KR20150143853A - 전기 장치에 오염 감소 요소를 제공하기 위한 프로세스 - Google Patents

전기 장치에 오염 감소 요소를 제공하기 위한 프로세스 Download PDF

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KR20150143853A
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데니스 텔라르
나비드 마흐디자데
파트릭 슈톨러
토마스 알프레트 파울
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에이비비 테크놀로지 아게
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Abstract

본 발명은 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 전기 장치 (1) 는 절연 공간 (3) 을 에워싸는 하우징 (2), 및 상기 절연 공간 (3) 에 배열되는 전기 요소 (4) 를 포함하고, 상기 절연 공간 (3) 은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성되는 절연 매체를 포함한다. 상기 방법은 전기 장치 (1) 내에 배치하기 전 오염 감소 요소 (5) 를 이산화탄소로 사전 포화시키는 단계들을 포함한다.

Description

전기 장치에 오염 감소 요소를 제공하기 위한 프로세스{PROCESS FOR PROVIDING A CONTAMINATION-REDUCING COMPONENT TO AN ELECTRICAL APPARATUS}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 전기 장치에 오염 감소 요소를 제공하기 위한 프로세스에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 청구항 22 의 전제부에 따른 전기 장치뿐만 아니라 전기 장치 내 오염 감소 요소의 수착능, 특히 흡착능의 변화를 결정하기 위한 프로세스에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 32, 특히 청구항 33 및 청구항 34 에 따른 프로세스에 관한 것이다.
종래에는, 액체 또는 가스 상태의 유전 절연 매체가, 예를 들어 개폐기들, 가스 절연 서브스테이션들 (GIS), 가스 절연 라인들 (GIL), 변성기들 (transformers) 등과 같은 매우 다양한 전기 장치들에서 전기 요소를 절연하기 위해 적용된다.
중전압 또는 고전압 금속 캡슐화 개폐기들에서, 예를 들어, 전기 요소는 절연 공간을 정의하는 기밀 하우징에 배열되고, 상기 절연 공간은 절연 매체를 포함하고 전류가 절연 공간을 통과하지 않게 하면서 하우징을 전기 요소로부터 분리한다.
고전압 개폐기에서 전류를 차단하기 위해, 절연 매체는 또한 아크 소호 매체로서 기능을 한다.
이 점에서, 이산화탄소 (C02) 를 포함하거나 이산화탄소로 구성되는 절연 매체는 그것의 높은 아크 소호 능력 때문에 매우 유리한 것으로 보였다. 또한, 이산화탄소는 환경에 매우 낮은 영향을 미친다. 환경 친화성을 고려하면, 따라서, 그것은 유전 절연 매체로서 보통 사용되지만 높은 지구 온난화 지수 (GWP) 를 가지고 있는 것으로 알려진 SF6 (육불화황) 에 대한 적합한 대체물이다.
과거에는, 오염 감소 요소로서 흡착기들이 사용되었다.
그러나, 이산화탄소를 포함하는 절연 매체와 관련하여, 공지된 흡착기들은, 수분 및 - 경우에 따라 - 분해 생성물들뿐만 아니라 이산화탄소 및 - 이산화탄소를 포함한 혼합물의 경우에 - 잠재적으로 절연 매체의 다른 구성성분들이 흡착되는 단점을 가지고 있다. 흡착기를 전기 장치의 절연 공간에 배치할 때, 절연 매체의 구성성분들의 초기 흡착이 이와 같이 일어나서, 이것은 절연 매체의 전체 압력과 조성에 원치 않는 영향을 미쳐, 매체의 절연 및 아크 소호 성능 양자에 영향을 미친다.
이 초기 흡착을 보상하기 위해서, 일반적으로 두 가지 가능한 전략들이 있다:
제 1 전략에 따르면, 절연 매체의 초기 흡착량을 보상하기 위해서, 작동 중 요구되는 것보다 많은 절연 매체가 흡착기를 부가하기 전 절연 공간의 초기 충전시 충전된다. 그러나, 이것은 절연 공간의 크기 뿐만 아니라 흡착기의 양과 그것의 흡착 능력에 대해 상세히 알고 있을 필요가 있다.
제 2 전략에 따르면, 초기 흡착이 일어난 후 가스 격실이 재충전된다. 이것은 대기 기간, 즉, 재충전이 수행될 수 있기 전, 초기 흡착이 완료될 때까지 시간과 절연 공간으로 흡착기를 배치할 때 사이의 기간이 비교적 길다는 단점을 가지고 있다.
가스 혼합물이 절연 매체로서 사용될 때, 전술한 가능한 전략들 모두 절연 매체의 원하는 조성을 달성하기 위해서 혼합물의 구성성분들에 대한 흡착기의 흡착 거동에 대해 알고 있을 필요가 있다.
종종, 이산화탄소는 가스 혼합물의 다른 구성성분들보다 흡착기에 대하여 더 높은 흡착 에너지를 가지고 있다. 이 경우에, 흡착기 가까이의 이산화탄소의 상대량은, 절연 공간으로 흡착기를 배치한 직후에 감소된다. 가스의 확산 또는 대류 프로세스에 따라, 절연 공간 내 혼합물이 다시 균일해지는데 시간이 걸릴 수 있다.
이런 효과들을 최소화하도록, 절연 공간에 배치된 흡착기의 양이 최소로 감소될 수 있다. 특히 다수의 격실들, 즉 다수의 분리된 절연 공간들을 포함하는 전기 장치에서, 각각의 분리된 절연 공간에 대해 요구된 최저치의 결정은 많은 시간이 걸린다. 그것은 또한 전기 장치의 조립 중 각각의 흡착기들을 정확히 그것의 격실들의 것으로 볼 수 없어서 잘못된 절연 공간에 배치할 위험을 가지고 있다.
C02 가스 회로 차단기에 관하여, 가스 회로 차단기의 사용 전 C02 분자들이 미리 흡착된 제올라이트를 사용하는 것이 EP-A-2 445 068 에서 제안되었다. 이 제안은, C02 분자들이 제올라이트에 미리 흡착될 때 아크 발생 (arcing) 의 결과로서 발생된 (그렇지 않으면 절연 성능 및 아크 소호 성능 저하를 유발하는) CO 분자들이 제올라이트에 흡착되고 제올라이트에 흡착된 C02 분자들이 방출된다는 사상을 기반으로 한다. 결국, CO 양의 증가뿐만 아니라 C02 가스 양의 감소는 이렇게 억제될 것이다.
구체적으로, EP-A-2 445 068 은, 고전압 유닛 및 제올라이트 케이스가 전기 장치의 폐쇄된 용기 내 미리 정해진 위치들에 배열되고 폐쇄된 용기가 배기되는 프로세스를 설명한다. 그 후, C02 가스는 폐쇄된 용기에서 고압으로 포위되어서 C02 가스를 제올라이트에 흡착시킨다. 그 후에, 미리 정해진 절연 가스가 폐쇄된 용기로 충전된다.
그러나, EP-A-2 445 068 에서 제안된 프로세스는 비교적 많은 시간과 노력을 요하는데, 왜냐하면 그것은, 미리 정해진 절연 가스가 용기에 충전되기 전, 큰 공간이 배기된 후 흡착이 일어나도록 C02 로 충전될 필요가 있기 때문이다. 이것은 많은 시간이 걸릴 뿐만 아니라, C02 를 제올라이트에 흡착시키기 위해 용기에 충전될 다량의 C02 를 고려하면 비교적 복잡한 C02 저장 탱크들 및 충전 수단을 필요로 한다.
종래 기술의 프로세스들의 단점들을 고려하여, 본 발명의 과제는 내부에 들어있는 절연 매체의 절연 성능을 높은 레벨로 유지하도록 오염 감소 요소를 전기 장치에 제공하기 위한 프로세스를 제공하는 것으로, 상기 프로세스는 효율적이고, 신속하며 경제적이다.
문제점은 독립항들의 주제에 의해, 특히 청구항 1 에 따른 프로세스에 의해 해결된다. 본 발명의 프로세스의 바람직한 실시형태들은 종속항들 및 청구항의 조합들로 제공된다.
구체적으로, 본 발명은 전기 장치에 오염 감소 요소를 제공하기 위한 프로세스에 관한 것으로, 상기 전기 장치는 절연 공간을 에워싸는 하우징, 및 상기 절연 공간에 배열되는 전기 요소를 포함하고, 상기 절연 공간은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성되는 절연 매체를 포함한다. 상기 프로세스는:
a) 기밀하게 폐쇄가능하고 폐쇄된 상태에서 사전 포화 공간을 에워싸는 사전 포화 용기를 제공하는 단계로서, 상기 사전 포화 공간의 체적은 상기 전기 장치의 상기 절연 공간의 체적보다 작은, 상기 사전 포화 용기를 제공하는 단계,
b) 상기 사전 포화 공간에 상기 오염 감소 요소를 배치하는 단계,
c) 상기 사전 포화 공간에 배치된 상기 오염 감소 요소가 이산화탄소를 수착할 수 있도록, 특히 흡착할 수 있도록 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성되는 사전 포화 가스를 상기 사전 포화 공간으로 충전하는 단계, 및
d) 상기 전기 장치의 작동 중 상기 절연 매체와 접촉하도록 수착된, 특히 흡착된 이산화탄소를 갖는 상기 오염 감소 요소를 상기 전기 장치로 이송하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 전기 장치는, 오염물들, 특히 수분 (즉 물) 및/또는 분해 생성물들 및/또는 존재하는 것이 바람직하지 않은 그 밖의 다른 성분을 감소시키거나 제거하기 위해서 오염 감소 요소를 구비한다.
실시형태에서, 오염 감소 요소는 수분 감소 요소일 수 있다. 물은 - 절연 성능을 감소시키는 것 이외에 - 또한 전기 장치, 특히 하우징 또는 전기 요소(들)의 부식을 이끌 수 있으므로, 수분의 감소 또는 제거가 특히 관련된다. 또한, 물은 특히 높은 수분 함유량의 존재시 부분 방전 또는 아크 발생으로부터 유발되는 유독성 및/또는 부식성 분해 생성물들의 형성을 위한 반응 경로들을 개방할 수 있다.
