KR102429605B1 - 전기 에너지의 생성, 배분 및/또는 사용을 위한 장치 및 이러한 장치용 컴포넌트 - Google Patents

전기 에너지의 생성, 배분 및/또는 사용을 위한 장치 및 이러한 장치용 컴포넌트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기불소 화합물을 포함하는 유전성 절연 유체 (3, 31) 를 함유하는 절연 공간 (4) 을 갖는 전기 장치에 관한 것이다. 절연 유체 (3, 31) 에 직접적으로 노출되는 장치의 적어도 하나의 고체 컴포넌트 (2) 는 제 1 재료로 만들어진 본체 (5) 및 제 1 재료와는 상이한 제 2 재료로 만들어진 보호 층 (10) 을 포함하고, 상기 보호 층 (10) 은 본체 (5) 상에 직접적으로 또는 간접적으로 도포되고 적어도 50 ㎛ 의 두께를 갖는다. 유기불소 화합물은 플루오로에테르들, 플루오로케톤들, 플루오로올레핀들, 플루오로니트릴들, 및 그 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되고, 제 1 재료는 폴리머 재료, 세라믹, 복합 재료, 및 그 혼합물들 또는 조합들을 포함하거나 이들로 이루어진다.

Description

전기 에너지의 생성, 배분 및/또는 사용을 위한 장치 및 이러한 장치용 컴포넌트{APPARATUS FOR THE GENERATION, DISTRIBUTION AND/OR USAGE OF ELECTRICAL ENERGY AND COMPONENT FOR SUCH AN APPARATUS}
본 발명은 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및/또는 사용을 위한 장치, 이러한 장치용 컴포넌트, 및 이러한 컴포넌트의 준비를 위한 프로세스에 관한 것이다.
액체 또는 기체 상태에서의 유전성 절연 매질은 광범위한 장치들, 예컨대 스위치기어들, GIS (gas-insulated substations), GIL (gas-insulated lines), 트랜스포머들 (transformers), 또는 다른 것들에서 전기적 도전성 부분의 절연을 위해 적용된다.
중간 또는 고 전압의 금속-캡슐화된 스위치기어들에서, 예를 들어 전기적 도전성 부분은 절연 공간을 규정하는 기밀 하우징에 배열되고, 상기 절연 공간은 절연 가스를 포함하고, 전류가 절연 공간을 통과하지 않게 하여 그 하우징을 전기적 도전성 부분으로부터 분리시킨다. 예를 들어, 고전압 스위치기어들에서 전류를 차단하기 위해, 절연 가스는 또한, 아크 소멸 (arc extinction) 가스로서 기능한다.
최근에, 유전성 절연 가스에서 유기불소 화합물들의 사용이 제안되어 있다. 구체적으로, WO-A-2010/142346 은 4 내지 12 개의 탄소 원자들을 함유하는 플루오로케톤을 포함하는 유전성 절연 매질을 개시한다. 또한, WO-A-2012/080246 은 특히 바람직한 것으로, C5K 와는 상이한 유전 절연 가스 성분과의 혼합물에서 정확히 5 개의 탄소 원자들을 함유하는 플루오로케톤 (이하에서, "C5K" 로 지칭됨) 을 개시한다.
플루오로케톤들은 높은 절연 성능들, 특히 높은 유전 강도 뿐만 아니라 높은 아크 소멸 성능들을 갖는 것으로 나타나 있다. 동시에, 이들은 매우 낮은 지구 온난화 지수 (GWP) 및 매우 낮은 독성을 갖는다. 이들 특징들의 조합은 이들 플루오로케톤들을 종래의 절연 가스들에 대해 가능한 대안으로서 매우 적합하게 만든다.
전술된 플루오로케톤-함유 절연 가스의 우수한 특성들에도 불구하고, 예상외로, 장기의 동작 시간들 동안 그 절연 및 아크 소멸 성능에서의 저하를 회피하기 위해 주의를 기울여야 한다는 것이 발견되었다. 그렇지 않으면, 절연 가스의 적어도 일부를 교체하기 위해서 유지보수 인터벌들이 단축되거나 또는 장치의 동작이 너무 이르게 중간되어야 하는 상황이 궁극적으로 발생할 수 있다.
또한, 예상외로, 플루오로케톤-함유 절연 가스에 직접적으로 노출되는 장치의 컴포넌트들의 기능이 장기의 동작 시간들에 걸친 노출 동안 부정적으로 영향을 받을 수 있다는 것을 회피하기 위해 또한 주의를 기울여야 한다는 것이 발견되었다. 이것은 궁극적으로, 이 경우에서는 각각의 컴포넌트의 교체를 위해, 유지보수 인터벌들이 단축되었거나 또는 장치의 동작이 너무 이르게 중단되어야 한다는 위에서 언급된 상황을 마찬가지로 초래할 수 있다. 예를 들어, 시장에서 이용 가능한 폴리머 재료로 만들어진 실링 컴포넌트들은 놀랍게도, 동작 컨디션들 (conditions) 에서 C5K 노출에 민감한 것으로 발견되었다.
절연 가스의 성능 및 소정 컴포넌트들의 기능에서의 잠재적인 저하에 관한 상기의 발견들은, 플루오로-케톤들이 장치의 동작 컨디션들에서 비-반응성이라는 일반적인 가정에 상반된다. 이 일반적이 가정은, 공개된 기술 상태에서, 일반적인 플루오로케톤들 및 특정의 C5K 를 사용하는 경우 발생할 수도 있는 잠재적인 불안정성 및 비호환성 이슈들에 대한 보고는 전혀 없다는 사실에 의해 반영된다.
동일 출원인의 아직 미공개된 국제특허 출원 제 PCT/EP2014/071274 는, 절연 가스에 직접적으로 노출되는 장치의 컴포넌트들 중 적어도 일부가 절연 가스에 대한 노출 동안 변하지 않고 유지되는 재료로 만들어진 장치에 관한 것이다.
WO 2014/037566 A1 은 가변 두께의 고체 유전체 층으로 커버되는 전극들 또는 전기 도체들을 갖고 희석 가스와의 혼합물에서 헵타플루오로-이소부티로니트릴을 포함하는 유전성 절연 가스를 갖는 중간 또는 고-전압 장치를 개시한다.
장치의 특정 컴포넌트에 대한 특정 재료의 선택은 길고 가끔은 부담스러운 개발 프로세스의 결과이다. SF6 절연 장치에 대해 최적의 성능을 보이는 재료는 유전성 절연을 위해 비-SF6 가스를 사용하는 장치에 반드시 호환될 필요는 없다. 그러나, SF6-호환 가능 재료를 다른 재료로 교체하는 것은 종종, 절연 유체와의 호환성 이외의 원하는 특성들 또는 성능에서의 저하와 함께 간다. 이것은, 기술적 요건들이 매칭되지 않거나 매칭되기 더 어려워지는 상황을 초래할 수 있다.
상기를 고려하여, 본 발명에 의해 해결되는 문제는 따라서, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및/또는 사용을 위한 장치를 제공하는 것이고, 상기 장치는 유기불소 화합물을 함유하고, 절연 유체에 대한 컴포넌트들의 장기간의 노출 후에도 컴포넌트들 및 절연 유체의 고 무결성을 유지하는 동시에 그 컴포넌트들에 대한 기술적 요건들에 완전히 순응하는 유전성 절연 유체를 포함한다. 특히, 본 발명은 장치의 컴포넌트들이, SF6-절연 장치의 컴포넌트의 기계적 및 전기적 특성들을 유지하고 동시에 유기불소 화합물을 포함하는 절연 유체와 호환 가능하게 되는 것을 허용할 것이다.
이 문제는 청구항 제 1 항의 청구물에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시형태들은 종속 청구항들 및 청구항 조합들에서 정의된다.
청구항 제 1 항에 따르면, 본 발명은 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및/또는 사용을 위한 장치에 관한 것이다. 또한, 청구항 제 1 항에 정의된 바와 같이, 장치는 절연 공간을 인클로징 (enclosing) 하는 하우징 (housing) 및 절연 공간에 배열된 전기적으로 도전성 파트를 포함하고, 상기 절연 공간은 유기불소 화합물을 포함하는 유전성 절연 유체를 함유하고, 장치의 적어도 하나의 고체 컴포넌트는 절연 유체에 직접적으로 노출된다.
본 발명에 따르면, 절연 유체에 직접적으로 노출되는 적어도 하나의 고체 컴포넌트는 제 1 재료로 만들어진 본체 (basic body) 및 제 1 재료와는 상이한 제 2 재료로 만들어진 보호 층을 포함하고, 상기 보호 층은 본체 상에 직접적으로 또는 간접적으로 도포되고 적어도 50 ㎛ 의 두께를 갖는다.
본 발명은 따라서, 유기불소 화합물과 컴포넌트 재료의 잠재적인 비호환성에 관계없이, SF6 절연된 장치에서 또한, 유기-불소 화합물을 함유하는 절연 유체를 사용하는 장치에서의 사용을 위해 잘-확립된 컴포넌트 재료를 사용하는 것을 허용한다. 따라서, 다른 기술적 요건들 모두에 매칭하는 완전히 유기불소-호환 가능한 재료의 힘든 개발이 본 발명에 의해 제거된다.
