhtiötä on esitellyt erikois-muotoiltuja muuntajia, joista toisessa käytetään perklooriety-leeniä ja toinen sisältää 1,1,2-triklooritrifluorietaania eristävänä ja jäähdytysnesteenä. Triklooritrifluorietaani on erittäin haihtuva, joten tuhoisissa vahinko-olosuhteissa se johtaa sellaiseen höyrypitoisuuteen ilmassa, että vahinkopaikan läheisyydessä oleva henkilökunta menisi tajuttomaksi. Normaaleissa käyttöolosuhteissa triklooritrifluorietaani tuottaa erittäin korkeita höyrynpaineita suljetussa muuntajassa (tai kytkin-kojeistossa) , mikä vaatii tukevan paineastian nesteen säilyttämiseen? astia on sekä kallis että epäkäytännöllinen; neste/ höyryn erikoisjäähdytysjärjestelyistä on huolehdittu, mutta ne ovat myös kalliita.

Perkloorietyleeni on tunnettu eristävänä nesteenä monia vuosia. Sen jähmettymispiste on n. -19°C, mitä yleensä pidetään epäsopivana kytkinköjeisto- ja muuntajasovellutuksiin ja se on niiden

II

3 73845 arvojen ulkopuolella, jotka kansallisissa ja kansainvälisissä standardeissa on määritelty tällaiselle laitteelle. Perkloo-rietyleeni tuottaa myös ei-hyväksyttäviä pitoisuuksia fosgeeni-, kloori- ja perkloorietyleenihöyryä tuhoisissa olosuhteissa. Perkloorietyleenin jähmettyrnispisteen alentamiseksi on ehdotettu triklooribentseenin lisäystä. Täysmittakaavaiset tuhoisat vahinkotestit osoittavat selvästi tämän seoksen olevan palavan.

Perkloorietyleenin käyttöä eristävänä ja jäähdytysnesteenä muuntajiin on puolusteltu Yhdysvalloissa julkaisussa EPRI Journal (heinä/elokuu 1979) ja siinä viitataan erityisesti siihen sekoitettuna hiilivetypohjaiseen sähköeristysöljyyn, jonka väitetään olevan syttymätön. Täysmittakaavaiset tuhoisat vahinkotestit osoittavat kuitenkin selvästi merkittävää tulipaloa.

Nyt on havaittu, että tuhoisan vahingon olosuhteissa, joita kuvataan jäljempänä, kokoonpanot, joissa on yli n. 1 paino-% vetyä, palavat sekoitettuna perkloorietyleeniin ja tuottavat räjähtäviä kaasuja.

Lisäksi muuntajat ja kytkinköjeistot voivat normaaleissa käyttö-olosuhteissa kärsiä sähköpurkauksista. Nämä purkaukset voivat hajottaa laitteeseen sisältyvän nesteen molekyylit. Jos molekyyli sisältää klooria ja vetyä, kuten perkloorietyleenin seokset triklooribentseenin tai hiilivetyeristysöljyn tai esterin kanssa, muodostuu kloorivetyä (HC1). Paikalliset kuumenemis-lämpötilat muuntajien käämeissä voivat myös aiheuttaa HCl:n muodostumista. Näihin nesteisiin voidaan lisätä happoaksepto-reita. Nämä akseptorit voivat mahdollisesti kuitenkin kulua loppuun eivätkä enää vastaanota enempää HCl:a. Tämä HC1 on erittäin syövyttävää ja aiheuttaa merkittävää vahinkoa muuntajien rakennemateriaaleille. Tämä erittäin syövyttävä tila on todettu muuntajissa, jotka on täytetty eristys- ja jäähdytys-nesteenä käytetyillä polyklooratun bifenyylin seoksilla.

4 73845

Samanlaista hiilivetyeristysöljyä kuin on määritelty standardissa British Standard 148:1972 on käytetty ja käytetään yhä laajasti eristys- ja jäähdytysväliaineena muuntajiin ja eristävänä ja valokaaren sammuttavana väliaineena kytkinkojeis-toon. Vikoja saattaa sattua kytkinköjeiston kosketinta liikuttavassa mekanismissa ja oikosulkuja saattaa esiintyä laitteiston tai eristeen vahingoittumisen seurauksena kytkinkojeistossa tai muuntajissa. Tällaiset vahingoittumiset voivat johtaa voimakkaan ja pitkäaikaisen valokaaren muodostuksen esiintymiseen öljyn läpi, mikä johtaa räjähdysaineen muodostumiseen hiilivety-höyryistä- Eräässä laitetyypissä kammio on paineenkestoisesti suljettu ja toisessa kammion yläosa on suljettu kannella niin, että se toimii ympäristön paineessa. Kummassakaan tapauksessa ei hiilivetyhöyryjen räjähdystä voida pitää kammion sisällä; tapahtuu kammion repeäminen ja siihen liittyy hiilivetyhöyryn sytytys tai joskus räjäytys valokaaren avulla ilman läsnäollessa, mikä tavallisesti johtaa tulipalloon.

