KR101433436B1 - 유전성 절연 매질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유전성 절연 매질에 관한 것이다. 절연 매질은 4 내지 12개의 탄소 원자를 가지는 플루오로케톤을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유전성 절연 매질{DIELECTRIC INSULATION MEDIUM}
본 발명은 청구항 제 1 항, 제 7 항 및 제 13 항의 전제부에 따른 유전성 절연 매질, 및 청구항 제 19 항의 전제부에 따른 그런 절연 매질에서 플루오로케톤의 이용에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 제 21 항의 전제부에 따른 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치 및 청구항 제 33 항의 치수화하는 방법 (dimensioning method) 에 관한 것이다.
액체 상태 또는 가스 상태의 유전성 절연 매질이 종래 스위치기어 (switchgear) 또는 변압기와 같은, 광범위한 전기 장치에서 전기 작동 부품 (electrical active part) 의 절연용으로 이용되고 있다.
중간 전압 또는 고 전압 금속-밀폐 (metal-encapsulated) 스위치기어에서는, 예컨대, 전기 작동 부품이 절연 공간을 한정하는 기밀 하우징에 배치되는데, 그 절연 공간은, 전류를 통과시키지 않고 하우징을 전기 작동 부품으로부터 분리하며 통상 수 bar 압력을 갖는 절연 가스를 포함한다. 따라서, 금속-밀폐 스위치기어는 옥외 설치되고 단지 주변 공기에 의해 절연되는 스위치기어보다 더 많이 공간 절약 구성이 가능하다. 고전압 스위치기어에서 전류를 차단하는 경우, 절연 가스는 또한 소호(arc extinction) 가스로서 기능한다.
고절연 및 스위칭 성능을 가진, 종래 사용되는 절연 가스들은, 대기에 방출될 경우에, 일부 환경적 영향을 준다. 지금까지, 이들 절연 가스들의 높은 지구온난화 지수 (GWP) 는 가스-절연 장치에서의 엄격한 가스 누출 통제에 의해 그리고 대단히 조심스러운 가스 핸들링에 의해 대처하여 왔다. 예컨대, 건조 공기 또는 CO2 와 같은, 종래의 환경-친화적 절연 가스는 상당히 낮은 절연 성능을 가지고 있어, 가스 압력 및/또는 절연 거리가 증가하였었다.
상술한 바와 같은 이유로, 과거 이들 종래의 절연 가스를 적당한 대체물로 대체하려는 노력이 이루어져 왔다.
예컨대, WO 2008/073790 는 유전성 가스 화합물을 개시하고 있는데, 이 유전성 가스 화합물은 다른 특성들 중에서도, 약 -20℃ 내지 약 -273℃ 범위의 끓는점을 가지며, 오존 고갈이 낮은, 바람직하게는 오존 고갈이 없고, 약 22,200보다 작은 GWP를 갖는다. 구체적으로, WO 2008/073790 은 일반적인 화학적 정의 내에 들지 않는 다수의 다른 화합물을 개시하고 있다.
또한, US-A-4175048 는 퍼플루오로사이클로헥센 및 헥사플루오로아조메탄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물을 포함하는 가스 절연체에 관한 것이며, EP-A-0670294 는 유전 가스로서 퍼플루오로프로판의 사용을 개시하고 있다.
EP-A-1933432 는 트리플루오로요오드메탄 (trifluoroiodomethane; CF3I) 및 가스-절연 스위치기어에서 절연 가스로서의 그 사용을 언급하고 있다. 이와 관련하여, 이 공보는 유전 강도 및 차단 성능 둘다가 절연 가스에 대한 중요 조건인 것으로 언급하고 있다. EP-A-1933432에 따르면, CF3I 는 5의 GWP를 가지고 있고 따라서 비교적 낮은 환경적 부하를 유발하는 것으로 여겨진다. 그러나, CF3I 의 비교적 높은 끓는점 (-22℃) 때문에, CO2와의 가스 혼합물이 교시되어 있다. 또한, 순수 CF3I-가스는 높은 절연 및 스위칭 성능을 가진 종래 절연 매질과 대략 같은 절연 성능을 가지므로, 제안된 가스 혼합물은 순수한 종래의 절연 매질의 고유 절연 성능 (specific insulation performance) 의 약 80%를 가지고 있어, 충전 압력 증대 및/또는 절연 거리 연장에 의해 보상해야 했었다.
그러므로, CF3I 보다 덜 환경적 부하를 유발하고, 가스 압력 및/또는 절연 거리를 오늘날 통상의 값들 이상으로 증가시킬 것을 요구하지 않는 절연 매질이 계속 요구되고 있다.
따라서, 이를 감안하여, 본 발명의 목적은, 가스 압력 및/또는 절연 거리를 오늘날 적용되는 값들 이상으로 증가시키지 않고, 감소된 GWP를 가지지만 동시에 기존 절연 매질과 비교하면 필적하거나 매우 향상된 절연 성질을 가지는 절연 매질을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 제 1 항, 제 7 항 및 제 13 항에 따른 절연 매질에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시형태들은 종속항들에 주어진다.
본 발명은, 4 내지 12 개의 탄소 원자를 가지는 플루오로케톤을 이용하여, 높은 절연 능력, 특히 높은 유전 강도 (또는 절연파괴 전계 강도 (breakdown field strength)), 그리고 동시에 극히 낮은 지구온난화 지수 (GWP) 를 가지는 절연 매질을 얻을 수 있다는, 놀랄만한 발견에 기초한다.
일반적으로, 본 발명에 따른 플루오로케톤은 다음 일반 구조를 가진다.
R1-CO-R2
여기서, R1 및 R2는 적어도 부분적으로 플루오르화된 (fluorinated) 사슬이며, 이 사슬들은 서로 독립적으로 선형이거나 분기형이고, 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 이 정의는 하이드로플루오르화된 케톤(hydrofluorinated ketones) 뿐만 아니라 퍼플루오르화된 케톤 (perfluorinated ketones) 양자를 포괄한다.
일반적으로, 본 발명에 따라서 사용되는 플루오로케톤은, 당해 기술분야의 기술 수준, 특히 실현가능한 유전 화합물의 기본 특징이 되는 -20℃ 이하의 끊는점을 교시하는 WO 2008/073790 의 교시와는 명백히 대조적인, 주위 압력에서 적어도 -5℃ 의 끓는점을 갖는다.
바람직하게는, 플루오로케톤은 4 내지 10 개의 탄소 원자, 더 바람직하게는, 4 내지 8개의 탄소 원자, 가장 바람직하게는, 6개의 탄소 원자 (또한 C6-플루오로케톤이라 함) 를 갖는다. 상술한 바와 같이, C6-플루오로케톤은 (분자식 C6F12O을 가지는) 퍼플루오르화된 케톤 또는 하이드로플루오르화된 케톤일 수 있다.