이것은, 고체 컴포넌트의 본체가 절연 유체와, 특히 절연 유체에 포함된 유기불소 화합물과 직접적으로 접촉하게 되는 것을 방지하는 보호 층에 의해 달성된다.
다시 말해, 본 발명은 고체 컴포넌트 뿐만 아니라 절연 유체의 무결성 양자 모두에 영향을 줄 수도 있는, 절연 유체, 특히 유기불소 화합물과의 반응으로부터 본체를 차폐하는 것을 허용한다.
궁극적으로, 컴포넌트들의 기능성이 유지되고, 따라서 컴포넌트들의 규칙적인 교체에 대한 필요성이 존재하지 않고, 궁극적으로 장치의 긴 서비스 수명 및 낮은 유지보수를 허용한다.
또한, 유기불소 화합물과의 분해 반응들, 예컨대 플루오로케톤의 카르보닐 키 또는 플루오로니트릴의 니트릴 기의 친핵성 치환이 효율적으로 방지되고, 절연 가스의 무결성 및 이에 따른 그 절연 및 아크 소멸 성능이 유지되어, 이것은 장치의 긴 서비스 수명 및 낮은 유지보수에 추가로 기여한다.
또한, 분해 산물들에 의해 야기될 수도 있는 안정성 또는 건강 위험들은 본 발명의 이 양태에 따라 감소 또는 심지어 제거된다. 이것은, 하나의 잠재적인 분해 산물이, 부식성이 높고 독성이 강한 불화 수소 (HF) 인 경우 특히 관련이 있다.
감소되거나 또는 제거되는 분해 산물들의 관련성은, 일부 분해 산물들이 그들이 기반으로 하는 유기불소 화합물에 대해 폐쇄되는 반응 경로들을 개방할 수도 있다는 사실에 의해 또한 강조된다. 이것은, 예를 들어 C5K 의 분해 산물과 반응하지만 C5K 그 자체와는 반응하지 않도록 잠재력을 갖는 구리에 대한 경우이다. 이러한 세컨더리 반응들은 본 발명에 의해 효율적으로 감소 또는 심지어 제거된다.
용어 "고체 컴포넌트" 는 광범위하게 이해되어야 하고, 적어도 부분적으로 또는 적어도 소정 기간 동안 절연 유체에 노출되는 표면을 갖는 임의의 고체 부분을 포함할 것이다. 특히, 용어 "고체 컴포넌트" 는 절연 유체와 접촉하고 있는 하우징 벽의 임의의 부분 또는 일부를 포함한다. 또한, 실링 컴포넌트들, 특히 실링 링들 등이 용어 "고체 컴포넌트" 에 의해 포함된다.
용어 "고체 컴포넌트" 는 특히 폴리아미드 또는 폴리아미드 복합물을 포함하거나 이들로 이루어진 고체 컴포넌트에, 알칼리 또는 알칼리 토류 양이온을 함유하는 컴포넌트에, 예를 들어, 섬유 보강 복합물에 및/또는 필러로서 MgO 또는 CaO 를 함유하는 엘라스토머에 관련되는데, 이들 재료들에 대해 비호환성 이슈들이 특히 관련이 있고 본 발명에 따라 달성된 효과가 따라서 특히 두드러지기 때문이다.
본 발명의 맥락에서 사용된 바와 같이, 용어 "컴포넌트들 중 적어도 하나" 는 절연 유체에 직접적으로 노출되는, 즉 절연 유체와 직접 접촉하는 컴포넌트들 중 단지 하나, 컴포넌트들 중 2 개 이상, 및/또는 모든 컴포넌트들에 관련될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제 1 재료, 즉 적어도 하나의 고체 컴포넌트의 본체의 재료는 폴리머 재료, 세라믹, 복합 재료, 및 그 혼합물들 또는 조합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하거나 이 재료로 이루어진다. 특히, 재료는 폴리머 재료, 보다 구체적으로는 열가소성, 또는 폴리머 재료를 포함하는 복합물이다. 또한, 이 실시형태에 관하여, 컴포넌트들 중 단지 하나, 컴포넌트들 중 2 개 이상, 및/또는 모든 컴포넌트들의 본체는 위에서 언급된 재료를 포함하거나 이 재료로 이루어질 수 있다.
특히, 본체의 제 1 재료는 비도전성 재료 또는 유전체 재료 또는 전기적으로 절연 재료이다. 또한 특히, 보호 커버 또는 그 제 1 재료 각각은, 비-셀프-지지 구조들을 형성한다. 다시 말해, 단지 고체 컴포넌트 또는 그 본체는 보호 커버와 함께 장치에서 셀프-지지 구조를 형성한다.
예를 들어, 본체 또는 본체 자체를 포함하는 장치의 고체 컴포넌트는 고체 절연체 또는 포스트 (post) 절연체 또는 컴파트먼트 (compartment) 절연체 또는 특히 중간-전압 GIS 또는 고-전압 GIS 에 배열된 또는 배열되기 위한 GIS 절연체, 또는 가스-절연 트랜스포머용 트랜스포머 절연체 또는 GIL 절연체, 또는 가스-절연 케이블에서의 고체 절연체이다. 특히 이 경우에서, 보호 층은 유전체 재료 또는 반도체 재료 또는 약간 도전성 재료로 만들어지고, 또는 이러한 재료들의 조합을 함유하는 멀티-층을 형성한다. 본 발명에 따르면, 이 절연체 또는 그 본체는 각각, 유기불소 화합물을 함유하는 유전체 유체를 향해 배향된 그 면(들) 상에 보호 커버를 갖고, 보호 커버는 고체 컴포넌트 또는 그 본체와 유기불소 화합물(들) 간에 발생할 화학적 반응에 대해 보호하고 유전성 절연 유체에 존재하는 그 분해 산물들을 방지한다. 이것은 유전성 절연 유체 및 고체 컴포넌트 또는 그 본체 양자 모두의 무결성 또는 수명을 연장시킨다.
다른 예로서, 본체 또는 본체 자체를 포함하는 장치의 고체 컴포넌트는 장치의 실링 컴포넌트이다. 특히 이 경우에서, 보호 층은 반도체 재료 또는 약간 도전성 재료 또는 금속 재료로 만들어지고, 또는 이러한 재료들의 조합을 포함하는 멀티-층을 형성한다.
위에서 언급된 바와 같이, 제 1 재료는 구체적으로, 절연 유체를 함유하는 유기불소 화합물과의 그 잠재적인 비호환성에 관계없이, 종래의 장치, 보다 구체적으로는 SF6-절연 장치에서 특히 적합한 것으로 판명되었던 재료일 수 있다.
실시형태들에서, 제 2 재료는 유전체 재료이다. 특정 실시형태들에 따르면, 제 2 재료는 에폭시 수지, 폴리올레핀, 특히 수소화 폴리올레핀 또는 플루오르 화 폴리올레핀, 보다 특히 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리머 재료를 포함하거나 이루어진다. 이들 재료들은 유기불소 화합물들, 특히 플루오로케톤들 또는 플루오로니트릴들과 높은 호환성을 보이고, 또한 유기불소 화합물의 가스 투과를 방지한다는 것이 발견되었다.
언급된 폴리머 재료들 중에서, 에폭시 수지들이 특히 바람직한 것으로 나타났다. 이것은, 높은 호환성 뿐만 아니라 에폭시 수지들에 대해 높은 가교결합 밀도들이 달성될 수 있어서 보호 층을 통한 낮은 가스 투과를 보장한다는 사실 때문이다. 따라서, 유기불소 화합물, 및 특히 플루오로케톤 또는 플루오로니트릴은, 보호 층이 비교적 얇은 경우에서도, 보호층을 통과하고 따라서 본체를 접촉하는 것으로부터 방지된다. 추가의 이점으로서, 에폭시 수지들은 상대적으로 높은 유리-전이 온도들을 달성하는 것을 허용하여, 이들 재료들을, 상대적으로 높은 온도들이 생성되는 장치들, 구체적으로 스위칭 장치들에 대해 또한 적합하게 만든다. 특히, 높은 유리-전이 온도는 또한, 고온들에서 보호 층을 통한 낮은 가스 투과에 기여한다.
특정 실시형태에 따르면, 고체 컴포넌트는, 장치의 사용에서, 절연 유체에 노출되거나 이를 향해 배향된 제 1 사이드 및 제 1 사이드로부터 먼 그리고 절연 유체에 노출되지 않거나 이로부터 외면되는 제 2 사이드를 갖는다. 이 실시형태에서, 보호 층은 바람직하게 고체 컴포넌트의 제 1 사이드를 대면하는 본체의 사이드 상에 도포되고, 더 바람직하게는 이 사이드 상에만 도포된다; 따라서, 특히 본체와 절연 유체 간의 직접적인 접촉이 방지된다. 이 맥락에서, 용어 "제 1 사이드로부터 먼" 은 구체적으로 제 1 사이드에 대하여 먼 사이드에 관련된 것으로서 해석된다. 따라서, 폴리머 재료의 사용은, 그것이 실제로 필요한 영역들에 제한될 수 있다. 고체 컴포넌트의 재료의 특징은 따라서, 적어도 필요에 따라 그리고, 본체가 절연 유체와 반응하는 것을 보호하는 정도로만 보호 층에 의해서만 영향을 받는다.