이것은 유기 불소 화합물을 포함하는 절연 매체를 사용할 때와 특히 관련되는데, 왜냐하면 유기 불소 화합물의 한 가지 분해 생성물은 매우 부식성이고 극도로 유독성인 플루오르화 수소 (HF) 이기 때문이다.
본 발명과 관련하여 사용된 대로 용어 "하우징" 은 임의의 적어도 대략적으로 폐쇄된 시스템으로서 광범위하게 이해되어야 한다. 특히, 용어 "하우징" 은 서로 상호연결된 복수의 챔버들을 포함할 수 있다. 보다 특히 실시형태들에서, "하우징" 은 절연 공간을 에워싸는 챔버 및 재순환 시스템을 포함할 수 있고, 챔버는 절연 매체가 제거되고, 프로세싱 (예컨대 세정) 되고 절연 공간으로 재도입되는 재순환 시스템과 상호연결된다. 대안적으로 또는 부가적으로, "하우징" 은 절연 공간을 에워싸는 챔버 및 전처리실을 포함할 수 있고, 챔버는 챔버의 절연 공간으로 도입하기 전 절연 매체를 전처리하기 위한 전처리실과 상호연결된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 "사전 포화 용기" 는 "하우징" 으로부터 분리되어 있고, 즉 사전 포화 공간은 절연 공간과 다른 포위된 공간이다.
본 발명과 관련하여 사용된 대로 용어 "수착" 은 광범위하게 해석되어야 하고 제 1 물질, 즉 수착질을 제 2 물질, 즉 수착제에 부착시키는 임의의 물리적 또는 화학적 프로세스를 포함한다. 특히, "수착" 은 예컨대 물리 수착 및/또는 화학 수착과 같은 임의의 메커니즘에 의한 수착질의 임의의 바인딩, 캡처링 또는 일반적으로 부동화를 포함한다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 용어 "수착" 은 "흡착" 과 관련된다.
이 실시형태에서, 오염 감소 요소는 단계 c) 에서 이산화탄소를 흡착하도록 허용되고 흡착된 이산화탄소를 갖는 오염 감소 요소는 단계 d) 에서 전기 장치로 이송된다.
본 발명과 관련하여 사용된 대로 용어 "흡착" 또는 "흡착된" 은 예컨대 물리 수착 및/또는 화학 수착과 같은 임의의 유형의 흡착을 포함할 것이다.
실시형태에 따르면, 프로세스의 단계들은 연속 단계들이다.
다른 실시형태에 따르면, 오염 감소 요소는 단계 d) 에서 전기 장치의 절연 공간으로 이송된다. 이것은 오염 감소 요소로서 본 발명의 필수적인 특징이 아니고, 특히 흡착기는, 예컨대, 절연 매체가 절연 공간으로부터 제거되어, 프로세싱 (예컨대 세정) 되고 절연 공간으로 재도입되는 재순환 시스템의 필터의 일부로서 전기 장치 내 다른 곳에 또한 배치될 수도 있다.
이산화탄소 및 선택적으로 사전 포화 가스의 그 밖의 다른 구성성분이 오염 감소 요소, 보다 특히 분자체에 사전 수착되고, 구체적으로 사전 흡착되고, 상기 요소 또는 분자체가 그리하여 "사전 포화" 된다는 사실 때문에, 절연 공간으로 오염 감소 요소를 배치하는 것은 절연 매체의 조성을 단지 적은 정도로 간섭하거나 전혀 간섭하지 않는다. 이것은, 사전 포화 후, 일반적으로, 오염 감소 요소의 수착 개소들 (sites), 구체적으로 흡착 개소들 대부분이 사전 포화 가스의 구성성분들에 의해, 특히 이산화탄소에 의해 점유된다는 사실에 의해 설명된다.
따라서, 본 발명에 따른 방식으로 절연 공간에 오염 감소 요소를 배치할 때, 절연 매체의 전체 압력에서 큰 변화가 없거나 전혀 변화가 없다. 또한 - 절연 매체가 가스 혼합물인 경우에 - 가스 혼합물 조성 (및, 따라서, 각각의 구성성분들의 비) 에서 큰 변화가 없거나 전혀 변화가 없다.
결과적으로, 절연 공간으로 오염 감소 요소를 배치하는 것은 유전 성능 및 - 각각의 용도에서 - 전기 장치의 스위칭 능력을 간섭하지 않는다.
한편으로는 절연 매체 중 이산화탄소가 오염 감소 요소에 흡착되지 않을지라도 (또는 단지 미미한 정도로만 흡착), 물은 다른 한편으로는 이산화탄소보다 더 높은 흡착능 때문에 절연 매체로부터 효율적으로 제거될 수 있다.
본 발명에 따르면 오염 감소 요소의 양 및/또는 크기가 전체 압력 및 - 경우에 따라 - 절연 매체의 가스 조성에 더이상 실질적인 영향을 미치지 않는다는 사실을 고려하면, 다량의 수분 및/또는 분해 생성물들을 흡착할 수 있는 비교적 큰 크기 및/또는 양의 오염 감소 요소가 사용될 수 있다. 따라서, 오염 감소 요소의 교체가 요구되기 전 장치의 긴 작동 시간이 달성될 수 있다.
게다가, 다수의 격실들을 포함하는 전기 장치에서, 다른 절연 공간들에 사용될 오염 감소 요소들의 크기 및/또는 양은 가장 큰 절연 공간으로 표준화될 수 있어서, 전기 장치의 단순하고 안전한 조립에 기여한다.
본 발명과 관련하여, 전기 장치의 절연 공간 이외의 용기 내 오염 감소 요소의 사전 포화는 절연 공간으로 이송하는 동안 흡착된 이산화탄소를 방출할 위험 없이 단순한 방식으로 수행될 수 있음을 놀랍게도 발견하였다. 이것은 이산화탄소의 흡착 및 방출 사이 강한 히스테리시스 (hysteresis) 때문이다. 따라서, 단계 d) 에 따른 이송 중 오염 감소 요소가 사전 포화 공간에서보다 낮은 이산화탄소의 수 밀도를 가지는 환경에 노출되는 경우에도 이산화탄소는 흡착된 상태로 유지될 수 있다. 이것은 특히 이송 중 저온이 유지되는 경우이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 이산화탄소가 수착된, 구체적으로 흡착된 오염 감소 요소는, 단계 d) 전 또는 도중에, 사전 포화 공간에서 취출된다. 특히, 오염 감소 요소는 전기 장치의 절연 공간으로 배치되기 전 사전 포화 공간에서 취출된다.
이 점에서, 오염 감소 요소가 사전 포화 공간에서 취출되기 전 컨테이너, 특히 백으로 패키징되고, 상기 컨테이너는 사전 포화 용기와 전기 장치에 대해 이동가능한 것이 특히 바람직하다. 따라서, 오염 감소 요소는 그것에 흡착된 이산화탄소 및 따라서 그것의 원하는 품질을 상실하지 않으면서 장기간에 걸쳐 저장될 수 있다. 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 컨테이너는 기밀하게 폐쇄가능하다. 따라서, 명확한 가스 조성 및 압력이 컨테이너에 제공될 수 있고, 이는 오염 감소 요소가 원치 않는 오염물들을 흡착하고 그리고/또는 이송 중 이산화탄소를 방출하는 위험을 회피할 수 있도록 허용한다.
바람직할지라도, 그러나, 전술한 이산화탄소 흡착과 방출 사이 히스테리시스로 인해 컨테이너로 패키징은 필수적인 것은 아니다. 이것은 특히 오염 감소 요소를 사전 포화 공간에서 취출한 직후 절연 공간으로 오염 감소 요소의 배치가 수행되는 경우에 유효하다.
이산화탄소가 흡착된 오염 감소 요소가, 단계 d) 전 또는 도중, 사전 포화 공간에서 취출되는 상기 실시형태에 대안적으로, - 상황에 따라 - 사전 포화 공간에 배치된 오염 감소 요소와 함께 사전 포화 용기를 전기 장치로 이송하고 단계 d) 후 사전 포화 용기를 개방하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 따라서, 오염 감소 요소는 단지 사전 포화 공간과 절연 공간에만 노출되고, 두 공간들에서 가스 조성과 압력은 명확하다. 따라서, 오염 감소 요소가 원치 않는 오염물들을 흡착하고 그리고/또는 이 실시형태에서 이산화탄소를 방출할 위험은 없다.
실시형태에 따르면, 오염 감소 요소는 분자체, 더욱 바람직하게 제올라이트, 즉 원하는 공극 크기를 달성하도록 양이온 교환을 거친 미소공성 알루미노규산염 미네랄이다.
바람직하게, 분자체는 2 Å 보다 크고, 바람직하게 4 Å 보다 크고, 더욱 바람직하게 5 Å 보다 크고, 더욱더 바람직하게 6 Å 보다 크고, 가장 바람직하게 8 Å 보다 큰 평균 공극 크기를 갖는다.
추가 실시형태로는, 분자체가 3 Å ~ 13 Å, 바람직하게 5 Å ~ 13 Å, 더욱 바람직하게 6 Å ~ 13 Å 또는 6 Å ~ 12 Å, 더욱더 바람직하게 7 Å ~ 11 Å, 가장 바람직하게 9 Å ~ 11 Å 의 공극 크기를 갖는다. 각각의 분자체는 물뿐만 아니라 예컨대 플루오르화 수소, 유기 불소 화합물을 포함하는 절연 매체의 잠재적인 분해 생성물에 대해 특히 높은 흡착능을 가지는 것으로 발견되었다.
적합한 제올라이트들은 예컨대 ZEOCHEM® 분자체 5A (5 Å 의 공극 크기를 가짐) 및 ZEOCHEM® 분자체 13X (9 Å 의 공극 크기를 가짐) 를 포함한다.
언급한 대로, 용어 "흡착" 또는 "흡착된" 은 물리 수착 및/또는 화학 수착 양자를 포함한다. 물리 수착은, 특히, 절연 매체의 분자들의 크기와 분자체의 공극 크기 사이 관계에 의해 결정되거나 영향을 받을 수 있다. 화학 수착은, 특히, 절연 매체의 분자들과 분자체 사이 화학적 상호 작용에 의해 결정되거나 영향을 받을 수 있다.