사용시, 절연 매질은 액체 상태 및 가스 상태 양자로 존재할 수 있다. 특히, 절연 매질은 액체 상태 및 가스 상태 양자의 플루오로케톤을 포함하는 2상계 (two-phase system) 일 수 있다. 더 자세하게는, 절연 매질은 가스 상태의 플루오로케톤을 포함하는, 가스상 (gas phase) 으로 확산된 플루오로케톤의 액적을 포함하는 에어로졸일 수 있다.
많은 응용의 경우, 절연 매질은 동작 상태에서 플루오로케톤을 함유하는 절연 가스를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 특히, 대응하는 스위치기어에서 고전압 스위칭용으로 사용되는 절연 매질에 대한 경우이다.
절연 가스가 사용되는 경우, 플루오로케톤뿐만 아니라, 바람직하게는, 완충 또는 캐리어 가스로서, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분, 특히, 이산화탄소 (CO2), 산소 (O2) 및 질소 (N2) 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 성분을 포함하는 가스 혼합물일 수 있다. 이와 선택적으로, 절연 가스는 실질적으로 플루오로케톤으로 이루어질 수 있다.
절연 가스의 절연 성질, 특히 그 절연파괴 전계 강도는, 절연 매질의 온도, 압력 및/또는 조성에 의해 제어될 수 있다. 액체 상태와 가스 상태 양자의 플루오로케톤을 포함하는 2상계가 사용되는 경우, 온도의 증가는 더 높은 증기 압력으로 인해, 절대 압력의 증가를 초래할 뿐만 아니라, 절연 가스내의 플루오로케톤의 농도의 증가를 초래한다.
중간 전압 범위에서의 응용과 같은, 절연 가스의 많은 응용의 경우, 충분한 몰비 (molar ratio), 즉 그 매질의 나머지 성분들의 분자의 수에 대한, 플루오로케톤의 분자의 수의 비율, 따라서, 충분한 절연파괴 전계 강도가 심지어 매우 낮은 동작 온도, 예컨대 약 -30℃ 또는 심지어 -40℃ 까지 낮은 온도에서도, 외부의 가열 또는 증발과 같은 추가적인 수단 없이, 달성될 수 있음을 발견하였다.
특히 고전압 응용의 경우에 있을 수 있는, 절연파괴 전계 강도를 증가시키기 위하여, 이 절연 가스에서 플루오로케톤의 더 높은 농도가 요구되는 경우, 절연 매질의 압력, 조성 및/또는 온도는 그에 따라 조정될 수 있다. 이하, 도면을 참조하여, 원하는 절연파괴 전계 강도를 얻는데 요구되는 파라미터들을 연역하는 방법을 더 예로 설명한다.
본 발명의 유전성 절연 매질은 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 어떠한 장치에도, 특히 스위치기어 또는 그 부품 및/또는 구성요소들에 사용될 수 있다.
고전압 스위칭의 경우, 예컨대 절연 매질의 차단 능력 (또는 소호 능력) 은 특히 중요하다. 놀랍게도, 본 발명에 따른 매질은, 위에서 언급한 종래의 절연 매질에 비해 필적하거나 심지어 향상된 절연 능력을 가질 뿐만 아니라, 충분한 소호 능력을 갖는다는 것을 발견하였다. 이론에 의해 한정하려는 어떠한 의도도 없이, 이 소호 능력은 아크 영역 내부의 플루오로케톤의, 매우 강력한 소호 매질인 것으로 널리 알려진 주로 테트라플루오로메탄 (CF4) 로의 해리 생성물의 재결합에 적어도 부분적으로 기여될 수 있다고 가정한다.
아크 차단 동안, 또 다른 중요한 측면은, 금속-밀폐 회로 차단기 (breaker) 에서, 스위칭 갭 내부의 성공적인 아크 차단 이후에도 심지어, 특히 중대한 고장(heavy fault) 차단 이후에, 접지 용기에 대한 절연 실패를 초래할 수 있는, 전체 용기에서의 스위칭 가스의 온도 증가이다. 적당한 온도 (예컨대, C6-플루오로케톤에 대해 약 550℃ 내지 570℃) 에서의 플루오로케톤의 저급 (lower) 플루오로카본으로의 분해에 기인하여, 배출 용적 (exhaust volumes) 에서 그 주입된 열 에너지가, 모든 플루오로케톤이 해리될 때까지, 이들 해리 온도 보다 높은 온도로 이끌지 않는다. 따라서, 충분한 플루오로케톤이 제공되는 경우, 배출 가스 온도는 금속-밀폐 고전압 회로 차단기에서 중대한 고장 전류의 차단 직후에도, 우수한 절연 성능을 유도하는 상술한 온도를 초과할 수 없다.
6개의 탄소 원자를 갖는, 가장 바람직한 플루오로케톤 중, 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온이 그 고절연 성질 및 극히 낮은 GWP 를 위해 특히 바람직함을 발견하였다.
도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온 (또한, 1,1,1,2,2,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-3-펜타논, 퍼플루오로-2-메틸-3-펜타논 또는 CF3CF2C(O)CF(CF3)2) 라 명명됨) 은 이전에는 단지, 완전히 다른 응용, 즉 (WO 2004/090177에서 언급하는 바와 같이) 용융 반응성 금속의 처리에, (WO 02/086191에서 언급하는 바와 같이) 증기 반응기의 세정에 유용한 것으로 여겨져 왔으며, 그리고 소화(fire extinction) 시스템에서, 전자 시스템의 냉각을 위한 액체 형태로, 또는 (EP-A-1764487에서 언급하는 바와 같이) 소형 발전소에서의 랭킨-프로세스 (Rankine-process) 에 유용한 것으로 여겨져 왔다.
도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온은 투명, 무색 및 거의 무취이다. 그 구조식이 다음과 같이 주어진다:
Figure 112011098134506-pct00001
도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온은 대기중에서 약 5일의 평균 수명을 가지며, 그 GWP는 겨우 약 1이다. 또한, 그 오존 고갈 지수 (ODP) 는 0 이다. 따라서, 환경적 부하가 종래 절연 가스의 환경적 부하 보다 휠씬 더 낮다.
또, 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온은 무독성이며, 현저한 인간 안전성의 여유 (margin) 를 제공한다. 이것은 일반적으로 독성이고 고반응성인, 헥사플루오로아세톤 (또는 헥사플루오로프로파논) 과 같은, 4개 보다 작은 탄소 원자를 가지는 플루오로케톤과는 대조적이다.