본체로부터 먼 사이드 상에서, 보호 층의 표면은 절연 유체에 직접적으로 노출되는 것이 또한, 바람직하다. 이 맥락에서, 용어 "본체로부터 먼" 은 본체에 대하여 보호 층의 먼 사이드에 관련된다.
추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 유기불소 화합물을 향한 제 2 재료의 반응성은 장치들의 동작 컨디션들에서 제 1 재료의 반응성보다 더 낮기 때문에, 유기불소 화합물 뿐만 아니라 고체 컴포넌트 양자 모두의 분해가 감소될 수 있거나 심지어 제거될 수 있다.
특히 바람직한 실시형태에 따르면, 제 2 재료는 장치의 동작 컨디션들에서 유기불소 화합물 또는 그 임의의 분해 산물을 향해 불활성이고, 이것은 장치의 동작 컨디션들에서 이들 컴포넌트들을 향해 전혀 반응성이 없다는 것을 의미한다.
제 2 재료는, 장치의 동작 컨디션들에서, 1 년보다 많은, 특히 3 년 또는 5 년 또는 10 또는 20 년 보다 많은 기간 동안의 절연 유체에 대한 노출 동안 변하지 않고 유지하도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 가장 바람직하게는, 고체 컴포넌트 또는 유기불소 화합물 어떤 것도 적어도 1 년, 특히 적어도 3 년 또는 5 년 또는 10 또는 20 년 동안 분해되지 않는다.
본 발명에 따르면, 유기불소 화합물은 플루오로에테르들, 특히 하이드로플루오로에테르들, 예를 들어 하이드로플루오로모노에테르들, 또는 퍼플루오로에테르들, 플루오로케톤들, 특히 퍼플루오로-케톤들, 플루오로올레핀들, 특히 하이드로플루오로올레핀들, 및 플루오로니트릴들, 특히 퍼플루오로니트릴들, 및 그 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택된다.
이로써, 절연 유체는 4 내지 12 개의 탄소 원자들을 함유하는, 바람직하게는 정확히 5 개의 탄소 원자들 또는 정확히 6 개의 탄소 원자들 또는 이들의 혼합물들을 함유하는 플루오로케톤을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명에 의해 달성되는 이점들은, 케톤 기가 친핵성 치환되는 것으로부터 발생할 수도 있는 임의의 문제가 회피될 수 있기 때문에, 절연 유체가 위에서 정의된 바와 같은 플루오로케톤을 포함하는 경우 특히 확연하다.
본 출원에서 사용된 바와 같이, 용어 "플루오로케톤" 은 광범위하게 해석될 것이고 퍼플루오로케톤들 및 하이드로플루오로케톤들 양자 모두를 포함할 것이고, 또한 포화된 화합물들 및 비포화된 화합물들, 즉 탄소 원자들 간의 이중 및/또는 삼중 본드들을 포함하는 화합물들 양자 모두를 포함할 것이다. 플루오로-케톤들의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 체인은 선형 또는 분기형일 수 있거나, 또는 선택적으로 하나 이상의 알킬 기들에 의해 치환되는 링을 형성할 수 있다. 예시적인 실시형태들에서, 플루오로케톤은 퍼플루오로케톤이다. 추가의 예시적인 실시형태에서, 플루오로케톤은 분기형 알킬 체인, 특히 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 체인을 갖는다. 또 추가의 예시적인 실시형태들에서, 플루오로케톤은 완전히 포화된 화합물이다.
언급된 바와 같이, 절연 유체는 정확히 5 개의 탄소 원자들 또는 정확히 6 개의 탄소 원자들 또는 그 혼합물들을 함유하는 플루오로케톤을 포함한다는 것이 특히 바람직하다. 6 개보다 많은 탄소 원자들을 갖는 더 큰 체인 길이를 갖는 플루오로케톤들과 비교하여, 5 또는 6 개의 탄소 원자들을 함유하는 플루오로케톤들은 비교적 낮은 비등점 (boiling point) 의 이점을 갖는다. 따라서, 장치가 저온에서 사용되는 경우에도, 액화와 함께 갈 수도 있는 문제들이 회피될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 플루오로케톤은, 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되는 다음의 구조식에 의해 정의된 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물이다:
Figure 112017063236686-pct00001
Figure 112017063236686-pct00002
Figure 112017063236686-pct00003
Figure 112017063236686-pct00004
Figure 112017063236686-pct00005
5 개 이상의 탄소 원자들을 함유하는 플루오로케톤들은 또한, 그들이 일반적으로 인간의 안전을 위해 두드러진 마진들을 갖는 무독성이기 때문에 유리하다. 이것은, 독성이 있고 매우 반응성인 헥사플루오로아세톤 (또는 헥사플루오로 프로파논) 과 같이 4 개 미만의 탄소 원자들을 갖는 플루오로케톤들과는 대조적이다. 특히, 본원에서 C5K 로 간단히 명명된, 정확히 5 개의 탄소 원자들을 함유하는 플루오로케톤들, 및 정확히 6 개의 탄소 원자들을 함유하는 플루오로케톤들은 500 ℃ 까지 열적으로 안정하다.
본 발명의 실시형태들에서, 분기형 알킬 체인을 갖는 플루오로케톤들, 특히 C5K 는, 그 비등점들이 직선의 알킬 체인을 갖는 대응하는 화합물들 (즉, 동일한 분자식을 갖는 화합물들) 의 비등점들보다 더 낮기 때문에 바람직하다.
실시형태들에 따르면, C5K 는 퍼플루오로케톤이고, 특히 분자식 C5F10O 를 갖고, 즉 탄소 원자들 간의 이중 또는 삼중 본드들 없이 완전히 포화된다. 플루오로케톤 C5K 는 더 바람직하게, 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로-메틸)부탄-2-온 (또한, 데카플루오로-2-메틸부탄-3-온 으로 명명됨), 1,1,1,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로펜탄-2-온, 1,1,1,2,2,4,4,5,5,5-데카플루오로펜탄-3-온 및 옥타플루오로 사이클로펜타논으로 이루어진 군으로부터 선택될 수도 있고, 가장 바람직하게는 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)부탄-2-온이다.
1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)부탄-2-온 은 다음의 구조식 (I) 에 의해 표현될 수도 있다:
Figure 112017063236686-pct00006
분자식 CF3C(0)CF(CF3)2 또는 C5F10O 인 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)부탄-2-온 은 고 전압 및 중간 전압 절연 애플리케이션들에 대해 특히 바람직한 것으로 발견되었는데, 이것이 높은 유전성 절연 성능의 이점들을 갖고, 특히 유전체 캐리어 가스와의 혼합물에서 매우 낮은 GWP 를 갖고 낮은 비등점을 갖기 때문이다. 이것은 0 의 ODP 를 갖고, 실제로 무독성이다.
실시형태들에 따르면, 더욱 더 높은 절연 성능들은 상이한 플루오로케톤 성분들의 혼합물을 조합함으로써 달성될 수 있다. 실시형태들에서, 전술되고 여기서 간단히 C5K 로 명명된, 정확히 5 개의 탄소 원자들을 함유하는 플루오로케톤, 및 간단히 플루오로케톤 C6K 또는 C7K 로 명명된, 정확히 6 개의 탄소 원자들 또는 정확히 7 개의 탄소 원자들을 함유하는 플루오로케톤이 유리하게, 동시에 유전성 절연의 부분일 수 있다. 따라서, 절연 유체는 1 보다 많은 플루오로케톤을 갖고 달성될 수 있고, 각각은 그 자체가 절연 유체의 절연 강도 (dielectric strength) 에 기여한다.
실시형태들에서, 추가의 플루오로케톤 C6K 또는 C7K 은, 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되는 다음의 구조식에 의해 정의된 화합물들로 이루어진 군:
Figure 112017063236686-pct00007
Figure 112017063236686-pct00008
및
Figure 112017063236686-pct00009
뿐만 아니라 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 체인이 링을 형성하고, 하나 이상의 알킬기들로 치환되는 (IIh) 정확히 6 개의 탄소 원자들을 갖는 임의의 플루오로케톤으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물이고;
및/또는 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되는 다음의 구조식에 의해 정의된 화합물들로 이루어진 군:
Figure 112017063236686-pct00010
Figure 112017063236686-pct00011
Figure 112017063236686-pct00012
Figure 112017063236686-pct00013
Figure 112017063236686-pct00014
및
Figure 112017063236686-pct00015
예를 들어, 도데카플루오로-사이클로헵타논,
뿐만 아니라 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 체인이 링을 형성하고, 하나 이상의 알킬 기들로 치환되는 (IIIo) 정확히 7 개의 탄소 원자들을 갖는 임의의 플루오로 케톤으로부터 선택된 화합물이다.
본 발명은 구조식 (Ia) 내지 (Ii), (IIa) 내지 (IIh), (IIIa) 내지 (IIIo) 에 따른 화합물들, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물들의 각각의 화합물 또는 각각의 조합을 포함한다.