본 발명과 관련하여 사용된 대로 용어 "흡착능" 은 오염 감소 요소, 특히 분자체, 보다 특히 제올라이트의 질량 (단위: ㎏) 에 대한 흡착된 분자들의 수 (단위: 몰) 를 나타낸다. 마찬가지로, 본 발명과 관련하여 사용된 대로 용어 "수착능" 은 오염 감소 요소, 특히 분자체, 보다 특히 제올라이트의 질량 (단위: ㎏) 에 대한 수착된 분자들의 수 (단위: 몰) 를 나타낸다.
실시형태들에서, 또한 상대적으로 중간의 충전 압력으로 사전 포화 공간에서 양호한 수착, 구체적으로 흡착을 달성하도록, 오염 감소 요소는 단계 c) 전 및/또는 단계 c) 중 및/또는 단계 d) 전 및/또는 단계 d) 중 바람직하게 10 ℃ 미만, 더욱 바람직하게 0 ℃ 미만, 가장 바람직하게 -20 ℃ 미만의 온도로 냉각된다.
다시 말해서, 오염 감소 요소는, 단계 c) 전 및/또는 단계 c) 중 및/또는 단계 d) 전 및/또는 단계 d) 중, 오염 감소 요소를 제공받을 전기 장치의 최소 작동 온도보다 5 ℃ 높은 온도 이하인, 특히 전기 장치의 최소 작동 온도 이하인 온도로 바람직하게 냉각된다.
일반적으로, 사전 포화 공간에서 이산화탄소의 수 밀도는 대기압에서 공기 중 이산화탄소의 수 밀도보다 높다.
특히, 사전 포화 공간에서 이산화탄소의 수 밀도는 전기 장치의 절연 공간에서 이산화탄소의 최대 예상 수 밀도와 적어도 대략적으로 동일하다. 보다 특히, 실온에서 사전 포화 공간 내 이산화탄소의 분압은 1 바보다 높고, 바람직하게 3 바보다 높고, 더욱 바람직하게 5 바보다 높고, 가장 바람직하게 7 바보다 높다. 따라서, 전기 장치로 오염 감소 요소를 이송한 후 이산화탄소는 흡착되지 않을 것이고 (왜냐하면 흡착능은 분압과 함께 증가하여서 절연 공간의 저압 환경에서보다 사전 포화 공간의 고압 환경에서 더 높기 때문), 전체 압력 및 절연 매체의 조성 변화가 발생하지 않을 것이다.
추가 바람직한 실시형태에 따르면, 사전 포화 공간의 체적은 분자체의 체적보다 약간 더 크다. 따라서, 요구되는 압력까지 충전하기 위해 요구되는 시간과 비용을 가능한 한 짧고 낮게 유지하면서, 흡착에서 최적의 결과가 사전 포화 공간에서 달성될 수 있다.
또다른 바람직한 실시형태에 따르면, 절연 매체와 사전 포화 가스는 적어도 대략적으로 동일한 조성을 갖는다. 따라서, 사전 포화 공간으로부터 절연 공간으로 오염 감소 요소를 이송한 후, 이미 흡착된 구성 성분보다 더 높은 흡착능을 가지는 구성성분들의 흡착 (따라서, 흡착된 구성 성분의 제거) 이 발생하지 않을 것이다. 가스 혼합물이 절연 매체로서 사용된다면, 이 실시형태에서 절연 매체의 조성 변화가 방지된다.
이미 언급한 대로, 절연 매체는 이산화탄소로 구성되거나 본질적으로 구성될 수 있다. 이 실시형태에서, 이산화탄소는 따라서 절연 매체의 유일한 성분이다.
대안적으로, 절연 매체는 다른 구성성분들 이외에 이산화탄소를 포함할 수 있고, 따라서, 가스 혼합물을 형성할 수 있고, 이것은 종종 바람직한 실시형태이다. 절연 매체가 이산화탄소 이외에 공기 또는 적어도 하나의 공기 성분, 특히 산소 및/또는 질소를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
실시형태에 따르면, 절연 매체는 이산화탄소와 산소를 포함하는 가스 혼합물이다. 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 이산화탄소 양 대 산소 양의 비는 그리하여 50:50 ~ 100:1 의 범위에 있을 수 있다.
특히 고전압 개폐기에서 전류 차단을 고려하여, 추가 실시형태로는, 이산화탄소 양 대 산소 양의 비가 80:20 ~ 95:5, 더욱 바람직하게 85:15 ~ 92:8, 더욱더 바람직하게 87:13 ~ 90:10 미만의 범위에 있고, 특히 약 89:11 이다. 이 점에서, 한편으로는, 고전류 아크 발생을 갖는 반복된 전류 차단 이벤트 후에도 적어도 5% 의 몰 분율로 존재하는 산소는 수트 (soot) 형성을 방지할 수 있도록 허용하는 것으로 발견되었다. 다른 한편으로는, 최대 20%, 보다 특히 최대 15% 의 몰 분율로 존재하는 산소는 산화에 의해 전기 장치의 재료를 열화시킬 수 있는 위험을 감소시킨다.
이미 언급한 대로, 오염 감소 요소의 유리한 효과들은, 절연 매체가 유기 불소 화합물을 포함하는 실시형태들에서 특히 두드러지는데, 왜냐하면 그렇게 하여 오염 감소 요소의 부재시 발생할 수도 있는 플루오르화 수소와 같은 유해한 분해 생성물들의 생성을 효율적으로 회피할 수 있기 때문이다. 따라서, 이 실시형태들은 본 발명과 관련하여 유리하다.
구체적으로, 유기 불소 화합물은 플루오로에테르, 특히 하이드로플루오로모노에테르, 플루오로케톤, 특히 퍼플루오로케톤, 및 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된다.
이 종류의 화합물들은 매우 높은 절연 능력, 특히 높은 유전 강도 (또는 파괴 전계 강도) 를 가지고, 동시에 낮은 GWP 및 낮은 유독성을 가지는 것으로 발견되었다.
오염 감소 요소의 사전 포화, 즉 사전 포화 공간에서 이산화탄소의 수착으로 인해, 유기 불소 화합물들, 특히 4 개 ~ 12 개의 탄소 원자들, 구체적으로 정확히 5 개의 탄소 원자들을 포함한 플루오로케톤의 수착은 본 발명의 프로세스에 의해 효율적으로 회피될 수 있다. 따라서, 단계 d) 에 따른 전기 장치로 오염 감소 요소의 이송으로 인한 유기 불소 화합물의 분압 손실이 없다.
본 발명은, 유전 절연 가스가 플루오로에테르, 특히 하이드로플루오로모노에테르, 플루오로케톤 및 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀 중 어느 하나를 포함하는 실시형태들뿐만 아니라 그것이 상기 화합물들 중 적어도 2 개의 혼합물을 포함하는 실시형태들 양자를 포함한다.
본 발명과 관련하여 사용된 대로 용어 "플루오로에테르" 는 플루오로폴리에테르 (예컨대 갈덴) 및 플루오로모노에테르 양자를 포함하고 퍼플루오로에테르, 즉 완전 플루오르화 에테르, 및 하이드로플루오로에테르, 즉 단지 부분적으로 플루오르화된 에테르 양자를 포함한다. 용어 "플루오로에테르" 는 포화 화합물들뿐만 아니라 불포화 화합물들, 즉 탄소 원자들 사이에 2 중 및/또는 3 중 결합을 포함하는 화합물들을 추가로 포함한다. 플루오로에테르의 산소 원자에 부착된 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 쇄들은, 서로 독립적으로, 선형 또는 분지형일 수 있다.
용어 "플루오로에테르" 는 비환형 에테르와 환형 에테르 양자를 추가로 포함한다. 따라서, 산소 원자에 부착된 2 개의 알킬 쇄들은 선택적으로 고리를 형성할 수 있다. 특히, 용어는 플루오로옥시란을 포함한다. 특정 실시형태에서, 본 발명에 따른 유기 불소 화합물은 퍼플루오로옥시란 또는 하이드로플루오로옥시란이고, 보다 구체적으로 3 개 ~ 15 개의 탄소 원자들을 포함하는 퍼플루오로옥시란 또는 하이드로플루오로옥시란이다.
다른 실시형태들에 따르면, 유전 절연 가스는 적어도 3 개의 탄소 원자들을 포함한 하이드로플루오로모노에테르를 포함한다. 그것의 높은 유전 강도 이외에, 이 하이드로플루오로모노에테르는 140 ℃ 초과의 온도까지 화학적으로 열적으로 안정적이다. 그것은 또한 무독성이거나 낮은 유독성 레벨을 갖는다. 게다가, 그것은 비부식성이고 비폭발성이다.
본원에서 사용된 대로 용어 "하이드로플루오로모노에테르" 는 하나의, 단지 하나의 에테르기를 가지는 화합물을 나타내고, 상기 에테르기는, 서로 독립적으로, 선형이거나 분지형일 수 있고 선택적으로 고리를 형성할 수 있는 2 개의 알킬기들을 링크한다. 따라서, 화합물은 열 전달 유체들에 2 개의 에테르기들, 즉 하이드로플루오로디에테르를 포함한 화합물들의 용도에 관련되는 예컨대 US-B-7128133 에 개시된 화합물들과 분명히 대조적이다.
본원에서 사용된 대로 용어 "하이드로플루오로모노에테르" 는 또한 모노에테르가 부분적으로 수소화되고 부분적으로 플루오르화된 것으로 이해되어야 한다. 또한, 그것은 다르게 구조화된 하이드로플루오로모노에테르의 혼합물을 포함할 수도 있음을 이해해야 한다. 용어 "구조적으로 다른" 은 광범위하게 하이드로플루오로모노에테르의 합계 식 또는 구조식에서 임의의 차이점을 포함할 것이다.
전술한 대로, 적어도 3 개의 탄소 원자들을 포함한 하이드로플루오로모노에테르는 비교적 높은 유전 강도를 가지는 것으로 발견되었다. 구체적으로, 본 발명에 따른 하이드로플루오로모노에테르의 유전 강도 대 SF6 의 유전 강도의 비는 약 0.4 보다 크다.
또한 언급한 대로, 하이드로플루오로모노에테르의 GWP 는 낮다. 바람직하게, GWP 는 100 년 동안 1'000 미만이고, 보다 구체적으로 100 년 동안 700 미만이다. 본원에 언급한 하이드로플루오로모노에테르는 비교적 낮은 대기 수명을 가지고 게다가 오존 파괴 촉매 사이클에서 역할을 하는 할로겐 원자들, 즉 Cl, Br 또는 I 가 없다. 그것의 오존 파괴 지수 (ODP) 는 영 (zero) 이고, 이것은 환경적 관점에서 매우 유리하다.