도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온은 1 bar 에서 49.2℃ 의 끓는점을 갖는다. 그 증기 압력, 즉 그 비-증기상과의 평형 상태에서 증기 압력은, 25℃에서 약 40kPa 이다. 또한, 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 높은 증기 압력을 생각하면, 다수의 응용, 특히 중간 전압 범위에서, 충분한 절연파괴 전계 강도를 가지는 절연 가스가 일반적으로 -30℃ 까지 매우 낮은 온도에서 얻어질 수 있다.
절연 매질이 절연 가스이면, 예컨대, 바람직하게 고전압 스위치기어의 회로 차단기에서의 경우이므로, 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온은 바람직하기로는 캐리어 또는 완충 가스로서 작용하는 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물로 제공될 수 있다. 이와는 선택적으로, 절연 가스는 실질적으로 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온으로 이루어질 수 있다.
550℃ 이상의 온도에서, 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온이 더 낮은 개수의 탄소 원자를 가지는 고반응성 플루오로카본 화합물로 분해된다는 발견에 기초하여, 절연 가스는, 형성된 플루오로카본 화합물과 반응하여, 예컨대 CO2와 같은 불활성 화합물을 형성할 수 있는 충분한 산소 (O2) 를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 절연 가스에서, 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 플루오로케톤의 몰비가 적어도 1%, 바람직하게는 적어도 2%, 더 바람직하게는 적어도 5%, 더욱 바람직하게는 적어도 10%, 가장 바람직하게는 적어도 15% 이다. 이들 바람직한 몰비는 주어진 표준 또는 소정의 동작 상태와 관련을 가진다. 일탈하는(deviating) 상태 하에서, 몰비는 이들 바람직한 값들로부터 변할 수도 있다.
도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온을 각각 적어도 1% 또는 2% 의 몰비로 포함하는 절연 매질의 중요성은, 이러한 몰비를 가지는 절연 가스가 또한 2%의 경우 -30℃ 까지, 1%의 경우 -40℃까지 매우 낮은 온도 상태에서 얻어질 수 있으며, 이 절연 가스가 예컨대, 대략 1 bar, 특히 1.5 bar 미만의 절연 가스 압력에서 동작되는, 중간 전압 가스-절연 스위치기어와 같은, 중간 전압 장치에 충분한 유전 강도를 갖는다는 발견에 기초한다.
예로서 더 나타내는 바와 같이, 적어도 15%의 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 몰비를 가지는 절연 가스의 절연 능력은, 종래의 절연 가스의 절연 능력 보다 휠씬 더 높다. 따라서, 이 실시형태가 특히 바람직하다.
본 발명의 다른 목적은, 상술한 절연 매질을 포함하는, 향상된 유전성 절연 및 향상된 전기 장치를 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 제 19 항에 따라 유전성 절연을 위한 상술한 플루오로케톤의 사용에 의해 달성되며, 특히, 소호의 경우, 청구항 제 21 항에 따라 상술한 플루오로케톤을 포함하는 장치에 의해 달성된다. 바람직한 실시형태들이 종속항들에 개시 및 청구된다.
그러므로, 상술한 절연 매질에 더하여, 본 발명은 또한 전기 에너지의 생성, 분배 및 사용을 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 절연 공간을 한정하는 하우징 및 그 절연 공간에 배치된 전기 작동 부품을 포함한다. 이 절연 공간은 상술한 절연 매질을 포함한다.
"전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치"에서 용어 "또는" 은 이 문맥에서는, 조합을 제외하는 것으로 이해되어서는 안되며, "및/또는"으로 해석되어야 한다.
또한, 이 문맥에서, 용어 "전기 작동 부품"은 도체, 도체 배열 (arrangement), 스위치, 도전성 부품, 서지 어레스터 등을 포함하여 넓게 해석되어야 한다.
특히, 본 발명의 장치는 스위치기어, 특히, 공기-절연 또는 가스-절연 금속(또는 그외의)-밀폐 스위치기어, 또는 그들의 부품 및/또는 구성요소, 특히 버스 바, 부싱, 케이블, 가스-절연 케이블, 케이블 조인트, 변류기, 변압기, 서지 어레스터, 접지 스위치, 단로기, 부하-차단 스위치 (load-break switch), 및/또는 회로 차단기를 포함한다.
스위치기어, 특히, 가스-절연 스위치기어 (GIS) 가 당업자에게 널리 알려져 있다. 예컨대, 본 발명이 특히 적합한 스위치기어의 예가 EP-A-1933432 의, 단락 [0011] 내지 [0015] 에 나타나 있으며, 참조로 여기에 포함된다.
장치는 스위치, 특히, 접지 스위치 (예컨대, 고속 동작 접지 스위치 (fast acting earthing switch), 단로기, 부하-차단 스위치 또는 회로 차단기, 특히 중간-전압 회로 차단기, 발전기 회로 차단기 및/또는 고전압 회로 차단기인 것이 더 바람직하다.
다른 바람직한 실시형태에 따르면, 장치는 변압기, 특히 배전 변압기 또는 전원 변압기일 수 있다.
또한, 또 다른 실시형태에 따르면, 장치는 예컨대, 전기 회전기, 발전기, 모터, 드라이브, 반도체 디바이스, 컴퓨팅 머신, 전력 전자 디바이스, 및/또는 그 구성요소일 수 있다.
본 발명은 특히 중간 또는 고 전압 장치에 관한 것이다. 여기서 사용되는 용어 "중간 전압"은 1 kV 내지 72 kV 범위의 전압을 지칭하는 반면, 용어 "고전압"은 72 kV 보다 높은 전압을 말한다. 1 kV 아래의 저전압 범위에서의 응용도 역시 실현가능하다.
원하는 절연파괴 전계 강도를 얻기 위해 각 파라미터들을 그 요구되는 값으로 설정하기 위하여, 장치는 개별적으로 또는 조합하여 조성, 특히 가스/액체 2상계와 같은 화학적 조성 또는 물리적 상 조성, 및/또는 절연 매질의 온도 뿐만 아니라 절연 매질의 절대 압력, 가스 밀도, 부분 압력 및/또는 부분 가스 밀도 또는 적어도 그 성분들 중의 하나를 각각 제어하기 위한 제어 유닛 ("유체 관리 시스템"으로도 지칭함) 을 포함한다. 특히, 제어 유닛은 본 발명에 따른 플루오로케톤의 증기 압력을 제어하기 위하여, 가열기 및/또는 증발기를 포함할 수 있다. 증발기는 예컨대, 초음파 증발기일 수 있거나, 또는 절연 매질을 그 장치에 분무하기 위한 분무 노즐을 포함할 수도 있다.
