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EP3207554A1 - Gaz d'isolation ou d'extinction d'arcs électriques - Google Patents

Gaz d'isolation ou d'extinction d'arcs électriques

Info

Publication number
EP3207554A1
EP3207554A1 EP15777714.5A EP15777714A EP3207554A1 EP 3207554 A1 EP3207554 A1 EP 3207554A1 EP 15777714 A EP15777714 A EP 15777714A EP 3207554 A1 EP3207554 A1 EP 3207554A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
mpa
trifluoropropene
chloro
mol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15777714.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Wissam Rached
Romain Maladen
Daniel Piccoz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Arkema France SA
Schneider Electric Industries SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arkema France SA, Schneider Electric Industries SAS filed Critical Arkema France SA
Publication of EP3207554A1 publication Critical patent/EP3207554A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56—Gas reservoirs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/56—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/22—Selection of fluids for arc-extinguishing

Definitions

  • the present invention relates to a gas used for the electrical insulation or extinguishing of electric arcs, as well as electrical appliances provided with an enclosure containing this gas.
  • SFe has the major disadvantage of having a Global Warming Potential (GWP) of 22,800 (relative to CO 2 over 100 years) and a residence time in the atmosphere of 3,200 years, which places it among the gas with a high greenhouse effect.
  • GWP Global Warming Potential
  • Hybrid systems have been proposed which combine gas insulation with solid insulation (EP 1724802).
  • this increases the volume of electrical appliances compared to that allowed by SF6 insulation; and the cut in the oil or vacuum requires a redesign of the equipment.
  • Perfluorocarbons generally have interesting dielectric strength properties, but their GWP is typically in a range of 5,000 to 10,000.
  • SFe and other gases such as nitrogen or nitrogen dioxide are used to limit the impact of SF6 on the environment: see, for example, WO 2009/049144. Nevertheless, because of the strong SF6 GWP, the GWP of these mixtures remains very high.
  • a mixture of SFe and nitrogen in a volume ratio of 10/90 has a dielectric strength in alternating voltage (50 Hz) equal to 59% of that of SFe but its GWP is of the order of 8 000 to 8 650.
  • Such mixtures can not therefore be used as a low environmental impact gas.
  • the document FR 2955970 proposes the use of fluoroketones in the gaseous state for electrical insulation.
  • the fluoroketones can be combined with a carrier gas or dilution gas (for example nitrogen, air, nitrous oxide, carbon dioxide, oxygen, helium, etc.).
  • Document FR 2975818 proposes a mixture of octofluorobutan-2-one and carrier gas as isolation medium.
  • the document FR 2983341 proposes the use of polyfluorinated oxiranes as electric insulation gas and / or electric arc extinguishing.
  • Document FR 2986192 proposes the use of a combination of polyfluorinated oxirane and hydrofluoroolefin as an electrical insulating gas.
  • the hydrofluoroolefins mentioned are 1, 3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze), 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and 1,2,3,3,3-pentafluoropropene (HFO -1225ye).
  • WO 2012/160158 proposes the use of a mixture of decafluoro-2-methylbutan-3-one and a carrier gas as an electrical insulating gas.
  • Hydrofluoroolefins more particularly proposed are 1, 3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze) and 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf).
  • the document WO 2013/041695 proposes the use of a mixture of hydrofluoroolefin and of fluoroketone as electrical insulation gas.
  • the hydrofluoroolefins more particularly proposed are 1, 3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze), 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and 1,2,3,3,3-pentafluoropropene (HFO-1225ye).
  • the document WO 2013/136015 proposes the use of a mixture of hydrofluoroolefin and hydrofluorocarbon as electrical insulation gas.
  • the hydrofluoroolefins more particularly proposed are 1, 3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze), 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) and 1,2,3,3,3-pentafluoropropene (HFO-1225ye).
  • the hydrofluorocarbons more particularly proposed are 1, 1, 1, 2,3,3, 3-heptafluoropropane (HFC-227ea), pentafluoroethane (HFC-125) and 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a).
  • the invention firstly relates to the use of a gas as an electrical isolation medium and / or electric arc extinguishing, wherein the gas comprises 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene.
  • the 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene is in trans form.
  • the gas also comprises a diluent, preferably selected from air, nitrogen, methane, oxygen, carbon dioxide or a mixture thereof.
  • said use is a use as an electrical isolation medium and / or electric arc extinguishing in a medium voltage substation electrical apparatus.
  • the gas further comprises a fluoroketone, said fluoroketone being preferably decafluoro-2-methylbutan-3-one.
  • the gas contains from 1 to 100 mol% of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, preferably from 2 to 50 mol%, more particularly from 4 to 30 mol%, and especially from 6 to 25 mol%.
  • the gas is a binary mixture of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and diluent, and preferably the proportion of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene is 5. at 50 mol%, more preferably from 10 to 30 mol%, and most preferably from 15 to 25 mol%.