Standardimenetelmiin syttymisominaisuuksien määrittämiseksi kuuluvat avoimen ja suljetun kupin ja räjähdyskararaion kokeet; nämä eivät ole sovellettavissa eivätkä heijasta muuntajien tai kytkinköjeiston tuhoisan vahingoittumisen olosuhteita.

Näin ollen nestettä sisältävät yksiköt on testattava kokonaisuutena. Suurenergisissä valokaarissa, joita esiintyy tuhoisan vahingoittumisen olosuhteissa, lämpötilat (n. 15 000°C) ovat huomattavasti korkeampia kuin laboratoriokuppikokeissa, mikä aiheuttaa erilaisten vapaaradikaalien muodostusta ja nopeampaa syttyvien kaasujen kehittymistä. Vetyä ja eteeniä muodostuu molempia suuria määriä vetyä sisältävistä materiaaleista ja nämä kaasut vaativat erittäin suuria halogeenihiilien määriä räjähdyksen estämiseksi höyryfaasissa.

Suhteellisen suurenergisiä valokaarikokeita tyypillisesti 3-vaiheisella 12 kV:n jännitteellä, 13,1 kA:n virralla ja aina 1 sekunnin kestoajalla on suoritettu kytkinkojeistossa ja muuntajissa eristyksen sisäisen hajaantumisen ja oikosulun simuloimiseksi, joka johtaa tuhoisaan vahingoittumiseen. Tämä koemenetelmä suoritettiin huomattavalla lukumäärällä nesteitä 5 73845 ja yhdisteiden seoksia ja se osoittaa selvästi, että nesteet, jotka perustuvat vetyä sisältäviin molekyyleihin, joilla on suhteellisen korkea leimahduspiste (esim.) luokkaa 350°C verrattuna BS 148-hiilivetyöljyyn (n. 140°C) eivät osoita huomattavaa parannusta täysmittakaavaisissa tuhoisan vahingoittumisen olosuhteissa, sillä kaikki tuottavat räjähtäviä ja syttyviä kaasuja, jotka syttyvät johtaen huomattavaan tulipalloon. Taulukossa 1 luetellaan joitakin nesteitä, jotka on saatettu täysmittakaavaisiin tuhoisien vahingoittumisten kokeisiin, ja siihen on merkitty ne, jotka syttyivät ja ne, jotka eivät syttyneet.

Taulukossa 1 annetaan myös lämpötilat ja niiden kestoaika kyt-kinkojeiston tai muuntajan läheisyydessä alan aikaisemmilla eristävillä nesteillä tuhoisissa vahingoittumisolosuhteissa. Nesteillä, joilla ei esiintynyt mitään tulipalloa tai liekkiä, kaasumaisen pilven lämpötilaprofiilit otettiin sen purkautuessa laitteesta. Yleensä lämpötilamittaukset infrapunalla osoittivat alle 300°C:n arvoja alle 0,5 sekunnin ajan ilman liekkiä. Pintalämpötilat 500 mm:n päässä kokeiltavasta laitteesta mitattuna lämpötilanauhoilla olivat yleensä alle 50°C 1 sekunnin ajan. Ihmiset kykenevät sietämään 500°C:n ilmalämpötilo-ja noin 2 sekunnin ajan ja 200°C:n n. 2 minuuttia. Nämä tulokset osoittavat, että ilman liekkiä altistuminen korkeille lämpötiloille ei ole ongelma.

On ehdotettu käytettäväksi nesteitä, jotka sisältävät vetyä sisältäviä molekyylejä näihin tarkoituksiin, mutta on havaittu, että jopa pienet vetyatomien määrät molekyyleissä voivat johtaa happamien tuotteiden muodostumiseenvalokaariolosuhteissa. Tämän vuoksi on toivottavaa käyttää vetyä sisältämättömiä yhdisteitä näihin tarkoituksiin. Tyydyttämättömät karbosykliset halogeenihiilivedyt, jotka sisältävät vetyä, aiheuttavat myös ongelmia, koska ne pyrkivät merkittävästi hajoamaan tuottaen hiiltä ja happoa. Näillä materiaaleilla on myös huomattavasti alemmat sähköisen ominaisvastuksen ja häviökertoimen arvot kuin täysin halogenoiduilla yhdisteillä.

--— TT, 6 73845

On ehdotettu käytettäväksi syttymättöroiä eristäviä väliaineita ja monia nesteitä on esitetty tähän tarkoitukseen.