고전압 응용을 위한 예시적인 실시형태에서, 플루오르케톤의 부분 압력이 (약 300 kV/cm 의 대체로 요구되는 전계 강도를 가진) 종래의 절연 거리 및 예컨대 약 4 bar 의 종래 압력 수준에 대응하여, 가스-절연 스위치기어 (GIS) 버스바 또는 가스-절연 전송라인 (GITL) 에서 적어도 0.6 bar 의 압력 수준에서 유지되도록, 플루오로케톤의 부분 압력이 가열 및/또는 증발에 의해 절연 매질에 제공될 수 있다. 따라서, 고전압 회로 차단기에서는, 가열 및/또는 증발은 플루오로케톤의 부분 압력이 (약 440 kV/cm 의 대체로 요구되는 전계 강도를 가진) 종래의 절연 거리 및 예컨대 약 6 bar 의 종래 압력 수준에 대응하여, 적어도 0.9 bar 의 압력 수준에서 유지되도록, 조절될 것이다.
증발기가 사용되는 경우, 통상 절연파괴 전계 강도의 필요에 따라서, 절연 매질에서의 플루오로케톤의 농도를 설정하기 위하여, 도징(dosing) 유닛을 또한 포함한다. 이를, 이하 고전압 가스-절연 스위치기어에 대해 더 자세히 예시적으로 나타낸다. 또한, 제어 유닛은 온도, 압력 및/또는 조성, 특히 액체상 레벨과 같은 제어 파라미터를 측정하기 위한 측정 유닛, 및/또는 그러한 파라미터들을 모니터링하기 위한 모니터링 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명을, 다음의 도면을 참조하여, 다음의 실시예(Example)에 의해 더 설명한다.
도 1a 는 종래 절연 가스의 절연파괴 전계에 비해 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 몰분율의 함수로서, 본 발명에 따른 절연 매질의 감압 절연파괴 전계의 그래프적 표현을 나타낸 것이다.
도 1b 및 1c 는 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 부분 압력의 함수로서, 절연 매질의 절대 압력을 나타낸 것이다.
도 2 는 온도의 함수로서, 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 증기 압력의 그래프적 표현을 나타낸 것이다.
도 3a, 3b 및 3c 는 캐리어 가스로서의, 공기 중에서 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 여러 농도 수준, 즉, 몰분율에 대해, 440 kV/cm 또는 50 kV/cm 의 예시적인 절연파괴 전계 강도가 얻어지는 각각의 압력과 온도 값을 나타낸 것이다.
도 4 는 온도 제어 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 고전압 가스-절연 스위치기어의 완전히 도식적인 도면을 나타낸 것이다.
도 5 는 유체 핸들링 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 고전압 가스-절연 스위치기어의 완전히 도식적인 도면을 나타낸 것이다.
실시예
본 발명에 따른 절연 매질의 절연파괴 전계 강도를 측정하기 위하여, 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온 (3M 으로부터 구입가능한, Novec 649) 를 포함하는 시험 용기 (test vessel) 를 약 140 mbar 까지 배기하였으며, 연속해서 완충 가스로서 주변 공기를 첨가하여 약 5 mbar 까지 압력을 증가시켰다. 그 결과 형성된 절연 가스에서 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 선택된 몰분율에 대해, dc-전압 인가하에서, 핀-플레이트 전극 배열에서 절연파괴 전계 강도를 측정하였다.
도 1a 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 절연 매질에 대한 감압 절연파괴 전계 강도가 여기서는 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온인 것으로 선택되는 본 발명의 플루오로케톤의 증가하는 몰분율의 함수로서 선형적으로 증가한다. 15% 위의 몰분율에서, 본 발명에 따른 절연 매질은 현재 기술 수준에 따른, 대부분의 종래의 절연 가스 보다 높은 절연파괴 전압을 갖는다.
도 1b 및 1c 는 여기서는 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온인 것으로 선택되는, 본 발명의 플루오로케톤의 몰분율의 함수로서, 본 발명에 따른 절연 매질의 절대 충전 압력 (absolute filling pressure) 을 나타낸 것이다. 도 1b 및 1c 는, 전기 장치의 허용가능한 전계 강도를 선택하고, 도 1a 의 가로축 (y-축) 을, 그 값을 허용가능한 전계 강도로 나눈 후 그 결과 값을 반전시켜 변환하여 절대 압력 스케일 및 따라서 절대 압력 곡선에 도달하고, 그리고 세로축 (x-축) 에 절대 압력 곡선을 곱하여, 여기서는 바람직하게는 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온인, 본 발명의 플루오로케톤의 부분 압력에 도달함으로써, 도 1a 로부터 얻어진다. 허용가능한 전계 강도는 도 1b 에서는 440 kV/cm 인 것으로, 도 1c 에서는 50 kV/cm 인 것으로 예시적으로 선택된다.
도 2 에서, 온도 함수로서 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 증기 압력이 도시되어 있다. 절연 가스의 (절대) 압력은 (도 2에 따라 최소 동작 온도에 의해 정의되는) 플루오로케톤의 부분 가스 압력이 주어진다고 하면, 그 원하는 절연파괴 전계 강도가 얻어지도록 선택되어야 할 것이다.
또한, 그 시스템의 주어진 절연파괴 전계 강도 및 절대 압력에 대해 동작 온도가 결정될 수 있다. 예컨대, 2.5 bar 의 절대 압력에서 440 kV/cm 의 절연파괴 전계 강도가 도 1 에 따라서, 0.5 의 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 몰비에서 얻어진다. 따라서, 절연 가스에서 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 부분 압력이 1.25 bar 이다. 도 2 에 따르면, 이 부분 압력은 56℃의 온도에서 얻어진다.
도 2와 함께, 도 1b 또는 1c 로부터, 플루오로케톤의 절대 충전 압력, 몰분율 또는 부분 압력 및 유체 관리, 특히, 액체 상 플루오로케톤의 가열 및/또는 증발, 및/또는 액체상 플루오로케톤의 유체 보관 관리와 같은, 절연 매질의 파라미터들을 선택하기 위한 방법이 연역될 수 있다.
이 방법은,
- 주어진 전기 장치에 대해, 원하는 절연 매질의 허용가능한 전계 강도 및 그 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도를 결정하는 단계,
- 그 원하는 절연매질의 그 감압 절연파괴 전계 강도로부터, 이하 바람직하기로는 6 내지 9개의 C-원자, 더욱 바람직하게는 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온을 가진, 본 발명의 플루오로케톤의 몰분율의 함수로서 결정하고 (예컨대, 도 1a 참조), 그리고, 그 허용가능한 전계 강도로부터, 플루오로케톤의 부분 압력의 함수로서 절연 매질의 절대 압력 곡선을 결정하는(예컨대, 도 1b 또는 도 1c 참조) 단계,
- (일부 표준 상태에 대해 일반적으로 정의되고, 예컨대 전기 장치의 구조상 및/또는 동작상의 제한에 기초할 수 있는) 절연 매질의 원하는 절대 충전 압력을 선택하는 단계,
- 그 절대 압력 곡선으로부터, 플루오로케톤의 최소 요구 부분 압력을 결정하고, 그리고 그 증기 압력 곡선으로부터, 플루오로케톤의 대응 증발 온도를 결정하는 단계,
그 증발 온도가 그 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도 보다 높은지를 결정하는 단계, 및
그 증발 온도가 그 원하는 절연 매질의 그 최소 허용가능한 동작 온도 보다 아래인 경우에만, 그 최소 요구 부분 압력 이상으로 부분압력을 유지하기 위하여, 유체 관리 시스템, 특히, 액체상 플루오로케톤의 가열 및/또는 증발 및/또는 유체 보관 관리를 위한 수단을 제공하는 단계를 포함한다.