본 발명의 장치의 특정 애플리케이션에 따라, (위에서 언급된 명칭 "C6K" 하에 속하는) 정확히 6 개의 탄소 원자들을 함유하는 플루오로케톤이 바람직할 수도 있고; 이러한 플루오로케톤은 인간의 안전을 위한 두드러진 마진들을 갖는 무독성이다.
실시형태들에서, C5K 와 유사한 플루오로케톤 C6K 는 퍼플루오로-케톤이고/이거나 분기형 알킬 체인, 특히 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 체인을 갖고, 및/또는 플루오로케톤 C6K 는 완전히 포화된 화합물들을 함유한다. 특히, 플루오로케톤 C6K 는 분자식 C6F120 을 갖고, 즉 탄소 원자들 간의 이중 또는 삼중 본드들 없이 완전히 포화된다. 보다 바람직하게, 플루오로케톤 C6K 는 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온 (또한, 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온 으로 명명됨), 1,1,1,3,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)펜탄-2-온 (또한, 도데카플루오로-4-메틸펜탄-2-온 으로 명명됨), 1, 1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-(트리플루오로메틸)펜탄-2-온 (또한, 도데카플루오로-3-메틸펜탄-2-온 으로 명명됨), 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-3, 3-bis-(트리플루오로메틸)부탄-2-온 (또한, 도데카플루오로-3,3-(디메틸)부탄-2-온 으로 명명됨), 도데카플루오로헥산-2-온, 도데카플루오로헥산-3-온 으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 특히 언급된 1,1,1,2,4,4,5,5, 5-노나플루오로-2-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온 이고; 또는 이것은 분자식 C6F10O 인 데카플루오로사이클로헥사논일 수 있다.
1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온 (또한, 도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온 으로 명명됨) 은 다음의 구조식 (II) 에 의해 표현될 수 있다:
Figure 112017063236686-pct00016
1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온 (여기서, 간단히 분자식 C2F5C(0)CF(CF3)2 인 "C6-케톤" 으로 지칭됨) 은 그 높은 절연 특성들 및 그 매우 낮은 GWP 때문에 고 전압 절연 애플리케이션들에 대해 특히 바람직한 것으로 발견되었다. 구체적으로, 그 압력-감소된 절연파괴 전계 강도는 약 240 kV / (cm*bar) 이고, 이것은 더욱 낮은 절연 강도 (Ecr = 25 kV / (cm*bar)) 를 갖는 공기보다 훨씬 높다. 이것은 0 의 오존 붕괴 포텐셜을 갖고, 무독성이다 (약 100,000 ppm 의 LC50). 따라서, 환경 영향은 매우 낮고, 동시에 인간의 안전에 대한 두드러진 마진들이 달성된다.
부가적으로 또는 대안으로, 절연 유체는 바람직하게, 적어도 3 개의 탄소 원자들을 함유하는 하이드로플루오로모노에테르를 포함한다.
위에서 언급된 바와 같이, 유기불소 화합물은 또한, 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀일 수 있다. 보다 구체적으로, 플루오로올레핀 또는 하이드로플루오로올레핀은 각각 정확히 3 개의 탄소 원자들을 함유한다.
특정 실시형태들에 따르면, 하이드로플루오로올레핀은 따라서, 1,1,1,2-테트라플루오로프로펜 (HFO-1234yf), 1,2,3,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234yc), 1,1,3,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234zc), 1,1,1,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234ze), 1,1,2,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234ye), 1,1,1,2,3-펜타플루오로프로펜 (HFO-1225ye), 1,1,2,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFO-1225yc), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFO-1225zc), (Z)1,1,1,3-테트라-플루오로프로펜 (HFO-1234zeZ), (Z)1,1,2,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234yeZ), (E)1,1,1,3-테트라플루오로프로펜 (HFO-1234zeE), (E)1,1,2,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234yeE), (Z)1,1,1,2,3-펜타플루오로프로펜 (HFO-1225yeZ), (E)1,1,1,2,3-펜타플루오로프로펜 (HFO-1225yeE), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
위에서 언급된 바와 같이, 유기불소 화합물은 또한, 플루오로니트릴, 특히 퍼플루오로니트릴일 수 있다. 특히, 유기불소 화합물은 플루오로니트릴, 구체적으로 2 개의 탄소 원자들, 3 개의 탄소 원자들 또는 4 개의 탄소 원자들을 함유하는 퍼플루오로니트릴일 수 있다.
보다 특히, 플루오로니트릴은 퍼플루오로-알킬니트릴, 구체적으로 퍼플루오로아세토니트릴, 퍼플루오로-프로피오니트릴 (C2F5CN) 및/또는 퍼플루오로부티로니트릴 (C3F7CN) 일 수 있다.
가장 특히, 플루오로니트릴은 (식 (CF3)2CFCN 에 따른) 퍼플루오로-이소부티로니트릴 및/또는 (식 CF3CF(OCF3)CN 에 따른) 퍼플루오로-2-메톡시프로펜니트릴일 수 있다. 물론, 퍼플루오로이소부티로니트릴이 특히, 그 낮은 독성으로 인해 바람직하다.
추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 절연 유체는 이산화탄소 (CO2) 를 포함한다. 부가적으로 또는 대안으로, 절연 유체는 공기 또는 특히 산소 (O2), 질소 (N2), 이산화탄소 (CO2) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 공기 성분을 포함한다.
특정 실시형태들에 따르면, 절연 유체는 산소와의 혼합물에서 이산화탄소를 포함한다. 이로써, 이산화탄소의 양 대 산소의 양의 비가 50:50 내지 100:1 의 범위인 것이 바람직하다.
특히, 고 전압 스위치기어에서 전류를 차단하는 관점에서, 이산화탄소의 양 대 산소의 양의 비율은 80:20 내지 95:5, 보다 바람직하게는 85:15 내지 92:8, 더욱 더 바람직하게는 87:13 내지 90:10 미만의 범위이고, 특히 약 89:11 인 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 한편으로는 적어도 5 % 의 몰 분율로 존재하는 산소는 고전류 아크로 반복적인 전류 중단 사건 후에도 그을음 형성이 방지되는 것을 허용한다는 것이 발견되었다. 다른 한편으로는, 최대 20 % (즉, 20 % 이하), 보다 특히 최대 15 % (즉, 15 % 이하) 의 몰분율로 존재하는 산소는 산화에 의한 전기 장치의 재료의 분해 위험을 감소시킨다.
본 발명의 맥락에서 사용된 바와 같이, 용어 "장치" 또는 "전기 장치" 는 구체적으로, 가스-절연 장치에 관련된다. 특히, 이것은 고전압 장치, 고압 장치, 저전압 장치, 직류 장치, 스위치기어, 공기-절연 스위치기어, 공기-절연 스위치기어의 부품 또는 컴포넌트, 가스-절연 금속-캡슐화된 스위치기어 (GIS), 가스-절연 금속-캡슐화된 스위치기어의 부품 또는 컴포넌트, 가스-절연 송신선 (GIL), 부스 바 (busbar), 부싱, 가스-절연 케이블, 케이블 조인트, 전류 트랜스포머, 전압 트랜스포머, 센서들, 습도 센서들, 서지 (surge) 피뢰기, 커패시터, 인덕턴스, 저항기, 전류 제한 기, 고전압 스위치, 접지 스위치, 차단기, 결합형 차단기 및 접지 스위치, 부하-차단 스위치, 회로 차단기, 가스 회로 차단기, 가스-절연 진공 회로 차단기, 발전기 회로 차단기, 중간 전압 스위치, 링 메인 유닛, 리클로저, 섹셔널라이저, 저 전압 스위치, 가스-절연 스위치, 트랜스포머, 배전 트랜스포머, 파워 트랜스포머, 탭 체인저, 트랜스포머 부싱, 전기 회전 기계, 발전기, 모터, 드라이브, 반도체 디바이스, 전력 반도체 디바이스, 전력 컨버터, 컨버터 스테이션, 컨버터 빌딩; 및 이러한 디바이스들의 컴포넌트들 및/또는 조합이거나 이들의 부분이다.
전술된 장치 외에, 본 발명은 또한, 이러한 장치의 고체 컴포넌트에 관련되고, 컴포넌트의 표면의 적어도 일부는 유기불소 화합물을 포함하는 절연 유체에 직접적으로 노출된다. 전술된 것과 유사하게, 고체 컴포넌트는 제 1 재료로 만들어진 본체 및 제 2 재료로 만들어지고 본체에 직접 또는 간접적으로 도포되는 보호 층을 포함하고, 제 2 재료는 제 1 재료와 상이하며, 보호 층은 적어도 50 ㎛ 의 두께를 갖는다.
따라서, 유기불소 화합물을 향한 반응성이 전혀 없거나 감소된 반응성을 갖는 고체 컴포넌트가 제공될 수 있고, 이것은 동시에 장치 내부의 고체 컴포넌트의 기술적 요건에 순응한다. 본체에 대해 SF6 절연 장치에서의 사용을 위해 잘-확립된 재료가 선택될 수 있기 때문에, 다른 기술적 요건들 모두에 매칭하는 완전 유기불소-호환 가능 재료의 힘든 개발이 제거될 수 있다.
