KR102458208B1 - 전기 에너지 전송 장치용 절연 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 에너지 전송 장치용 절연 매체에 관한 것으로서, 상기 절연 매체(13)는 실온 및 대기압에서 유체이고, 상기 절연 매체(13)는 적어도 이하의 구성요소들: 50 체적% 이상 내지 98 체적% 이하의 합성 공기; 및 2 체적% 이상 내지 50 체적% 이하의 유기 불소 화합물;을 갖는다.

Description

전기 에너지 전송 장치용 절연 매체
본 발명은 예를 들어 고전압 스위치 또는 유체 절연 튜브 전도체와 같은 전기 에너지 전송 장치용 절연 매체에 관한 것이고, 절연 매체는 실온 및 대기압에서 유체이다. 본 발명은 또한 이러한 절연 매체를 포함하는 전기 에너지 전송 장치에 관한 것이다.
예를 들어 고전압 스위치 또는 전원 스위치와 같은 전기 에너지 전송 장치는 관련 기술분야에 널리 알려져 있다. 이들은 높은 전류를 차단하는 역할을 한다. 전기 접속을 허용하기 위해 접촉될 수 있고 전기 접속 또는 전류를 차단하는 것을 가능하게 하기 위해 분리될 수 있는 접촉 소자들을 제공하는 것이 일반적이다.
접촉 소자들의 분리 시에 아크(arc)가 형성될 수 있다. 아크는 접촉 소자들의 재료에 부하를 가하여 그에 손상을 야기할 수 있다.
이를 방지하기 위해, 절연 매체 내에 접촉 소자들을 배열하는 것이 알려져 있다. 절연 매체는 예를 들어 기체 형태로 구성될 수 있고, 접촉 소자들이 배열되는 절연 공간을 충전할 수 있다.
예를 들어, DE 44 305 79 B4호는 메인 스위칭 접점 및 보조 스위칭 장치를 갖는 고전압 스위치에 관한 것으로서, 보조 스위칭 장치는 스위칭-온(switching-on) 저항의 삽입 하에 자신의 스위칭-온 상태에 도달하기 직전의 스위칭-온 과정 시에 메인 스위칭 접점을 브리징하고, 스위칭-오프(switching-off) 시에 그 접점 분리는 메인 스위칭 접점의 접점 분리 전에 발생하고, 보조 스위칭 장치의 이동은, 적어도 스위칭-오프 과정 중에, 보조 스위칭 장치의 제1 접촉편에 연결된 제1 피스톤/실린더 배열체 내에서 이동하는 유체에 의해 저속화된다. 황 헥스플루오라이드가 이 문헌에서 절연 매체로서 설명된다.
종래 기술로부터 공지된 이러한 해결책은, 특히 접촉 소자들 및 절연 매체의 가능한 장기간 안정성과 관련하여 추가의 향상 잠재성을 제공할 수 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술로부터 공지된 단점들을 적어도 부분적으로 극복하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 고전압 스위치들의 장기간 안정성이 향상될 수 있는 해결책을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 전기 에너지 전송 장치용 절연 매체에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 더욱이, 상기 목적은 청구항 제6항에 따른 고전압 스위치에서 아크 소호 매체로서 또는 튜브 전도체에서 절연 분위기로서 절연 매체의 사용에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 상기 목적은 또한 청구항 제7항의 특징을 갖는 전기 에너지 전송 장치에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항, 상세한 설명 또는 도면에서 설명되고, 종속항 또는 상세한 설명 또는 도면에서 설명되거나 도시되어 있는 추가의 특징은, 문맥상 명백하게 반대를 나타내지 않으면, 개별적으로 또는 임의의 조합으로, 본 발명의 주제가 되는 것이 가능하다.
전기 에너지 전송 장치용 절연 매체가 제안되고, 절연 매체는 실온 및 대기압에서 유체이고, 절연 매체는 적어도 이하의 성분:
50 체적% 이상 내지 98 체적% 이하의 비율의 합성 공기; 및
2 체적% 이상 내지 50 체적% 이하의 비율의 유기 불소 화합물;을 갖는다.
합성 공기 및 불소 화합물 또는 불소 화합물들의 혼합물에 대한 예시적인 혼합비는 95 체적% 합성 공기 및 5 체적% 유기 불소 화합물, 특히 플루오로니트릴이다.
전술된 절연 매체는 고전압 스위치에서 아크의 확실한 감소 또는 소호를 허용하고, 고전압 스위치의 장기간 안정적인 작동을 허용하며, 또한 유체 절연 튜브 전도체 내의 절연 분위기로서 특히 유리하다.