Esimerkkejä on löydettävissä GB-patenteista 1 492 037 ja 1 152 930.

US-patenttijulkaisu 3 630 926 esittää tetraklooridifluorie-taanin ja trikloorietyleenin atseotrooppisten seosten käyttöä liuotinhöyryjen puhdistukseen ja rasvanpoistoon. Julkaisun taulukossa 1 luetellaan systeemejä, jotka eivät muodosta at-seotrooppeja tetraklooridifluorietaanin kanssa ja joihin kuuluu tetraklooridifluorietaanin ja perkloorietyleenin binaarinen systeemi.

Ensimmäisessä kohdassaan tämä keksintö kohdistuu eristävään, jäähdyttävään tai valokaarta sammuttavaan nesteeseen, joka koostuu tetraklooridifluorietaanin ja perkloorietyleenin seoksesta, jossa tetraklooridifluorietaanin osuus seoksessa on 10-50 paino-%, edullisesti 20-40 %.

Tetrakloori-difluorietaani, joka on saatavana kaupallisena materiaalina, on normaalisti symmetristen ja asymmetristen isomeerien seos. Sen kiehumispiste on noin 93°C ja jähmet-. o tymispiste välillä 26-42 C riippuen isomeerisuhteesta.

Nesteeseen voi edullisesti sisältyä kolmantena komponenttina muita alifaattisia tai karbosyklisiä fluoria sisältäviä hiilivetyjä, jotka ovat vedyttömiä ja joilla yleensä on alempi kiehumispiste kuin kahdella pääkomponentilla, jäähdytyksen helpottamiseksi haihduttamalla, myrkyllisten tuotteiden vähentämiseksi merkittävästi ja nesteen elektronien sieppausky-vyn parantamiseksi. Erityisen edullisia yhdisteitä ovat ne, jotka kykenevät muodostamaan elektroneja sieppaavia vapaita radikaaleja, kuten CF , CF Cl, CFC1 jne. Tämä jäähdytys haih- 3 2 2 duttamalla voi olla erityisen edullinen, koska se vähentää huomattavasti paikallista kuumenemista ja gradienttilämpötiloja muuntajan käämeissä. Edullisia esimerkkejä keksinnön mukaisista kolmansista komponenteista ovat perfluoni (n-pentaani), perfluori (n-heksaani), perfluori (syklopentaani), perfluori (sykloheksaani), tetrafluoridibromietaani, monofluoritrikloorimetaani, 7 73845 triklooritrifluorietaani ja diklooritetrafluorietaani, joita voi olla läsnä jopa 25 paino-% seoksesta; edullisemmin korkeintaan 10 paino-%.

Yleensä keksinnön mukaiset nesteseokset ovat normaalisti neste-faasissa käyttöolosuhteissa (kiehumispisteen ollessa yleensä yli 100°C), vaikka kytkinköjeistossa jonkin verran haihtumista ja pieni määrä hajoamista voi tapahtua johtuen lämmöstä, joka muodostuu, kun sähkökoskettimia avataan ja tapahtuu valokaaren muodostusta. Muodostuneet hiilimäärät ovat kuitenkin pieniä ja eristysaine toimii tehokkaana valokaarta sammuttavana nesteenä hajaantumisen ollessa minimaalista.

Tämän keksinnön mukaiset nesteet ovat täysin syttymättömiä tuhoisan vahingoittumisen olosuhteissa.

Keksinnön mukaiset nesteet ovat erityisen tehokkaita valokaarta tukahduttavina tai sammuttavina aineina. Tällaiset nesteet ovat myös tehokkaita tukahduttamaan tai sammuttamaan korona-purkausta väliaineissa tai höyrytilassa väliaineiden yläpuolella johtuen niiden kyvystä absorboida vapaan elektronivarauk-sen kantajia, jotka aiheuttavat purkauksen.

Tämän keksinnön mukaisilla nesteillä on vähintään yhtä hyvät sähköiset ominaisuudet kuin ne arvot, jotka on esitetty standardissa British Standard: 148: 1972 ja muissa vastaavissa kansallisissa tai kansainvälisissä spesifikaatioissa, kuten järjestön International Electrotechnical Commission julkaisussa IEC 296: 1969. Taulukossa 2 annetaan läpilyöntilujuuden (kV) ja ominaisvastuksen (ohm · cm) arvot kolmelle keksinnön mukaiselle nesteseokselle vain esimerkin vuoksi ja se sisältää vertailu-tarkoituksessa vastaavat tiedot muista nesteistä.

Näillä seoksilla on osoittautunut olevan hyvät eristysominaisuu-det ja johtuen niiden suuresta tiheydestä ja matalasta viskositeetistä ne ovat erinomaisia jäähdytysaineita käytettäväksi muuntajissa. Näiden nesteiden sekoittaminen edullisissa suhteissa ___ ΤΓ~ .........

