DE69815811T2

DE69815811T2 - Elektroisolierflüssigkeiten mit einem hohen gehalt an ölsaure sowie vorrichtungen die diese flüssigkeiten enthalten

Info

Publication number: DE69815811T2
Application number: DE69815811T
Authority: DE
Inventors: V. Thottathil OOMMEN; Clair C. CLAIBORNE
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2018-01-06
Also published as: CA2276406C; DE69815811D1; AU5958398A; US20020027219A1; US7048875B2; EP0950249A4; CA2276406A1; PE39899A1; CO5050272A1; AU727832B2; US20060030499A1; US20040089855A1; US6274067B1; WO1998031021A1; EP0950249B1; ES2202804T3; US6645404B2; EP0950249A1; JP2001508587A; US5949017A

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Vorliegende Anmeldung ist eine Continuation-in-part-Anmeldung der Serial Nr. 08/665.721, eingereicht am 18. Juni 1996, die durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen wird.
ERFINDUNGSGEBIET
Vorliegende Erfindung betrifft eine als elektrische Isolierflüssigkeit brauchbare Ölzusammensetzung mit hohem Ülsäuregehalt, elektrische Isolierflüssigkeitszusammensetzungen und elektrische Vorrichtungen, welche diese enthalten. Die erfindungsgemäßen Ölzusammensetzungen mit einem hohen Ölsäuregehalt haben elektrische Eigenschaften, welche sie für Isolierflüssigkeiten in elektrischen Komponenten sehr geeignet machen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Elektroindustrie verwendet die verschiedensten Isolierflüssigkeiten, die leicht zugänglich und kostengünstig sind. Beispiele sind Mineralöl, Silikonflüssigkeit und synthetische Kohlenwasserstofföle, die in Transformatoren, Energiekabeln und Kondensatoren verwendet werden. Beispiele für derartige Flüssigkeiten umfassen diejenigen, welche in folgenden Druckschriften beschrieben sind: U.S.-Patent 4.082.866, erteilt am 4. April 1978 an Link, U.S.-Patent Nr. 4.206.066, erteilt am 3. Juni 1980 an Rinehart, U.S-Patent 4.621.302, erteilt am 4. November 1986 an Sato u. a., U.S. Patent 5.017.733, erteilt am 21. Mai 1991 an Sato u. a., U.S.-Patent 5.250.750, erteilt am 5. Oktober 1993 an Shubkin u. a., sowie U.S.-Patent Nr. 5.336.847, erteilt am 9. August 1994 an Nakagami, welche jeweils durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen sind.
Viele dieser Flüssigkeiten werden nicht als in einem vernünftigen Zeitrahmen als bioabbaubar betrachtet. Einige besitzen elektrische Eigenschaften, welche sie weniger als optimal machen. In jüngeren Jahren befassten sich Aufsichtsbehörden zunehmend mit Ölrückständen, welche die Böden und andere Flächen verunreinigen können. Für elektrische Vorrichtungen, wie z. B. Transformatoren, die in bevölkerten Bereichen und Einkaufszentren benutzt werden, wäre ein bioabbaubares Öl erwünscht.
U.S.-A-4.627.192 offenbart Sonnenblumenöle mit einem Ölsäuregehalt von mindestens 80% und einer erhöhten Lagerungsbeständigkeit. U.S.-A-5.260.077 offenbart Pflanzenöle mit einem Ölsäuregehalt von mindestens 80% zur Verwendung beim Tiefgefrieren.
Pflanzenöle sind vollständig bioabbaubar, jedoch haben derzeit auf dem Markt erhältliche Öle keine elektrische Qualität. Einige wenige Pflanzenöle, wie z. B. Rapssamenöl und Castoröl wurden in begrenzten Mengen verwendet, meistens in Kondensatoren, jedoch sind diese keine Ölsäureester.
Es besteht ein Bedürfnis für eine völlig bioabbaubare elektrische Flüssigkeit. Auch besteht ein Bedürfnis für elektrische Vorrichtungen, welche ein derartiges Öl umfassen. Schließlich besteht ein Bedürfnis für ein Verfahren zur Verarbeitung von Pflanzenöl zu einer elektrischen Qualität.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung, umfassend eine elektrische Isolationsflüssigkeit, die ihrerseits Zusammensetzungen mit einem hohen Gehalt an Ölsäuretriglyceriden umfasst, einschließlich Fettsäurekomponenten von mindestens 75% Ölsäure, weniger als 10% zweifach ungesättigte Fettsäurekomponente, weniger als 3% dreifach ungesättigte Fettsäurekomponente, und weniger als 8% gesättigte Fettsäurekomponente, wobei die Zusammensetzung sich ferner durch die Eigenschaften einer Durchschlagsfestigkeit von mindestens 35 KV/100 mil (2,5 mm) Spalte, einen Verlustfaktor von weniger als 0,05% bei 25°C, eine Azidität von weniger als 0,03 mg KOH/g, eine Elektroleitfähigkeit von weniger als 1 pS/m bei 25°C, einem Flammpunkt von mindestens 250°C und einen Stockpunkt von mindestens –15°C auszeichnet.
Vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Isolierflüssigkeit, die mindestens 75% eines Ölsäuretriglycerids umfasst, wobei die Zusammensetzung Fettsäurekomponenten von mindestens 75% Ölsäure, weniger als 10% zweifach ungesättigte Fettsäurekomponente, weniger als 3% dreifach ungesättigte Fettsäurekomponente und weniger als 8% gesättigte Fettsäurekomponente umfasst, wobei die Zusammensetzung sich ferner durch die Eigenschaften einer Durchschlagsfestigkeit von mindestens 35 KV/100 mil Spalte, einen Verlustfaktor von weniger als 0,05% bei 25°C, eine Azidität von weniger als 0,03 mg KOH/g, eine Elektroleitfähigkeit von weniger als 1 pS/m bei 25°C, einen Flammpunkt von mindestens 250°C und einen Stockpunkt von mindestens –15°C und ein oder mehrere Additive auszeichnet, welche aus der Gruppe eines Antioxidationsmittel-Additivs, eines den Stockpunkt herabsetzenden Additivs und eines Kupferdeaktivators ausgewählt sind.
Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit ein den Stockpunkt herabsetzendes Additiv, das in manchen Ausführungsformen Polymethacrylat ist.
In manchen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit eine Kombination von Antioxidationsmittel-Additiven. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit eine Kombination des Antioxidationsmittels IRGANOX L-57 und des Antioxidationsmittels IRGANOX L-109. Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit einen Kupferdeaktivator. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist der Kupferdeaktivator IRGAMET-30, ein Metalldeaktivator.
Bei wieder anderen bevorzugten Ausführungsformen machen die Antioxidationsmittel-Additive und Kupferdeaktivatoren etwa 0,2–2,0% der elektrischen Isolierflüssigkeit aus. Es wird bevorzugt, dass die Additive eine Kombination von IRGANOX L-57 als Antioxidationsmittel, IRGANOX L-109 als Antioxidationsmittel und IRGAMET-30 als Metalldeaktivator umfassen. Bevorzugt wird, dass die Kombination in einem Verhältnis von etwa 1 Teil IRGANOX L-57 als Antioxidationsmittel zu 2–4 Teilen IRGANOX L-109 als Antioxidationsmitteil zu 1 Teil IRGAMET-30 als Metalldeaktivator bereitgestellt ist.
Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit mindestens 94% der Zusammensetzung mit hohem Gehalt an Ölsäuretriglycerid. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit folgende Fettsäurekomponenten: Mindestens 75% Ölsäure, weniger als 10% Linolsäure, weniger als 3% Linolensäure, weniger als 4% Stearinsäure und weniger als 4% Palmitinsäure. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen zeichnet sich die elektrische Isolierflüssigkeit durch folgende Eigenschaften aus: Eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 40 KV/10 mil Spalte, ein Verlustfaktor von weniger als 0,02% bei 25°C, eine Azidität von weniger als 0,02 mg KOH/g, eine Elektroleitfähigkeit von weniger als 0,25 pS/m bei 25°C, einen Flammpunkt von mindestens 300°C und einen Stockpunkt von mindestens –20°C und in einigen Fällen von mindestens –40°C. In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit 0,5–1%, manchmal 0,5%, der Kombination des Antioxidationsmittels IRGANOX L-57, des Antioxidationsmittels IRGANOX L-109 und des Metalldeaktivators IRGAMET-30. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen hat die Kombination des Antioxidationsmittels IRGANOX L-57, des Antioxidationsmittels IRGANOX L-109 und des Metalldeaktivators IRGAMET-30 ein Verhältnis von etwa 1 Teil IRGANOX L-57 zu etwa drei Teilen IRGANOX L-109 zu etwa 1 Teil des Metalldeaktivators IRGAMET-30.
Vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der elektrischen Isolierflüssigkeit zur Bereitstellung einer Isolation in elektrischen Vorrichtungen.
Auch betrifft vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung mit hohem Ölsäuretriglyceridgehalt, umfassend die Stufen des Vereinigens der gereinigten, gebleichten und geruchsbefreiten Zusammensetzung mit hohen Ölsäuretriglyceridgehalt mit Ton unter Bildung eines Gemischs und das Filtrieren des Gemischs zur Entfernung des Tons.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Vorliegende Erfindung stellt eine neue Anwendung für Pflanzenöle mit hohem Ölsäuregehalt als elektrische Isolierflüssigkeiten zur Verfügung. Üblicherweise haben Pflanzenöle einen hohen Prozentsatz von Triglyceridester gesättigter und ungesättigter organischer Säuren. Wenn die Säure gesättigt ist, ist das Triglycerid entweder ein halbfester Stoff oder eine Flüssigkeit mit hohem Gefrierpunkt. Ungesättigte Säuren führen zu Ölen mit niederen Gefrierpunkten. Jedoch werden einfach ungesättigte Säuren vor zweifach ungesättigten und dreifach ungesättigten Säuren bevorzugt, weil letztere zu einem schnellen Trocknen in Luft neigen, infolge Vernetzung mit Sauerstoff. Eine Erhöhung der Menge an zweifach ungesättigten und dreifach ungesättigten Säuren machen das Öl anfällig für Oxidation; eine Erhöhung der gesättigten Säuren erhöht den Stockpunkt. Idealerweise ist das Öl, je höher der Gehalt an einfach ungesättigten Säuren ist, desto besser für eine elektrische Flüssigkeit geeignet.
Ölsäure ist eine einfach ungesättigte Säure, die als Triglyceridester in vielen natürlichen Ölen, wie z. B. Sonnenblumenöl, Olivenöl und Färber Diestelöl in verhältnismäßig hohen Anteilen (über 60%) angetroffen wird. Ein hoher Gehalt an Ölsäure ist in der Regel oberhalb von 75% des gesamten Säuregehalts. Ein Ölsäuregehalt oberhalb 80% wird durch genetische Manipulation und Züchten erreicht. Zwei Öle, die gegenwärtig in den vereinigten Staaten erhältlich sind, mit hohem Ölsäuregehalt und geringem Gehalt an gesättigten Säuren sind Sonnenblumenöl und Canolaöl. Diese Öle sind bei der Herstellung von Schmierölen hoher Qualität von Wert, wurden jedoch bei der Herstellung von elektrischen Isolierflüssigkeiten nicht verwendet.
Öle mit hohem Ölsäuregehalt können aus Pflanzensamen, wie z. B. Sonnenblumen und Canola abgeleitet sein, welche genetisch modifiziert wurden, um einen hohen Ölsäuregehalt zu liefern. Die reinen Öle sind Triglyceride bestimmter Fettsäuren mit einer Kohlenstoffkette im Bereich von 16–22 Kohlenstoftatomen. Wenn die Kohlenstoffkette keine Doppelbindungen aufweist, ist es ein gesättigtes Öl, und es wird als Cn:0 bezeichnet, wobei n die Anzahl von Kohlenstoffatomen ist. Ketten mit einer Doppelbindung sind einfach ungesättigt und werden als Cn:1 bezeichnet; mit zwei Doppelbindungen werden sie als Cn:2, und mit drei Doppelbindungen als Cn:3 bezeichnet. Ölsäure ist eine Säure C18:1, während Erucasäure eine Säure C22:1 ist. Die Säuren liegen im kombinierten Zustand als Triglyceride vor, und wenn die Öle hydrolysiert werden, werden sie in die Säure und Glycerin als Komponenten getrennt. Öle mit hohem Ölsäuregehalt enthalten mehr als 75% Ölsäure (im kombinierten Zustand mit Glycerin), wobei der Rest hauptsächlich aus C18:0, C18:2 und C18:3-Säuren zusammengesetzt ist (ebenfalls im kombinierten Zustand mit Glycerin). Diese Säuren sind als Stearin-, Linol- und Linolensäure bekannt. Öle mit einem hohen Prozentsatz an doppelt und dreifach ungesättigten Molekülen sind für elektrische Anwendung ungeeignet, weil sie mit Luft reagieren und Oxidationsprodukte bilden. Einfach ungesättigte Öle wie Ölsäureester können auch mit Luft reagieren, jedoch viel langsamer, und sie können mit Oxidationsinhibitoren stabilisiert werden. Ein typisches Öl mit einem hohen Ölsäuregehait von 85% hat folgende annähernde Zusammensetzung:

Gesättigte Säuren: 3–5%

Einfach ungesättigte Säuren: 84–85%

Zweifach ungesättigte Säuren: 3–7%

Dreifach ungesättigte Säuren: 1–3%
Während vorliegende Erfindung die Verwendung von Pflanzenölen bereitstellt, können bei der Erfindung aber auch synthetische Öle mit den gleichen Zusammensetrungseigenschaften der aus Pflanzen gewonnenen Öle verwendet werden. Während von Pflanzen abgeleitetes Material für fast alle Anwendungen geeignet ist, kann synthetisches Material eine erwünschte Alternative bei manchen Anwendungen bereitstellen.
Gemäß vorliegender Erfindung werden als Ausgangsmaterialien für die Herstellung einer Ölzusammensetzung, welche für elektrische Isolierflüssigkeiten brauchbare physikalische Eigenschaften besitzt, Öle mit einem hohen Gehalt an Ölsäure verwendet. Vorliegende Erfindung stellt die verarbeiteten Zusammensetzungen mit speziellen strukturellen und physikalischen Eigenschaften, Verfahren zur Herstellung einer derartigen Zusammensetzung, elektrische Isolierflüssigkeiten, welche die Zusammensetzung umfassen, elektrische Vorrichtungen, welche die elektrischen Isolierflüssigkeiten umfassen sowie Verfahren der Isolierung elektrischer Vorrichtungen unter Verwendung derartiger Flüssigkeiten, zur Verfügung.