여기에 설명된 절연 매체는 특히, 전기 에너지 전송 장치에 사용을 위해 사용된다. 이와 같이, 예를 들어 고전압 스위치 또는 유체 절연 튜브 전도체도 사용하는 것이 가능하다. 본 발명의 목적을 위해, 고전압 스위치는 특히, 상응하는 접촉 소자에 의해 개방 또는 폐쇄될 수 있고 따라서 전류 흐름을 허용 또는 차단할 수 있는 전기 전도체를 포함하는 스위칭 장치일 수 있다. 고전압 스위치는 높은 전류를 전도하거나 높은 전압의 인가에 적합할 수 있고, 아크가 분리 시에 발생하는 것이 가능하다.
고전압 스위치의 전원 스위치에 의해 분리될 수 있는 예시적인 전류는 최대 80,000A의 범위에 있을 수 있다. 더욱이, 스위칭 장치에는 최대 800,000V 범위의 전압이 인가될 수 있다.
더욱이, 유체 절연 튜브 전도체는 특히, 최대 약 5kA의 전도체당 공칭 전류와 함께 최대 약 500kV의 일반적인 작동 전압이 존재할 수 있는 전도체를 의미할 수 있다. 여기서, 전도체는 외부 튜브 내에 존재할 수 있고, 절연 분위기가 외부 튜브 내에 존재하고 전도체를 둘러싸고 있고, 지지 절연체가 전도체에 대한 기계적 지지를 제공하기 위해 존재할 수 있다.
특히, 절연 매체는, 고전압 스위치에서 발생하고, 특히 접촉 소자의 분리 시에 발생할 수 있는 아크를 소호하고 또는 튜브 전도체에 충분한 절연을 보장 가능하도록 하는 역할을 한다.
이를 유도하기 위해, 절연 매체는 본 발명의 목적을 위해, 실온 및 대기압에서, 예를 들어 대기압 내지 10bar(절대) 범위에서 유체, 예를 들어 기체이다. 본 발명의 목적을 위해, 실온은 22℃의 온도이고, 대기압은 1bar의 압력이고, 언급된 압력은 기본적으로 절대값일 수 있다. 절연 매체는 바람직하게는 또한 작동 조건 하에서, 즉 예를 들어 이하에 설명된 바와 같이, 증가된 압력 및/또는 증가된 또는 감소된 온도 하에서, 유체, 예를 들어 기체일 수 있다.
유체 절연 매체의 제공은, 특히 간단한 방식으로, 절연 매체가 고전압 스위치의 절연 공간 내로 도입되어 거기에 잔류하는 것을 가능하게 한다. 이 방식으로, 절연 매체는, 분리 시에 아크가 그 사이에서 발생할 수 있는 접촉 소자들을 완전히 둘러싸거나 튜브 전도체 내의 전도체도 완전히 둘러쌀 수 있다. 따라서, 아크의 형성이 기본적으로 상쇄될 수 있거나 또는 아크의 소호가 효과적으로 지원될 수 있거나 또는 전도체의 효과적인 절연이 유도될 수 있다.
기본적으로, 예를 들어 절연 공간 내로의 도입, 절연 공간 내의 유지 및 경우에 따라서는 교체의 경우에, 기체 절연 매체의 존재에 의해 용이한 취급성이 가능해질 수 있다.
마지막으로, 절연 공간 내에 존재하는 절연 매체의 양은, 특히 기체 절연 매체의 경우에, 절연 공간 내에 간단한 초과압의 설정에 의해 간단한 방식으로 적응될 수 있고, 따라서 절연 능력은 원하는 적용 범위에 적합될 수 있다.
게다가, 여기에 설명된 절연 매체의 경우, 이 매체는 적어도 이하의 성분들을 포함하는 것이 제공된다:
50 체적% 이상 내지 98 체적% 이하, 예를 들어 85 체적% 이상 내지 98 체적% 이하의 비율의 합성 공기; 및
2 체적% 이상 내지 50 체적% 이하, 예를 들어 2 체적% 이상 내지 15 체적% 이하의 비율의 유기 불소 화합물.
예를 들어, 절연 매체는 물질의 임의의 오염 또는 물질 내의 불순물을 고려하여, 전술된 비율의 전술된 구성요소들로 구성될 수 있다.