더 자세한 예가, 중간 전압 장치에 대하여, 도 2와 관련하여, 도 1c에 도시되어 있는데, 주어진 전압 레벨로 평가되면, 이로부터 원하는 절연 매질의 허용가능한 전계 강도가 유도될 수 있으며 (예컨대, 50 kV/cm), 주위 온도로 평가되면, 이로부터 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도가 유도될 수 있다 (예컨대, -25℃). -25℃로 외삽된 도 2 에 따르면, 본 발명의 플루오로케톤, 여기서는 예시적으로 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 부분 압력은 -25℃에서 대략 0.025 bar 이며, 이것은 도 1c에 따르면, 대략 0.95 bar 절대 충전 압력을 요한다. 이것은 예컨대 1.2 bar 의 (예컨대, 장치-고유의) 허용가능한 충전 압력 보다 아래이므로, 액체 플루오로케톤의 능동적인 증발 (active vaporization) 이 요구되지 않는다.
추가적인 치수화 규칙 (dimensioning rule) 은 고전압 또는 중간 전압 장치에서, 원하는 절연 매질의 최대 허용가능한 동작 온도, 예컨대 105℃ 와 관련한다. 도 2 에 따르면, 105℃ 는 플루오로케톤 부분 압력 5 bar 에 대응하는데, 이는 모든 허용가능한 (예컨대, 장치-고유의) 압력 한계를 초과하는 절대 압력을 초래할 수도 있다. 이것은 이용가능한 액체 플루오로케톤의 양을 제한함으로써, 및/또는 예컨대, 능동적인 냉각 (active cooling) 에 의해 온도를 제한함으로써, 회피될 것이다. 그러므로, 이 장치에서는, 액체 플루오로케톤의 보관량 (reserve volume) 및/또는 원하는 절연 매질의 최대 허용가능한 동작 온도가, 그 절대 충전 압력이 그 장치의 주어진 압력 한계 (최대 허용가능한 동작 압력) 보다 아래에서 유지되도록, 제한될 것이다. 따라서, 이 장치는, 절대 충전 압력이 그 장치의 주어진 압력 한계 보다 아래에서 유지되도록, 액체 플루오로케톤의 보관량 및/또는 그 원하는 절연 매질의 최대 허용가능한 동작 온도를 제한하기 위한 수단을 갖는다.
도 3a, 3b 및 3c 는 주어진 절연파괴 전계 강도 (=허용가능한 전계 강도, 여기서는 예시적으로 각각 440kV/cm 와 50 kV/cm) 를 얻는데 요구되는 절연 가스의 온도와 절대 충전 압력 사이의 관계를 본 발명의 플루오로케톤의 여러가지 몰분율 M 에 대해서 나타낸 것이다. 명백히 알 수 있는 바와 같이, 절연 가스의 유전 전계 강도는, 이러한 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 특별한 경우에서는, 플루오로케톤의 몰비 M 을 증가시킴으로써, 및/또는 전체 또는 절대 충전 압력을 증가시킴으로써, 증가될 수 있다. 도 3a 에서, 예컨대, 440 kV/cm 의 고전압 절연파괴 전계 강도가 약 7 bar 의 압력 및 약 22℃의 온도, 5%의 플루오로케톤의 몰비에서 얻어진다. 동일한 절연파괴 전계 강도가 2 bar 미만의 압력, 60℃의 온도, 100%의 플루오로케톤의 몰비에서 얻어진다.
도 3b 에서, 예컨대, 50 kV/cm 의 중간전압 절연파괴 전계 강도가 약 0.8 bar의 절대 충전 압력 및 약 -20℃의 온도, 5%의 플루오로케톤의 몰비에서 얻어진다. 동일한 절연파괴 전계 강도가 약 0.1 bar 의 압력 및 약 5℃의 온도, 100%의 플루오로케톤의 몰비에서 얻어진다.
도 3c 는 한번 더, 440 kV/cm 의 고전압 절연파괴 전계 강도의 경우에 대해 허용가능한 파라미터 범위를 나타낸 것이다. 점 1과 점 2 사이의 수평 점괘선은 장치-고유의 최대 허용가능한 절대 압력, 여기서는 예컨대 6 bar를 나타낸다. 점 2와 점 3 사이의 수직 점괘선은 최대 허용가능한 동작 온도, 여기서는 예컨대 105℃를 나타낸다. 몰비 M=100% 에 대한 제한하는 절대 압력 곡선은 점 4와 점 3 사이에 연장한다. 점 1과 점 4 사이에 그어진 (drawn-through) 곡선은, 도 3a 로부터 취하는 경우, 본 발명의 플루오로케톤, 여기서는 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온의 온도와 몰비의 함수로서의 절대 압력 곡선이다. 원으로 둘러싼 영역, 즉, 점 1-2-3-4-1 순서로 연결하는 선들에 의해 경계가 지워진 영역은, 원하는 절연 매질의 허용가능한 파라미터들, 즉, 절대 충전 압력, 동작 온도, 및 본 발명의 플루오로케톤의 몰비 (또는 대응 부분 압력) 을 선택된 절연파괴 전계 강도 또는 허용가능한 전계 강도에 대해 정의한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전기장치는 절연 매질의 압력, 조성 및/또는 온도를 조절하기 위하여, 제어 유닛 (또는 "유체 관리 시스템") 을 포함한다.
일 예로서, 온도 제어 유닛을 구비하는 고전압 스위치기어가 도 4 에 도시되어 있다. 스위치기어 (2) 는 절연 공간 (6) 을 한정하는 하우징 (4) 및 그 절연 공간 (6) 에 배치된 전기 작동 부품 (8) 을 구비한다. 스위치기어 (2) 는 스위치기어의 하우징 (4), 또는 적어도 하우징 (4)의 일부, 따라서 절연공간 (6) 에 포함된 절연 매질을 원하는 온도로 설정하기 위한 온도 제어 유닛 (10a) 을 더 구비한다. 물론, 절연 매질과 접촉하는 어떠한 다른 부분도 절연 매질을 원하는 온도에 도달시키기 위하여 가열될 수 있다. 따라서, 절연 가스의 절대 압력 뿐만 아니라, 플루오로케톤의 증기 압력 (따라서, 그 절연 가스에서의 그 몰비) 도 그에 따라서 조절될 수 있다. 또한, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 플루오로케톤은 이 실시형태에서는 그 절연 공간에 주어진 온도 기울기로 인해, 절연 공간 전체에 걸쳐 균일하게 분포되지 않는다. 따라서, 플루오로케톤의 농도는 하우징 (4)의 벽 (4')에 가까이 에서 더 높다.