본 발명의 장치에 대해 전술된 바람직한 특성들은 마찬가지로, 고체 컴포넌트에 대해 개시되고, 반대의 경우도 마찬가지이다. 특히, 고체 컴포넌트들의 적어도 일부의 본체는 폴리머 재료, 세라믹, 복합 재료, 특히 절연 복합 재료, 및 그 혼합물들 또는 조합들을 포함하거나 이들로 이루어진다.
본 발명의 장치에 대해 전술된 것과 또한 유사하게, 제 2 재료는 바람직하게, 에폭시 수지들, 폴리올레핀들, 특히 수소화 폴리올레핀들 또는 플루오르화 폴리올레핀들 및 보다 특히 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리우레탄들, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리머 재료를 포함하거나 이들로 이루어진다.
고체 컴포넌트 및 이에 따른 장치의 특정 실시형태에 따르면, 보호 층은 적어도 100 ㎛, 바람직하게는 적어도 200 ㎛, 더 바람직하게는 적어도 300 ㎛, 및 가장 바람직하게는 적어도 500 ㎛ 의 두께를 갖는다. 따라서, 보호 층을 통한 낮은 가스 투과가 보장될 수 있다. 이에 의해, 보호 층은, 낮은 가스 투과를 제공하지만 동시에 보호 층의 양을 최소로 유지하는, 50 ㎛ 내지 100 ㎜, 바람직하게는 200 ㎛ 내지 50 ㎜, 보다 바람직하게는 300 ㎛ 내지 10 ㎜, 및 가장 바람직하게는 500 ㎛ 내지 5 ㎜ 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
실시형태들에서, 달성되는 고온 저항성의 관점에서, 보호 층의 폴리머 재료, 특히 에폭시 수지는 100 ℃ 보다 높은 유리 전이 온도를 갖는다. 언급된 바와 같이, 이것은 특히, 고온에서도 보호 층을 통한 낮은 가스 투과에 기여한다.
특히, 보호 층을 통한 매우 낮은 가스 투과의 관점에서, 보호 층의 폴리머 재료, 특히 에폭시 수지는 50 % 내지 100 % 범위의 가교결합 밀도를 갖는다. 이 맥락에서, 가교결합 밀도는 가교결합을 형성하기 위해 반응하는 작용기의 비율과 관련된다. 폴리머 재료가 에폭시 수지인 경우에서, 에폭시 기들의 50 % 내지 100 % 가 따라서 가교-결합을 형성하도록 반응한다.
대안으로 또는 부가적으로, 가스 투과는 보호 층이 본체 상에 간접적으로 도포되고 추가의 바람직한 실시형태에 따라 본체와 보호 층 사이에 보강층을 배열함으로써 감소될 수 있다. 이와 관련하여, 보강 층은 폴리에스테르를 포함하거나 이것으로 이루어지는 것이 특히 바람직하다.
전술된 장치 및 고체 컴포넌트에 추가로, 본 발명은 또한 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및/또는 사용을 위한 전기 장치의 적어도 하나의 고체 컴포넌트의 반응을 방지하는 방법에 관련되고, 상기 장치는 절연 공간을 인클로징하는 하우징 및 절연 공간에 배열된 전기적 도전성 부분을 포함하고, 상기 절연 공간은 유기불소 화합물을 포함하는 유전성 절연 유체를 함유하며, 장치의 적어도 하나의 고체 컴포넌트는 절연 유체에 직접적으로 노출된다.
방법은,
a) 적어도 하나의 고체 컴포넌트의 본체를 제공하는 단계로서, 상기 본체는 제 1 재료로 만들어지는, 상기 본체를 제공하는 단계 및
b) 본체의 표면 위에 제 2 재료로 만들어진 보호 층을 도포하는 단계를 포함하고,
유기불소 화합물을 향한 제 2 재료의 반응성은 장치의 동작 컨디션들에서 유기불소 화합물을 향한 제 1 재료의 반응성보다 더 낮다.
특히, 보호 층의 재료는 장치의 동작 컨디션들에서 절연 유체를 향해 적어도 대략 불활성이다.
본 발명의 고체 컴포넌트 및 장치에 대해 전술된 바람직한 특성들은 방법에 대해 여기에 마찬가지로 개시되고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
또한, 본 발명은 특히 본원에 개시된 장치에서, 폴리머 재료의 사용에 관련되고, 폴리머 재료는 유기불소 화합물과 유기불소 화합물을 향해 반응성인 고체 컴포넌트 간의 반응을 방지하기 위한 보호 층에 대해, 에폭시 수지들, 폴리올레핀들, 특히 수소화 폴리올레핀들 또는 프루오르화 폴리올레핀들 및 보다 특히, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리우레탄들, 및 그 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 개시물 전체에 걸쳐, 본 발명의 맥락에서 사용된 바와 같이, 용어 "보호 층" 은 임의의 코팅을, 특히 래커 (lacquer) 및/또는 페인팅, 예를 들어 유전체 래커 및/또는 유전체 페인팅의 형태로 본체 상에 적용 가능한, 예를 들어 유전체 코팅 또는 반도전성 코팅 또는 약간 도전성 코팅 또는 금속 코팅 또는 예를 들어 이러한 코팅 층들의 조합을 함유하는 멀티층 코팅을 포함한다. 따라서, 보호 층 (10) 은 유전체 재료 또는 반도체 재료 또는 약간 도전성 재료 또는 금속 재료로 만들어지거나, 또는 이러한 재료들의 조합을 함유하는 멀티층을 형성한다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 보호 층은 장치를 유전체 파손으로부터 보호한다. 이 양태에 따르면, 본 발명은 또한, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및/또는 사용을 위한 전기적 장치의 유전체 성능을 강화시키는 방법에 관한 것이고, 상기 장치는 절연 공간을 인클로징하는 하우징 및 절연 공간에 배열된 전기적 도전성 부분을 포함하고, 상기 절연 공간은 유기불소 화합물을 포함하는 유전성 절연 유체를 함유하고, 장치의 적어도 하나의 고체 컴포넌트는 절연 유체에 직접적으로 노출되며, 이 방법은,
A) 적어도 하나의 고체 컴포넌트의 본체를 제공하는 단계,
B) 본체의 표면 상에 코팅을 도포하는 단계를 포함하며,
단계 B) 에서 도포된 코팅의 표면은 단계 A) 의 본체의 표면보다 더 매끄럽다.
코팅은 전기적 장치, 특히 스위칭 장치, 보다 특히 인터럽터의 유전체 성능 (유전체 파손 한계) 를 강화시킨다는 것이 발견되었다. 스위칭 장치에 배열된 고체 컴포넌트의 본체에 코팅이 도포되면, 이 본체의 표면은 더 매끄러워진다. 따라서, 입자들에 대한 감도가 감소된다.
이 효과는, 부분 방전 이벤트들이 입자들의 존재에 의해 트리거링된다는 사실에 의해 설명될 수 있다. 부분 방전이 발생하기 위한 요건은, 국부적인 전계 강화가, 입자의 치수들로 인해, 절연 가스의 개시 전압을 초과한다는 것이다. 미세한 돌출들을 갖는 거친 표면들에 대해서도 동일하게 유효하다: 이들 돌출들에서 국부적인 필드 강화는 부분 방전 이벤트들을 개시할 수 있다. 이것은, 본 발명의 방법에 따라 본체의 표면을 매끄럽게 함으로써 효율적으로 방지된다. 따라서, 도전성 부분들에는 코팅되지 않은 절연 시스템의 파손 필드를 초과하는 전계들이 유전적으로 실패 없이 가해질 수 있다. 다시 말해, 코팅된 접촉부들에 대한 파손 한계가 증가된다.
특히, 이 제 2 양태에 관련하여, 보호 층은 바람직하게 래커이다. 이와 관련하여, 분말 래커, 특히 에폭시 수지계의 분말 래커, 예컨대 "RELEST® Powder EP Protect grey/grau S/M", 또는 수성 래커, 특히 에폭시 수지계의 수성 래커, 예컨대 "SEEVENAX-Schutzlack 312-55" 이 사용될 수 있다.
비교적 두꺼운 코팅, 특히 1 mm 내지 10 mm 범위의 두께가 본체에 도포되는 경우, 코팅의 재료는 바람직하게, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르이미드, 폴리에테르 에테르 케톤, 파릴렌 NTM, 누플론TM, 실리콘, 에폭시 수지들 뿐만 아니라 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상대적으로 얇은 코팅, 특히 60 ㎛ (마이크로미터) 내지 100 ㎛ (마이크로 미터) 범위의 두께가 본체에 도포되는 경우, 코팅의 재료는 바람직하게, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 파릴렌 NTM (즉, 방향족 탄화수소 폴리머들), 누플론TM (즉, 플루오르화 폴리머들), 폴리아미드, 에틸렌-모노클로로트리플루오로에틸렌 코폴리머, 보다 특히 HALARTM 및 HALARTM C, 뿐만 아니라 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명은 첨부된 도면들의 방식에 의해 추가로 예시된다.