8 73845 tekee mahdolliseksi sulamispisteen alentamisen, kun tyydyttämättömän perkloorietyleenin sulamispiste on liian korkea käytettäväksi yksin nesteenä muuntajalaitteessa. Taulukossa 2 annetaan esimerkin vuoksi kolmen seoksen jähmettymispisteet.

Jokaisen materiaaliehdokkaan on täytettävä tietyt fysikaaliset ja sähköiset minimiarvosteluperusteet, jos sitä on määrä käyttää eristysnesteessä. Olennaisia ominaisuuksia ovat suuri sähköinen läpilyöntilujuus, suuri ominaisvastus, matala jähmet-tymispiste, korkea kiehumispiste ja kemiallinen yhteensopivuus muiden materiaalien kanssa, joita käytetään laitteen rakentamiseen. Kokeet 100°C:ssa ja kuparin läsnäollessa ovat osoittaneet keksinnön nesteiden olevan termisesti stabiileja.

Toissijaisesti tämä keksintö kohdistuu nestetäytteiseen muuntajalaitteeseen, joka sisältää olennaisena eristysnesteenä nesteseoksen, joka koostuu tetraklooridifluorietaanista ja perkloorietyleenistä.

Edullisesti tetrakloridifluorietaanikomponentti muodostaa 20-50 paino-% nesteseoksesta.

Edullisesti eristysneste sisältää kolmatta komponenttia, joka on fluorattu alifaattinen tai karbosyklinen halogeenihiilivety, joka on vedytön ja jonka kiehumispiste on matalampi kuin kahdella pääkomponentilla. Edullisia kolmansia komponentteja käytettäväksi tässä yhteydessä ovat perfluori (n-pentaani) perfluori (n-heksaani) perfluori (syklopentaani) perfluori (sykloheksaani) tetrafluoridibromietaani monofluoritrikloorimetaani ja triklooritrifluorietaani.

Tätä kolmatta komponenttia voi olla läsnä jopa 25 paino-%:n määrät, edullisemmin korkeintaan 10 paino-% koko seoksesta. Arvellaan, että tämä kolmas komponentti myötävaikuttaa eristysnes- 9 73845 teen tehokkuuteen Imemällä itseensä lämpöä muuntajan käämien paikallisesti kuumentuneista kohdista haihtumalla. Lisäksi koelaitteiston vahingoittumisolosuhteissa tämä kolmas komponentti haihtuu ensisijaisesti valokaaren alueelle ja vähentää oleellisesti perkloorietyleenihöyryn väkevyyttä mitattuna koelaitteen repeämiskohdasta. Koetulokset ja hätäaltistusrajat muuntajalla suoritetuissa kokeissa annetaan taulukossa 5. Perkloori-etyleenihöyry korvataan vähemmän myrkyllisillä kloorifluori-hiilituotteilla, kuten CCl^Fillä, CCl2F2:llä, CClF^illä ja CF.:llä.

4

Niinpä esimerkiksi triklooritrifluorietaanin läsnäolo eristys-nesteessä (korkeintaan n. 10 paino-%:n määrinä) edistää höyry-kuplien muodostusta ja alkavaa kiehumista imemällä itseensä lämpöä muuntajan käämeissä olevien paikallisten kuumien kohtien läheisyydestä.

Tämän keksinnön mukainen neste on testattu lämpötilan nousun suhteen tyypillisessä muuntajassa liitteenä olevassa piirroksessa esitetyllä tavalla, joka kuva on diagrammi, joka esittää eräitä kohtia, joissa lämpötilamittauksia suoritettiin. Vertai-lutarkoituksessa muita nesteitä, joita myydään eristävinä ja jäähdyttävinä väliaineina, testattiin myös identtisissä olosuhteissa samassa muuntajassa.

Kuvassa on esitetty kaksi käämiä 10 upotettuna eristävään ja jäähdyttävään nesteeseen 12. Tämä muuntaja oli suljettua tyyppiä jäähdytinpaneeleineen 13 ja 14 ja koetarkoituksia varten se oli varustettu 48:11a termoparilla, joista 32 oli korkea- ja matalajännitekäämien päällä. T^ ja T2 ovat tyypillisiä tällaisia termopareja, mutta erikoismaininta tehdään pareihin TT ja Τβ, jotka ovat samassa järjestyksessä nesteen ylä- ja alaosassa. Taulukossa 3 esitetään tiettyjen mitattujen lämpötilojen arvot: TT = nesteen yläosan lämpötila (°C) TAVE = nesteen keskimääräinen lämpötila (°C) ^KUUMA KOHT^^P®^·''3 käämin kuumimmassa osassa.