특히, 절연 매체의 이러한 구성은 아크의 효과적인 소호를 가능하게 할 수 있고, 또한 고전압 스위치의 복수의 스위칭 처리의 경우에도 장기간 안정적인 작동을 허용하거나, 또는 튜브 전도체의 외부벽 내의 전도체의 효과적인 절연을 가능하게 한다.
상세하게, 전술된 절연 매체는 아크의 분해의 결과로서 절연 매체 자체로부터 어떠한 전기 전도성 수트(soot)도 형성되지 않는 것을 가능하게 할 수 있다. 이는 수트가 절연 능력에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 유리할 수 있다. 이 유리한 효과는 예를 들어 CO 또는 CO2의 형성에 의해, 수트의 침전을 "소거하는" 산소의 존재에 의해 설명될 수 있다. 접촉 소자 및 이에 따라 고전압 스위치의 장기간 안정성이 이에 의해 상당히 향상될 수 있다.
장기간 안정성은 또한 아크의 경우에 분해되지 않고 대신에 안정하게 유지되는 절연 매체 자체에 의해 증가될 수 있다. 이 방식으로, 또한, 수트-함유 화합물의 발생이 감소될 수 있다. 더욱이, 절연 매체의 절연력이 유지될 수 있는데, 이는 장기간 안정적인 작동을 더 향상시킬 수 있다.
더욱이, 전술된 양의 합성 공기 및 하나 이상의 플루오로 유기 성분을 포함하는 절연 매체는 스위칭 장치의 또는 마찬가지로 튜브 전도체 내의 향상된 장기간 밀봉성을 달성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이는 특히, 밀봉 재료로서 일반적으로 사용되는 통상의 폴리머에 관하여 비교적 낮은 투과율을 갖는 절연 매체에 기인할 수 있다. 특히, 산소 및 질소는 통상의 폴리머를 통해 낮은 투과율을 갖는다. 밀봉 재료로서 예시적인 폴리머는, 예를 들어 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 고무), NBR(니트릴-부타디엔 고무), CR(클로로프렌 고무), IIR(이소부텐-이소프렌 고무), SBR(스티렌-부타디엔 고무) 또는 FKM(플루오로폴리머 고무)을 포함한다. 이는 복잡한 밀봉 재료 또는 밀봉 장치를 사용할 필요없이, 초과압 하에서도 절연 공간 내에서 절연 매체가 확실하고 장기간 안정적으로 유지되게 할 수 있다.
이는 또한 절연 공간의 간단한 구조에서도 절연 공간이 초과압으로 작동될 수 있는 것을 가능하게 한다. 그 결과, 절연력이 간단한 구조로 특히 효과적이게 될 수 있다.
적어도 하나의 플루오로 유기 화합물, 즉 하나 이상의 플루오로 유기 화합물의 존재는 또한 절연 매체의 유전 강도가 향상되는 것을 가능하게 할 수 있다. 그 결과, 아크의 소호의 효능 또는 절연의 효능은 특히 순수한 합성 공기와 비교하여, 특히 높을 수 있다.
플루오로 유기 화합물이 절연 매체 내에서 2 체적% 이상 내지 50 체적% 이하의 범위로 존재하는 것이 여기서 충분할 수 있다. 이들 양은 4bar 이상 내지 10bar 이하, 예를 들어 6bar 이상 내지 8bar 이하일 수 있는, 절연 공간의 충전 압력에 기초할 수 있는데, 여기서 상기 압력값들은 절대값이다.
합성 공기의 사용은 또한 예를 들어, 고전압 스위치를 둘러싸는 공기가, 적합한 필터, 물 분리기 등을 사용하여 바람직하지 않은 구성요소들이 제거됨으로써, 간단하고 저렴하게 생성될 수 있기 때문에 특히 바람직할 수 있다. 이는 예를 들어 전기 에너지 전송 장치의 구성, 작동 및 정비에 있어서 큰 장점이 될 수 있다. 대안으로서, 합성 공기는 적합한 혼합비 및 적합한 순도로 질소 및 산소를 혼합함으로써 간단한 방식으로 생성될 수 있다.
전술된 장점은 특히 종래 기술로부터의 해결책과 비교할 때, 특히 효과적일 수 있다.
예를 들어, CO2 및 플루오르 유기 물질에 기초하는 절연 매체는, 이러한 절연 매체가 아크의 작용 하에 분해될 수 있기 때문에, 부분적으로는 제한된 수명을 갖는 것으로 알려져 있다. 이는 스위칭 처리 후에 절연 품질을 저하시킬 수 있다. 대조적으로, 전술된 절연 매체는 분해에 관하여 향상된 안정성을 갖는데, 이는 장기간 안정성을 향상시킨다.