도 1 은 단면의, 본 발명에 따른 고체 컴포넌트의 표면-부근 영역의 개략도에 관한 것이다;
도 2 는 100 ℃ 에서 한 달 동안 습한 또는 건조한 컨디션들에서 다양한 고체 컴포넌트들에 절연 유체를 방치한 후, 유기불소 화합물을 포함하는 절연 유체에서의 분해 산물 헵타플루오로프로판의 볼륨 농도에 관한 것이며;
도 3 은 100 ℃ 에서 한 달 동안 습한 또는 건조한 컨디션들에서 다양한 고체 컴포넌트들에 절연 유체를 방치한 후, 유기불소 화합물을 포함하는 절연 유체에서의 분해 산물 헥사플루오로프로펜의 볼륨 농도에 관한 것이다.
본 발명에 따른 장치 또는 전기 장치에서, 도 1 에 도시된 고체 컴포넌트 (2) 는 장치의 절연 공간 (4) 에 포함된 절연 유체 (3) 에 직접적으로 노출되는 방식으로 배열된다. 도시된 실시형태에서, 절연 유체 (3) 는 예를 들어, 절연 가스 (31) 이다. 이것은 또한, 액체일 수도 있다.
고체 컴포넌트 (2) 는 제 1 재료로 만들어진 본체 (5) 를 포함한다. 특히, 이 재료는, 예를 들어 폴리아미드들과 같이, SF6-절연 장치에서의 사용을 위해 잘-확립된 임의의 재료일 수 있다. 도 1 에 도시된 특정 경우에서, 제 1 재료는 절연체이다.
도시된 실시형태에서, 고체 컴포넌트 (2) 는 절연 유체에 노출된 제 1 사이드 (6) 및 제 1 사이드로부터 멀고 절연 유체 (31) 에 노출되지 않은 제 2 사이드 (미도시) 를 갖는다.
고체 컴포넌트 (2) 의 제 1 사이드 (6) 를 대면하는 본체 (5) 의 사이드 (8) 상에는, 제 1 재료와는 상이한 제 2 재료로 만들어지는 보호 층 (10) 이 도포된다. 따라서, 본체 (5) 로부터 먼 사이드 상에서, 보호 층 (10) 의 표면은 절연 유체에 직접적으로 노출된다.
도시된 실시형태에서, 보호 층 (10) 은 본체 (5) 상에 직접적으로 도포되고, 이것은 본체 (5) 와 보호 층 (10) 사이에 형성된 중간 층이 없다는 것을 의미한다. 그러나, 본체 (5) 와 보호 층 (10) 사이에, 접착 촉진제 및/또는 프라이머와 같은 중간 층을 제공하는 것도 또한, 생각할 수 있다. 이 경우에서, 보호 층은 본체 (5) 상에 간접적으로 도포된다.
제 2 재료는 에폭시 수지들, 폴리올레핀들, 특히 수소화 폴리올레핀들 또는 플루오르화 폴리올레핀들, 보다 특히 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리우레탄들 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리머 재료를 포함하거나 이들로 이루어진다.
실시형태들에서, 보호 층 (10) 은 유전체 재료로 만들어진다. 추가의 실시형태들에서, 보호 층 (10) 은 본체 (5) 상에 도포된 코팅, 래커, 페인팅, 또는 이들의 조합이다.
본체 (5) 가 절연 유체와 직접 접촉하게 되는 것을 방지함으로써, 보호 층 (10) 은 제 1 재료를 유기불소 화합물 또는 유기불소 화합물의 분해 산물들과 같은 절연 유체의 임의의 다른 성분과의 반응으로부터 차폐시킨다. 절연 유체 뿐만 아니라 고체 컴포넌트 양자 모두의 무결성이 따라서, 보장될 수 있다.
위에서 언급된 상이한 폴리머 재료들 중에서, 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 에폭시 수지들이 매우 바람직하다. 도 2 및 도 3 에 따르면, 유기불소-화합물-함유 절연 유체에 상이한 에폭시 수지 등급들을 노출시키는 것은 대부분의 경우들에서 분해 산물들 헵타플루오로프로판 및 헥사플루오로-프로펜 각각의 생성이 거의 없는 결과를 초래하였다. 특정 경우에서, 캐리어 가스로서 기술적 공기의 혼합물 (80 % N2 및 20 % C02) 과 결합한 C5K 가 사용되었고, 이에 의해 C5K 대 캐리어 가스의 비율은 애플리케이션의 온도에 따라 변경되었고 C5K 의 최대 부분 압력을 갖지만 장치에서 응축을 피하도록 선택되었다.
헵타플루오로프로판 및 헥사플루오로프로펜은 사용된 유기불소 화합물의 주요 분해 산물들이고, 따라서 절연 유체와의 고체 컴포넌트의 재료의 호환성에 대한 표시자들로서 사용될 수 있다. 이들 분해 산물들 양자 모두에 대한 최고 농도들은 에폭시 수지 등급 4A-PG-04 N 및 4A-PG-04 D 에 대해 결정되었다. 그러나 이 등급에 대해 결정된 농도는, SF6 절연 장치에서의 사용을 위해 개발된 (MgO, CaO, NaO, 아민들 및 페놀들과 같은 기본 충진제들 및 첨가제들 양자 모두를 함유하는) 열가소성 수지 및 종래의 실링재들에 대해 결정되는 농도보다 훨씬 더 낮고: 반면에, 유기불소 화합물 함유 절연 유체에 노출된 후, 이들 실링재들 및 열가소성 수지는 4 % 보다 많은 농도로 헵타플루오로프로판을 생성하고, 에폭시 수지 등급 4A-PG-04 에 의해 생성된 농도는 단지 약 1.8 % 이다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 보호 층은 적어도 50 ㎛ 의 두께를 갖는다. 이 두께의 보호 층에 의해, 특히 유기불소 화합물의 가스 투과가 무시될 수 있다는 것이 발견되었다. 따라서, 보호 층은 유기-불소 화합물이, 유기불소 화합물을 향하여 잠재적으로 반응하는 제 1 재료로 침투하는 것을 방지한다. 이것은, 유기불소 화합물이 분해 반응들을 받지 않는다는 것을 고려하면, 장기의 기간에 걸쳐 기능성이 유지되는 유전성 절연 유체에 대해서 뿐만 아니라 중요한 결과들을 갖는다. 또한, 유전성 절연 재료이거나 또는 이 재료로 만들어지는, 고체 컴포넌트 또는 그 본체는, 그것이 유전성 절연 유체에 의해 화학적으로 공격받지 않기 때문에 장기의 기간에 걸쳐 그 절연 기능을 유지한다.
예를 들어, 폴리아미드 성분들이 플루오로-케톤에 노출되었을 때 그 자체가 이 노출에 의한 분해를 겪는 극도로 불안정하게 되는 통상적으로 관측된 문제가 회피될 수 있다. 비보호 폴리아미드 성분들과 비교하여, 보호 층으로 커버되는 본 발명에 따른 고체 폴리아미드 성분들은 기계적 응력에서 쉽게 파손되지 않고, 절연 유체의 유전 특성들이 장기의 기간 동안 유지된다.
이는, 폴리아미드 또는 폴리아미드 복합물을 포함하거나 이들로 이루어지는 고체 컴포넌트 또는 그 본체에, 알칼리 또는 알칼리 토류 양이온을 함유하는 고체 컴포넌트 또는 그 본체에, 예를 들어, 섬유 보강 복합물에 및/또는 필러로서 MgO 또는 CaO 를 함유하는 엘라스토머에 동일하게 적용되는데, 본 발명의 보호 층 없이, 이들 재료들은 모두, 예를 들어 플루오로케톤의 케톤 모이어티 (moiety) 또는 플루오로니트릴의 니트릴 모이어티의 친핵성 치환하는 경향이 있기 때문이다.
또한, 위에서 언급된 바와 같이, 유기불소 화합물을 향한 제 2 재료의 반응성은 장치의 동작 컨디션들에서 유기불소 화합물을 향한 제 1 재료의 반응성보다 더 낮다. 구체적으로, 본 발명의 맥락에서 사용된 바와 같이, 용어 "반응성" 은 동작 컨디션들에서 유기불소 화합물 또는 임의의 분해 산물, 특히 그 작용기, 보다 구체적으로는 플루오로케톤이거나 이를 포함하는 유기불소 화합물의 경우에서 케톤 모이어티 또는 플루오로니트릴이거나 이를 포함하는 유기불소 화합물의 경우에서 니트릴 모이어티를 공격하는 재료의 능력 또는 경향에 관한 것이다. 따라서, 용어 "불활성의" 또는 "불활성" 은 동작 컨디션들에서 유기불소 화합물 또는 그 분해 산물을 화학적으로 공격하는 재료의 미존재 또는 무시할 만한 경향에 관련된다.
보호 층의 재료가 장치의 동작 컨디션들에서 절연 유체를 향해 적어도 대략 불활성인 특정 경우에서, 보호 층은, 첫 번째로 절연 유체에 직접적으로 노출되는 고체 컴포넌트 또는 그 본체의 표면으로부터 반응성 기들을 철회하며, 두 번째로 유기불소 화합물이 층을 통해 침투할 경우에서 발생할 가능성이 있는 제 1 재료와 유기불소 화합물의 반응을 방지하도록 이중 기능을 갖는다.