73845 10

Muuntajan nimellisarvot olivat 11000/433 volttia 3-vaihejänni-tettä, 500 kVA, kokonais-l,kupari"- ja "rauta"-häviöiden ollessa 8050 wattia ja jäähdytyspaneelien lukumäärän 18.

Taulukon 3 koetulokset osoittavat, että tämän keksinnön mukainen neste antoi pienimmän nesteen yläosan lämpötilan nousun ja osoitti pienintä kuuman kohdan ja lämpötilan nousua verrattuna muihin testattuihin nesteisiin.

Lämpötilaero TT~TAVE osoittaa selvästi, että tämän keksinnön neste virtaa merkittävästi nopeammin kuin vertailunesteet. On olemassa merkittävä korrelaatio jokaisen nesteen viskositeetin ja sen lämmönsiirto-ominaisuuksien välillä, mikä heijastuu koetuloksissa saaduista lämpötiloista. Erityisesti kuuman kohdan lämpötila muuntajassa, jossa on tämän keksinnön neste, on noin 25 % alempi kuin BS 148-eristysöljyllä ja noin 45 %:n parannus parafiinisiin öljyihin verrattuna.

Tämä kokeellinen todistus osoittaa, että huomattavia taloudellisia etuja voidaan saavuttaa käyttämällä hyväksi tämän keksinnön mukaisen nesteen erittäin merkittäviä lämmönsiirto-ominaisuuksia muutoin tavanomaisissa muuntajissa.

Tämän keksinnön mukaisten nesteiden erinomaisten lämmönsiirto-ominaisuuksien kuvaamiseksi tarkemmin esitetään seuraavat tulokset, jotka esittävät käämien lämpötilagradientteja kuvan esittämissä koemuuntajissa eri eristysnesteillä; perklooriety-leeni (P), perkloorietyleenitetraklooridifluorietaani (112), perkloorietyleeni + triklooritrifluorietaani (113) ja perkloori-etyleeni + tetrakJLooridif luorietaani ja triklooritrifluorietaani.

-- .....

11 73845

Neste + Käämien lämpötila- Muuntajan yksityis- koostumus gradientit (°C) kohdat (paino-%) Matala- Korkea jännite jännite

(a) P 6,7 9,1 ) 8050W 11000/433V

) (b) P+112(70:30) 5,3 6,0 ) 500 kVA, 3-vaihe ) (c) P+113(91:9) 3,6 5,0 ) 18 jäähdytinpaneelia ) (d) P+112+113 3,5 5,0 ) rakenne BS. 171: 1978 (66,7:28,6:4,7) ) mukainen "Käämien lämpötilagradientti" on hyvin tunnettu parametri, jota käytetään tarkasteltaessa muuntajien jäähdytystä ja se on olennaisesti lämpötilaeron mitta nesteen massan ja kelojen massan välillä. Yllä olevista tuloksista voidaan nähdä, että (i) keksinnön mukaisen 2-komponenttisen nesteseoksen käyttö, kts. (b) osoittaa 30-50 %:n parannusta jäähdytyskyvyssa verrattuna pelkkään perkloorietyleenin käyttöön, (ii) 9 %:n p/p triklooritrifluorietaanimäärän lisäys perkloo-rietyleeniin tai 5 %:n p/p kaksikomponenttiseokseen, kts. (d) antaa 20 %:n lisäparannuksen lämmönpoistokykyyn perkloorietyleenin +113:n käyttö ei kuitenkaan ole sopivaa johtuen jähmetty-mispiste/paineseikoista. Myös 113:n haihtuvuus muodostaa myr-kyllisyysvaaran suuremmalla 113-väkevyydellä.

Tämän keksinnön mukaisten muuntajanesteiden syttymättömyyden ja alhaisen myrkyllisyyden kuvaamiseksi tuhoisissa vahingoittumis-olosuhteissa suoritettiin seuraava koemenettely.

500 kVA:n 11000/433 voltin kolmivaiheinen, tyypillinen jakelu-muuntaja saatettiin tuhoisaan vahingoittumiskokeeseen järjestämällä sisäinen oikosulku ja käyttämällä 12 kV/13 kA:n vika-energiaa 300 ms:n kestoajan. Muuntaja sisälsi 585 litraa seosta: (66 % perkloorietyleeniä ja 28,3 % tetraklooridifluori-etaania, joihin oli lisätty 5,7 paino-% 1,1,2-triklooritri-fluorietaania) rajatussa tilassa. Näissä koeolosuhteissa pieni määrä höyryä ja nestettä purkautui ylipaineventtiilistä. Mitään 73845 12 liekkiä tai räjähtäviä kaasuja ei esiintynyt. Infrapunamit-tauksen mukaan purkautuva höyry/neste ei ylittänyt 175°C:n lämpötilaa ja sen kestoaika oli alle 200 ms.