적어도 3 개의 탄소 원자들을 포함하고 따라서 -20 ℃ 초과의 비교적 높은 비점을 가지는 하이드로플루오로모노에테르에 대한 선호도는, 하이드로플루오로모노에테르의 보다 높은 비점은 일반적으로 보다 높은 유전 강도를 수반한다는 발견을 기반으로 한다.
다른 실시형태들에 따르면, 하이드로플루오로모노에테르는 정확히 3 개 또는 4 개 또는 5 개 또는 6 개의 탄소 원자들, 특히 정확히 3 개 또는 4 개의 탄소 원자들, 가장 바람직하게 정확히 3 개의 탄소 원자들을 포함한다.
보다 특히, 따라서 하이드로플루오로모노에테르는, 수소 원자들의 일부가 각각 불소 원자로 치환된 하기 구조식들에 의해 정의되는 화합물들로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물이다:
Figure pct00001
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Figure pct00002
,
Figure pct00003
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Figure pct00004
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Figure pct00005
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Figure pct00006
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Figure pct00007
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Figure pct00008
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Figure pct00009
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Figure pct00010
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Figure pct00011
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,
Figure pct00017
,
Figure pct00018
.
3 개 또는 4 개의 탄소 원자들을 함유한 하이드로플루오로모노에테르를 사용함으로써, 장치의 전형적인 작동 조건들 하에 액화는 발생하지 않는다. 따라서, 장치의 작동 조건들에서 모든 성분이 가스 상태인 유전 절연 매체가 달성될 수 있다.
화합물들의 가연성을 고려하면, 여기에서 간단히 "F-비율" 로 불리는, 하이드로플루오로모노에테르의 불소 원자들의 수 대 불소 및 수소 원자들의 총 수의 비가 적어도 5:8 인 것이 또한 유리하다. 이 정의 내에 있는 화합물들은 일반적으로 불연성이어서 절연 매체가 최고의 안전 요건들을 따를 수 있도록 하는 것을 발견하였다. 따라서, 전기 절연체의 안전 요건들 및 그것의 제조 방법은 대응하는 하이드로플루오로모노에테르를 사용함으로써 쉽게 달성될 수 있다.
다른 실시형태들에 따르면, 여기에서 간단히 "F/C-비" 로 불리는, 불소 원자들의 수 대 탄소 원자들의 수의 비는 1.5:1 ~ 2:1 의 범위에 있다. 이러한 화합물들은 일반적으로 100 년 동안 1'000 미만의 GWP 를 가지고 따라서 매우 환경 친화적이다. 하이드로플루오로모노에테르가 100 년 동안 700 미만의 GWP 를 가지는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 다른 실시형태들에 따르면, 하이드로플루오로모노에테르는 일반 구조 (0) 를 가지고 있다:
CaHbFc-0-CdHeFf (0)
여기에서 a 와 d 는 독립적으로 1 ~ 3 의 정수이고 a + d = 3 또는 4 또는 5 또는 6, 특히 3 또는 4 이고, b 와 c 는 독립적으로 0 ~ 11, 특히 0 ~ 7 의 정수이고, b + c = 2a + 1 이고, e 와 f 는 독립적으로 0 ~ 11, 특히 0 ~ 7 의 정수이고, e + f = 2d + 1 이고, 또한 b 와 e 중 적어도 하나는 1 이상이고 c 와 f 중 적어도 하나는 1 이상이다.
그리하여, 바람직한 실시형태에 의하면, 하이드로플루오로모노에테르의 일반 구조 또는 식 (0) 에서:
a 는 1 이고, b 와 c 는 독립적으로 0 ~ 3 범위의 정수로 b + c = 3 이고, d = 2 이고, e 와 f 는 독립적으로 0 ~ 5 범위의 정수로 e + f = 5 이고, 또한 b 와 e 중 적어도 하나는 1 이상이고 c 와 f 중 적어도 하나는 1 이상이다.
보다 특정한 실시형태에 따르면, 일반 구조 (0) 에서 c 와 f 중 정확히 하나는 0 이다. 타측은 비치환 상태로 유지되면서, 에테르 결합의 일측에서 불소의 대응하는 그루핑은 "세그리게이션 (segregation)" 으로 불린다. 세그리게이션은 동일 쇄 길이의 비세그리게이션화 화합물들과 비교했을 때 비점을 감소시키는 것으로 발견되었다. 따라서, 이런 특성이 특히 흥미로운데, 왜냐하면 보다 높은 유전 강도를 허용하는 보다 긴 쇄 길이를 가지는 화합물들이 작동 조건들 하에 액화 위험 없이 사용될 수 있기 때문이다.
가장 바람직하게, 하이드로플루오로모노에테르는 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르 (CH3-0-CF2CF3) 및 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르 (CF3-0-CH2CF3) 로 구성된 군에서 선택된다.
펜타플루오로-에틸-메틸 에테르는 +5.25 ℃ 의 비점 및 100 년 동안 697 의 GWP 를 가지고, F-비율은 0.625 이고, 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르는 +11 ℃ 의 비점 및 100 년 동안 487 의 GWP 를 가지고, F-비율은 0.75 이다. 그것들은 둘 다 0 의 ODP 를 가지고 따라서 환경적으로 충분히 허용가능하다.
게다가, 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르는 30 일 동안 175 ℃ 의 온도에서 열적으로 안정적이어서 장치에 주어진 작동 조건들에 대해 충분히 적합한 것으로 밝혀졌다. 보다 높은 분자량의 하이드로플루오로모노에테르의 열 안정성 연구는, 완전히 수소화된 메틸 또는 에틸기들을 함유한 에테르가 부분적으로 수소화된 기들을 가지는 것들과 비교해 더 낮은 열 안정성을 가지는 것을 보여주므로, 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르의 열 안정성이 더욱 더 높은 것으로 추정될 수 있다.
일반적으로 하이드로플루오로모노에테르와 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르뿐만 아니라 특히 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르는 낮은 위험의 인체 유독성을 보인다. 이것은 포유류의 HFC (수소화 불화 탄소) 테스트들의 이용가능한 결과들로부터 결론내릴 수 있다. 또, 상업적 하이드로플루오로모노에테르에서 이용가능한 정보는 본원의 화합물들의 발암성, 돌연변이 유발성, 재생/발달 효과 및 다른 만성 효과를 전혀 보이지 못한다.
보다 높은 분자량의 상업적 하이드로플루오로 에테르에 대한 이용가능한 데이터를 기반으로, 하이드로플루오로모노에테르, 특히 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르뿐만 아니라 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르는 10'000 ppm 보다 높은 치사 농도 LC 50 을 가져서, 그것들을 독성학적 관점에서도 적합하게 하는 것으로 결론내릴 수 있다.
언급한 하이드로플루오로모노에테르는 공기보다 더 높은 유전 강도를 가지고 있다. 특히, 1 바에서 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르는 1 바에서 공기의 유전 강도보다 약 2.4 배 높은 유전 강도를 갖는다.
바람직하게 55 ℃ 미만, 더욱 바람직하게 40 ℃ 미만, 특히 30 ℃ 미만인 비점을 고려하면, 언급된 하이드로-플루오로모노에테르, 특히 펜타플루오로-에틸-메틸 에테르 및 2,2,2-트리플루오로에틸-트리플루오로메틸 에테르는 각각 작동 조건들에서 보통 가스 상태이다. 따라서, 장치의 작동 조건들에서 모든 성분이 가스 상태인 유전 절연 매체가 달성될 수 있고, 이것은 유리하다.
전술한 하이드로플루오로모노에테르에 대안적으로 또는 부가적으로, 유전 절연 가스는 4 개 ~ 12 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤을 포함한다.
이 출원에서 사용된 대로 용어 "플루오로케톤" 은 광범위하게 해석될 것이고 퍼플루오로케톤 및 하이드로플루오로케톤 양자를 포함할 것이고, 포화 화합물들 및 불포화 화합물들 양자, 즉 탄소 원자들 사이에 2 중 및/또는 3 중 결합들을 포함하는 화합물들을 추가로 포함할 것이다. 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 쇄는 선형 또는 분지형일 수 있고, 또는 선택적으로 하나 이상의 알킬기들로 치환되는 고리를 형성할 수 있다. 예시적 실시형태들에서, 플루오로케톤은 퍼플루오로케톤이다. 추가 예시적 실시형태에서, 플루오로케톤은 분지형 알킬 쇄, 특히 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 쇄를 갖는다. 또다른 예시적 실시형태들에서, 플루오로케톤은 완전히 포화된 화합물이다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 또한 4 개 ~ 12 개의 탄소 원자들을 가지는 플루오로케톤을 포함하고 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 쇄는 하나 이상의 알킬기들에 의해 선택적으로 치환된 고리를 형성하는 유전 절연 매체에 관한 것이다. 또한, 이러한 유전 절연 매체는 특히 공기, 공기 성분, 질소, 산소, 산화 질소, 이산화탄소, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 배경 가스를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 유전 절연 매체를 포함하는 전기 장치에 관한 것이다.
6 개 초과의 탄소 원자들을 갖는 더 긴 쇄 길이를 가지는 플루오로케톤과 비교해, 5 개 또는 6 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤은 비교적 낮은 비점의 장점을 가지고 있다. 따라서, 장치가 저온에서 사용될 때에도, 액화를 수반할 수도 있는 문제점들이 회피될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 플루오로케톤은, 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환되는 하기 구조식들에 의해 정의된 화합물들로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물이다:
Figure pct00019
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Figure pct00020
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Figure pct00021
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Figure pct00022
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Figure pct00023
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Figure pct00024
,
Figure pct00025
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Figure pct00026
,
Figure pct00027
.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 (Ⅰa) 내지 (Ⅰi) 에 따른 구조식을 가지고 정확히 5 개의 탄소 원자들을 가지는 플루오로케톤을 포함하는 유전 절연 매체에 관한 것이다. 더욱이, 이러한 유전 절연 매체는 특히 공기, 공기 성분, 질소, 산소, 산화 질소, 이산화탄소, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 배경 가스를 포함할 수 있다. 더욱이, 이러한 유전 절연 매체를 포함하는 전기 장치가 개시된다.