예를 들어, 적합한 보호 층은 멀티기능 에폭시 수지, 경화제 및 촉진제를 포함하는 경화된 에폭시 시스템이다. 더욱 더 특정한 용어들로, (멀티기능 에폭시 수지로서) Araldite®CY179, (경화제로서) Aradur® 917 및 Accelerator DY 070 을 포함하는 경화된 에폭시 시스템이 사용될 수 있다 (모두 Huntsman 으로부터 이용 가능함).
또한, 위에서 언급된 바와 같이, 제 1 재료, 즉 고체 컴포넌트의 재료 또는 적어도 하나의 고체 컴포넌트의 본체는 폴리머 재료, 세라믹, 복합 재료, 특히 절연 복합 재료, 및 그 혼합물들 또는 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하거나 이들로 이루어진다. 다시 말해, 제 1 재료는 유전성 절연 재료이다. 본 발명은 따라서, 고체 유전체 층이 전기 전도체들 또는 전극들 상에 도포되는 WO 2014/037566 의 교시와는 명확히 구별된다. 따라서, 교시 WO 2014/037566 가 해결하고자 하는 기술적 문제는 또한, 완전히 상이한, 즉 하이브리드 유전성 절연을 제공하는 것이다.
또한, 위에서 언급된 바와 같이, 보호 층의 폴리머 재료, 특히 에폭시 수지는 100 ℃ 보다 높은 유리 전이 온도 (Tg) 를 갖는다. 그러나, 고체 컴포넌트가 실링재인 경우에서, 실링재에 대해 상대적으로 낮은 Tg 의 가요성 재료가 일반적으로 바람직하기 때문에, 더 낮은 Tg 를 갖는 재료가 바람직할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 2 재료는 120 kg/m3 보다 높은, 바람직하게는 150 kg/m3 보다 높은, 더 바람직하게는 170 kg/m3 보다 높은, 그리고 가장 바람직하게는 220 kg/m3 보다 높은 밀도를 갖는다. 이 실시형태에 따르면, 이 밀도는 따라서, 예를 들어 WO 2004/094526 에 개시된, 특히 저 소실 폼 (foam) 의 케이블에서 사용되도록 절연 폼의 밀도보다 더 높다. 사실, 유전성 절연 유체에 함유된 유기불소 화합물의 반응을 방지하고자 하는 시도에서, 그리고 이를 위해, 또한 본체의 제 1 재료로의 낮은 가스 투과를 제공하도록, 본 발명에 따른 보호 층은 그 밀도에서 뿐만 아니라 그 기능에서, WO 2004/094526 의 폼과는 명확히 구별되어, 이것은 또한 유기불소 화합물-함유 절연 유체에 노출되지 않는다.
또한, 본 발명의 보호 층은, 가스-개방 측정 셀의 캐비티를 입자 오염으로부터 보호하는, WO 2014/037395 에 따른 커버와 같은, 본체 상에 도포되지 않는 임의의 셀프-지지 컴포넌트와는 명확히 구별된다.
본 출원 전체에 걸쳐, 장치에 대해 개시된 모든 실시형태들 및 이에 따른 청구항들은 장치의 고체 컴포넌트에 또한 적용 가능하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 또한, 방법들의 모든 실시형태들 또는 사용도 장치 및 고체 컴포넌트에 적용하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
2 고체 컴포넌트
3; 31 절연 유체; 절연 가스
4 절연 공간
5 본체
6 절연 유체에 노출된 고체 컴포넌트의 제 1 사이드
8 고체 컴포넌트의 제 1 사이드를 대면하는 본체의 사이드
10 보호 층; 코팅
12 본체로부터 먼 보호 층의 사이드

Claims (38)

  1. 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치로서,
    상기 장치는 절연 공간 (4) 을 인클로징하는 하우징 및 상기 절연 공간 (4) 에 배열된 전기적 도전성 부분을 포함하고, 상기 절연 공간 (4) 은 유기불소 화합물을 포함하는 유전성 절연 유체 (3, 31) 를 함유하고, 상기 장치의 적어도 하나의 고체 컴포넌트 (2) 는 상기 절연 유체 (3, 31) 에 직접적으로 노출되며,
    상기 절연 유체 (3, 31) 에 직접적으로 노출되는 상기 적어도 하나의 고체 컴포넌트 (2) 는 제 1 재료로 만들어진 본체 (5) 및 상기 제 1 재료와는 상이한 제 2 재료로 만들어진 보호 층 (10) 을 포함하고, 상기 보호 층 (10) 은 상기 본체 (5) 상에 직접적으로 또는 간접적으로 도포되고 적어도 50 ㎛ 의 두께를 갖고,
    상기 유기불소 화합물은 플루오로에테르들, 플루오로케톤들, 플루오로올레핀들, 플루오로니트릴들, 및 그 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 제 1 재료는 절연 재료이고, 폴리머 재료, 세라믹, 복합 재료, 및 그 혼합물들 또는 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 이루어지고;
    상기 제 2 재료는:
    에폭시 수지들, 폴리우레탄들, 및 그 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 또는
    상기 보호 층 (10) 이 1 mm 내지 10 mm 범위의 두께를 가지는 경우, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르이미드, 폴리에테르 에테르 케톤, 파릴렌 N™, 누플론™, 실리콘, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 또는
    상기 보호 층 (10) 이 60 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 두께를 가지는 경우, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 파릴렌 N™, 누플론™, 폴리아미드, 에틸렌-모노클로로트리플루오로에틸렌 코폴리머, 또는 HALAR™ 및 HALAR™ C, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는,
    폴리머 재료를 포함하거나 이들로 이루어지는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 재료는 유전체 재료로 만들어지는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 100 ㎛ 내지 100 mm 범위의 두께를 갖는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 50 ㎛ 내지 100 mm 범위의 두께를 갖는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 의 폴리머 재료, 또는 상기 에폭시 수지는 100 ℃ 보다 높은 유리 전이 온도 및 50 % 내지 100 % 범위의 가교결합 밀도 중 적어도 하나를 갖는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 래커, 또는 분말 래커, 또는 에폭시 수지계의 분말 래커이고; 또는 수성 래커, 또는 에폭시 수지계의 수성 래커인, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 컴포넌트 (2) 는 상기 절연 유체 (3, 31) 를 향해 배향된 제 1 사이드 (6) 및 상기 제 1 사이드 (6) 로부터 멀고 상기 절연 유체 (3, 31) 를 향해 배향되지 않은 제 2 사이드를 갖고, 상기 보호 층 (10) 은 상기 고체 컴포넌트 (2) 의 상기 제 1 사이드 (6) 를 대면하는 상기 본체 (5) 의 사이드 (8) 상에 도포되는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체 (5) 로부터 먼 사이드 (12) 상에서 상기 보호 층 (10) 의 표면은 상기 절연 유체 (3, 31) 에 직접적으로 노출되는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치의 동작 컨디션들에서, 상기 유기불소 화합물을 향한 상기 제 2 재료의 반응성은 상기 유기불소 화합물을 향한 상기 제 1 재료의 반응성보다 더 낮은, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 재료는 상기 장치의 동작 컨디션들에서 상기 유기불소 화합물 또는 그것의 임의의 분해 산물을 향해 반응성을 갖지 않는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 재료는, 상기 장치의 동작 컨디션들에서 1 년보다 많은 기간 동안의 상기 절연 유체 (3, 31) 에 대한 노출 동안 변하지 않고 유지되도록 구성되는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 상기 본체 (5) 상에 도포된 코팅, 래커, 페인팅, 또는 그 조합인, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기불소 화합물은, 하이드로플루오로에테르들, 또는 하이드로플루오로모노에테르들, 퍼플루오로에테르들, 퍼플루오로케톤들, 하이드로플루오로올레핀들, 퍼플루오로니트릴들, 및 그 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 유체 (3, 31) 는 4 내지 12 개의 탄소 원자들 또는 그 혼합물들을 함유하는 플루오로케톤을 포함하는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 유체 (3, 31) 는 적어도 3 개의 탄소 원자들을 함유하는 하이드로-플루오로모노에테르를 포함하는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 유체 (3, 31) 는 공기 또는 산소 (O2), 질소 (N2), 이산화탄소 (CO2) 및 이들의 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 공기 성분을 포함하는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 유체 (3, 31) 는 산소와의 혼합물에서, 이산화탄소 (CO2) 를 포함하는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 절연 유체 (3, 31) 는 이산화탄소 및 산소를 포함하고, 이산화탄소의 양 대 산소의 양의 비율은 50:50 내지 100:1 인, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치, 또는 가스-절연 장치는 고전압 장치, 중간 전압 장치, 저전압 장치, 직류 장치, 스위치기어, 공기-절연 스위치기어, 공기-절연 스위치기어의 부품 또는 컴포넌트, 가스-절연 금속-캡슐화된 스위치기어 (GIS), 가스-절연 금속-캡슐화된 스위치기어의 부품 또는 컴포넌트, 가스-절연 송신선 (GIL), 부스 바 (busbar), 부싱, 가스-절연 케이블, 케이블 조인트, 전류 트랜스포머, 전압 트랜스포머, 센서들, 습도 센서들, 서지 (surge) 피뢰기, 커패시터, 인덕턴스, 저항기, 전류 제한기, 고전압 스위치, 접지 스위치, 차단기, 결합형 차단기 및 접지 스위치, 부하-차단 스위치, 회로 차단기, 가스 회로 차단기, 가스-절연 진공 회로 차단기, 발전기 회로 차단기, 중간 전압 스위치, 링 메인 유닛, 리클로저, 섹셔널라이저, 저 전압 스위치, 임의의 유형의 가스-절연 스위치, 트랜스포머, 배전 트랜스포머, 파워 트랜스포머, 탭 체인저, 트랜스포머 부싱, 전기 회전 기계, 발전기, 모터, 드라이브, 반도체 디바이스, 전력 반도체 디바이스, 전력 컨버터, 컨버터 스테이션, 컨버터 빌딩; 및 이러한 디바이스들의 컴포넌트들 및 조합들 중 적어도 하나이거나 이들의 부분인, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  20. 제 1 항에 기재된 장치용 고체 컴포넌트 (2) 로서,