  • the gas is a ternary mixture of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, fluoroketone and diluent, and preferably the proportion of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene is 2 to 15 mol%, more preferably 5 to 10 mol%, and preferably the proportion of fluoroketone is 2 to 15 mol%, more particularly 5 to 10 mol%.
  • the invention also relates to an electrical apparatus comprising a sealed enclosure in which there are electrical components as well as an electrical insulating gas and / or electric arc extinguishing, in which the gas comprises 1-chloro 3,3,3-trifluoropropene.
  • the 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene is in trans form.
  • the gas also comprises a diluent, preferably selected from air, nitrogen, methane, oxygen, carbon dioxide or a mixture thereof.
  • the electrical apparatus is a medium voltage electrical appliance.
  • the gas further comprises a fluoroketone, said fluoroketone being preferably decafluoro-2-methylbutan-3-one.
  • the gas is at a pressure at 20 ° C. of 0.1 to 1 MPa, preferably of 0.1 to 0.5 MPa, and more particularly of 0.12 to 0.15 MPa.
  • the gas has a partial pressure of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene at 20 ° C of 0.002 to 0.1 MPa, preferably of 0.005 to 0.05 MPa, more particularly preferred from 0.008 to 0.03 MPa.
  • the gas is a binary mixture of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and diluent, and preferably the partial pressure of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene at 20 ° C. ° C is from 0.01 to 0.05 MPa, more preferably from 0.02 to 0.04 MPa.
  • the gas is a ternary mixture of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, fluoroketone and diluent, and, preferably, the partial pressure of 1-chloro-3,3,3- trifluoropropene at 20 ° C is from 0.005 to 0.03 MPa, more preferably 0.008 to 0.02 MPa, and preferably the fluoroketone partial pressure at 20 ° C is 0.005 to 0.03 MPa, more preferably 0.008 to 0.02 MPa.
  • the electrical apparatus is selected from a gas-insulated electrical transformer, a gas-insulated line for the transmission or distribution of electricity, and an electrical connection / disconnection apparatus.
  • the present invention overcomes the disadvantages of the state of the art. More particularly, it provides electrical insulation and / or arc-extinguishing media having both low GWP and high dielectric strength.
  • HCFO-1233zd 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene-based media, commonly referred to as HCFO-1233zd, have remarkable dielectric strength properties, and especially superior to those of HFO-1234ze or HFO-1234yf depending on configurations.
  • HCFO-1233zd with a fluoroketone such as decafluoro-2-methylbutan-3-one is particularly advantageous since a synergistic combination effect between the two compounds has been observed.
  • FIG. 1 illustrates the liquid-vapor equilibrium curves, at -15.degree. C., of the HCFO-1233zd / CO2 mixture of example 4 which reflect the evolution of the pressure of this mixture (denoted P and expressed in bar) according to the molar percentage of CO2 (noted CO2 and expressed in% mol).
  • the invention relates to a gas used as an electrical isolation medium and / or electric arc extinguishing.
  • the gas according to the invention comprises at least 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene or HCFO-1233zd.
  • HCFO-1233zd can be in trans form, or in cis form, or can be a mixture of both forms. The trans form is preferred.
  • the gas may also comprise additional compounds, in particular a diluent (or dilution gas, or buffer gas) and optionally one or more other halogenated compounds (especially fluorinated compounds).
  • the gas according to the invention comprises (or possibly consists essentially of, or possibly consists of) a mixture of HCFO-1233zd and a diluent.
  • the gas according to the invention comprises (or possibly consists essentially of, or possibly consists of) a mixture of HCFO-1233zd and another halogenated compound.
  • the gas according to the invention comprises (or possibly consists essentially of, or possibly consists of) a mixture of HCFO-1233zd, another halogenated compound and a diluent.
  • the halogenated compound is a hydrochlorofluoroolefin, a hydrofluoroolefin or a fluoroketone.
  • the halogenated compound is a fluorinated compound, which is preferably chosen from fluoroketones, fluoethers, fluonitriles, fluorinated peroxides, fluoroamides and fluoro ether oxides.
  • Decafluoro-2-methylbutan-3-one is a preferred halogenated compound. Therefore, according to one embodiment, the gas according to the invention comprises (or possibly consists essentially of, or possibly consists of) a mixture of HCFO-1233zd and decafluoro-2-methylbutan-3-one; or a mixture of HCFO-1233zd, decafluoro-2-methylbutan-3-one and a diluent.
  • the diluent may be for example selected from air, nitrogen, methane, oxygen, nitrous oxide, helium and carbon dioxide. Mixtures of these are also possible.
  • the gas according to the invention does not undergo condensation for the entire range of projected use temperature. It is also desired to use this gas at a sufficiently high pressure, in principle greater than 10 5 Pa. Under these conditions, the use of a diluent makes it possible to avoid reaching the saturation vapor pressure of the HCFO-1233zd or other halogenated compounds that may be present throughout the projected use temperature range.
  • a diluent is generally a compound having a boiling point lower than that of HCFO-1233zd and also having a lower electrical rigidity (at a reference temperature of, for example, 20 ° C).