5 개 이상의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤이 또한 유리한데, 왜냐하면 그것은 인체 안전성에 대해 뛰어난 마진을 가지며 일반적으로 무독성이기 때문이다. 이것은 유독성이고 반응성이 높은 헥사플루오로아세톤 (또는 헥사플루오로프로판) 과 같은 4 개 미만의 탄소 원자들을 가지는 플루오로케톤과 대조적이다. 특히, 본원에서 간단히 플루오로케톤 a) 라고 명명한 정확히 5 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤 및 정확히 6 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤은 500 ℃ 까지 열적으로 안정적이다.
본 발명의 실시형태들에서, 분지형 알킬 쇄를 가지는 플루오로케톤, 특히 플루오로케톤 a) 가 바람직한데, 왜냐하면 그것의 비점들은 직선 알킬 쇄를 가지는 대응하는 화합물들 (즉, 동일 분자식을 가지는 화합물들) 의 비점들보다 낮기 때문이다.
실시형태들에 따르면, 플루오로케톤 a) 는 퍼플루오로케톤이고, 특히 분자식 C5F10O 를 가지고, 즉 탄소 원자들 사이에 2 중 또는 3 중 결합들 없이 완전히 포화되어 있다. 더욱 바람직하게, 플루오로케톤 a) 는 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)부탄-2-온 (데카플루오로-2-메틸부탄-3-온으로도 명명함), 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 옥타플루오로시클로펜타논으로 구성된 군에서 선택될 수도 있고, 가장 바람직하게 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-온은 하기 구조식 (I) 에 의해 나타낼 수 있다:
Figure pct00028
분자식 CF3C(0)CF(CF3)2 또는 C5F10O 를 갖는, 여기에서 간단히 "C5-케톤" 이라고 부르는, 1,1,1,3,4,4,4-헵타플루오로-3-(트리플루오로메틸)부탄-2-온은 고전압 및 중전압 절연 용도에 특히 바람직한 것으로 밝혀졌는데. 왜냐하면 그것은 특히 유전 캐리어 가스를 갖는 혼합물들에서 높은 유전 절연 성능의 장점을 가지고, 매우 낮은 GWP 를 가지고 낮은 비점을 가지기 때문이다. 그것은 0 의 ODP 를 가지고 실제적으로 무독성이다.
실시형태들에 따르면, 다른 플루오로케톤 성분들의 혼합물을 조합함으로써 훨씬 더 높은 절연 능력이 달성될 수 있다. 실시형태들에서, 전술한 바와 같고 여기에서 간단히 플루오로케톤 a) 라고 부르는 정확히 5 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤, 및 여기에서 간단히 플루오로케톤 c) 라고 명명하는 정확히 6 개의 탄소 원자들 또는 정확히 7 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤은 유리하게도 동시에 유전 절연 부분일 수 있다. 따라서, 각각 자체적으로 절연 매체의 유전 강도에 기여하는 하나 초과의 플루오로케톤을 가지는 절연 매체가 달성될 수 있다.
실시형태들에서, 추가 플루오로케톤 c) 는, 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 하기 구조식들에 의해 정의된 화합물들:
Figure pct00029
,
Figure pct00030
,
Figure pct00031
,
Figure pct00032
,
Figure pct00033
,
Figure pct00034
, 및
Figure pct00035
,
뿐만 아니라, 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 쇄가 하나 이상의 알킬기들 (IIh) 에 의해 치환되는 고리를 형성하는 정확히 6 개의 탄소 원자들을 가지는 임의의 플루오로케톤으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물이고;
그리고/또는 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 하기 구조식들에 의해 정의된 화합물들:
Figure pct00036
,
Figure pct00037
,
Figure pct00038
,
Figure pct00039
,
Figure pct00040
,
Figure pct00041
,
Figure pct00042
,
Figure pct00043
,
Figure pct00044
,
Figure pct00045
,
Figure pct00046
,
Figure pct00047
,
Figure pct00048
, 및
Figure pct00049
, 예를 들어 도데카플루오로-시클로헵타논,
뿐만 아니라 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 쇄가 하나 이상의 알킬기들 (IIIo) 에 의해 치환된 고리를 형성하는 정확히 7 개의 탄소 원자들을 가지는 임의의 플루오로케톤으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물이다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은, 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 쇄가 선택적으로 하나 이상의 알킬기들에 의해 치환된 고리를 형성하는 정확히 6 개의 탄소 원자들을 가지는 플루오로케톤을 포함하는 유전 절연 매체에 관한 것이다. 더욱이, 이러한 유전 절연 매체는 특히 공기, 공기 성분, 질소, 산소, 산화 질소, 이산화탄소, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 배경 가스를 포함할 수 있다. 더욱이, 이러한 유전 절연 매체를 포함하는 전기 장치가 개시된다.
또다른 양태에 따르면, 본 발명은, 플루오로케톤의 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 쇄가 선택적으로 하나 이상의 알킬기들에 의해 치환된 고리를 형성하는 정확히 7 개의 탄소 원자들을 가지는 플루오로케톤을 포함하는 유전 절연 매체에 관한 것이다. 더욱이, 이러한 유전 절연 매체는 특히 공기, 공기 성분, 질소, 산소, 산화 질소, 이산화탄소, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 배경 가스를 포함할 수 있다. 더욱이, 이러한 유전 절연 매체를 포함하는 전기 장치가 개시된다.
본 발명은 구조식들 (Oa) 내지 (Or), (Ia) 내지 (Ii), (IIa) 내지 (IIh), (IIIa) 내지 (IIIo) 에 따른 화합물들 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 각각의 화합물 또는 화합물들의 각각의 조합물을 포함한다.
본 발명의 장치의 특정 용도에 따라, 정확히 6 개의 탄소 원자들을 함유한 플루오로케톤 (전술한 명칭 "플루오로케톤 c)" 에 해당) 이 바람직할 수도 있고; 이러한 플루오로케톤은 무독성이고, 인체 안전성에 대해 뛰어난 마진을 가지고 있다.
실시형태들에서, 플루오로케톤 a) 와 비슷한 플루오로케톤 c) 는 퍼플루오로케톤이고, 그리고/또는 분지형 알킬 쇄, 특히 적어도 부분적으로 플루오르화된 알킬 쇄를 가지고, 그리고/또는 플루오로케톤 c) 는 완전히 포화된 화합물들을 포함한다. 특히, 플루오로케톤 c) 는 분자식 C6F120 을 가지고, 즉 탄소 원자들 사이에 2 중 또는 3 중 결합들 없이 완전히 포화되어 있다. 더욱 바람직하게, 플루오로케톤 c) 는 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온 (도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온으로도 명명함), 1,1,1,3,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)펜탄-2-온 (도데카플루오로-4-메틸펜탄-2-온으로도 명명함), 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-(트리플루오로메틸)펜탄-2-온 (도데카플루오로-3-메틸펜탄-2-온으로도 명명함), 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-3,3-비스-(트리플루오로메틸)부탄-2-온 (도데카플루오로-3,3-(디메틸)부탄-2-온으로도 명명함), 도데카플루오로헥산-2-온, 도데카플루오로헥산-3-온 및 데카플루오로시클로헥사논 (합계 식 C6F10O 를 가짐) 으로 구성된 군에서 선택될 수 있고, 특히 언급된 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온이다.
1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온 (도데카플루오로-2-메틸펜탄-3-온으로도 명명함) 은 하기 구조식 (ⅠⅠ) 으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00050
1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)펜탄-3-온 (여기에서 간단히 "C6-케톤" 으로 부르고, 분자식 C2F5C(0)CF(CF3)2 를 가짐) 은 그것의 높은 절연성과 그것의 극단적으로 낮은 GWP 때문에 고전압 절연 용도에 특히 바람직한 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, 그것의 압력 감소된 파괴 전계 강도는 대략 240 ㎸/(㎝*bar) 이고, 이는 훨씬 더 낮은 유전 강도 (Ecr = 25 ㎸/ (㎝*bar) 를 가지는 공기의 것보다 훨씬 더 높다. 그것은 0 의 오존 파괴 지수를 가지고 무독성이다 (약 100'000 ppm 의 LC50). 따라서, 환경적 영향은 SF6 을 사용할 때보다 훨씬 더 낮고, 동시에 인체 안전성에 대한 뛰어난 마진이 달성된다.
전술한 대로, 유기 불소 화합물은 또한 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀일 수 있다. 보다 특히, 플루오로올레핀 또는 하이드로플루오로올레핀은 각각 정확히 3 개의 탄소 원자들을 포함한다.
특히 바람직한 실시형태에 따르면, 따라서, 하이드로플루오로올레핀은 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-테트라플루오로프로펜 (HFO-1234zeZ), (Z)1,1,2,3-테트라플루오로-2-프로펜 (HFO-1234yeZ), (E)l,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 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된다.
추가 양태에 따르면, 본 발명은 또한 특히 본원에서 설명한 프로세스에 의해 얻을 수 있는 전기 장치에 관한 것이다.
프로세스에 대한 상기 설명과 유사하게, 전기 장치는 절연 공간을 에워싸는 하우징 및 절연 공간에 배열된 전기 요소를 포함하고, 상기 절연 공간은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성되는 절연 매체를 담고 있다.
본 발명의 이 양태에 따르면, 5 Å ~ 13 Å 범위의 평균 공극 크기를 가지는 분자체가 절연 공간에 배열된다.
특히, 분자체의 용도는 주로 오염물들, 특히 수분 (즉 물) 및/또는 분해 생성물들 및/또는 존재하는 것이 바람직하지 않은 그 밖의 다른 성분의 존재를 감소 또는 제거하는 것이다. 물의 감소 또는 제거가 특히 높은 관련성이 있으므로, 분자체는 바람직하게 물 감소 요소이다.
프로세스에 대해 설명한 임의의 바람직한 특성은 전기 장치에 비슷하게 적용되고 그 반대도 마찬가지이다.
따라서, 분자체는 바람직하게 제올라이트이다.
실시형태들에서, 분자체, 구체적으로 제올라이트는 바람직하게 5 Å 초과, 더욱 바람직하게 6 Å 초과, 가장 바람직하게 8 Å 초과의 평균 공극 크기를 갖는다.