    상기 고체 컴포넌트 (2) 의 표면의 적어도 일부는 유기불소 화합물을 포함하는 절연 유체 (3, 31) 에 직접적으로 노출되고, 상기 고체 컴포넌트 (2) 는 제 1 재료로 만들어진 본체 (5) 및 제 2 재료로 만들어지고 상기 본체 (5) 상에 직접적으로 또는 간접적으로 도포되는 보호 층 (10) 을 포함하고, 상기 제 2 재료는 상기 제 1 재료와 상이하며 상기 보호 층 (10) 은 적어도 50 ㎛ 의 두께를 가지며,
    상기 유기불소 화합물은 플루오로에테르들, 플루오로케톤들, 플루오로올레핀들, 플루오로니트릴들, 및 그 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 제 1 재료는 절연 재료이고, 폴리머 재료, 세라믹, 복합 재료, 및 그 혼합물들 또는 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 이루어지고;
    상기 제 2 재료는:
    에폭시 수지들, 폴리우레탄들, 및 그 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 또는
    상기 보호 층 (10) 이 1 mm 내지 10 mm 범위의 두께를 가지는 경우, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르이미드, 폴리에테르 에테르 케톤, 파릴렌 N™, 누플론™, 실리콘, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 또는
    상기 보호 층 (10) 이 60 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 두께를 가지는 경우, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 파릴렌 N™, 누플론™, 폴리아미드, 에틸렌-모노클로로트리플루오로에틸렌 코폴리머, 또는 HALAR™ 및 HALAR™ C, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는,
    폴리머 재료를 포함하거나 이들로 이루어지는, 고체 컴포넌트.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 100 ㎛ 내지 100 mm 범위의 두께를 갖는, 고체 컴포넌트.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 50 ㎛ 내지 100 mm 범위의 두께를 갖는, 고체 컴포넌트.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 의 폴리머 재료, 또는 상기 에폭시 수지는 100 ℃ 보다 높은 유리 전이 온도를 갖는, 고체 컴포넌트.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 의 폴리머 재료, 또는 상기 에폭시 수지는 50 % 내지 100 % 범위의 가교결합 밀도를 갖는, 고체 컴포넌트.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 상기 본체 (5) 위에 간접적으로 도포되고, 상기 본체 (5) 와 상기 보호 층 (10) 사이에는 보강 층이 배열되고, 상기 보강 층은 폴리에스테르를 포함하거나 이것으로 이루어지는, 고체 컴포넌트.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 유전체 재료 또는 반도체 재료 또는 약간 도전성 재료 또는 금속 재료로 만들어지고, 또는 이러한 재료들의 조합을 함유하는 멀티-층 코팅을 형성하는, 고체 컴포넌트.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 상기 본체 (5) 상에 도포된 코팅, 래커, 페인팅, 또는 그 조합인, 고체 컴포넌트.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 고체 컴포넌트 (2) 또는 상기 고체 컴포넌트의 본체 (5) 는 고체 절연체 또는 포스트 절연체 또는 컴파트먼트 (compartment) 절연체 또는 중간-전압 GIS 또는 고-전압 GIS 에 배열된 또는 배열되기 위한 GIS 절연체이고, 또는 GIL 절연체 또는 가스-절연 트랜스포머용 트랜스포머 절연체 또는 가스-절연 케이블에서의 고체 절연체이고, 상기 보호 층 (10) 은 유전체 재료 또는 반도체 재료 또는 약간 도전성 재료로 만들어지고, 또는 이러한 재료들의 조합을 함유하는 멀티-층을 형성하는, 고체 컴포넌트.
  29. 제 20 항에 있어서,
    상기 고체 컴포넌트 (2) 또는 상기 고체 컴포넌트의 본체 (5) 는 실링 컴포넌트이고, 상기 보호 층 (10) 은 반도체 재료 또는 약간 도전성 재료 또는 금속 재료로 만들어지고, 또는 이러한 재료들의 조합을 함유하는 멀티-층을 형성하는, 고체 컴포넌트.
  30. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치의 적어도 하나의 고체 컴포넌트 (2), 또는 제 20 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 기재된 이러한 장치용 고체 컴포넌트의 반응을 방지하는 방법으로서,
    상기 장치는 절연 공간 (4) 을 인클로징하는 하우징 및 상기 절연 공간 (4) 에 배열된 전기적 도전성 부분을 포함하고, 상기 절연 공간 (4) 은 유기불소 화합물을 포함하는 유전성 절연 유체 (3, 31) 를 함유하고, 상기 장치의 적어도 하나의 고체 컴포넌트 (2) 는 상기 절연 유체 (3, 31) 에 직접적으로 노출되며,
    상기 방법은,
    a) 상기 적어도 하나의 고체 컴포넌트 (2) 의 본체 (5) 를 제공하는 단계로서, 상기 본체 (5) 는 제 1 재료로 만들어지는, 상기 본체를 제공하는 단계, 및
    b) 상기 본체 (5) 의 표면 위에 제 2 재료로 만들어진 보호 층 (10) 을 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 장치의 동작 컨디션들에서, 상기 유기불소 화합물을 향한 상기 제 2 재료의 반응성은 상기 유기불소 화합물을 향한 상기 제 1 재료의 반응성보다 더 낮은, 고체 컴포넌트의 반응을 방지하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 의 재료는 상기 장치의 동작 컨디션들에서 상기 절연 유체 (3, 31) 를 향해 반응성을 갖지 않는, 고체 컴포넌트의 반응을 방지하는 방법.
  32. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리머 재료가 상기 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치에서 사용되고,
    상기 폴리머 재료는, 상기 유기불소 화합물과 상기 유기불소 화합물을 향해 반응성인 고체 컴포넌트 (2) 사이의 반응을 방지하기 위한 보호 층 (10) 에 대해, 에폭시 수지들, 폴리우레탄들, 및 그 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  33. 제 20 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리머 재료가 상기 장치용 고체 컴포넌트에서 사용되고,
    상기 폴리머 재료는, 상기 유기불소 화합물과 상기 유기불소 화합물을 향해 반응성인 고체 컴포넌트 (2) 사이의 반응을 방지하기 위한 보호 층 (10) 에 대해, 에폭시 수지들, 폴리우레탄들, 및 그 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는, 고체 컴포넌트.
  34. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 전기 장치, 또는 제 20 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 기재된 이러한 장치용 고체 컴포넌트의 유전체 성능을 강화하는 방법으로서,
    상기 장치는 절연 공간 (4) 을 인클로징하는 하우징 및 상기 절연 공간 (4) 에 배열된 전기적 도전성 부분을 포함하고, 상기 절연 공간 (4) 은 유기불소 화합물을 포함하는 유전성 절연 유체 (3, 31) 를 함유하고, 상기 장치의 적어도 하나의 고체 컴포넌트 (2) 는 상기 절연 유체 (3, 31) 에 직접적으로 노출되며,
    상기 방법은,
    A) 상기 적어도 하나의 고체 컴포넌트 (2) 의 본체 (5) 를 제공하는 단계, 및
    B) 상기 본체 (5) 의 표면 위에 코팅 (10) 을 도포하는 단계를 포함하고,
    단계 B) 에서 도포된 상기 코팅 (10) 의 표면은 단계 A) 의 상기 본체 (5) 의 표면보다 더 매끄러운, 유전체 성능을 강화하는 방법.
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 층은 상기 본체 (5) 를 상기 절연 유체와 반응하는 것으로부터 보호하기 위한 것인, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 비-셀프-지지 구조를 형성하는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  37. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 유전체 재료 또는 반도체 재료 또는 약간 도전성 재료 또는 금속 재료로 만들어지거나, 이러한 재료들의 조합을 함유하는 멀티-층을 형성하는, 전기 에너지의 생성, 전달, 배분 및 사용 중 적어도 하나를 위한 장치.
  38. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 층 (10) 은 비-셀프-지지 구조를 형성하는, 고체 컴포넌트.
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