이와 다른 선택적인 제어 유닛 또는 유체 관리 시스템이 도 5 에 개략적으로 도시되어 있는데, 여기서 유체 핸들링 유닛 (10b) 이 제어 유닛으로서 가스-절연 스위치기어에 기여한다. 이 제어 유닛에 따르면, 절연 매질의 조성, 특히 그 플루오로케톤의 농도가 유체 핸들링 유닛 (10b) 에 포함된 각각의 도징 유닛에서 조절되고, 그 결과에 따른 절연 매질이 절연 공간 (6) 내로 주입 또는 도입되며, 특히 분무된다. 도 5 에 나타낸 실시형태에서는, 절연 매질이 에어로졸 (14) 의 형태로 절연 공간으로 분무되는데, 액체 플루오로케톤의 작은 액적이 각각의 캐리어 가스에 확산된다. 에어로졸 (14) 은 노즐 (16) 에 의해 절연 공간 (6) 으로 분무되고, 플루오로케톤이 쉽게 증발되며, 따라서 절연 공간 (6) 은 불균일한 플루오로케톤의 농도, 구체적으로는, 노즐 (16) 을 구비하는 하우징 벽 (4') 가까이에는 비교적 높은 농도를 갖게 된다. 이와 선택적으로, 절연 매질, 특히 그 농도, 압력 및 온도는, 그 절연 공간에 주입되기 전에, 유체 핸들링 유닛 (10b) 에서 제어될 수 있다. 가스의 순환을 보장하기 위하여, 또 다른 개구 (18) 가 하우징 (4) 의 상부 벽 (4'') 에 제공되는데, 이 개구는 하우징 (4) 에서 채널 (20) 로 유도하여, 그 절연 매질이 절연 공간 (6) 으로부터 제거될 수 있도록 한다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 유체 핸들링 유닛 (10b) 을 가진 스위치기어는, 도 4 와 관련하여 설명한 온도 제어 유닛 (10a) 과 결합될 수 있다. 만약 온도 제어 유닛이 제공되지 않으면, 플루오로케톤의 응축이 일어날 수 있다. 그 응축된 플루오로케톤은 수집되어, 절연 매질의 순환에 재도입될 수 있다.
도 4 및 도 5 에 나타낸 스위치기어의 경우에서는, 공칭 전류 부하 (nominal current load) 가 일반적으로 전류 운반 도체의 오믹 가열 (ohmic heating) 에 의해 플루오로케톤의 증발을 촉진함에 유념한다.
2 스위치기어
4 하우징
4' 하우징 벽
4'' 하우징의 상부 벽
6 절연 공간
8 전기 작동 부품
10a 온도 제어 유닛
10b 유체 핸들링 유닛
14 에어로졸
16 노즐
18 개구
M 플루오로케톤의 몰비

Claims (95)

  1. 절연 가스를 포함하는 유전성 절연 매질로서,
    상기 절연 가스는 동작 상태에서 4개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 플루오로케톤을 포함하고,
    상기 플루오로케톤은 주위 압력에서 적어도 -5℃의 끓는점을 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 다음 일반 구조를 가지며,
    R1-CO-R2
    여기서, R1 및 R2 는 적어도 부분적으로 플루오르화된 사슬이고, 상기 사슬은 서로 독립적으로 선형이거나 또는 분기형이고 1개 내지 10개의 탄소 원자를 가지는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 4 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 4 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 4 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 4 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 6개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 6개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 1% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 2% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 5% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 10% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 15% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 이산화탄소, 산소 및 질소로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나의 선택된 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  18. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 1%인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  19. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  21. 절연 가스를 포함하는 유전성 절연 매질로서,
    상기 절연 가스는, 동작 상태에서 4개 내지 12개의 탄소 원자를 가지며 다음 일반 구조를 갖는 플루오로케톤을 포함하고,
    R1-CO-R2
    여기서, R1 및 R2 는 적어도 부분적으로 플루오르화된 사슬이고, 상기 사슬은 서로 독립적으로 선형이거나 또는 분기형이고 1개 내지 10개의 탄소 원자를 가지는, 유전성 절연 매질.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 주위 압력에서 적어도 -5℃의 끓는점을 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 4 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 4 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 6개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  27. 제 21 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 1% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 2% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 5% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  30. 제 21 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 10% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  31. 제 21 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 15% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  32. 제 21 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  33. 제 21 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 이산화탄소, 산소 및 질소로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나의 선택된 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  34. 제 27 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  35. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 1%인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  36. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  38. 절연 가스를 포함하는 유전성 절연 매질로서,
    상기 절연 가스는 동작 상태에서 플루오로케톤을 포함하고,
    상기 플루오로케톤은 6개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 다음 일반 구조를 가지며,
    R1-CO-R2
    여기서, R1 및 R2 는 적어도 부분적으로 플루오르화된 사슬이고, 상기 사슬은 서로 독립적으로 선형이거나 또는 분기형이고 1개 내지 10개의 탄소 원자를 가지는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 주위 압력에서 적어도 -5℃의 끓는점을 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 주위 압력에서 적어도 -5℃의 끓는점을 갖는 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  42. 제 38 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 분자식 C6F12O 을 갖는 퍼플루오로화된 케톤인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  43. 제 39 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 분자식 C6F12O 을 갖는 퍼플루오로화된 케톤인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  44. 제 40 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 분자식 C6F12O 을 갖는 퍼플루오로화된 케톤인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  45. 제 38 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  46. 제 38 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 1% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  47. 제 38 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 2% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  48. 제 38 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 5% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  49. 제 38 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 10% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  50. 제 38 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 15% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  51. 제 38 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  52. 제 38 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 이산화탄소, 산소 및 질소로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나의 선택된 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  53. 제 46 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  54. 제 39 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가스에서 상기 플루오로케톤의 몰비가 적어도 1% 인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  55. 제 39 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  56. 제 54 항에 있어서,
    상기 절연 가스는, 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분을 더 포함하는 가스 혼합물인 것을 특징으로 하는, 유전성 절연 매질.
  57. 유전성 절연 매질에서 제 1 항 내지 제 17 항, 제 21 항 내지 제 34 항, 및 제 38 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 기재된 플루오로케톤의 이용 방법.