플루오르 유기 화합물 및 CO2 또는 N2에 기초하는 절연 매체와 관련하여, 이들은 스위칭 처리 중에 수트를 형성하는 경향이 있는데, 이는 스위칭 장치의 수명에 악영향을 미칠 수 있다. 그러나, 이러한 악영향은 전술된 절연 매체에 의해 방지될 수 있다.
또한 "청정 공기(clean air)"라 칭할 수 있는 합성 공기가 이하의 구성요소들을 갖는 것이 특히 바람직할 수 있다:
70 체적% 이상 내지 99 체적% 이하의 비율의 질소; 및
1 체적% 이상 내지 30 체적% 이하의 비율의 산소.
특히, 합성 공기는 전술된 구성요소들로 구성될 수 있는데, 즉 추가의 구성요소들을 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 합성 공기는 79.5 체적% 산소 및 20.5 체적% 질소로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 1 체적% 이하, 예를 들어 5 체적ppm 이하의 불순물이 가능하다.
본 실시예에서, 절연 매체 자체의 안정성이 향상되고 또한 수트 형성이 방지 가능한 것이 특히 효과적으로 가능하게 될 수 있다. 더욱이, 특히 양호한 전기 절연이 가능해질 수 있다.
플루오로니트릴, 예로서 퍼플루오로니트릴, 플루오로 에테르, 예로서 하이드로플루오로 모노에테르, 플루오로올레핀, 예로서 하이드로플루오로올레핀, 및 플루오로케톤, 예로서 퍼플루오로 케톤으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 플루오로 유기 화합물이 또한 바람직할 수 있다.
바람직한 플루오로 유기 화합물은 적어도 3개의 탄소 원자를 갖는 하이드로 플루오로 모노에테르, 4개 내지 12개의 탄소 원자, 예를 들어 5개 또는 6개의 탄소 원자의 수를 갖는 플루오로케톤을 포함할 수 있다.
플루오로 유기 화합물은 또한 바람직하게는, 예를 들어 WO2015/071303 A1호에 설명된 바와 같은, 퍼플루오로알킬니트릴, 예를 들어 퍼플루오로아세토니트릴, 퍼플루오로프로피오니트릴(C2F5CN), 퍼플루오로부티로니트릴(C3F7CN), 퍼플루오로이소부티로니트릴(CF3)2CFCN), 퍼플루오로-2-메톡시프로판니트릴(CF3CF(OCF3)CN), 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 화합물을 포함할 수 있다.
이러한 플루오로 유기 화합물을 사용할 때도 유전 강도 또는 절연 품질이 특히 높을 수 있는 것으로 판명되었다. 그 결과, 아크의 소호의 영향이 특히 효과적일 수 있거나 또는 효과적인 전기 절연이 가능해질 수 있다.
절연 매체가 실질적으로, 물, 이산화탄소 및 황 헥사플루오라이드 중 적어도 하나를 갖지 않는 것이 또한 제공될 수 있다. 예를 들어, 절연 매체는 실질적으로, 물, 이산화탄소 및 황 헥사플루오라이드를 갖지 않을 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, "실질적으로 갖지 않는"이라는 것은, 특히, 전술된 재료가 절연 매체 내에, 1 체적% 이하, 예를 들어 10 체적ppm 이하, 예를 들어 5 체적ppm 이하의 비율로 존재할 수 있다는 것을 의미한다.
본 실시예에서, 아크의 존재 하에서 스위칭 유닛의 절연 능력에 악영향을 미칠 수 있는 수트-함유 열화 생성물의 형성이 특히 효과적으로 방지될 수 있다. 따라서, 특히 본 실시예에서, 스위칭 유닛의 장기간 안정성이 특히 높을 수 있고, 효과적인 전기 절연이 또한 가능해질 수 있다.
이들 장점이 특히 효과적이게 하기 위해, 합성 공기 및 적어도 하나의 플루오로 유기 화합물로 이루어진 절연 매체가 바람직할 수 있다. 따라서, 합성 공기, 즉 산소 및 질소, 및 적어도 하나의 플루오로 유기 화합물을 제외하고는 실질적으로 어떠한 추가 물질도 절연 매체 내에 존재하지 않는다. 본 발명의 목적을 위해, "실질적으로"이라는 것은, 특히, 전술된 재료를 제외한 추가의 재료가 절연 매체 내에, 단지 1 체적% 이하, 예를 들어 10 체적ppm 이하, 예를 들어 5 체적ppm 이하의 비율로 존재할 것이라는 것을 재차 의미한다.