Näytteitä pienestä kaasupilvestä muuntajan ympärillä suljetussa tilassa tuhoavien kokeiden aikana otettiin seuraavin väliajoin: välittömästi/ 10 s ja 1 min kuluttua. Näitteille suoritettiin analyysit/ joihin kuuluivat infrapuna-, kuplimis- ja "Draeger"putkitekniikat. Muodostuneiden halogeenihiilten ja kaasujen väkevyydet yksikköinä vpm tunnistettiin ja esitetään taulukossa 4.

Käytettiin seitsemää näytteenottolaitetta (pään korkeudella): 3 välittömästi 2 10 sekuntia myöhemmin 2 1 minuutti myöhemmin.

Taulukossa 4 luetellaan kemiallisten aineiden väkevyydet, jotka tunnistettiin kaasu/höyrypilvestä muuntajan ympärillä tuhoisan vahingoittumisen jälkeen käytettäessä muuntajanestet-tä, jossa oli 66 % perkloorietyleeniä ja 28,3 % tetrakloori-difluorietaania, joihin oli lisätty 5,7 % (seoksen painosta) triklooritrifluorietaania.

Yllä kuvatuissa koeolosuhteissa mikään todettujen kemiallisten aineiden pitoisuuksista ei edusta vakavaa myrkkyvaaraa.

Vertailukelpoisissa koeolosuhteissa muuntajayksiköllä, joka oli täytetty pelkällä perkloorietyleenillä, perkloorietyleenin pitoisuus tuhoisassa vahingoittumisessa on tyypillisesti 3000 ppm 2 minuutin ajan ja silmänräpäyksellisesti 6000 ppm.

Kolmannessa kohdassaan tämä keksintö kohdistuu suljettuun kytkin-kojeistoon, joka sisältää virtapiirin katkaisulaitteen, jossa on vähintään kaksi sähkökosketinta, koskettimien ollessa erillään valokaarta sammuttavan nesteen läsnäollessa, joka koostuu perkloorietyleenin ja tetraklooridifluorietaanin seoksesta.

Il 7384 5

Kytkentäkokeet käyttäen hermeettisesti suljettuja yksikköjä, jotka on täytetty tämän keksinnön mukaisilla nesteseoksilla, ovat osoittaneet mitättömän pieniä paineen nousuja 30:n kytken-täoperaation jälkeen arvoilla 12 kV, 500 A ja tehokertoimella 0,7. Käyttäen BS 148-hiilivetyeristysöljyä sanotun nesteen tilalla ja samoissa kytkentäolosuhteissa huomattava paine muodostui vain muutaman kytkentäoperaation jälkeen, mikä aiheutti kytkentälaitteen säiliön repeämisen. Suljetulla kytkinkojeis-tolla, jossa on esimerkiksi typellä täytetty ylätila, on ennalta määrätyn ympäristön etu, kun taas tiivistämätön kytkinkojeis-to voi kärsiä sellaisten epämieluisten ulkopuolisten epäpuhtauksien kuten kosteuden tai hapen sisääntunkeutumisesta.

Neste sisältää edullisesti 10-30 % (painosta) tetraklooridifluo-rietaanikomponenttia.

Tyypilliset testit osoittavat, että pelkällä perkloorietyleenil-lä on erittäin epätyydyttävä kytkentäsuorituskyky eikä se kyxene sopivasti sammuttamaan valokaaria toistettujen sähköisten kytken-täkatkojen aikana.

Arvellaan, että tämä johtuu osaksi valokaaren aikana muodostuneista hajoamistuotteista ja myös perkloorietyleenimolekyylin hajaantumisesta, jolloin muodostuu huomattavia määriä klooria. Fluoriatomin sisältävien molekyylien lisääminen seokseen saa aikaan nesteen valokaarta sammuttavan suorituskyvyn paranemisen. Arvellaan, että syy tähän parantuneeseen suorituskykyyn on elektroneja sieppaavien vapaiden radikaalien, kuten CF3, CF2C1 jne, läsnäolo. Niinpä triklooritrifluorietaanin läsnäolo nesteseoksessa edistää sellaisten aineiden kuin CF4:n, CClF^in ja CCl2F2:n muodostusta (valokaariolosuhteissa), joilla on erinomaiset eristysominaisuudet, alhainen myrkyllisyys ja jotka auttavat valokaaren sammutuksessa verrattuna kaksikomponentti-seen nesteeseen johtuen perkloorietyleenin pitoisuuden pienenemisestä kaaren alueella. Elektroneja sieppaavien vapaiden radikaalien, kuten CF^, CF2C1 jne. läsnäolo osoittaa myös parantavan valokaarta sammuttavan nesteen elektronien sieppaus-ominaisuuksia .