  • the absolute operating pressure of the gas according to the invention is preferably from 1 to 1.5 bar in medium voltage devices and from 4 to 7 bar in high voltage devices.
  • medium voltage and “high voltage” are used herein in their usual acceptance that the term “medium voltage” refers to a voltage that is greater than 1000 volts AC and 1500 volts DC but that does not does not exceed 52000 volts AC and 75000 volts DC, while the term “high voltage” means a voltage that is strictly greater than 52000 volts AC and 75000 volts DC.
  • the minimum temperature of use Tmin of the high and medium voltage equipment varies according to the countries and the standards in force. So that the dielectric strength of the device at this minimum temperature meets the country and normative requirements, it is necessary that the amount of gas (which is expressed here in terms of number of molecules or partial pressures brought to the same temperature, usually 20 ° C) inside the apparatus at Tmin is greater than or equal to the minimum amount of gas defined to have a dielectric strength greater than or equal to the normative value.
  • the minimum use temperatures Tmin are generally -40 ° C, -30 ° C, -25 ° C, -15 ° C, -5 ° C, 0 ° C, + 5 ° C.
  • Ptot represents the operating pressure of the gas according to the invention
  • P represents the partial pressure of HCFO-1233zd and other halogenated compounds
  • PVS represents the saturation vapor pressure of HCFO-1233zd and other compounds halogenated.
  • the pressures are given at the filling temperature, in general about 20 ° C.
  • the gas according to the invention has a GWP of less than or equal to 20, more particularly less than or equal to 15 or to 10, or to 7, or to 5, or to 4, or to 3.
  • the GWP is defined relative to carbon dioxide and compared to a duration of 100 years, according to the method indicated in "The scientific assessment of ozone depletion, 2002, report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project".
  • the (molar) proportion of HCFO-1233zd in the gas may in some embodiments be 1 to 2%; or 2 to 3%; or 3-4%, or 4-5%; or from 5 to 6%; or 6-7%; or 7 to 8%; or from 8 to 9%; or from 9 to 10%; or from 10 to 12%; or from 12 to 14%; or from 14 to 16%; or from 16 to 18%; or 18 to 20%; or 20 to 22%; or 22 to 24%; or 24 to 26%; or from 26 to 28%; or from 28 to 30%; or from 30 to 35%; or 35 to 40%; or 40 to 45%; or 45 to 50%; or 50 to 55%; or 55 to 60%; or 60 to 70%; or 70 to 80%; or 80 to 90%; or 90 to 100%.
  • the partial pressure of HCFO-1233zd in the gas at 20 ° C may in some embodiments be 0.002 to 0.004 MPa; or from 0.004 to 0.006 MPa; or from 0.006 to 0.008 MPa; or from 0.008 to 0.01 MPa; or from 0.01 to 0.012 MPa; or from 0.012 to 0.014 MPa; or from 0.014 to 0.016 MPa; or from 0.016 to 0.018 MPa; or from 0.018 to 0.02 MPa; or from 0.02 to 0.022 MPa; or from 0.022 to 0.024 MPa; or from 0.024 to 0.026 MPa; or from 0.026 to 0.028 MPa; or from 0.028 to 0.03 MPa; or from 0.03 to 0.032 MPa; or from 0.032 to 0.034 MPa; or from 0.034 to 0.036 MPa; or from 0.036 to 0.038 MPa; or from 0.04 to 0.045 MPa;
  • electrical appliances contain a relatively high amount of HCFO-1233zd (and possibly other halogenated and especially fluorinated gases), so that the dielectric, thermal and gas-off characteristics are sufficient over the normative or desired temperature range.
  • a heating device in combination with an electrical appliance, said heating device being triggered according to the temperature of the gas mixture, its pressure or its density.
  • a heating resistor ideally placed at the lowest point of the apparatus (point of convergence of the condensed liquids on the various parts inside the apparatus, by gravitation) can be used.
  • the dielectric tests are conducted in models of epoxy resin filled with silica, between two electrodes.
  • the diameter of the electrodes and the distance between them makes it possible to have two electric field configurations representative of what is encountered in medium voltage switchgear:
  • the models are initially filled with ambient air.
  • a moisture adsorber (CaSO 4 , CaC, molecular sieve or activated carbon) compatible with the gases tested is placed in the model. Evacuate at room temperature (to a pressure below 200 Pa) before injecting the halogenated compounds until their saturation vapor pressure at -15 ° C, calculated at room temperature. The dilution gas is then added.
  • the total (absolute) pressure of the gas or gas mixture inside the models is set at 0.13 MPa (at 20 ° C).
  • Each model is placed in a climatic chamber at a set temperature for at least 16 hours so that the gas reaches this temperature.
  • the dielectric tests (lightning shock with a wave 1, 2-50 and frequency test at 50 Hz - 1 min) are done inside the enclosure.
  • Example 1 tests at -15 ° C., binary mixture
  • pure SFe reference gas
  • E-HFO-1233zd 0.104 MPa of dry air
  • E-HFO-1233ze alone at 0.13 MPa
  • MPa, HFO-12234yf alone at 0.13 MPa and dry air alone at 0.13 MPa The pressures are given at 20 ° C.