또한, 본 발명의 범주에서는, 절연 매체가 질소 산화물 또는 이산화탄소와 같은 추가 구성요소들을 포함하는 것이 배제되지 않는다.
절연 매체의 추가의 기술적 특징 및 장점에 관하여, 사용 및 전기 에너지 전송 장치에 관한 실시예들 뿐 아니라 도면 및 도면의 설명도 참조할 것이며, 그 반대도 마찬가지이다.
본 발명은 또한 고전압 스위치에서 아크 소호 매체로서 또는 유체 절연 튜브 전도체에서 전기 절연 분위기로서 상세히 전술된 바와 같은 절연 매체의 사용에 관한 것이다.
상기에 상세히 정의된 절연 매체의 사용은, 고전압 스위치의 장기간 안정적인 작동과 아크의 효과적인 소호를 조합하는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 절연성 분위기의 특히 우수한 절연 품질이 가능해질 수 있다.
본 발명의 추가의 기술적 특징 및 장점에 관하여, 절연 매체 및 전기 에너지 전송 장치에 관한 실시예들 뿐 아니라 도면 및 도면의 설명을 참조할 것이며, 그 반대도 마찬가지이다.
본 발명은 또한, 유체 기밀 방식으로 폐쇄되는 절연 공간을 갖는 유체 절연 전기 에너지 전송 장치에 관한 것이고, 절연 공간 내에 또는 절연 공간과 연결될 수 있는 저장조 내에 절연 매체가 배열되는, 상기 유체 절연 전기 에너지 전송 장치는, 절연 매체가 상세히 전술된 바와 같이 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 전기 에너지 전송 장치는 기본적으로, 특히 전기 형태의 에너지가 전송될 수 있는 임의의 장치일 수 있다.
전기 에너지 전송 장치가 고전압 스위치 및 유체 절연 튜브 전도체 중 적어도 하나를 포함하는 것이 본 발명의 범주에서 특히 바람직할 수 있다.
여기서, 고전압 스위치 또는 유체 절연 튜브 전도체는 특히 상세히 전술된 바와 같이 구성된다.
이에 따라, 튜브 전도체의 경우에 외부벽에 배열되고 절연 분위기에 의해 둘러싸인 전도체의 높은 절연 품질이 가능해질 수 있는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 전도체를 둘러싸고 외부벽에 의해 둘러싸인 튜브 전도체의 공간은, 절연 매체가 튜브 전도체에서 바람직하게는 영구적으로 존재하는 절연 공간이다.
고전압 스위치의 경우에, 아크의 확실한 소호가 가능해지고, 향상된 수명이 또한 달성 가능한 것이 특히 유리할 수 있다.
자체 공지된 방식으로, 고전압 스위치는 또한 유체 수용 공간이라 칭하는 절연 공간을 포함한다. 특히, 접지 스위치로서 또는 분리 스위치로서 또는 접지 스위치 및 분리 스위치로서 구성될 수 있는 제1 스위칭 유닛이 이러한 절연 공간에 배열된다. 제1 스위칭 유닛의 접촉 소자가 분리될 때, 따라서 제1 스위칭 유닛에 의해 유발되고 또한 소호되어야 하는 아크가 발생할 수 있다.
이를 위해, 절연 공간 자체에, 즉 바람직하게는 영구적으로 그리고 발생하는 스위칭 처리에 독립적으로, 또는 예를 들어, 상기 유형의 스위칭 처리 시에 절연 공간과 연결될 수 있는 저장조 내에도 절연 매체가 제공된다. 절연 매체는 자신의 특성을 통해 아크를 기본적으로 소호할 수 있지만, 특히 바람직하게는 예를 들어 스위칭 유닛의 배열, 가동 접점의 속도 등과 같은, 이에 매칭되는 스위치 설계에서 소호할 수 있고, 따라서 고전압 스위치의 확실한 작동을 보장할 수 있다.
전술된 바와 같은 절연 매체가 사용되는 결과로서, 절연 매체 자체의 열화가 방지되거나 적어도 상당히 감소될 수 있다. 기본적으로, 예를 들어 수트 형성이 감소될 수 있음으로써 상당히 향상된 장기간 안정성이 가능해질 수 있다.