  58. 제 57 항에 있어서,
    상기 유전성 절연 매질은 전기 스위치에서 소호 (arc extinguishing) 하는데 이용되는 것을 특징으로 하는, 플루오로케톤의 이용 방법.
  59. 절연 공간을 한정하는 하우징 및 상기 절연 공간에 배치된 전기 작동 부품을 구비하고, 상기 절연 공간이 제 1 항 내지 제 17 항, 제 21 항 내지 제 34 항, 및 제 38 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 기재된 유전성 절연 매질인 절연 매질을 구비하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  60. 제 59 항에 있어서,
    상기 장치는 중간 또는 고전압 장치인, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  61. 제 59 항에 있어서,
    상기 장치는 스위치기어, 또는 공기-절연 스위치기어 또는 가스-절연 금속-밀폐 스위치기어, 또는 그의 일부 또는 구성요소인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  62. 제 60 항에 있어서,
    상기 장치는 스위치기어, 또는 공기-절연 스위치기어 또는 가스-절연 금속-밀폐 스위치기어, 또는 그의 일부 또는 구성요소인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  63. 제 59 항에 있어서,
    상기 장치는 버스 바, 부싱, 케이블, 가스-절연 케이블, 케이블 조인트, 변류기, 변압기 및/또는 서지 어레스터인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  64. 제 60 항에 있어서,
    상기 장치는 버스 바, 부싱, 케이블, 가스-절연 케이블, 케이블 조인트, 변류기, 변압기 및/또는 서지 어레스터인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  65. 제 59 항에 있어서,
    상기 장치는 스위치인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  66. 제 60 항에 있어서,
    상기 장치는 스위치인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  67. 제 61 항에 있어서,
    상기 장치는 스위치인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  68. 제 65 항에 있어서,
    상기 장치는 자기-블라스팅 (self-blasting) 효과를 제공하기 위한 가열 챔버를 가지는 고전압 회로 차단기이며, 스위칭 동작 시에, 상기 플루오로케톤은 후방-가열 페이즈 (phase) 동안 상기 가열 챔버에서 더 적은 탄소 원자를 가지는 플루오로카본 화합물들로 분해되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  69. 제 68 항에 있어서,
    상기 플루오로케톤은 6개의 탄소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  70. 제 59 항에 있어서,
    상기 장치는 변압기인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  71. 제 60 항에 있어서,
    상기 장치는 배전 변압기 또는 전원 변압기인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  72. 제 61 항에 있어서,
    상기 장치는 변압기인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  73. 제 59 항에 있어서,
    상기 장치는 전기 회전기, 발전기, 모터, 드라이브, 반도체 디바이스, 컴퓨팅 머신, 전력 전자 디바이스 및/또는 그의 구성요소인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  74. 제 60 항에 있어서,
    상기 장치는 전기 회전기, 발전기, 모터, 드라이브, 반도체 디바이스, 컴퓨팅 머신, 전력 전자 디바이스 및/또는 그의 구성요소인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  75. 제 61 항에 있어서,
    상기 장치는 전기 회전기, 발전기, 모터, 드라이브, 반도체 디바이스, 컴퓨팅 머신, 전력 전자 디바이스 및/또는 그의 구성요소인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  76. 제 62 항에 있어서,
    상기 장치는 전기 회전기, 발전기, 모터, 드라이브, 반도체 디바이스, 컴퓨팅 머신, 전력 전자 디바이스 및/또는 그의 구성요소인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  77. 제 59 항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 유전성 절연 매질의 조성, 온도, 절대 압력, 부분 압력, 가스 밀도 및/또는 부분 가스 밀도 또는 각각 그 구성요소들 중의 적어도 하나를, 개별적으로 또는 조합하여 제어하기 위한 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  78. 제 59 항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 유전성 절연 매질의 조성, 온도, 절대 압력, 부분 압력, 가스 밀도 및/또는 부분 가스 밀도 또는 각각 그 구성요소들 중의 적어도 하나를, 개별적으로 또는 조합하여 제어하기 위한 제어 유닛을 더 포함하고,
    상기 장치는 스위치기어, 또는 공기-절연 스위치기어 또는 가스-절연 금속-밀폐 스위치기어, 또는 그의 일부 또는 구성요소이거나, 또는
    상기 장치는 스위치이거나, 또는
    상기 장치는 변압기이거나, 또는
    상기 장치는 전기 회전기, 발전기, 모터, 드라이브, 반도체 디바이스, 컴퓨팅 머신, 전력 전자 디바이스 및/또는 그의 구성요소인 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  79. 제 77 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 플루오로케톤의 부분 압력을 제어하기 위한 가열기 및/또는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  80. 제 77 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 플루오로케톤의 부분 압력을 요구되는 부분 압력 레벨 이상으로 유지하기 위한 가열기 및/또는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  81. 제 78 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 플루오로케톤의 부분 압력을 제어하기 위한 가열기 및/또는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  82. 제 77 항에 있어서,
    상기 제어 유닛 (10a, 10b) 은, 상기 장치의 상기 하우징 (4) 또는 상기 하우징 (4) 의 적어도 일부분을 원하는 온도로 설정하기 위한 가열 시스템을 포함하는 온도 제어 유닛 (10a) 을 포함하고, 및/또는 상기 제어 유닛 (10a, 10b) 은 상기 플루오로케톤의 농도를 도징하고(dosing) 그 형성된 절연 매질을 상기 장치에 주입하기 위한 유체 핸들링 유닛 (10b) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  83. 제 78 항에 있어서,
    상기 제어 유닛 (10a, 10b) 은, 상기 장치의 상기 하우징 (4) 또는 상기 하우징 (4) 의 적어도 일부분을 원하는 온도로 설정하기 위한 가열 시스템을 포함하는 온도 제어 유닛 (10a) 을 포함하고, 및/또는 상기 제어 유닛 (10a, 10b) 은 상기 플루오로케톤의 농도를 도징하고(dosing) 그 형성된 절연 매질을 상기 장치에 주입하기 위한 유체 핸들링 유닛 (10b) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  84. 제 77 항에 있어서,
    상기 장치는, 액체 플루오로케톤의 보관량을 가지며, 및/또는 원하는 절연 매질의 최대 허용가능한 동작 온도를, 그 절대 충전 압력이 상기 장치의 주어진 압력 한계 이하로 유지되도록, 제한하기 위한 수단을 가지는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  85. 제 78 항에 있어서,
    상기 장치는, 액체 플루오로케톤의 보관량을 가지며, 및/또는 원하는 절연 매질의 최대 허용가능한 동작 온도를, 그 절대 충전 압력이 상기 장치의 주어진 압력 한계 이하로 유지되도록, 제한하기 위한 수단을 가지는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  86. 제 82 항에 있어서,
    상기 장치는, 액체 플루오로케톤의 보관량을 가지며, 및/또는 원하는 절연 매질의 최대 허용가능한 동작 온도를, 그 절대 충전 압력이 상기 장치의 주어진 압력 한계 이하로 유지되도록, 제한하기 위한 수단을 가지는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  87. 제 83 항에 있어서,
    상기 장치는, 액체 플루오로케톤의 보관량을 가지며, 및/또는 원하는 절연 매질의 최대 허용가능한 동작 온도를, 그 절대 충전 압력이 상기 장치의 주어진 압력 한계 이하로 유지되도록, 제한하기 위한 수단을 가지는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지의 생성, 분배 또는 사용을 위한 장치.