  • the tests were made in positive and negative polarity in both electric field configurations.
  • the value selected for each gas is the lowest dielectric withstand value in positive and negative polarity.
  • the HCFO-1233zd / dry air mixture has a better dielectric strength than those of the two other pure olefins, although its partial pressure is five times lower than that of these latter.
  • the HFO-1234yf has the disadvantage that, in case of internal arc, a relatively high concentration of HF is generated around the cell; and HCFO -1233zd also has the advantage of not being flammable.
  • E-HCFO-1233zd is used at a pressure of 0.08 MPa.
  • the other gases are used at a pressure of 0.13 MPa.
  • E-HCFO-1233zd has a better dielectric strength in lightning shock than HFO-1234ze or HFO-1234yf, although it is used at a lower pressure. Its dielectric strength is also about twice that of dry air and equivalent to that of the reference product, SF6.
  • Example 3 tests at -15 ° C., binary mixture and ternary mixture
  • a direct line test is performed on a C5K / air binary mixture (with 0.016 MPa of C5K and 0.114 MPa of air), a binary E-HCFO-1233zd / air mixture (with 0.0266 MPa of E-HCFO-1233zd and 0.1034 MPa of air) and a ternary mixture E-HCFO-1233zd / C5K / air (with 0.01 MPa of E-HCFO-1233zd, 0.01 MPa of C5K and 0 , 1 1 MPa of air) at 20 ° C.
  • C5K refers to decafluoro-2-methylbutan-3-one.
  • Example 4 tests at -15 ° C., binary mixture
  • Liquid-vapor equilibrium measurements were performed with the analytical static cell method.
  • the balance cell used includes a sapphire tube and is equipped with two electromagnetic ROLSITM samplers. It is immersed in a cryothermostat bath (HUBER HS40). Variable speed rotary field driving magnetic stirring is used to accelerate equilibrium attainment.
  • the analysis of the samples is carried out by gas chromatography (HP5890 series II) using a katharometer (TCD). The values thus measured are reported as points in Figure 1.
  • the dielectric tests were conducted in a homogeneous electric field.
  • the filling pressure at 20 ° C of HCFO-1233zd is 0.0365 MPa.
  • CO2 is added to have a total pressure of 0.13 MPa.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

L'invention concerne l'utilisation d'un gaz comme milieu d'isolation électrique et / ou d'extinction d'arc électrique, dans laquelle le gaz comprend du -chloro-3,3,3-trifluoropropène. L'invention concerne également un appareil électrique comprenant une 10 enceinte étanche dans laquelle se trouvent des composants électriques ainsi qu'un gaz d'isolation électrique et / ou d'extinction des arcs électriques, dans lequel le gaz comprend du 1-chloro-3,3,3-trifluoropropène.

Description

GAZ D'ISOLATION OU D'EXTINCTION D'ARCS ELECTRIQUES
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un gaz utilisé pour l'isolation électrique ou l'extinction d'arcs électriques, ainsi que des appareils électriques pourvus d'une enceinte contenant ce gaz.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Dans les appareils électriques moyenne ou haute tension, l'isolation électrique et, le cas échéant, l'extinction des arcs électriques sont typiquement assurées par un gaz qui est confiné à l'intérieur d'une enceinte de ces appareils. Actuellement, le gaz le plus souvent utilisé est l'hexafluorure de soufre (SF6) : ce gaz présente une rigidité diélectrique relativement haute, une bonne conductivité thermique et des pertes diélectriques peu élevées. Il est chimiquement inerte et non toxique pour l'homme et les animaux et, après avoir été dissocié par un arc électrique, il se recombine rapidement et presque totalement. De plus, il est ininflammable et son prix est, encore aujourd'hui, modéré.
Toutefois, le SFe a pour inconvénient majeur de présenter un potentiel de réchauffement global (GWP) de 22 800 (relativement au CO2 sur 100 ans) et une durée de séjour dans l'atmosphère de 3 200 ans, ce qui le place parmi les gaz à fort pouvoir d'effet de serre.
Les industriels cherchent donc des alternatives au SFe. Des systèmes hybrides ont été proposés, qui associent une isolation gazeuse à une isolation solide (document EP 1724802). Cela augmente toutefois le volume des appareils électriques par rapport à celui qu'autorise une isolation au SF6 ; et la coupure dans l'huile ou le vide nécessite une refonte des appareillages.
A titre d'alternative au SF6, il est connu d'utiliser les gaz dits simples comme l'air ou l'azote, qui n'ont pas d'impact négatif sur l'environnement. Mais ceux-ci présentent une rigidité diélectrique beaucoup plus faible que celle du SFe ; leur utilisation pour l'isolation électrique et / ou l'extinction des arcs électriques dans des appareils haute tension / moyenne tension implique d'augmenter de façon drastique le volume et / ou la pression de remplissage de ces appareils, ce qui va à rencontre des efforts qui ont été réalisés au cours de ces dernières décennies pour développer des appareils électriques compacts, à encombrement de plus en plus réduit.