고전압 스위치의 경우, 특히 바람직하게는 제2 스위칭 유닛 및 경우에 따라서는 제3 스위칭 유닛이 제1 스위칭 유닛에 추가하여 절연 공간 내에 배열되고, 제1 스위칭 유닛 및 제3 스위칭 유닛은 분리 스위치 및 접지 스위치 중 적어도 하나를 각각 갖고, 제2 스위칭 유닛은 전원 스위치, 특히 진공 스위치를 갖는다. 본 실시예에서, 접지 스위치, 분리 스위치 및 전원 스위치, 특히 진공 스위치가 제공되고, 접지 스위치 및 분리 스위치는 서로로부터 분리될 수 있거나 또는 단일 스위칭 유닛으로서 구성되는 것이 가능하다.
전원 스위치, 특히 진공 스위치는, 예를 들어 전력 네트워크 내의 단락과 같은 오기능이 발생하고 높은 단락 전류가 차단되어야 할 때, 분리 및 접지 스위치에 독립적으로 작동될 수 있다.
분리 및 접지 스위치는 특히 안전 관련 스위칭 장치이고, 예를 들어 유지 보수 작업이 수행되거나 또는 수집 레일들 사이의 변경이 발생할 때, 비교적 드물게 작동된다. 분리 및 접지 스위치의 스위칭은 일반적으로 전원 스위치의 스위칭에 우선한다.
달리 말하면, 본 실시예에서 바람직하게는 절연 매체에 의해 둘러싸이는 분리 스위치 및 접지 스위치가 절연 공간 내에 존재한다. 더욱이, 진공 스위치가 절연 공간 내에 제공되며, 진공 스위치의 접촉 소자는 절연 매체와 접촉하지 않고 대신 진공 분위기 내에 존재한다. 절연 공간은 예를 들어 유체 밀봉성, 예를 들어 기밀성, 또는 유체 투과성, 예를 들어 기체 투과성 격벽에 의해 복수의 영역들로 분리될 수 있고, 절연 공간의 개별 영역은 전체적으로 또는 단지 부분적으로 존재하고, 그러나 특히 제1 스위칭 유닛을 둘러싸는 절연 공간의 영역 및 경우에 따라서는 제3 스위칭 유닛을 둘러싸는 절연 공간의 영역은 절연 매체로 충전된다.
여기서, 전원 스위치는 특히 진공 전원 스위치일 수 있고, 높은 전류, 특히 단락 전류를 차단하는 역할을 할 수 있고, 반면 분리 스위치 및 접지 스위치는 작은 전류, 특히 정류 전류, 충전 전류 및 유도 전류를 차단하는 역할을 할 수 있고, 절연 매체는 분리 및 접지 스위치를 위한 아크 소호 매체로서 역할을 한다.
전원 스위치, 예를 들어 진공 스위치는 25,000A 내지 80,000A 범위의 전류를 차단할 수 있고 또는 72,500V 내지 800,000V 범위의 전압이 스위치에 인가될 수 있다.
분리 스위치는 또한 0.1A 내지 8,000A 범위의 전류를 차단할 수 있고 또는 10V 내지 1,000V 범위의 전압이 이 스위치에 인가될 수 있다.
더욱이, 접지 스위치는 0.4A 내지 500A 범위의 전류를 차단할 수 있고 또는 500V 내지 70,000V 범위의 전압이 이 스위치에 인가될 수 있다.
전술된 값은 확정적인 한정으로서 해석되어서는 안된다.
스위칭 장치의 수명의 증가는 진공 전원 스위치의 사용에 의해 특히 효과적으로 달성될 수 있는데, 특히 예를 들어 텅스텐-구리 또는 구리-크롬 합금과 같은 내화성 재료가 사용될 수 있다. 게다가, 접촉 소자의 연소를 초래하고 또한 분해될 수 있는 분자는 진공에 기인하여 존재하지 않거나 단지 소수만 존재한다. 달리 말하면, 기체 분자의 "부존재"는 기체 노후화가 발생할 수 없게 한다. 이에 의해, 장기간 안정성이 더 향상될 수 있다.
더욱이, 수트-함유 분해 생성물의 형성이 예를 들어 접지 스위치 또는 분리 스위치 내에서 방지될 수 있기 때문에, 특히 접지 스위치 또는 분리 스위치의 경우에, 전술된 절연 매체의 사용에 의해 장기간 안정성이 더 향상될 수 있다.
특히, 바람직한 전원 스위치로서 진공 스위치와 조합한 전술된 절연 매체의 사용은 따라서 긴 수명을 갖는 스위칭 장치를 위한 최적의 해결책일 수 있는데, 이는 고전압 기술에의 사용을 위해 특히 중요하다.