Vorliegende Erfindung stellt eine als elektrische Isolierflüssigkeit, insbesondere als Komponentenmaterial einer elektrischen Isolierflüssigkeit brauchbare Zusammensetrung mit einem hohen Gehalt an Ölsäuretriglycerid bereit. Eine Triglyceridzusammensetrung ist ein Glycerinrückgrat, gebunden an drei Fettsäuremoleküle. Die Triglyceridzusammensetzungen gemäß der Erfindung umfassen Fettsäurekomponenten mit mindestens 75% Ölsäure. Die restlichen Fettsäurekomponenten umfassen weniger als 10% zweifach ungesättigte Fettsäurekomponente, weniger als 3% dreifach ungesättigte Fettsäurekomponente und weniger als 8% gesättigte Fettsäurekomponente.
Die Triglyceridzusammensetrungen der Erfindung umfassen vorzugsweise Fettsäurekomponenten von mindestens 80% Ölsäure. Die Triglyceridzusammensetzungen der Erfindung umfassen bevorzugter Fettsäurekomponenten von mindestens 85% Ölsäure. Bei manchen Ausführungsformen umfassen Triglyceridzusammensetzungen der Erfindung Fettsäurekomponenten von 90% Ölsäure. Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Triglyceridzusammensetzungen der Endung Fettsäurekomponenten von mehr als 90% Ölsäure.
Zweifach ungesättigte, dreifach ungesättigte und gesättigte Fettsäurekomponenten, die im Triglycerid vorliegen, sind vorzugsweise solche mit 16–22 Kohlenstoffatomen. Es wird bevorzugt, dass 80% oder mehr der restlichen Fettsäurekomponenten zweifach ungesättigte, dreifach ungesättigte oder gesättigte Fettsäuren mit 18 Kohlenstoffatomen sind, d. h., Linol-, Linolen- bzw. Stearinsäure. Bei manchen Ausführungsformen umfassen die zweifach ungesättigten, dreifach ungesättigten und gesättigten Fettsäurekomponenten des Triglycerids mindestens 75% Ölsäure, weniger als 3% Linolsäure und weniger als 4% Stearinsäure sowie weniger als 4% Palmitinsäure (gesättigte Säure mit 16 Kohlenstoffatomen).
Die Triglyceridzusammensetzungen gemäß der Erfindung sind von elektrischer Qualität. Das heißt, sie haben spezielle physikalische Eigenschaften, welche sie zur Verwendung als elektrische Isolierflüssigkeit besonders geeignet machen. Die Durchschlagfestigkeit einer Triglyceridzusammensetzung gemäß der Erfindung ist mindestens 35 kV/100 mil (2,5 mm Spalt, der Verlustfaktor ist weniger als 0,05% Ölsäure bei 25°C, die Azidität ist weniger als 0,03 mg KOH/g, die elektrische Leitfähigkeit ist weniger als 1 pS/m bei 25°C, der Flammpunkt ist mindestens 250°C, und der Stockpunkt ist mindestens –15°C.
Die Durchschlagfestigkeit, der Verlustfaktor, die Azidität, Elektroleitfähigkeit, der Flammpunkt und Stockpunkt werden jeweils unter Verwendung der veröffentlichten Standards bestimmt, dargelegt im Annual Book of ASTM Standards (in den Bänden 5 und 10), veröffentlicht von American Society for Testing Materials (ASTM), 100 Barr Harbor Drive West Conshohocken PA 194 28, USA, welches durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen wird. Die Durchschlagfestigkeit wird unter Verwendung der ASTM-Testmethode D 877 bestimmt. Der Verlustfaktor wird unter Anwendung des ASTM-Testverfahrens D 924 ermittelt. Die Azidität wird unter Anwendung des ASTM-Testverfahrens D 974 bestimmt. Die Elektroleiffähigkeit wird unter Anwendung des ASTM-Testverfahrens D 2624 ermittelt. Der Flammpunkt wird unter Anwendung des ASTM-Testverfahrens D 92 bestimmt, während der Stockpunkt unter Anwendung des ASTM-Testverfahrens D 97 ermittelt wird.
Die Durchschlagfestigkeit wird anhand einer Ölprobe von 100–150 ml in einer Testzelle und Anlegen einer Spannung zwischen den durch einen ausgewiesenen Spalt getrennten Testelektroden gemessen. Die Durchschlagsspannung wird notiert. Der Test wird vorzugsweise fünfmal durchgeführt, und der Mittelwert wird berechnet. Die Durchschlagfestigkeit einer Triglyceridzusammensetzung der Erfindung ist mindestens 35 kV/100 mil (2,5 mm) Spalte. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist sie 40 kV/100 mil (2,5 mm) Spalte.
Der Verlusffaktor ist ein Maß für den elektrischen Verlust infolge einer leitenden Gattung und wird getestet, indem man die Kapazität von Flüssigkeiten in einer Testzelle unter Verwendung einer Kapazitätsbrücke misst. Der Verlusffaktor einer Triglyceridzusammensetzung der Erfindung ist weniger als 0,05% bei 25°C. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen ist er weniger als 0,02%. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist er weniger als 0,01%. Die Azidität wird durch Titrieren eines bekannten Ölvolumens mit einer Lösung von alkoholischem KOH bis zum Neutralisationspunkt gemessen. Das Gewicht des Öls in Gramm pro mg KOH wird als gegenseitig austauschbare Aziditätszahl oder Neutralisationszahl angegeben. Die Azidität einer Triglyceridzusammensetzung gemäß der Erfindung ist weniger als 0,03 mg KOH/g. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist sie weniger als 0,02 mg KOH/g.
Die Elektroleitfähigkeit wird unter Verwendung eines Leiffähigkeitsmessgeräts wie eines Emcee-Messgeräts gemessen. Die Elektroleitfähigkeit einer Triglycerid zusammensetzung der Erfindung ist weniger als 1 pS/m bei 25°C. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist sie weniger als 0,25 pS/m.
Der Flammpunkt wird bestimmt, indem man eine Ölprobe in ein Flammpunkt-Testgerät bringt und die Temperatur bestimmt, bei der sie entflammt. Der Flammpunkt einer Triglyceridzusammensetzung der Erfindung ist mindestens 250°C. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist er mindestens 300°C.
Der Stockpunkt wird durch Abkühlen einer Ölprobe mit einem Gemisch von Trockeneis und Aceton ermittelt, und es wird die Temperatur bestimmt, bei der die Flüssigkeit halb-fest wird. Der Stockpunkt einer Triglyceridzusammensetzung der Erfindung ist nicht mehr als –15°C. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen ist er nicht größer als –20°C. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen ist er nicht mehr als –40°C.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen zeichnet sich die Triglyceridzusammensetzung gemäß vorliegender Erfindung durch die Eigenschaften einer Durchschlagsfestigkeit von mindestens 40 kV/100 mil (2,5 mm) Spalte, einen Verlustfaktor von weniger als 0,02% bei 25°C, eine Azidität von weniger als 0,02 mg KOH/g, eine Elektroleitfähigkeit von weniger als 0,25 pS/m bei 25°C, einen Flammpunkt von mindestens 300°C und einem Stockpunkt von nicht mehr als –20°C aus. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen ist der Stockpunkt nicht größer als –40°C.
Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Triglyceridzusammensetzung der Erfindung Fettsäurekomponenten aus mindestens 75% Ölsäure, Linolsäure in einem Anteil von weniger als 10%, Linolsäure [sic!] in einem Anteil von weniger als 3%, Stearinsäure in einem Anteil von weniger als 4%, und Palmitinsäure in einem Anteil von weniger als 4% und zeichnet sich durch die Eigenschaften einer Durchschlagfestigkeit von mindestens 40 kV/100 mil (2,5 mm) Spalte, einen Verlustfaktor von weniger als 0,02% bei 25°C, eine Azidität von weniger als 0,02 mg KOH/g, eine Elektroleitfähigkeit von weniger als 0,25 pS/m bei 25°C, einen Flammpunkt von mindestens 300°C und einen Stockpunkt von nicht mehr als –20°C aus. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen ist der Stockpunkt nicht mehr als –40°C.
Triglyceride mit einem Öl mit hohem Ölsäuregehalt sind im U.S.-Patent Nr. 4.627.192, veröffentlicht am 4. Dezember 1986, an Fick erteilt, und U.S.-Patent Nr. 4.743.402, erteilt am 10. Mai 1988 an Fick, beschrieben, welche durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen werden. Diese Öle oder diejenigen mit einem ähnlichen Gehalt an Fettsäurekomponente gemäß vorliegender Erfindung können verarbeitet werden, um ein Öl mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften zu liefern. Pflanzenöle mit hohem Ölsäuregehalt können von kommerziellen Lieferanten als RBD-Öle (raffiniert, gebleicht und von Gerlach befreit) erhalten werden; welche gemäß vorliegender Erfindung weiter verarbeitet werden, um in elektrischen Isolierflüssigkeitszusammensetzungen brauchbare Öle mit hohem Ölsäuregehalt zu liefern. Es gibt mehrere Lieferanten in den USA und Übersee für RBD-Öle mit hohem Ölsäuregehalt. Als Ausgangsmaterial für eine Weiterverarbeitung brauchbares RBD-Öl kann von SVO Specialty Products, Eastlake OH und Cargill Corp., Minneapolis MN, USA, bezogen werden. Die Ölhersteller machen ein sorgfältig ausgearbeitetes Verfahren durch, um ein RBD-Öl zu erhalten, in dessen Verlauf alle Nicht-Ölkomponenten, Gummi, Phospholipide, Pigmente usw. entfernt werden. Weitere Stufen können ein Endstearinieren (Abschrecken) zur Entfernung von gesättigten Verbindungen und ein Stabilisieren unter Verwendung nichttoxischer Additive mit sich bringen. Die Verfahren zur Umwandlung von Öl in RBD-Öl sind beschrieben in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, Bde. 1, 2 & 3, 4. Auflage 1979, John Wiley & Sons und in Bleaching and Purifying Fats and Oils von H. B. W. Patterson, AOCC Press, 1992, welche durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen werden.
RBD-Öle werden gemäß vorliegender Erfindung weiter verarbeitet, um ein Öl mit den im Vorliegenden definierten physikalischen Eigenschaften zu liefern. Die Reinigung des als RBD-Öl bezeichneten Öls, wie erhalten, ist erforderlich, weil Spurenmengen an polaren Verbindungen und sauren Materialien im Öl verbleiben und es als elektrische Flüssigkeit unbrauchbar machen. Das Reinigungsverfahren gemäß vorliegender Erfindung benutzt eine Tonbehandlung, welche im Wesentlichen ein Bleichverfahren unter Verwendung von neutralem Ton mit sich bringt. Das RBD-Öl wird mit 10 Gew.-% Ton vereint und mindestens etwa 20 Minuten vermischt. Es wird bevorzugt, dass das Öl auf etwa 60–80°C erwärmt wird. Bevorzugt wird auch, dass das Gemisch bewegt wird. Die Tonteilchen werden sodann durch eine Filterpresse entfernt. Vakuumbedingungen oder eine neutrale Atmosphäre (aus Stickstoff) während des Verfahrens verhindern eine Oxidation. Leicht stabilisiertes Öl wird bevorzugt. Am Ende des Verfahrens wird mehr Stabilisator zugegeben. Die Reinheit wird durch Messung der Elektroleitfähigkeit, Azidität und des Verlustfaktors überwacht. Eine weitere Behandlung durch Geruchsbefreiungswerfahren ist möglich, jedoch nicht wesentlich. Die polaren Verbindungen, welche am meisten die elektrischen Eigenschaften stören, sind Organometallverbindungen wie Metallseifen, Chlorofüllpigmente usw.. Der erforderliche Reinigungsgrad wird durch die gemessenen Eigenschaften und angewandten Grenzen bestimmt. Eine alternative Ausführungsform ist ein durchleitendes RBD-Öls durch eine Tonsäule. Jedoch entfernt ein Rühren mit Ton polare Spurenverunreinigungen besser als ein Durchleiten durch eine Tonsäule. Bei bevorzugten Ausführungsformen wird neutraler Attapulgit-Ton, typischerweise einer Größe von 30/60 mesh in einem Verhältnis von 1–10 Gew.-% Ton verwendet. In manchen Ausführungsformen werden die Tonteilchen unter Verwendung von Filtern, vorzugsweise Papiefiltern mit einer Porengröße von 1–5 μm, entfernt. Der Ton wird vorzugsweise mit heißem Öt vermischt und mehrere Minuten gerührt, wonach der Ton unter Verwendung von Filtern abfiltriert wird. Papier oder synthetische Filterfolien können benutzt werden, wenn eine Filterabtrennungsvorrichtung benutzt wird. Die Filterfolien werden von Zeit zu Zeit ersetzt.
Die erfindungsgemäßen elektrischen Isolierflüssigkeiten umfassen die Triglyceridzusammensetzung der Erfindung und können ferner ein oder mehrere Ad ditive umfassen. Die Additive umfassen Oxidationsinhibitoren, Kupferdeaktivatoren und Mittel zum Senken des Stockpunkts.
Oxidationsinhibitoren können zu den Ölen zugegeben werden. Die Oxidationsstabilität ist erwünscht, jedoch sollte sie in verschlossenen Einrichtungen, wo kein Sauerstoff vorhanden ist, nicht kritisch sein. Üblicherweise benutzte Oxidationsinhibitoren umfassen butyliertes Hydroxytoluol (BHT), butyliertes Hydroxyanisol (BHA) und Mono-tert.-butylhydrochinon (TBHQ). Bei einigen Ausführungsformen werden Oxidationsinhibitoren in Kombinationen mit BHA und BHT verwendet. Oxidationsinhibitoren können in einer Menge von 0,1–3,0% vorliegen. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen werden 0,2% TBHQ benutzt. Die Oxidationsstabilität des Öls wird nach den, dem Fachmann gut bekannten AOM- oder OSI-Verfahren bestimmt. Bei den AOM-Verfahren wird das Öl durch Luft bei 100°C oxidiert, und die Bildung von Peroxid wird überwacht. Die Zeit, die gebraucht wird, um 100 Milliäquivalente (meq) oder irgend eine andere Grenze zu erreichen, wird ermittelt. Je höher der Wert ist, desto stabiler das Öl. Bei dem OSI-Verfahren, wird durch Messung der Leitfähigkeit die Zeit bis zum Erreichen eines Induktionszeitraums ermittelt.