Les perfluorocarbones présentent, d'une manière générale, des propriétés de tenue diélectrique intéressantes, mais leur GWP s'inscrit typiquement dans une gamme allant de 5 000 à 10 000.
D'autres alternatives prometteuses d'un point de vue caractéristiques électriques et GWP, comme le trifluoroiodométhane, sont classées parmi les substances cancérigènes, mutagènes et reprotoxiques de catégorie 3, ce qui est rédhibitoire pour une utilisation à une échelle industrielle.
Des mélanges de SFe et d'autres gaz comme l'azote ou le dioxyde d'azote sont utilisés pour limiter l'impact du SF6 sur l'environnement : voir, par exemple, le document WO 2009/049144. Néanmoins, du fait du fort GWP du SF6, le GWP de ces mélanges reste très élevé. Ainsi, par exemple, un mélange de SFe et d'azote dans un rapport volumique de 10/90 présente une rigidité diélectrique en tension alternative (50 Hz) égale à 59 % de celle du SFe mais son GWP est de l'ordre de 8 000 à 8 650. De tels mélanges ne sauraient donc être utilisés comme gaz à faible impact environnemental.
Le document FR 2955970 propose l'utilisation de fluorocétones à l'état gazeux pour l'isolation électrique. Les fluorocétones peuvent être combinées avec un gaz vecteur ou gaz de dilution (par exemple azote, air, protoxyde d'azote, dioxyde de carbone, oxygène, hélium...).
Le document FR 2975818 propose un mélange d'octofluorobutan-2-one et de gaz vecteur comme milieu d'isolation.
Le document FR 2983341 propose l'utilisation d'oxiranes polyfluorés comme gaz d'isolation électrique et / ou d'extinction des arcs électriques.
Le document FR 2986192 propose l'utilisation d'une combinaison d'oxirane polyfluoré et d'hydrofluorooléfine comme gaz d'isolation électrique. Les hydrofluorooléfines citées sont le 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234ze), le 2,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234yf) et le 1 ,2,3,3, 3-pentafluoropropène (HFO-1225ye).
Le document WO 2012/038443 propose l'utilisation d'un mélange de SFe et de fluorocétone comme gaz d'isolation électrique.
Le document WO 2012/160158 propose l'utilisation d'un mélange de décafluoro-2-méthylbutan-3-one et d'un gaz vecteur comme gaz d'isolation électrique.
Le document WO 2013/004796 propose l'utilisation d'un gaz à base d'hydrofluorooléfine comme gaz d'isolation électrique. Les hydrofluorooléfines plus particulièrement proposées sont le 1 ,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO- 1234ze) et le 2,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234yf).
Le document WO 2013/041695 propose l'utilisation d'un mélange d'hydrofluorooléfine et de fluorocétone comme gaz d'isolation électrique. Les hydrofluorooléfines plus particulièrement proposées sont le 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène (HFO-1234ze), le 2,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234yf) et le 1 ,2,3,3,3-pentafluoropropène (HFO-1225ye).
Le document WO 2013/136015 propose l'utilisation d'un mélange d'hydrofluorooléfine et d'hydrofluorocarbure comme gaz d'isolation électrique. Les hydrofluorooléfines plus particulièrement proposées sont le 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène (HFO-1234ze), le 2,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234yf) et le 1 ,2,3,3,3-pentafluoropropène (HFO-1225ye). Les hydrofluorocarbures plus particulièrement proposés sont le 1 ,1 ,1 ,2,3,3, 3-heptafluoropropane (HFC- 227ea), le pentafluoroéthane (HFC-125) et le 1 ,1 ,1 ,2-tétrafluoroéthane (HFC- 134a).
Il existe encore un besoin de mettre au point des milieux d'isolation électrique et / ou d'extinction d'arcs électriques présentant à la fois un faible GWP et présentant une rigidité diélectrique élevée. RESUME DE L'INVENTION
L'invention concerne en premier lieu l'utilisation d'un gaz comme milieu d'isolation électrique et / ou d'extinction d'arc électrique, dans laquelle le gaz comprend du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène.
Selon un mode de réalisation, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène est sous forme trans.
Selon un mode de réalisation, le gaz comprend également un diluant, de préférence choisi parmi l'air, l'azote, le méthane, l'oxygène, le dioxyde de carbone ou un mélange de ceux-ci.
Selon un mode de réalisation, ladite utilisation est une utilisation comme milieu d'isolation électrique et / ou d'extinction d'arc électrique dans un appareil électrique de sous-station de moyenne tension.
Selon un mode de réalisation, le gaz comprend en outre une fluorocétone, ladite fluorocétone étant de préférence la décafluoro-2- méthylbutan-3-one.
Selon un mode de réalisation, le gaz contient de 1 à 100 mol.% de 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène, de préférence de 2 à 50 mol.%, plus particulièrement de 4 à 30 mol.%, et tout particulièrement de 6 à 25 mol.%. Selon un mode de réalisation, le gaz est un mélange binaire de 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène et de diluant, et, de préférence, la proportion de 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène est de 5 à 50 mol.%, plus particulièrement de 10 à 30 mol.%, et tout particulièrement de 15 à 25 mol.%.