진공 스위치에 관하여, 10-10bar 내지 10-6bar의 범위의 압력이 진공 스위치 또는 제2 스위칭 유닛의 스위칭 공간에 존재하는 것이 유리할 수 있다.
더욱이, 절연 매체가 절연 공간에 4bar 이상(절대) 내지 10bar 이하(절대)의 범위의 압력을 갖고 존재하는 것이 절연 공간에 관하여 특히 바람직할 수 있다.
전기 에너지 전송 장치의 추가의 기술적 특징 및 장점에 관하여, 절연 매체 및 사용에 관한 실시예 및 또한 도면 및 도면의 설명을 참조할 것이며, 그 반대도 마찬가지이다.
본 발명의 주제의 추가의 상세 내용, 특징 및 장점은 종속항으로부터 그리고 도면 및 연관된 예의 이하의 설명으로부터 도출될 수 있다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 전기 에너지 전송 장치로서의 고전압 스위치의 실시예를 개략적으로 도시하고 있다.
본 발명에 따른 고전압 스위치(10)의 형태의 전기 에너지 전송 장치의 실시예의 개략도가 도 1에 도시되어 있다.
고전압 스위치(10)는, 기밀 방식으로 폐쇄되고 이하에 상세히 설명되는 바와 같이 절연 매체(13)가 배열되는 절연 공간(12)을 포함한다.
제1 스위칭 유닛(16)의 제1 배열체(14)가 절연 공간(12)에 배열되어 있는 것이 또한 도시되어 있다. 더욱이, 제1 스위칭 유닛(16)의 제2 배열체(18)가 절연 공간(12)에 배열되어 있다. 여기서 제1 스위칭 유닛(16)은 조합된 접지 스위치 및 분리 스위치로서 구성된다. 따라서, 제1 배열체(14) 및 제2 배열체(18)는 접지 스위치 및 분리 스위치를 갖는 스위칭 유닛(16)을 각각 갖는다.
제2 스위칭 유닛(20)이 마찬가지로 절연 공간(12)에 배열된다. 제2 스위칭 유닛(20)은 전원 스위치를 포함하고, 바람직하게는 진공 스위치로서 구성된다. 진공 스위치는 분리 가능한 접점을 갖는 스위칭 공간을 갖고, 10-6bar 이하의 예시적인 압력이 스위칭 공간에 존재한다. 절연 공간(12)은 기밀 또는 기체 투과성으로 구성된 격벽(11)에 의해 복수의 영역들(15)로 분리되고, 절연 공간(12)의 모든 영역들(15)은 본 실시예에서 절연 매체(13)로 충전되어 있는 것이 여기에 도시되어 있다.
본 실시예에 대한 대안으로서, 제1 스위칭 유닛(16)은 단지 접지 스위치만을 나타낼 수 있고, 이에 따라 분리 스위치를 포함하는 제3 스위칭 유닛이 제공될 것이다. 제3 스위칭 유닛은 이어서 제1 배열체(14) 및 제2 배열체(18) 또는 도시되어 있지 않은 추가 배열체의 구성요소일 수 있다.
고전압 스위치(10)가 그에 의해 제어될 수 있고 콘솔(24) 상에 위치되어 있는 제어 박스(22)가 또한 도시되어 있다.
진공 스위치를 제2 스위칭 유닛(20)으로서 작동시키기 위해, 전원 스위치 제어 드라이브를 갖는 스프링 저장 드라이브(26)가 또한 제공된다. 전압 변환기(28) 및 급속 접지기(30)가 또한 도시되어 있다. 마지막으로, 도 1은 추가의 분리 및 접지 스위치 및 케이블 단부 체결구(34)를 갖는 출력 빌딩 블록(32)을 또한 도시하고 있다.
절연 공간(12) 및 그 내부에 배열된 절연 매체(13)로 되돌아 와서, 이 매체는 초과압 하에 존재하고, 초과압은 예를 들어 4bar 이상 내지 10bar 이하의 범위일 수 있다. 따라서 전체 절연 공간(12)은 상응하는 초과압에서도 기밀 상태이다.
더욱이, 절연 매체(13)는 이하의 같은 구성요소들을 갖는다:
50 체적% 이상 내지 98 체적% 이하의 비율의 합성 공기; 및
2 체적% 이상 내지 50 체적% 이하의 비율의 유기 불소 화합물로서, 여기서 불소 화합물은 예를 들어, 플루오로니트릴, 예로서 퍼플루오로니트릴, 플루오로 에테르, 예로서 하이드로플루오로 모노에테르, 플루오로올레핀, 예로서 하이드로플루오로올레핀, 및 플루오로케톤, 예로서 퍼플루오로 케톤을 포함할 수 있는, 유기 불소 화합물.