Da Kupfer immer in der elektrischen Umgebung vorhanden ist, ist eine andere Additivart ein Kupferdeaktivator. Kupferdeaktivatoren, wie Benzotriazolderivate sind im Handel erhältlich. Die Verwendung dieser in geringer Menge, wie z. B. unterhalb von 1%, kann zur Herabsetzung der katalytischen Wirksamkeit des Kupfers in einer elektrischen Vorrichtung von Vorteil sein. Bei manchen Ausführungsformen enthält die elektrische Isolierflüssigkeit weniger als 1% eines Kupferdeaktivators. In einigen Ausführungsformen ist der Kupferdeaktivator ein Benzotriazolderivat.
Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung ist eine Kombination von Additiven, die im Vorliegenden dargelegt sind, besonders wirksam, wenn sie in Kombination mit Zusammensetzungen mit einem hohen Ölsäuretriglyceridgehalt unter Bildung elektrischer Isolierflüssigkeiten verwendet wird. Die Additive umfassen eine Kombination von einer Kombination aus [sic!]. Die Kombination von in die elektrische Isolierflüssigkeit gemäß der Erfindung einbezogenen Additiven umfasst drei Additive: Das Antioxidationsmittel IRGANOX L-57; das Antioxidationsmittel IRGANOX L-109 und den Metalldeaktivator IRGAMED-30, welche jeweils von CIBA-GEIGY Inc. (Tarrytown, NY, USA) erhältlich sind. Die Kombination von Additiven liegt in einer kombinierten Gesamtheit in der Flüssigkeit zwischen 0,2 und 2,0%, vorzugsweise zwischen 0,5–1,0%, vor. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen liegt die Kombination von Additiven zu etwa 0,5% vor.
Die Kombination von Additiven kann in einem Verhältnis von etwa 1 Teil des Oxidationsmittels IRGANOX L-57 zu etwa 2–4 Teilen des Antioxidationsmittels IRGANOX L-109 zu etwa 1 Teil des Metalldeaktivators IRGAMED-30 vorliegen. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen liegt die Kombination von Additiven in einem Verhältnis von etwa 1 Teil des Antioxidationsmittels IRGANOX L-57 zu etwa 3 Teilen des Antioxidationsmittels IRGANOX L-109 zu etwa 1 Teil des Metalldeaktivators IRGAMET-30 vor.
Das Antioxidationsmittel IRGANOX L-57 ist im Handel von CIBA-GEIGY erhältlich und ist ein flüssiges Gemisch von alkylierten Diphenylaminen; speziell die Reaktionsprodukte der Umsetzung von N-Phenylbenzolamin mit 2,4,4-Trimethylpentan.
IRGANOX L-109, ein Antioxidationsmittel, im Handel von CIBA-GEIGY erhältlich; es ist ein hoch molekulares phenolisches Antioxidationsmittel hohen Molekulargewichts, nämlich Bis(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyhydrocinnamat). Das Antioxidationsmittel IRGANOX L-109 ist ein Bis(2,6-di-tert.-butylphenol)derivat.
Der Metalldeaktivator IRGAMED-30 ist im Handel von der Firma CIBA-GEIGY erhältlich und ist ein Triazolderivat, nämlich N,N-Bis(2-ethylhexyl)-1- H-1,2,4-triazol-1-methanamin.
IRGANOX L-57 und IRGANOX L-109 sind Antioxidationsmittel, während der Metalldeaktivator IRGAMET-30 ein Kupferpassivierungsmittel ist. In elektrischen Geräten wird Kupfer weit verbreitet als Leiter verwendet und hat eine katalytische Wirkung bei der Oxidation von Öl. Die Antioxidationsmittel setzen sich mit freiem Sauerstoff um, wodurch verhindert wird, dass letzterer das Öl angreift.
Mittel zur Stockpunkterniedrigung können auch zugegeben werden, wenn niedere Stockpunkte benötigt werden. Im Handel erhältliche Produkte können benutzt werden, welche mit Ölen auf Pflanzenbasis verträglich sind. Nur geringe Prozentsätze, wie z. B. 2% oder weniger sind normalerweise erforderlich, um den Stockpunkt um 10 oder 15°C zu verringern. Bei manchen Ausführungsformen ist das Mittel zur Stockpunkterniedrigung Polymethacrylat (PMA).
Bei manchen Ausführungsformen kann der Stockpunkt weiter durch Entstearinieren von verarbeitetem Öl gesenkt werden. Im Wesentlichen werden die Öle durch Herabsetzung der Temperatur auf nahezu 0°C oder weniger und Entfernung verfestigter Komponenten entsteariniert. Das Entstearinierungsverfahren kann als eine Reihe von Temperaturverringerungen, gefolgt von der Entfernung von Feststoffen bei verschiedenen Temperatur durchgeführt werden. Bei manchen Ausführungsformen wird die Entstearinierung durchgeführt, indem man die Temperatur nacheinander auf 5°, 0° und –12°C mehrere Stunden senkt und die Feststoffe mit Diatomeenerde filtriert.
Bei manchen Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit gemäß der Erfindung, welche mindestens 75% der Triglyceridzusammensetzung, wie zuvor beschrieben, umfasst, ferner etwa 0,1–5% Additive und bis zu 25% andere Isolierflüssigkeiten wie Mineralöl, synthetische Ester und synthetische Kohlenwasserstoffe. Bei manchen Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit 1–24% isolierende Flüssigkeiten, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Mineralöl, synthetischen Estern, synthetischen Kohlenwasserstoffen und einer Kombination von zwei oder mehreren derartiger Materialien besteht. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit 5–15% Isolierflüssigkeiten, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Mineralöl, synthetischen Estern, synthetischen Kohlenwasserstoffen und einer Kombination von zwei oder mehreren derartiger Materialien besteht. Beispiele für Mineralöle umfassen Poly-(α-Olefine). Ein Beispiel für ein Mineralöl, welches als Teil vorliegender Erfindung verwendet werden kann, ist RTEemp, Cooper Power Fluid Systems. Beispiele für synthetische Ester umfassen Polyolester. Im Handel erhältliche synthetische Ester, welche als Teil der Erfindung benutzt werden können, umfassen diejenigen, welche unter dem Handelsnamen MIDEL 7131 (The Micanite and Insulators Co., Manchester Great Britain), REOLEC 138 (FMC, Manchester, Great Britain) und ENVIROTEMP 200 (Cooper Power Fluid Systems) vertrieben werden. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit mindestens 85% der erfindungsgemäßen Triglyceridzusammensetzung. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit mindestens 95% der erfindungsgemäßen Triglyceridzusammensetzung.