Selon un mode de réalisation, le gaz est un mélange ternaire de 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène, de fluorocétone et de diluant, et, de préférence, la proportion de 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène est de 2 à 15 mol.%, plus particulièrement de 5 à 10 mol.%, et de préférence la proportion de fluorocétone est de 2 à 15 mol.%, plus particulièrement de 5 à 10 mol.%.
L'invention a également pour objet un appareil électrique comprenant une enceinte étanche dans laquelle se trouvent des composants électriques ainsi qu'un gaz d'isolation électrique et / ou d'extinction des arcs électriques, dans lequel le gaz comprend du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène.
Selon un mode de réalisation, le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène est sous forme trans.
Selon un mode de réalisation, le gaz comprend également un diluant, de préférence choisi parmi l'air, l'azote, le méthane, l'oxygène, le dioxyde de carbone ou un mélange de ceux-ci.
Selon un mode de réalisation, l'appareil électrique est un appareil électrique de moyenne tension.
Selon un mode de réalisation, le gaz comprend en outre une fluorocétone, ladite fluorocétone étant de préférence la décafluoro-2- méthylbutan-3-one.
Selon un mode de réalisation, le gaz est à une pression à 20°C de 0,1 à 1 MPa, de préférence de 0,1 1 à 0,5 MPa, et plus particulièrement de 0,12 à 0,15 MPa.
Selon un mode de réalisation, le gaz présente une pression partielle en 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène à 20°C de 0,002 à 0,1 MPa, de préférence de 0,005 à 0,05 MPa, de manière plus particulièrement préférée de 0,008 à 0,03 MPa.
Selon un mode de réalisation, le gaz est un mélange binaire de 1 -chloro- 3,3,3-trifluoropropène et de diluant, et, de préférence, la pression partielle en 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène à 20°C est de de 0,01 à 0,05 MPa, plus particulièrement de 0,02 à 0,04 MPa.
Selon un mode de réalisation, le gaz est un mélange ternaire de 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène, de fluorocétone et de diluant, et, de préférence, la pression partielle en 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène à 20°C est de de 0,005 à 0,03 MPa, plus particulièrement de 0,008 à 0,02 MPa, et de préférence la pression partielle en fluorocétone à 20°C est de 0,005 à 0,03 MPa, plus particulièrement de 0,008 à 0,02 MPa.
Selon un mode de réalisation, l'appareil électrique est choisi parmi un transformateur électrique à isolation gazeuse, une ligne à isolation gazeuse pour le transport ou la distribution de l'électricité, et un appareil électrique de connexion / déconnexion.
La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement des milieux d'isolation électrique et / ou d'extinction d'arcs électriques présentant à la fois un faible GWP et présentant une rigidité diélectrique élevée.
Cela est accompli grâce à la découverte que les milieux à base de 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène, communément désigné par HCFO-1233zd, présentent des propriétés de rigidité diélectrique remarquables, et notamment supérieures à celles du HFO-1234ze ou du HFO-1234yf selon les configurations.
L'association du HCFO-1233zd avec une fluorocétone telle que la décafluoro-2-méthylbutan-3-one est particulièrement avantageuse puisqu'un effet de combinaison synergique entre les deux composés a été constaté.
L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description de modes de réalisation de l'invention ainsi que dans les exemples ci-après, et en référence, notamment à la figure 1 annexée.
BRÈVE DESCRIPTION DE LA FIGURE 1
La figure 1 illustre les courbes d'équilibre liquide-vapeur, à -15 °C, du mélange HCFO-1233zd/CO2 de l'exemple 4 qui traduisent l'évolution de la pression de ce mélange (notée P et exprimée en bar) en fonction du pourcentage molaire de CO2 (noté CO2 et exprimé en %mol). DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
L'invention concerne un gaz utilisé comme milieu d'isolation électrique et / ou d'extinction d'arc électrique.
Le gaz selon l'invention comprend au moins du 1 -chloro-3,3,3- trifluoropropène ou HCFO-1233zd. Le HCFO-1233zd peut être sous forme trans, ou sous forme cis, ou peut être un mélange des deux formes. La forme trans est préférée. Le gaz peut également comprendre des composés supplémentaires, en particulier un diluant (ou gaz de dilution, ou gaz tampon) et éventuellement un ou des autres composés halogénés (notamment composés fluorés).
Selon un mode de réalisation, le gaz selon l'invention comprend (ou éventuellement consiste essentiellement en, ou éventuellement consiste en) un mélange de HCFO-1233zd et d'un diluant.
Selon un mode de réalisation, le gaz selon l'invention comprend (ou éventuellement consiste essentiellement en, ou éventuellement consiste en) un mélange de HCFO-1233zd et d'un autre composé halogéné.
Selon un mode de réalisation, le gaz selon l'invention comprend (ou éventuellement consiste essentiellement en, ou éventuellement consiste en) un mélange de HCFO-1233zd, d'un autre composé halogéné et d'un diluant.