전술하였고 하기에서 상세히 나타내는 것처럼, 본 발명에 따른 분자체, 특히 제올라이트는 물 및 분해 생성물들, 구체적으로 플루오르화 수소에 대해 매우 높은 흡착능을 가지고 있다. 바람직하게, 분자체는 6 Å ~ 13 Å 또는 6 Å ~ 12 Å, 더욱더 바람직하게 7 Å ~ 11 Å, 가장 바람직하게 9 Å ~ 11 Å 의 평균 공극 크기를 갖는다.
본 발명의 전기 장치는 바람직하게 전술한 프로세스에 의해 얻을 수 있으므로, 분자체는 바람직하게 위에서 정의한 대로 사전 포화 용기의 사전 포화 공간에 배열되고, 상기 사전 포화 용기는 개방 상태로 있다.
전기 장치의 추가 실시형태에 따르면, 절연 매체는, 이산화탄소 이외에, 특히 공기, 공기 성분, 질소, 산소, 산화 질소, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 부가적 배경 가스를 포함한다.
실시형태들에서, 위에서 정의된 프로세스와 관련하여 이미 설명한 대로, 이산화탄소의 양 대 산소의 양의 비는 50:50 ~ 100:1, 바람직하게 80:20 ~ 95:5, 더욱 바람직하게 85:15 ~ 92:8, 더욱더 바람직하게 87:13 ~ 90:10 미만의 범위에 있고, 가장 바람직하게 약 89:11 이다.
실시형태들에서, 절연 매체는 유기 불소 화합물, 바람직하게 플루오로폴리에테르와 플루오로모노에테르를 포함하는 플루오로에테르, 특히 하이드로-플루오로모노에테르; 플루오로케톤, 특히 퍼플루오로-케톤; 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀; 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 유기 불소 화합물을 추가로 포함한다.
실시형태에 따르면, 전기 장치의 전기 요소는 고전압 또는 중전압 유닛인데, 왜냐하면 이들에서 수분 함유량을 제어 및 한정하는 작업이 매우 중요하고 따라서 본 발명에 의해 달성되는 장점들이 특히 관련되기 때문이다.
실시형태들에서, 전기 장치는 개폐기, 특히 가스 절연 개폐기 (GIS) 또는 그것의 부분 및/또는 요소, 버스바, 부싱, 케이블, 가스 절연 케이블, 케이블 조인트, 가스 절연 라인 (GIL), 변성기, 변류기, 변압기, 서지 어레스터, 접지 스위치, 단로기, 단로기 겸용 접지 스위치, 부하 브레이크 스위치, 회로 차단기, 컨버터 빌딩 및/또는 임의의 유형의 가스 절연 스위치일 수 있다.
또다른 양태에 따르면, 본 발명은 또한 전기 장치에서 오염 감소 요소의 흡착능 변화를 결정하기 위한 프로세스에 관한 것이다.
전술한 실시형태들에 대해 언급한 대로, 전기 장치는 절연 공간을 에워싸는 하우징 및 절연 공간에 배열된 전기 요소를 포함한다. 절연 공간은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성된 절연 매체를 포함한다.
또다른 양태에 따르면, 본 발명은 또한 전기 장치에서 오염 감소 요소의 수착능, 특히 흡착능을 결정 및/또는 모니터링하기 위한 프로세스에 관한 것으로, 상기 전기 장치는 절연 공간을 에워싸는 하우징 및 절연 공간에 배열된 전기 요소를 포함하고, 상기 절연 공간은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성되는 절연 매체를 포함한다.
프로세스는:
I) 절연 공간에, 적어도 하나의 수착질이 수착된, 오염 감소 요소, 특히 분자체를 제공하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 수착질은 이산화탄소를 포함하는, 상기 절연 공간에, 적어도 하나의 수착질이 수착된, 오염 감소 요소, 특히 분자체를 제공하는 단계,
Ⅱ) 오염 감소 요소로부터 방출된 이산화탄소의 양을 결정하는 단계, 및
Ⅲ) 단계 Ⅱ) 에서 결정된 양으로부터 오염 감소 요소 중 잔류 수착질, 특히 물 및/또는 분해 생성물들의 양, 및 따라서 오염 감소 요소의 수착능을 결정하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 본 발명은 전기 장치에 오염 감소 요소의 수착능을 결정하기 위한 프로세스에 관한 것으로, 상기 전기 장치는 절연 공간을 에워싸는 하우징, 및 상기 절연 공간에 배열되는 전기 요소를 포함하고, 상기 절연 공간은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성되는 절연 매체를 포함한다. 프로세스는:
A) 절연 공간에, 적어도 하나의 수착질이 수착된 (또는 흡착질이 흡착), 오염 감소 요소, 특히 분자체를 제공하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 수착질 (또는 흡착질) 은 이산화탄소를 포함하는, 상기 절연 공간에, 적어도 하나의 수착질이 수착된, 오염 감소 요소, 특히 분자체를 제공하는 단계,
B) 오염 감소 요소로부터 수착질 (또는 흡착질) 의 적어도 부분적 방출을 유도하는 단계,
C) 오염 감소 요소로부터 방출된 이산화탄소의 양을 결정하는 단계, 및
D) 상기 단계에서 결정된 양으로부터 상기 오염 감소 요소 중 잔류 수착질 (또는 흡착질), 특히 물 및/또는 분해 생성물들의 양, 및 따라서 오염 감소 요소의 수착능 (또는 흡착능 각각) 을 결정하는 단계를 포함한다.
실시형태들에서, 본 발명과 관련하여 사용된 대로 용어 "흡착질" 은 오염 감소제에 흡착된 물질에 관한 것이다. 이산화탄소 이외에, 적어도 하나의 추가 물질 또는 흡착질이 흡착될 수 있다. 이와 관련하여, 표현 "적어도 하나의 흡착질" 은 표현 "적어도 한 종류의 흡착질" 과 등가이다.
단계 B) 에 따른 방출은, 예컨대, 오염 감소 요소의 온도의 일시적 변화에 의해 유도될 수 있다. 예를 들어, 가열 코일은, 예컨대, 50 ℃ 초과의 온도까지 오염 감소 요소를 일시적으로 가열하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 흡착질의 방출은 보다 높은 흡착 에너지의 변위 흡착질을 이용해 흡착 개소들로부터 흡착질의 변위에 의해 유도될 수 있다. 대안적으로 보다 일반적인 용어들로, 수착질의 방출은 보다 높은 수착 에너지의 변위 수착질을 이용해 수착 개소들로부터 수착질의 변위에 의해 유도될 수 있다.
이산화탄소 양의 결정은 정량적이거나 정성적일 수 있다. 실시형태에서, 정성적 결정은 방출된 흡착질 (또는 일반적으로 수착질) 의 전체 양과 "새로운" 오염 감소 요소, 즉 - 적어도 대략적으로 - 단지 이산화탄소만 흡착 (또는 일반적으로 수착) 된 오염 감소 요소로부터 방출된 흡착질 (또는 일반적으로 수착질) 의 전체 양을 비교함으로써 수행된다. 이산화탄소는 다른 흡착질들 (또는 일반적으로 수착질들), 특히 물보다 일반적으로 보다 쉽게 방출되므로, "새로운" 오염 감소 요소에 대해 획득된 값으로부터의 약간의 편차는 이산화탄소의 양 대 흡착질 (또는 일반적으로 수착질) 의 전체 양의 높은 비를 나타내고, 큰 편차는 이산화탄소의 양 대 흡착질 (또는 일반적으로 수착질) 의 전체 양의 낮은 비를 나타낸다.
"새로운" 오염 감소 요소에 대해 획득된 값으로부터 편차에 따라, 흡착된 (또는 일반적으로 수착된) 이산화탄소 대 흡착질 (또는 일반적으로 수착질) 의 전체 양의 비가 정성적으로 결정될 수 있다.
언급한 대로, 방출된 이산화탄소의 양은 방출된 흡착질 (또는 일반적으로 수착질) 의 전체 양의 결정을 기반으로 결정될 수 있다. 실시형태에서, 전술한 프로세스는 따라서 단계 B) 와 단계 C) 사이에 단계 B) 에서 방출된 흡착질 (또는 일반적으로 수착질) 의 전체 양을 결정하는 추가 단계 ("단계 B'") 를 포함할 수 있다. 방출된 흡착질 (또는 일반적으로 수착질) 의 이 전체 양은, 예컨대 흡착질 (또는 일반적으로 수착질) 의 방출에 의해 유발되는 압력 변화를 측정함으로써 결정될 수 있다. 대안적으로, 흡착질 (또는 일반적으로 수착질) 의 방출에 의해 유발되는 오염 감소 요소의 중량 변화가 결정될 수 있다.
추가 양태에 따르면, 본 발명은 또한 시간의 경과에 따른 전기 장치에서 오염 감소 요소의 수착능, 특히 흡착능을 모니터링하기 위한 프로세스에 관한 것으로, 상기 전기 장치는 절연 공간을 에워싸는 하우징 및 절연 공간에 배열된 전기 요소를 포함하고, 상기 절연 공간은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성되는 절연 매체를 포함한다. 이 프로세스는:
α) 절연 공간에, 이산화탄소가 흡착된 (또는 일반적으로 수착된), 오염 감소 요소, 특히 수분 감소 요소, 보다 특히 분자체를 제공하는 단계,
β) 시간의 경과에 따른 절연 공간에서 이산화탄소의 양을 결정하는 단계,
γ) 시간의 경과에 따라, 오염 감소 요소, 특히 수분 감소 요소, 보다 특히 분자체로부터 방출된 이산화탄소의 양을, 상기 단계 β) 에서 측정된 변화로부터, 결정하는 단계, 및
δ) 시간의 경과에 따라, 오염 감소 요소, 특히 수분 감소 요소, 보다 특히 분자체에 의해 흡착된 (또는 일반적으로 수착된) 물 및/또는 분해 생성물들의 양, 및 그리하여 그것의 흡착능 (또는 일반적으로 수착능) 을 상기 단계 γ) 에서 결정된 양으로부터 결정하는 단계를 포함한다.
일반적으로, 위에서 정의된 프로세스들은 수착능을 결정 및/또는 모니터링하기 위한 것이다. 이 실시형태에서, 흡착질은 따라서 각각 오염 감소 요소 또는 수분 감소 요소에, 특히 분자체에 수착되는 수착질이다.