Gemäß manchen bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden als Ausgangsmaterialien für die Herstellung einer Ölzusammensetzung, welche die für elektrische Isolieflüssigkeiten brauchbaren physikalischen Eigenschaften besitzt, Öle mit einem hohen Ölsäuregehalt verwendet. Die Öle mit hohem Ölsäuregehalt werden mit einer bevorzugten Kombination mit Antioxidationsmittel und Metall deaktivierenden Additiven kombiniert, um elektrische Isoliefiüssigkeiten bereitzustellen. Einige bevorzugte Ausführungsformen gemäß vorliegender Erfindung betreffen solche elektrische Isolierflüssigkeiten, elektrische Geräte, welche die elektrischen Isolierflüssigkeiten umfassen, und Verfahren zum Isolieren elektrischer Geräte unter Verwendung derartiger Flüssigkeiten.
Bei manchen Ausführungsformen enthält die elektrische Isolierflüssigkeit der Erfindung, welche mindestens 75% Triglyceridzusammensetzung gemäß der Erfindung, wie zuvor beschrieben umfasst, ferner etwa 0,1–5% Additive, einschließlich vorzugsweise 0,5–2,0% einer Kombination des Antioxidationsmittels IRGANOX L-57, IRGANOX L-109 als Antioxidationsmittel und des Metalldeaktivators IRGAMET-30 und sodann bis zu etwa 24,5% andere Isolierflüssigkeiten wie Mineralöl, synthetische Ester und synthetische Kohlenwasserstoffe. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit 1–24% von Isolierflüssigkeiten, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Mineralöl, synthetischen Estern, synthetischen Kohlenwasserstoffen und einer Kombination von zwei oder mehreren derartiger Materialien besteht. Bei manchen Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit 3–20% aus der Gruppe ausgewählter isolierender Flüssigkeiten, die aus Mineralöl, synthetischen Estern, synthetischen Kohlenwasserstoffen und einer Kombination von zwei oder mehreren derartiger Materialien besteht. Bei manchen Ausführungsformen umfasst die elektrische Isolierflüssigkeit 5–15% aus der Gruppe ausgewählter Isolierflüssigkeiten, die aus Mineralöl, synthetischen Estern, synthetischen Kohlenwasserstoften und einer Kombination von zwei oder mehreren derartiger Materialien besteht. Vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät, welches die elektrische Isolierflüssigkeit gemäß der Erfindung umfasst. Das elektrische Gerät kann ein elektrischer Transformator, ein elektrischer Kondensator oder ein elektrisches Energiekabel sein.
Nachfolgende Patente, welche durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen werden, beschreiben verschiedene Anwendungen elektrischer Isolierflüssigkeiten, für die die elektrische Isolierflüssigkeit gemäß der Erfindung benutzt werden kann: U.S.-Patent Nr. 4.082.866, U.S.-Patent Nr. 4.206.066, U.S.-Patent Nr. 4.621.302, U.S.-Patent Nr. 5.017.733, U.S.-Patent Nr. 5.250.750 und U.S.-Patent Nr. 5.336.847. Ferner enthalten nachfolgende Patentschriften, welche durch in Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen werden, Beschreibungen verschiedener elektrischer Geräte, in denen die elektrische Isolierflüssigkeit gemäß der Erfindung benutzt werden kann: U.S.-Patent Nr. 4.993.141, erteilt am 19. Februar 1991 an Grimes u. a., U.S.-Patent Nr. 4.890.086, erteilt am 26. Dezember 1989 an Hill, U.S.-Patent-Nr. 5.025.949, erteilt am 25. Juni 1991 an Adkins u. a., U.S.-Patent Nr. 4.972.168, erteilt am 20. November 1990 an Grimes u. a., U.S.-Patent Nr. 4.126.844 und U.S.-Patent Nr. 4.307.364, erteilt am 22. Dezember 1981 an Lanoue u. a.. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen ist das elektrische Gerät der Erfindung ein Transformator, insbesondere ein Energie- oder Verteilungstransformator.
BEISPIELE
BEISPIEL 1
Verschiedene Öle mit hohem Ölsäuregehalt wurden weiter gereinigt und gemäß vorliegender Erfindung stabilisiert, um sie elektrisch geeignet zu machen. Elektrische Tests zeigten, dass derart gereinigte Öle Eigenschaften hatten, welche in Verteilungstransformatoren derzeit benutzten Hochtemperatur-Flüssigkeiten ähnliche Eigenschaften hatten. Tabelle 1 vergleicht die Eigenschaften der gereinigten Öle gemäß der Erfindung mit derzeit benutzten Flüssigkeiten.
Tabelle 1 Vergleich von gereinigten Pflanzenölen mit Hochtemperatur-Flüssigkeiten, benutzt in Transformatoren
Die für das Öl mit hohem Ölsäuregehalt aufgelisteten Eigenschaften gelten für gereinigte Öle ohne Additive.
BEISPIEL 2
Die Reinigung des als RBD-Öl (raffiniert, gebleicht und von Geruch befreit) bezeichneten Öls, wie erhalten, ist erforderlich, weil polare Spurenverbindungen und saure Materialien noch im Öl zurückbleiben, was es als elektrische Flüssigkeit ungeeignet macht. Die Reinigung, welche wir durchführten, brachte eine Behandlung mit Ton wie folgt mit sich: Etwa eine Gallone des RBD-Öls wurde mit 10% Attapulgit-Ton behandelt. Das Öl wurde mit einer Elektroleiffähigkeit von weniger als 1 pS/m hergestellt. Das mit Attapulgit behandelte Öl zeigte eine Leitfähigkeit von nur 0,25 pS/m. Öle kommerzieller Qualität hatten Leitfähigkeiten im Bereich von 1,5–125 pS/m. Für ein Öl elektrischer Qualität ist eine Leitfähigkeit unterhalb von 1 pS/m (oder ein spezifischer Widerstand von mehr als 10¹⁴ Ohm cm) erwünscht. Andere Anzeichen für die Reinheit sind der Verlustfaktor und die Neutralisationszahl (Säurezahl). Der Verlustfaktor ist ein Maß elektrischer Verluste infolge der durch leitende Substanzen verursachten Leitung, üblicherweise durch organometallische Spurenkomponenten, welche unterhalb von 0,05% bei Raumtemperatur liegen sollten. Die mit Ton behandelten Öle hatten einen Verlustfaktor von 0,02%. Unbehandelte RBD-Öle hatten einen Verlustfaktor im Bereich von 0,06%– 2,0%. Mit einer feineren Qualität des Tons konnten die gleichen Ergebnisse mit lediglich 2% Ton erreicht werden. Eine Filtertrennvorrichtung wurde einer Filtersäule vorgezogen.