  88. 제 59 항에 기재된 장치를 치수화하는 (dimensioning) 방법으로서,
    상기 장치에 대해, 원하는 절연 매질의 허용가능한 전계 강도 및 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도를 결정하는 단계,
    상기 원하는 절연 매질의 감압 절연파괴 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 몰분율의 함수로서, 그리고 허용가능한 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 부분 압력의 함수로서 상기 절연 매질의 절대 압력 곡선을 결정하는 단계,
    상기 절연 매질의 원하는 절대 충전 압력을 선택하는 단계,
    상기 절대 압력 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 최소 요구 부분 압력을, 그리고 증기압 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 대응 증발 온도를 결정하는 단계, 및
    상기 증발 온도가 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도 이상인지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치를 치수화하는 방법.
  89. 제 59 항에 기재된 장치를 치수화하는 (dimensioning) 방법으로서,
    상기 장치에 대해, 원하는 절연 매질의 허용가능한 전계 강도 및 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도를 결정하는 단계,
    상기 원하는 절연 매질의 감압 절연파괴 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 몰분율의 함수로서, 그리고 허용가능한 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 부분 압력의 함수로서 상기 절연 매질의 절대 압력 곡선을 결정하는 단계,
    상기 절연 매질의 원하는 절대 충전 압력을 선택하는 단계,
    상기 절대 압력 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 최소 요구 부분 압력을, 그리고 증기압 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 대응 증발 온도를 결정하는 단계, 및
    상기 증발 온도가 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도 이상인지 여부를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 장치는 스위치기어, 또는 공기-절연 스위치기어 또는 가스-절연 금속-밀폐 스위치기어, 또는 그의 일부 또는 구성요소이거나, 또는
    상기 장치는 스위치이거나, 또는
    상기 장치는 변압기이거나, 또는
    상기 장치는 전기 회전기, 발전기, 모터, 드라이브, 반도체 디바이스, 컴퓨팅 머신, 전력 전자 디바이스 및/또는 그의 구성요소인 것을 특징으로 하는, 장치를 치수화하는 방법.
  90. 제 77 항에 기재된 장치를 치수화하는 (dimensioning) 방법으로서,
    상기 장치에 대해, 원하는 절연 매질의 허용가능한 전계 강도 및 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도를 결정하는 단계,
    상기 원하는 절연 매질의 감압 절연파괴 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 몰분율의 함수로서, 그리고 허용가능한 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 부분 압력의 함수로서 상기 절연 매질의 절대 압력 곡선을 결정하는 단계,
    상기 절연 매질의 원하는 절대 충전 압력을 선택하는 단계,
    상기 절대 압력 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 최소 요구 부분 압력을, 그리고 증기압 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 대응 증발 온도를 결정하는 단계, 및
    상기 증발 온도가 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도 이상인지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치를 치수화하는 방법.
  91. 제 79 항에 기재된 장치를 치수화하는 (dimensioning) 방법으로서,
    상기 장치에 대해, 원하는 절연 매질의 허용가능한 전계 강도 및 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도를 결정하는 단계,
    상기 원하는 절연 매질의 감압 절연파괴 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 몰분율의 함수로서, 그리고 허용가능한 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 부분 압력의 함수로서 상기 절연 매질의 절대 압력 곡선을 결정하는 단계,
    상기 절연 매질의 원하는 절대 충전 압력을 선택하는 단계,
    상기 절대 압력 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 최소 요구 부분 압력을, 그리고 증기압 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 대응 증발 온도를 결정하는 단계, 및
    상기 증발 온도가 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도 이상인지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치를 치수화하는 방법.
  92. 제 82 항에 기재된 장치를 치수화하는 (dimensioning) 방법으로서,
    상기 장치에 대해, 원하는 절연 매질의 허용가능한 전계 강도 및 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도를 결정하는 단계,
    상기 원하는 절연 매질의 감압 절연파괴 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 몰분율의 함수로서, 그리고 허용가능한 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 부분 압력의 함수로서 상기 절연 매질의 절대 압력 곡선을 결정하는 단계,
    상기 절연 매질의 원하는 절대 충전 압력을 선택하는 단계,
    상기 절대 압력 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 최소 요구 부분 압력을, 그리고 증기압 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 대응 증발 온도를 결정하는 단계, 및
    상기 증발 온도가 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도 이상인지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치를 치수화하는 방법.
  93. 제 84 항에 기재된 장치를 치수화하는 (dimensioning) 방법으로서,
    상기 장치에 대해, 원하는 절연 매질의 허용가능한 전계 강도 및 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도를 결정하는 단계,
    상기 원하는 절연 매질의 감압 절연파괴 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 몰분율의 함수로서, 그리고 허용가능한 전계 강도로부터 상기 플루오로케톤의 부분 압력의 함수로서 상기 절연 매질의 절대 압력 곡선을 결정하는 단계,
    상기 절연 매질의 원하는 절대 충전 압력을 선택하는 단계,
    상기 절대 압력 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 최소 요구 부분 압력을, 그리고 증기압 곡선으로부터 상기 플루오로케톤의 대응 증발 온도를 결정하는 단계, 및
    상기 증발 온도가 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도 이상인지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치를 치수화하는 방법.
  94. 제 88 항에 있어서,
    상기 증발 온도가 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도 이하인 경우, 최소 요구 부분 압력 이상으로 그 부분 압력을 유지하기 위해, 액체상 플루오로케톤의 가열, 증발 및 유체 보관 관리를 위한 수단 중 적어도 하나를 포함하는 유체 관리 시스템을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치를 치수화하는 방법.
  95. 제 89 항에 있어서,
    상기 증발 온도가 상기 원하는 절연 매질의 최소 허용가능한 동작 온도 이하인 경우, 최소 요구 부분 압력 이상으로 그 부분 압력을 유지하기 위해, 액체상 플루오로케톤의 가열, 증발 및 유체 보관 관리를 위한 수단 중 적어도 하나를 포함하는 유체 관리 시스템을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치를 치수화하는 방법.
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