_____ .. ίγ~ ΐ4 738 4 5

Taulukko 1

Syttyvyys- ja lämpötilamittaukset tuhoisassa vahingoittumisessa testatuilla nesteillä______

Neste Paloi Lämpötila + höyryn Havainnot tai nesteen kesto- _ _ _aika_ _

Perkl. + BS 148 Kyllä M000°C/5 s Syttyvä - happamia (eristysöljy) kaasuja BS 148-öljy Kyllä >1000°C/10 s Syttyvä

Triklooribent- seeni Kyllä > 700°C/1 s Syttyvä ja happamia kaasuja

Perklooriety- Ei 500°C/0,8 s Huono purkaus ja valo- leeni kaari, ei-hyväksyttävä j ähnettymispiste

Silikomiöljy Kyllä >1000°C/5 s Syttyvä, korkea visko siteetti BS 148/113 Ei 600°C/1 s Korkea höyrynpaine; (50%/50%) huanattavia happoja

Monimutkaisia Kyllä ^ 1000°C/7 s Syttyvä estereitä

Fosfaattiesteri Kyllä > l000°C/5 s Syttyvä D.C.B.T.F. Kyllä 700°C/0,7 s Syttyvä ja happamia kaasuja

Huan. D.C.B.T.F. * diklooribentsotrifluoridi Perkl. = perkloorietyleeni 113 = triklooritrifluorietaani

Tuhoisat vahingoittumisolosuhteet: aiottu vikaenergia 3-vaihei-nen 12 kV, 13 kA aina 500 ms:iin asti. Koelaitteisto sisälsi 60 litraa nestettä.

73845 15

Taulukko 2

Eristysnesteiden eräitä vertailevia sähköisiä ja fysikaalisia ominaisuuksia ______ % tetraklooridi- Jähnettymis- Kiehurnis- Sähköi- Qninais- Eris- Häviö- fluorietaania piste, °C piste ÖC nen lä- vastus tys- ker-perkloori- pilyönti- olin. an vakio roin etyleenissä lxrjyus, x) ^an 6 20 -26 113 >60 4xl013 2,5 0,004 30 -32 111 >60 4xl013 2,5 0,004 50 -42 105 > 60 4xl013 2,5 0,004 23°C 111 >60 lxlO13 2,35 0,007 30^ ^100°C 111 >60 lxlO12 2,53 0,05

Perklooriety- 121 >60 lxlO13 2,4 0,008 leeni 113 47 >60 lxlO13 2,5 0,005 .23°C >60 lxlO14 2,24 0,0013 BS.148 100°C >60 lxlO12 2,18 0,06

Eristysöljy Sähköiset kokeet suoritettiin 20°C:ssa, ellei toisin mainita.

Jähmettymispiste laskee n. 3°C:lla, kun lisätään llrtatai 113:a 2-komponenttiseoksiin sähköisten ominaisuuksien pysyessä oleellisesti samoina.

113 = triklooritrifluorietaani 11 = trikloorimonofluorimetaani ,£ 73845 Ιο

Taulukko 3 Lämpötilan nousukokeiden tulokset eri eristys- ja jäähdytys- nesteillä (°C)__ 500 kVArn 3-vaiheisessa 11000/433 voltin suljetussa muuntajassa.

Rakennettu BS 171:1978 mukaan kokonaishäviöiden ollessa 8050 wattla_

Nesteen Mitatut temopariarvot Saatu tuloksista koostunus m _φ m tyypillinen viskosi- (painosta) 1T AVE T AVE 1KUUMA KOHTA teetti 50°C:ssa, _cP_ P:112:113 40,7 37,2 3,5 66,4 0,71 66,7:28,6:4:7 BS.148-eristysöljy 48,0 40,1 7,9 86,0 12,0

Monimutkainen 48,5 39,2 9,3 88,6 38,0 esteri

Silikoni 48,5 38,0 10,5 93,4 43,0

Parafiiniöljy 54,7 40,5 14,5 101,2 85,0

Huan. Kaikki koeolosuhteet pysyivät samoina kaikilla nesteillä.