BEISPIEL 3
Unter Anwendung von ASTM- und AOCS-Vorschriften wurden mit behandelten und unbehandelten Ölproben Oxidationsstabilitätstests durchgeführt. Die unbehandelten und auch behandelten RBD-Öle bestanden den Test nicht. Die Öle wurden mit Oxidationsinhibitoren versetzt, und die Tests wurden wiederholt. Es wurden verschiedene Oxidationsinhibitoren getestet: BHT (butyliertes Hydroxytoluol), BHA (butyliertes Hydroxyanisol) und TBHQ (Mono-tert.-butylhydrochinon) zu 0,2 Gew.-% im Öl. Bei dem AOCS-Verfahren (Cd 12.57) wurde in Proben von 100 ml bei 100°C Luft einperlen gelassen, und die Peroxidbildung wurde zu verschiedenen Zeitabschnitten gemessen. Es wurden die Stunden aufgezeichnet, bis 100 Milliäquivalente (meq) Peroxid erreicht waren. Da in der elektrischen Umgebung Kupfer immer vorhanden ist, wurde in alle Ölproben ein Kupferdraht gebracht. Ohne Additiv waren die Zeiten, die Grenze zu erreichen, 18 Stunden, mit dem Additiv (0,2%) waren die Zeiten 100 Stunden für BHT + BHA. Mit TBHQ erreichte nach 400 Stunden der Peroxidwert lediglich 8,4 meq. TBHQ erwies sich von den Dreien als das beste Antioxidationsmittel. Ohne Oxidationsinhibitor bilden die Öle bei Oxidationhydroperoxid, welches sodann in Säuren, Alkohole, Ester, Aldehyde, Ketone und Polymerstrukturen umgewandelt wird. Die meisten elek trischen Geräte, welche eine Flüssigkeitsisolierung verwenden, arbeiten in einer Umgebung mit geringem Sauerstoffgehalt oder frei von Sauerstoff, so dass das Anliegen einer Oxidation nicht groß ist.
BEISPIEL 4
Der Stockpunkt des behandelten Öls war typischerweise –25°C. Um den Stockpunkt weiter herabzusetzen, wurden die behandelten Öle mehrere Stunden bei 5°, 0° und –12°C entsteariniert, und die Feststoffe, welche sich abschieden, wurden mit Diamoteenerde filtriert. Der bis jetzt erreichte tiefste Stockpunkt war –38°C, nahe dem ausgewiesenen Wert von –40°C für Transformatoröl. Eine weitere Senkung ist durch ausgedehnte Entstearinierung möglich. Ein anderer Weg ist die Verwendung von Mitteln zur Herabsetzung des Stockpunkts, wie z. B. PMA (Polymethacrylat), das für Mineralöl benutzt wurde.
BEISPIEL 5
Ein Labortest für die Oxidationsstabilität wurde unter Verwendung des Verfahrens OSI (Ölstabilitätsindex), AOCS Cd 12b–92 durchgeführt. Die Additive wurden in dem Verhältnis 1 : 3 : 1 in verschiedenen Konzentrationen in dem Pflanzenöl mit hohem Ölsäureanteil und in regulärem, in Transformatoren verwendeten Mineralöl benutzt. Beim OSI-Verfahren werden 50 ml des Öls in einer Leiffähigkeitszelle, die in ein auf 110°C gehaltenes Bad gebracht ist, genommen. Es werden 2,5 ml/Min. Luft durchperlen gelassen. Die ausströmende Luft, welche die verflüchtigten Fettsäuren enthält, wird durch ein entionisiertes Wasser enthaltendes Gefäß geleitet. Die Leiffähigkeit des Wassers wird als Funktion der Zeit überwacht. Wenn das Antioxidationsmittel verbraucht ist, wird ein plötzlicher Anstieg der Leiffähigkeit beobachtet. Dieser Zeitpunkt wird als Endpunkt genommen. Die Anzahl der Stunden wird als der OSI-Wert bei 110°C notiert. Es ist üblich, diese Werte in den OSI-Wert bei 97,8°C überzuführen, um der in einem anderen Ölstabilitätstest, dem AOM-Test (aktives Sauerstoffverfahren), A. O. C. S. Cd 12–57, benutzte Temperatur zu entsprechen. Tabelle 2 umfasst die Testergebnisse:
Tabelle 2 OSI-Werte in Stunden für verschiedene Öle.
Die Zusammensetzungen, welche die Additive in einer Konzentration von 0,5% im Öl umfassen, sind so wirksam wie ein reguläres Transformatoröl und wirksamer als das in manchen Transformatoren benutzte Hochtemperatur-Mineralöl. Eine andere Überlegenheit der Kombination von Additiven ist, dass die Leitfähigkeit des Öls bei einer Konzentration von 0,5% unter 2 pS/m liegt, im Vergleich zu 4,5 pS/m für Öl mit 0,2% TBHQ.
BEISPIEL 6
Das Vermischen der Zusammensetzung mit anderen Flüssigkeiten kann zur Erniedrigung des Stockpunkts führen. Beispielsweise wurde die elektrische Isolierflüssigkeit mit regulärem Mineralöl (Stockpunkt von –50°C oder weniger) vermischt, und bei einer 5%igen Konzentration im Gemisch (d. h., die endgültige elektrische Isolierflüssigkeit umfasst 5% Mineralöl) war der Stockpunkt auf –40°C erniedrigt. Bei einer anderen Ausführungsform wurde die elektrische Isolierflüssigkeit mit dem synthetischen Ester REOLEC 138 vermischt, und bei einer 10%igen Konzentration im Gemisch (d. h. die endgültige elektrische Isolierflüssigkeit umfasst 10% synthetischen Ester) war der Stockpunkt auf –42°C erniedrigt. Die vorgenannte Flüssigkeit kann z. B. mit regulärem Mineralöl vermischt werden.

Claims

Elektrische Vorrichtung mit einer elektrischen Isolierflüssigkeit, umfassend: eine Zusammensetzung hohen Ölsäuretriglyceridgehalts, umfassend Fettsäurekomponenten von mindestens 75% Ölsäure, weniger als 10% einer zweifach ungesättigten C₁₆- bis C₂₂-Fettsäure als Komponente; weniger als 3% einer dreifach ungesätigten C₁₆ bis C₂₂-Fettsäure als Komponente; und weniger als 8% einer gesättigten C₁₈ bis C₂₂-Fettsäure als Komponente; wobei die Zusammensetzung ferner durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet ist: eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 35 KV/100 mil Spalte einen Verlustfaktor von weniger als 0,05% bei 25°C eine Azidität von weniger als 0,03 mg KOH/g, eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 1 pS/m bei 25°C, einen Flammpunkt von mindestens 250°C und einen Stockpunkt von mindestens –15°C.
Elektrische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Zusammensetzung mit einem hohen Gehalt an Ölsäuretriglycerid folgende Fettsäurekomponenten umfasst: mindestens 75% Ölsäure, weniger als 10% Linolsäure, weniger als 3% Linolensäure, weniger als 4% Stearinsäure, und weniger als 4% Palmitinsäure.
Elektrische Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Zusammensetzung ferner durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet ist: eine Durchschlagfestigkeit von mindestens 40 kV/100 mil Spalte, einen Verlustfaktor von weniger als 0,02% bei 25°C, eine Azidität von weniger als 0,02 mg KOH/g, eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 0,25 pS/m bei 25°C, einen Flammpunkt von mindestens 300°C und einen Stockpunkt von mindestens –20°C.
Elektrische Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der die Zusammensetzung ferner durch einen Stockpunkt von mindestens –40°C gekennzeichnet ist.
Elektrische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei dem die Zusammensetzung mit einem hohen Gehalt an Ölsäuretriglycerid folgende Fettsäurekomponenten umfasst: mindestens 75% Ölsäure, weniger als 10% Linolsäure, weniger als 3% Linolensäure, weniger als 4% Stearinsäure, und weniger als 4% Palmitinsäure wobei die Zusammensetzung ferner durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet ist: eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 40 KV/100 mil Spalte, einen Verlustfaktor von weniger als 0,02% bei 25°C, eine Azidität von weniger als 0,02 mg KOH/g, eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 0,25 pS/m bei 25°C, einen Flammpunkt von mindestens 300°C, und einen Stockpunkt von mindestens –20°C.