A titre de composé halogéné pouvant être utilisé en mélange avec le HCFO-1233zd, on peut citer notamment un chlorocarbure, un hydrochlorocarbure, un chlorofluorocarbure, un hydrochlorofluorocarbure, une chlorooléfine, une hydrochlorooléfine, une chlorofluorooléfine ou une hydrochlorofluorooléfine, une hydrochlorofluorocétone, une fluorocétone, une hydrofluorocétone, une hydrochlorocétone ou une chlorocétone. De préférence, le composé halogéné est une hydrochlorofluorooléfine, une hydrofluorooléfine ou une fluorocétone.
Selon un mode de réalisation, le composé halogéné est un composé fluoré, qui de préférence est choisi parmi les fluorocétones, les fluoéthers, les fluonitriles, les peroxydes fluorés, les fluoroamides et les fluoro éther oxydes.
La décafluoro-2-méthylbutan-3-one est un composé halogéné préféré. Par conséquent, selon un mode de réalisation, le gaz selon l'invention comprend (ou éventuellement consiste essentiellement en, ou éventuellement consiste en) un mélange de HCFO-1233zd et de décafluoro-2-méthylbutan-3- one ; ou un mélange de HCFO-1233zd, de décafluoro-2-méthylbutan-3-one et d'un diluant.
Le diluant peut être par exemple choisi parmi l'air, l'azote, le méthane, l'oxygène, le protoxyde d'azote, l'hélium et le dioxyde de carbone. Des mélanges de ceux-ci sont également possibles.
On souhaite de préférence que le gaz selon l'invention ne subisse pas de condensation pour l'ensemble de la gamme de température d'utilisation projetée. On souhaite par ailleurs utiliser ce gaz à une pression suffisamment importante, en principe supérieure à 105 Pa. Dans ces conditions, l'utilisation d'un diluant permet d'éviter d'atteindre la pression de vapeur saturante du HCFO-1233zd ou des autres composés halogénés éventuellement présents dans l'ensemble de la gamme de température d'utilisation projetée.
Ainsi, un diluant est en général un composé présentant une température d'ébullition inférieure à celle du HCFO-1233zd et présentant également une rigidité électrique inférieure (à une température de référence qui est par exemple de 20°C).
La pression absolue d'utilisation du gaz selon l'invention est de préférence de 1 à 1 ,5 bars dans les appareils de moyenne tension, et de 4 à 7 bars dans les appareils de haute tension.
Les termes « moyenne tension » et « haute tension » sont utilisés ici dans leur acceptation habituelle, à savoir que le terme « moyenne tension » désigne une tension qui est supérieure à 1000 volts en courant alternatif et à 1500 volts en courant continu mais qui ne dépasse pas 52000 volts en courant alternatif et 75000 volts en courant continu, tandis que le terme « haute tension » désigne une tension qui est strictement supérieure à 52000 volts en courant alternatif et à 75000 volts en courant continu.
La température minimale d'utilisation Tmin des matériels haute et moyenne tension varie en fonction des pays et des normes en vigueur. Pour que la tenue diélectrique de l'appareil à cette température minimale réponde aux exigences pays et normatives, il faut que la quantité de gaz (qui s'exprime ici en terme de nombre de molécules ou de pressions partielles ramenées à une même température, habituellement 20 °C) à l'intérieur de l'appareil à Tmin soit supérieure ou égale à la quantité minimum de gaz définie pour avoir une tenue diélectrique supérieure ou égale à la valeur normative.
Les températures minimales d'utilisation Tmin sont généralement de -40 °C, -30 °C, -25 °C, -15°C, -5°C, 0°C, +5°C.
Température (°C) Pression de saturation vapeur (MPa)
-40, 000 0, 0055748
-35, 000 0, 0076515
-30, 000 0, 010338
-25, 000 0, 013766
-20, 000 0, 018081
-15, 000 0, 023449
-10, 000 0, 030052
-5, 0000 0, 038089
Afin de maximiser la quantité de HCFO-1233zd et des autres composés halogénés éventuels, on peut utiliser la formule suivante :
Dans cette formule, Ptot représente la pression d'utilisation du gaz selon l'invention, P, représente la pression partielle du HCFO-1233zd et des autres composés halogénés et PVS, représente la pression de vapeur saturante du HCFO-1233zd et des autres composés halogénés. Les pressions sont données à la température de remplissage, soit en général 20°C environ.
Le pourcentage molaire de chaque composé est alors approximativement donné par
Il faut toutefois noter que, dans certains cas, on peut accepter une petite quantité de liquide à basse température, ce qui peut permettre d'utiliser le HCFO-1233zd ou les autres composés halogénés en des quantités légèrement supérieures à celles définies ci-dessus.
De préférence, le gaz selon l'invention présente un GWP inférieur ou égal à 20, plus particulièrement inférieur ou égal à 15 ou à 10, ou à 7, ou à 5, ou à 4, ou à 3.