Taulukko 4

Kemiallisten aineiden pitoisuudet, jotka tunnistettiin kaasu/höy- rypilvestä muuntajan ympäriltä tuhoisan vahingoittumisen olo- suhteiden jälkeen_

Kemiallinen yhdiste Pitoisuudet vpm:inä hetkellä _Välittömästi_10 s_1 min_

Perkloorietyleeni 1100 1200 270 112 130 120 65 113 80 ' 20 20

Hiilitetrafluoridi (14) 5 5 5 11 60 80 35 13 20 20 20

Kloorix) 2 ND 3

Kloorivety 2,5 ND ND

Fosgeeni5^ ND ND ND

Hiilimonoksidi ND ND ND

Karbonyylifluorikloridi ND ND ND

17 73845 ND = ei todettu; alle 1 vpm 11 = trikloorimonofluorimetaani 13 = monoklooritrifluorimetaani x^ei todettu; alle 0,5 vpm.

Taulukko 5

Tuhoisan vahingoittumisen kokeet

Neste Näytteen- Hiilivetyjen pitoisuus (ppm p/v) koelaitteen ottoa ikä (vetoisuus 60 1) repeytymiskohaassa tuhoisan (min) vahingoittumisen kokeen aikana. Aiottu ener- gia 3-vaihe, 12 kV, 13 kA, 500 ms:n ajan_ P 112 113 11, 12, 13, 14 _ _ _yhteensä x_ P 3-kokeen 0 6000 - - keski- 1 4000 - arvo 5 3500 - P/112 70/30 p/p 0 1500 930 - 1400 5 kokeen keskiarvo 1 800 200 - 350 P/112/113 66,7/28,6/4,7 p/p 0 1300 480 90 850 4 kokeen keskiarvo 1 500 50 <10 90 Hätäaltistusraj a 5 minuu- 1500 1500 4000 3000 tin altis-tusajan

Hucmautukset P = perkloorietyleeni 112 = tetraklOöridifluörietaani(90:10 symm.asymm· isomeerejä p/p) 113 = 1,1,2-trikloori-l,2,2-trifluörietaani 11 = trikloorimonofluorimetaani 12 = diklooridifluorimetaani 13 = monoklooridifluorimetaani 14 = tetrafluorimetaani 1 } 11:n sisältö oli noin puolet koko määrästä.

Claims (14)

73845

1. Eristävä» jäähdyttävä tai valokaarta sammuttava neste, tunnettu siitä, että se koostuu tetraklooridifluorie-taanin ja perkloorietyleenin seoksesta ja tetraklooridifluo-rietaanin osuus seoksessa on 10-50 paino-%, edullisesti 20-40 paino-%.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen neste, tunnettu siitä, että neste sisältää lisäksi kolmannen komponentin, joka on vedytön, fluoria sisältävä alifaattinen tai karbosyklinen halohiili.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen neste, tunnettu siitä, että kolmas komponentti on valittu ryhmästä, johon kuuluvat perfluori (n-pentaani) perfluori (n-heksaani) perfluori (syklopentaani) perfluori (sykloheksaani) tetrafluoridibromietaani monofluoritrikloorimetaani ja triklooritrifluorietaani.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen neste, tunnettu siitä, että kolmas komponentti on triklooritrifluorietaani.

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 2, 3 tai 4 mukainen neste, tunnettu siitä, että kolmatta komponenttia on läsnä korkeintaan 25 paino-%:n määrä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen neste, tunnettu siitä, että kolmatta komponenttia on läsnä korkeintaan 10 paino-%:n määrä. 19 73845

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen neste, tunnettu siitä, että kolmatta komponenttia on läsnä 5-10 paino%:n määrä nesteestä.

8. Muuntajalaite, tunnettu siitä, että se sisältää olennaisena eristävänä jäähdytysnesteenä minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-7 mukaista nestettä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen muuntajalaite, tunnettu siitä, että se sisältää käämien ympärillä olevan eristävän nesteen, joka on jonkin patenttivaatimuksista 1, 2, 4 tai 6 mukainen.

10. Suljettu kytkinköjeisto, joka sisältää virtapiirin katkaisulaitteen, jossa on vähintään kaksi sähköistä koske-tinta ja väline sanottujen koskettimien sulkemiseksi ja erottamiseksi, ja sanottuja koskettamia ympäröivän eristysnesteen, tunnettu siitä, että neste on minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-7 mukainen neste.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen kytkinköjeisto, tunnettu siitä, että koskettimet erotetaan sanotun nesteen läsnäollessa, joka muodostaa valokaarta sammuttavan nesteen samoin kuin eristysaineen.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen kytkinköjeisto, tunnettu siitä, että koskettimet ovat tyhjökammioissa sanotun nesteen ympäröimiä.

13. Sulake, jossa on sulake-elementti valokaarta sammuttavassa nesteessä eristävässä kammiossa, tunnettu siitä, että neste on minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-7 mukainen neste.

14. Sulake, jossa on sulake-elementti valokaarta sammuttavassa nesteessä eristävässä kammiossa, tunnettu siitä, että neste on tetraklooridifluorietaanin seos perkloorietyleenissä. _____ .. -Π— 73845