Elektrische Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der die Zusammensetzung ferner durch einen Stockpunkt von mindestens –40°C gekennzeichnet ist.
Elektrische Isolierflüssigkeit, umfassend: mindestens 75% einer Zusammensetzung mit hohem Gehalt einer Ölsäure gemäß Anspruch 1, und 0,1–3% Antioxidationsmittel als Additiv.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 7, bei der das Antioxidationsmittel als Additiv aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus butyliertem Hydroxytoluol, butyliertem Hydroxyanisol und Mono-tert.-butylhydrochinon besteht.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 7, bei der das Antioxidationsmittel als Additiv Monotetrahydrochinon ist.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 9, umfassend bis zu 2% Monotetrahydrochinon.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 7, umfassend mindestens 94% der Zusammensetzung mit einem hohen Gehalt an Ölsäuretriglycerid.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 7, ferner umfassen' ein Mittel zur Herabsetzung des Stockpunkts als Additiv.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 12, bei der das Mittel zur Herabsetzung des Stockpunkts Polymethacrylat ist.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 7, ferner umfassend ein Kupferdeaktivator als Additiv, wobei die elektrische Isolierflüssigkeit weniger als 1% des Kupferdeaktivators umfasst.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 7, bei der der Kupferdeaktivator ein Benzotriazolderivat ist.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 7, ferner umfassend bis zu 25% Mineralöl, synthetische Ester, synthetische Kohlenwasserstoffe und deren Kombinationen.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 16, umfassend 3–20% Mineralöl, synthetische Ester und/oder synthetische Kohlenwasserstoffe.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 17, umfassend 5–15% Mineralöl, synthetische Ester und/oder synthetische Kohlenwasserstoffe.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 18, umfassend 5–15% synthetische Ester und/oder synthetische Kohlenwasserstoffe.
Elektrische Vorrichtung, umfassend die elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 7.
Elektrische Vorrichtung gemäß Anspruch 20, bei der die Vorrichtung ein elektrischer Transformator, ein elektrischer Kondensator oder ein elektrisches Energiekabel ist.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 7, umfassend 0,2–2% einer Kombination von IRGANOX L-57 als Oxidationsmittel, IRGANOX L-109 als Antioxidationsmittel und IRGAMET-30 als Metalldeaktivator, wobei die Kombination ein Verhältnis von etwa ein Teil IRGANOX L-57 als Antioxidationsmittel zu zwei bis vier Teilen IRGANOX L-109 als Antioxidationsmittel zu etwa ein Teil IRGAMET-30 als Metalldeaktivator umfasst.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 22, bei der die elektrische Isolierflüssigkeit ferner durch einen Stockpunkt von mindestens –40°C gekennzeichnet ist.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 22, umfassend 0,5–1% der Kombination des Antioxidationsmittels IRGANOX L-57, des Antioxidationsmittels IRGANOX L-109 und des Metalldeaktivators IRGAMET-30.
Elektrische Isolierflüssigekeit gemäß Anspruch 24, bei der die Kombination des Antioxidationsmittels IRGANOX L-57, des Antioxidationsmittels IRGANOX L-109 und des Metalldeaktivators IRGAMET-30 ein Verhältnis von etwa ein Teil des Antioxidationsmittels IRGANOX L-57 zu etwa drei Teilen des Antioxidationsmittels IRGANOX L-109 zu etwa ein Teil des Metalldeaktivators IRGAMET-30 aufweist.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 22, bei der die Kombination des Antioxidationsmittels IRGANOX-57, des Antioxidationsmittels IRGANOX L-109 und des Metalldeaktivators IRGAMET-30 ein Verhältnis von etwa ein Teil des Antioxidationsmittels IRGANOX L-57 zu etwa drei Teilen des Antioxidationsmittels L-109 zu etwa ein Teil des Metalldeaktivators IRGAMET-30 aufweist.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 22, umfassend etwa 0,5% der Kombination von dem Antioxidationsmittel IRGANOX L-57, IRGANOX L-109 und dem Metalldeaktivator IRGAMET-30.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 27, umfassend folgende Fettsäurekomponenten: mindestens 75% Ölsäure, weniger als 10% Linolsäure, weniger als 3% Linolensäure, weniger als 4% Stearinsäure, und weniger als 4% Palmitinsäure, wobei die Kombination ferner durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet ist: eine Durchschlagfestigkeit von mindestens 40 KV/100 mil Spalte, einen Verlustfaktor von weniger als 0,02% bei 25°C, eine Azidität von weniger als 0,02 mg KOH/g, eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 0,25 pS/m bei 25°C, einen Flammpunkt von mindestens 300°C, einen Stockpunkt von mindestens –20°C.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 28, bei der die Zusammensetzung ferner durch einen Stockpunkt von mindestens –40°C gekennzeichnet ist.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 28, umfassend mindestens 94% der Zusammensetzung mit einem hohen Gehalt an Ölsäuretriglyderid.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 30, ferner umfassend ein den Stockpunkt herabsetzendes Additiv.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 31, bei dem das den Stockpunkt herabsetzende Mittel Polymethacrylat ist.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 22, umfassend etwa 0,5% der Kombination aus dem Antioxidationsmittel IRGANOX L-57, dem Antioxidationsmittel IRGANOX L-109 und dem Metalldeaktivator IRGAMET-30.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 22, ferner umfassend ein Mittel zur Herabsetzung des Stockpunkts als Additiv.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 34, bei der das Mittel zur Herabsetzung des Stockpunkts Polymethacrylat ist.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 22, ferner umfassend 1–24% Mineralöl, synthetische Ester und/oder synthetische Kohlenwasserstoffe.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 36, umfassend 3–30% Mineralöl, synthetische Ester und/oder synthetische Kohlenwasserstoffe.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 37, umfassend 5–15% Mineralöl, synthetische Ester und/oder synthetische Kohlenwasserstoffe.
Elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 38, umfassend 5–15% synthetische Ester und/oder synthetische Kohlenwasserstoffe.
Elektrische Vorrichtung, umfassend die elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 22.
Elektrische Vorrichtung gemäß Anspruch 40, bei der die Vorrichtung ein elektrischer Transformator, ein elektrischer Kondensator oder ein elektrisches Energiekabel ist.
Elektrische Vorrichtung, umfassend die elektrische Isolierflüssigkeit gemäß Anspruch 28.
Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung mit hohem Gehalt an Ölsäuretriglycerid gemäß Anspruch 1, umfassend folgende Stufen: das Vermischen von 10 Teilen raffinierten gebleichten und deodorierten hoch gehaltigen Ölsäuretriglycerids mit 1 Gewichtsteil oder weniger neutralen Tons unter Bildung eines Gemischs, Aufrechterhalten dieses Gemischs mindestens etwa 20 Min., und Filtrieren des Gemischs zur Entfernung des Tons.
Verfahren gemäß Anspruch 43, bei dem der Ton ein Ton mit einer Maschengröße von 30/60 mesh ist.