바람직하게, 수착능, 구체적으로 흡착능을 결정 및/또는 모니터링하기 위한 위에서 정의된 프로세스들 중 임의의 프로세스는 위에서 정의된 전기 장치에 오염 감소 요소를 제공하기 위한 프로세스 후 수행된다.
또한, 수착능, 구체적으로 흡착능을 결정 및/또는 모니터링하기 위한 정의된 프로세스들 중 임의의 프로세스에서, 전기 장치는 위에서 정의된 바와 같은 것이 바람직하다.
시간이 경과함에 따라 이산화탄소의 양이 증가한다면, 이것은 흡착된 (일반적으로 수착된) 이산화탄소가 오염 감소 요소에 흡착 (일반적으로 수착) 한 물에 의한 교체로 인해 방출되어서 오염 감소 요소가 충분히 기능하고 있음을 분명히 나타낸다.
다른 한편으로는, 물이 존재할지라도 이산화탄소가 안정적으로 유지되거나 심지어 감소한다면, 이것은 흡착능 (일반적으로 수착능) 이 소진되어서 오염 감소 요소가 교체될 필요가 있음을 나타낸다.
이 점에서 신뢰성있는 결정을 허용하기 위해서, 특히 절연 공간 내 이산화탄소의 양이 시간이 경과할 때 안정적으로 유지되거나 감소하는 경우에, 프로세스는 바람직하게 시간의 경과에 따른 절연 공간 내 물의 양을 결정하는 추가 단계를 포함한다.
언급한 대로, 5 Å ~ 13 Å 범위의 평균 공극 크기를 가지는 분자체, 특히 제올라이트가 물 및 분해 생성물들, 예로 플루오르화 수소에 대한 높은 흡착능 때문에 특히 바람직하다. 이것은 (다른 화합물들 중에서) 물과 플루오르화 수소에 대한 특히 제올라이트 5A (5 Å 의 평균 공극 크기를 가짐) 및 제올라이트 13X (약 9 Å 의 평균 공극 크기를 가짐) 의 한계 용량을 열거한 표 1 에서 보여준다. "한계 용량" 은 오염 감소 요소 또는 흡착제의 최대 흡착능, 즉 최대 흡착 온도에서 오염 감소 요소 또는 흡착제의 중량 (단위; 킬로그램) 당 각각의 흡착질의 최대 가능한 양 (단위; 몰) 을 의미한다.
Figure pct00051
표 1 에 나타난 것처럼, 물에 대한 한계 용량은 활성 알루미나에 대해서보다 전술한 특정 분자체들에 대해서 더 높다. 상기 분자체들은 또한 플루오르화 수소에 대해 높은 흡착능을 보인다.
본 발명은 또한 하기 실시예를 통하여 보여준다.
실시예
본 발명의 프로세스의 특정 실시예에 따르면, 제올라이트 5A 를 갖는 4.6 리터의 체적을 에워싸는 용기가 제공된다. 용기는 그 후 0.97 바의 분압으로 이산화탄소로 충전되고 제올라이트 5A 는 이산화탄소를 흡착하도록 허용되고, 흡착에 의해 이산화탄소 분압은 거의 0.7 바까지 강하한다. 이산화탄소를 용기에 충전하고 약 3 시간 후, 물이 주입된다. 결과적으로, 이산화탄소 분압은 0.97 바, 즉 초기 흡착 전 값까지 빠르게 증가한다. 따라서, 초기 흡착 중 흡착된 본질적으로 모든 이산화탄소는 오염 감소 요소에 흡착한 물에 의해 교체되어서 방출된다.
본 출원 전체에 걸쳐, 용어들 "바람직한", "바람직하고", "더욱 바람직한", "특히" 는 단지 "예시적인" 것을 의미하여서 단지 실시형태들 또는 실시예들을 나타낼 것이고, 즉 선택적인 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 첨부 도면을 통하여 보여준다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기 장치, 예를 들어 개폐기의 순수 개략도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 실시형태들에 따른 사전 포화 용기를 도시한다.
구체적으로, 도 1 에 도시된, 전기 장치 (1), 보다 특히 개폐기는 절연 공간 (3) 을 에워싸는 하우징 (2) 및 절연 공간 (3) 에 배열된 전기 요소 (4) 를 포함한다. 절연 공간 (3) 은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성된 절연 매체를 포함한다. 절연 공간 (3) 에, 오염 감소 요소 (5), 보다 특히 5 Å ~ 13 Å 범위의 평균 공극 크기를 가지는 분자체 (5) 가 배열된다.
도 2 는, 오염 감소 요소 (5), 특히 분자체 (5) 및 바람직하게 제올라이트 (5) 를 수용하여 이산화탄소로 사전 포화시키기 위한 사전 포화 공간 (7) 을 제공하는 기밀 개폐가능한 사전 포화 용기 (6) 를 개략적으로 도시한다. 사전 포화 용기 (6) 는 전기 장치 (1) 로 이송될 수도 있고 전기 장치 (1) 의 유전 절연 매체에 오염 감소 요소 (5) 를 노출시키도록 내부에서 개방될 수도 있다 (특히 요소 (5) 가 용기 (6) 로부터 제거될 수도 있음). 파선들로 도시된 다른 실시형태로서, 컨테이너 (8) 또는 백 (8) 은 사전 포화된 오염 감소 요소 (5) 를 전기 장치 (1) 의 절연 공간 (3) 으로 이송하고 그것을 전기 장치 (1) 의 유전 절연 매체와 가스 교환 접촉시키도록 제공될 수도 있다.
본원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같은 용어 "수착" 은 광범위하게 이해되어야 하고 제 1 물질, 즉 수착질을 제 2 물질, 즉 수착제에 부착시키는 임의의 물리적 또는 화학적 프로세스를 포함한다. 특히, 그것은 예를 들어 물리 수착 및/또는 화학 수착에 의한 수착질의 임의의 바인딩, 캡처링 또는 부동화를 포함한다.
본 발명의 특정 실시형태들에 따르면, 용어 "수착" 은 "흡착" 에 관한 것이다. 이 점에서, 용어들 "수착된", "수착질" 및 "수착제" 는 각각 "흡착된", "흡착질" 및 "흡착제" 에 관한 것이다.
대안적으로 또는 부가적으로, 용어 "수착" 은 또한 "흡수" 에 관련될 수 있고, 이와 관련하여 용어들 "수착된", "수착질" 및 "수착제" 는 각각 "흡착된", "흡착질" 및 "흡착제" 에 관한 것이다.
언급한 바와 같이, 용어 "오염 감소 요소" 는, 오염물들, 특히 수분 (즉, 물) 및/또는 분해 생성물들 및/또는 존재하는 것이 바람직하지 않은 그 밖의 다른 성분의 존재를 감소 또는 제거하기에 적합한 임의의 요소를 포함한다. 특정 실시형태들에 따르면, 용어 "오염 감소 요소" 는 특히 건조제를 포함한 물 감소 요소에 관한 것이다.
1: 전기 장치; 개폐기
2: 하우징
3: 절연 공간
4: 전기 요소
5: 오염 감소 요소, 분자체, 제올라이트, 5 Å ~ 13 Å 범위의 평균 공극 크기를 가지는 분자체
6: 사전 포화 용기
7: 사전 포화 공간
8: 컨테이너, 백.

Claims (37)

  1. 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5: component) 를 제공하기 위한 방법으로서,
    상기 전기 장치 (1) 는 절연 공간 (3) 을 에워싸는 하우징 (2), 및 상기 절연 공간 (3) 에 배열되는 전기 요소 (4) 를 포함하고, 상기 절연 공간 (3) 은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성되는 절연 매체를 포함하고, 상기 방법은:
    a) 기밀하게 폐쇄가능하고 폐쇄된 상태에서 사전 포화 공간 (7) 을 에워싸는 사전 포화 용기 (6) 를 제공하는 단계로서, 상기 사전 포화 공간의 체적은 상기 전기 장치 (1) 의 상기 절연 공간 (3) 의 체적보다 작은, 상기 사전 포화 용기 (6) 를 제공하는 단계,
    b) 상기 사전 포화 공간 (7) 에 오염 감소 요소 (5) 를 배치하는 단계,
    c) 상기 사전 포화 공간 (7) 에 배치된 상기 오염 감소 요소 (5) 가 이산화탄소를 수착할 수 있도록 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성되는 사전 포화 가스를 상기 사전 포화 공간 (7) 으로 충전하는 단계, 및
    d) 상기 전기 장치 (1) 의 작동 중에 상기 절연 매체와 접촉하도록, 수착된 이산화탄소를 갖는 상기 오염 감소 요소 (5) 를 상기 전기 장치 (1) 로 이송하는 단계
    를 포함하는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 c) 에서 상기 오염 감소 요소 (5) 는 이산화탄소를 흡착하도록 허용되고, 상기 단계 d) 에서 흡착된 이산화탄소를 갖는 상기 오염 감소 요소 (5) 는 상기 전기 장치 (1) 로 이송되는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 d) 에서 상기 오염 감소 요소 (5) 는 상기 전기 장치 (1) 의 상기 절연 공간 (3) 으로 이송되는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 d) 이전에 또는 도중에, 상기 이산화탄소가 수착된, 특히 흡착된 상기 오염 감소 요소 (5) 가 상기 사전 포화 공간 (7) 에서 취출되는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오염 감소 요소 (5) 는, 상기 사전 포화 공간 (7) 에서 취출되기 전에, 컨테이너 (8), 특히 백 (8) 으로 패키징되고, 상기 컨테이너 (8) 는 상기 사전 포화 용기 (6) 및 상기 전기 장치 (1) 에 대해 이동가능한, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨테이너 (8) 는 기밀하게 폐쇄가능한, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 d) 에서 상기 사전 포화 공간 (7) 에 배치된 상기 오염 감소 요소 (5) 와 함께 상기 사전 포화 용기 (6) 는 상기 전기 장치 (1) 로 이송되고, 상기 단계 d) 이후에 상기 사전 포화 용기 (6) 가 개방되는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오염 감소 요소 (5) 는 분자체 (5) 인, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 분자체 (5) 는 제올라이트 (5) 인, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 분자체 (5) 는 2 Å 보다 크고, 바람직하게 4 Å 보다 크고, 더욱 바람직하게 5 Å 보다 크고, 더욱더 바람직하게 6 Å 보다 크고, 가장 바람직하게 8 Å 보다 큰 평균 공극 크기를 가지는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분자체 (5) 는 3 Å ~ 13 Å, 바람직하게 5 Å ~ 13 Å, 더욱 바람직하게 6 Å ~ 13 Å 또는 6 Å ~ 12 Å, 더욱더 바람직하게 7 Å ~ 11 Å, 가장 바람직하게 9 Å ~ 11 Å 의 평균 공극 크기를 가지는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오염 감소 요소 (5) 는, 상기 단계 c) 이전에 그리고/또는 상기 단계 c) 도중에 그리고/또는 상기 단계 d) 이전에 그리고/또는 상기 단계 d) 도중에, 바람직하게 10 ℃ 미만, 더욱 바람직하게 0 ℃ 미만, 가장 바람직하게 -20 ℃ 미만의 온도로 냉각되는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 오염 감소 요소 (5) 는 상기 전기 장치 (1) 의 최소 작동 온도보다 5 ℃ 높은 온도 이하인, 특히 상기 전기 장치 (1) 의 최소 작동 온도 이하인 온도로 냉각되는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전 포화 공간 (7) 에서의 이산화탄소의 수 밀도는 대기압에서의 공기 중에서의 이산화탄소의 수 밀도보다 높은, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전 포화 공간 (7) 에서의 이산화탄소의 수 밀도는 상기 전기 장치 (1) 의 상기 절연 공간 (3) 에서의 이산화탄소의 최대 예상 수 밀도와 적어도 대략적으로 동일한, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    실온에서 상기 사전 포화 공간 (7) 에서의 이산화탄소의 분압은 1 바보다 높고, 바람직하게 3 바보다 높고, 더욱 바람직하게 5 바보다 높고, 가장 바람직하게 7 바보다 높은, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전 포화 공간 (7) 의 체적은 상기 분자체 (5) 의 체적보다 약간 더 큰, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 매체 및 상기 사전 포화 가스는 적어도 대략적으로 동일한 조성을 가지는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 매체는, 이산화탄소 뿐만 아니라, 특히 공기, 공기 성분, 질소, 산소, 산화 질소, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 부가적 배경 가스를 포함하는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    이산화탄소의 양 대 산소 양의 비는 50:50 ~ 100:1, 바람직하게 80:20 ~ 95:5, 더욱 바람직하게 85:15 ~ 92:8, 더욱더 바람직하게 87:13 ~ 90:10 미만의 범위에 있고, 가장 바람직하게 약 89:11 인, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 매체는 유기 불소 화합물, 바람직하게, 플루오로에테르, 특히 하이드로플루오로모노에테르, 플루오로케톤, 특히 퍼플루오로케톤, 및 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 유기 불소 화합물을 더 포함하는, 전기 장치 (1) 에 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 방법.