예를 들어, 절연 매체(13)는 합성 공기 및 적어도 하나의 플루오로 유기 화합물로 구성될 수 있어, 절연 매체(13)는 실질적으로, 물, 이산화탄소 및 황 헥사플루오라이드 중 적어도 하나를 갖지 않게 된다.
더욱이, 예를 들어, 합성 공기는 이하의 구성요소들을 가질 수 있다:
70 체적% 이상 내지 90 체적% 이하의 비율의 질소; 및
10 체적% 이상 내지 30 체적% 이하의 비율의 산소.
전술된 실시예의 구성요소들 및 특징들의 개별 조합들은 예시적이고, 본 명세서에 제공된 다른 교시로의 이들 교시의 치환 및 대체가 마찬가지로 인용된 문헌과 함께 명시적으로 고려된다. 통상의 기술자는 여기에 설명된 변형, 수정 및 다른 실시예가 본 발명의 발명적 개념 및 범주를 벗어나지 않고 마찬가지로 발생할 수 있다는 것을 인지할 것이다.
이에 따라, 전술된 설명은 한정보다는 예시적인 것으로 해석되어야 한다. 청구범위에서 사용된 단어 "포함한다"는 다른 구성요소 또는 단계를 배제하지 않는다. 단수 표현은 복수의 의미를 배제하지 않는다. 특정 수단이 서로 다른 청구범위에 상술되는 단순한 사실은 이들 수단의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 의미하지는 않는다. 본 발명의 범주는 이하의 청구범위 및 연관 등가물에 정의된다.

Claims (10)

  1. 전기 에너지 전송 장치용 절연 매체이며, 절연 매체(13)는 실온 및 대기압에서 유체이고, 절연 매체(13)는 적어도 이하의 구성요소들:
    절연 매체의 50 체적% 이상 내지 98 체적% 이하의 비율의 합성 공기로서, 상기 합성 공기는 합성 공기의 70 체적% 이상 내지 99 체적% 이하의 비율의 질소 및 합성 공기의 1 체적% 이상 내지 30 체적% 이하의 비율의 산소를 갖는, 합성 공기; 및
    절연 매체의 2 체적% 이상 내지 50 체적% 이하의 비율의 적어도 하나의 플루오로 유기 화합물;
    을 갖는, 전기 에너지 전송 장치용 절연 매체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 절연 매체(13)는 실질적으로, 물, 이산화탄소 및 황 헥사플루오라이드 중 적어도 하나를 갖지 않는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지 전송 장치용 절연 매체.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 플루오로 유기 화합물은 플루오로니트릴, 플루오로 에테르, 플루오로올레핀 및 플루오로케톤으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전기 에너지 전송 장치용 절연 매체.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 절연 매체(13)는 고전압 스위치(10)에서 아크 소호 매체로서 사용되는, 전기 에너지 전송 장치용 절연 매체.
  7. 유체 기밀 방식으로 폐쇄되는 절연 공간(12)을 포함하는 유체 절연 전기 에너지 전송 장치이며, 절연 공간(12) 내에 또는 절연 공간(12)과 연결될 수 있는 저장조 내에 절연 매체(13)가 배열되는 유체 절연 전기 에너지 전송 장치에 있어서,
    절연 매체(13)는 제1항 또는 제3항에 따라 구성되는 것을 특징으로 하는, 유체 절연 전기 에너지 전송 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전기 에너지 전송 장치는 고전압 스위치 및 유체 절연 튜브 전도체 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 절연 전기 에너지 전송 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전기 에너지 전송 장치는 고전압 스위치를 포함하고, 상기 고전압 스위치의 절연 공간(12)에는 제1 스위칭 유닛(16), 및 제1 스위칭 유닛(16)에 추가하여 제2 스위칭 유닛(20), 및 경우에 따라서는 제3 스위칭 유닛이 배열되고, 제1 스위칭 유닛(16) 및 제3 스위칭 유닛은 분리 스위치 및 접지 스위치 중 적어도 하나를 각각 갖고, 제2 스위칭 유닛(20)은 전원 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 절연 전기 에너지 전송 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전원 스위치는 진공 스위치로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 유체 절연 전기 에너지 전송 장치.
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