  22. 특히 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 획득가능한 전기 장치 (1) 로서,
    절연 공간 (3) 을 에워싸는 하우징 (2) 및 상기 절연 공간 (3) 에 배열된 전기 요소 (4) 를 포함하고, 상기 절연 공간 (3) 은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 구성된 절연 매체를 포함하고, 상기 절연 공간 (3) 에 5 Å ~ 13 Å 범위의 평균 공극 크기를 가지는 분자체 (5) 가 배열되는, 전기 장치 (1).
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 분자체는 물 감소 요소인, 전기 장치 (1).
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 분자체 (5) 는 5 Å 보다 크고, 바람직하게 6 Å 보다 크고, 가장 바람직하게 8 Å 보다 큰 평균 공극 크기를 가지는, 전기 장치 (1).
  25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분자체 (5) 는 6 Å ~ 12 Å, 바람직하게 7 Å ~ 11 Å, 더욱 바람직하게 9 Å ~ 11 Å 의 평균 공극 크기를 가지는, 전기 장치 (1).
  26. 제 22 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분자체 (5) 는 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 사전 포화 용기 (6) 의 사전 포화 공간 (7) 에 배열되고, 상기 사전 포화 용기 (6) 는 개방된 상태로 있는, 전기 장치 (1).
  27. 제 22 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 매체는, 이산화탄소 뿐만 아니라, 특히 공기, 공기 성분, 질소, 산소, 산화 질소, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 부가적 배경 가스를 포함하는, 전기 장치 (1).
  28. 제 22 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이산화탄소의 양 대 산소 양의 비는 50:50 ~ 100:1, 바람직하게 80:20 ~ 95:5, 더욱 바람직하게 85:15 ~ 92:8, 더욱더 바람직하게 87:13 ~ 90:10 미만의 범위에 있고, 가장 바람직하게 약 89:11 인, 전기 장치 (1).
  29. 제 22 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 매체는 유기 불소 화합물, 바람직하게, 플루오로에테르, 특히 하이드로플루오로모노에테르, 플루오로케톤, 특히 퍼플루오로케톤, 및 플루오로올레핀, 특히 하이드로플루오로올레핀, 및 그것의 혼합물들로 구성된 군에서 선택된 유기 불소 화합물을 더 포함하는, 전기 장치 (1).
  30. 제 22 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 요소 (4) 는 고전압 유닛 (4) 또는 중전압 유닛 (4) 인, 전기 장치 (1).
  31. 제 22 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 장치 (1) 는 개폐기, 특히 가스 절연 개폐기 (GIS) 이거나, 그것의 부분 및/또는 요소, 특히 버스바, 부싱, 케이블, 가스 절연 케이블, 케이블 조인트, 가스 절연 라인 (GIL), 변성기 (transformer), 변류기, 변압기, 서지 어레스터, 접지 스위치, 단로기, 단로기 겸용 접지 스위치, 부하 브레이크 스위치, 회로 차단기, 컨버터 빌딩 및/또는 임의의 유형의 가스 절연 스위치인, 전기 장치 (1).
  32. 전기 장치 (1), 특히 제 22 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 따른 전기 장치 (1) 에서 오염 감소 요소 (5) 의 수착능을 결정 및/또는 모니터링하기 위한 방법으로서,
    상기 전기 장치 (1) 는 절연 공간 (3) 을 에워싸는 하우징 (2), 및 상기 절연 공간 (3) 에 배열되는 전기 요소 (4) 를 포함하고, 상기 절연 공간 (3) 은 이산화탄소를 포함하거나 이산화탄소로 본질적으로 구성되는 절연 매체를 포함하고, 상기 방법은:
    I) 상기 절연 공간 (3) 에, 적어도 하나의 수착질 (sorbate) 이 수착된, 오염 감소 요소 (5), 특히 분자체 (5) 를 제공하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 수착질은 이산화탄소를 포함하는, 상기 오염 감소 요소 (5), 특히 분자체 (5) 를 제공하는 단계,
    Ⅱ) 상기 오염 감소 요소 (5) 로부터 방출된 이산화탄소의 양을 결정하는 단계, 및
    Ⅲ) 상기 단계 Ⅱ) 에서 결정된 양으로부터 상기 오염 감소 요소 (5) 에서의 잔류 수착질, 특히 물 및/또는 분해 생성물들의 양, 및 따라서 상기 오염 감소 요소 (5) 의 수착능을 결정하는 단계
    를 포함하는, 전기 장치 (1) 에서 오염 감소 요소 (5) 의 수착능을 결정 및/또는 모니터링하기 위한 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 방법은:
    A) 상기 절연 공간 (3) 에, 적어도 하나의 수착질이 수착된, 오염 감소 요소 (5), 특히 분자체 (5) 를 제공하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 수착질은 이산화탄소를 포함하는, 상기 오염 감소 요소 (5), 특히 분자체 (5) 를 제공하는 단계,
    B) 상기 오염 감소 요소 (5) 로부터 수착질의 적어도 부분적 방출을 유도하는 단계,
    C) 상기 오염 감소 요소 (5) 로부터 방출된 이산화탄소의 양을 결정하는 단계, 및
    D) 상기 단계 C) 에서 결정된 양으로부터 상기 오염 감소 요소 (5) 에서의 잔류 수착질, 특히 물 및/또는 분해 생성물들의 양, 및 따라서 상기 오염 감소 요소 (5) 의 수착능을 결정하는 단계
    를 포함하는, 전기 장치 (1) 에서 오염 감소 요소 (5) 의 수착능을 결정하기 위한 방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 방법은:
    α) 상기 절연 공간 (3) 에, 적어도 하나의 수착질이 수착된, 오염 감소 요소 (5), 특히 분자체 (5) 를 제공하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 수착질은 이산화탄소를 포함하는, 상기 오염 감소 요소 (5), 특히 분자체 (5) 를 제공하는 단계,
    β) 시간의 경과에 따라 상기 절연 공간 (3) 에서의 이산화탄소의 양을 결정하는 단계,
    γ) 상기 단계 β) 에서 측정된 변화로부터, 시간의 경과에 따라, 상기 오염 감소 요소 (5), 특히 상기 분자체 (5) 로부터 방출된 이산화탄소의 양을 결정하는 단계, 및
    δ) 상기 단계 γ) 에서 결정된 양으로부터, 시간의 경과에 따라, 상기 오염 감소 요소 (5), 특히 상기 분자체 (5) 에 의해 수착된 물 및/또는 분해 생성물들의 양, 및 그리하여 그것의 수착능을 결정하는 단계
    를 포함하는, 시간의 경과에 따라 전기 장치 (1) 에서 오염 감소 요소 (5) 의 수착능을 모니터링하기 위한 방법.
  35. 제 32 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수착질은 흡착질이고, 상기 수착능은 상기 오염 감소 요소 (5) 의 흡착능인, 전기 장치 (1) 에서 오염 감소 요소 (5) 의 수착능을 결정 및/또는 모니터링하기 위한 방법.
  36. 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 장치 (1) 에 상기 오염 감소 요소 (5) 를 제공하기 위한 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 방법 이후에 상기 수착능을 결정 및/또는 모니터링하기 위한 방법이 실시되는, 전기 장치 (1) 에서 오염 감소 요소 (5) 의 수착능을 결정 및/또는 모니터링하기 위한 방법.
  37. 제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 장치 (1) 는 제 22 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은, 전기 장치 (1) 에서 오염 감소 요소 (5) 의 수착능을 결정 및/또는 모니터링하기 위한 방법.
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