Le GWP est défini par rapport au dioxyde de carbone et par rapport à une durée de 100 ans, selon la méthode indiquée dans «The scientific assessment of ozone depletion, 2002, a report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project ». La proportion (molaire) de HCFO-1233zd dans le gaz peut être, dans certains modes de réalisation, de 1 à 2 % ; ou de 2 à 3 % ; ou de 3 à 4 %, ou de 4 à 5 % ; ou de 5 à 6 % ; ou de 6 à 7 % ; ou de 7 à 8 % ; ou de 8 à 9 % ; ou de 9 à 10 % ; ou de 10 à 12 % ; ou de 12 à 14 % ; ou de 14 à 16 % ; ou de 16 à 18 % ; ou de 18 à 20 % ; ou de 20 à 22 % ; ou de 22 à 24 % ; ou de 24 à 26 % ; ou de 26 à 28 % ; ou de 28 à 30 % ; ou de 30 à 35 % ; ou de 35 à 40 % ; ou de 40 à 45 % ; ou de 45 à 50 % ; ou de 50 à 55 % ; ou de 55 à 60 % ; ou de 60 à 70 % ; ou de 70 à 80 % ; ou de 80 à 90 % ; ou de 90 à 100 %.
La pression partielle de HCFO-1233zd dans le gaz à 20°C peut être, dans certains modes de réalisation, de 0,002 à 0,004 MPa ; ou de 0,004 à 0,006 MPa ; ou de 0,006 à 0,008 MPa ; ou de 0,008 à 0,01 MPa ; ou de 0,01 à 0,012 MPa ; ou de 0,012 à 0,014 MPa ; ou de 0,014 à 0,016 MPa ; ou de 0,016 à 0,018 MPa ; ou de 0,018 à 0,02 MPa ; ou de 0,02 à 0,022 MPa ; ou de 0,022 à 0,024 MPa ; ou de 0,024 à 0,026 MPa ; ou de 0,026 à 0,028 MPa ; ou de 0,028 à 0,03 MPa ; ou de 0,03 à 0,032 MPa ; ou de 0,032 à 0,034 MPa ; ou de 0,034 à 0,036 MPa ; ou de 0,036 à 0,038 MPa ; ou de 0,038 à 0,04 MPa ; ou de 0,04 à 0,045 MPa ; ou de 0,045 à 0,05 MPa ; ou de 0,05 à 0,055 MPa ; ou de 0,055 à 0,06 MPa ; ou de 0,06 à 0,07 MPa ; ou de 0,07 à 0,08 MPa ; ou de 0,08 à 0,09 MPa ; ou de 0,09 à 0,1 MPa ; ou de 0,1 à 0,1 1 MPa ; ou de 0,1 1 à 0,12 MPa ; ou de 0,12 à 0,13 MPa ; ou de plus de 0,13 MPa.
Il est souhaitable que les appareils électriques contiennent une quantité relativement élevée de HCFO-1233zd (et éventuellement autres gaz halogénés et notamment fluorés), afin que les caractéristiques diélectriques, thermiques et de coupure des gaz soient suffisantes sur la plage de température normative ou souhaitée.
Pour ce faire, il est avantageux d'utiliser un dispositif de chauffage en combinaison avec un appareil électrique, ledit dispositif de chauffage se déclenchant en fonction de la température du mélange gazeux, de sa pression ou de sa densité.
Par exemple, une résistance chauffante placée idéalement au point le plus bas de l'appareil (point de convergence des liquides condensés sur les différentes pièces à l'intérieur de l'appareil, par gravitation) peut être utilisée.
On garantit ainsi une pression de gaz supérieure à la pression d'essai (pression de gaz dans l'appareil lors des essais de validation) définie normativement. EXEMPLES
Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter.
Les essais diélectriques sont conduits dans des maquettes en résine époxy chargée de silice, entre deux électrodes. Le diamètre des électrodes et la distance entre ces dernières permettent d'avoir deux configurations de champ électrique représentatives de ce qui est rencontré dans les appareils de coupure de moyenne tension :
une configuration de champ électrique homogène : Emax/Emin=2,5 (deux sphères de diamètre 12 mm, distantes de 12 mm) - une configuration de champ électrique non-homogène (aussi appelé divergent) : Emax/Emin=1 1 (deux tiges de bout arrondi de rayon 2,5 mm, distantes de 25 mm)
Les maquettes sont initialement remplies d'air ambiant. Un adsorbeur d'humidité (CaSO4, CaC , tamis moléculaire ou charbon actif) compatible avec les gaz testés est placé dans la maquette. On fait le vide, à température ambiante (jusqu'à une pression inférieure à 200 Pa) avant d'injecter les composés halogénés jusqu'à atteindre leur pression de vapeur saturante à - 15°C, calculée à température ambiante. Le gaz de dilution est ajouté ensuite.
La pression totale (absolue) du gaz ou mélange gazeux à l'intérieur des maquettes est fixée à 0,13 MPa (à 20°C).
Chaque maquette est placée dans une enceinte climatique à une température de consigne pendant au moins 16 heures afin que le gaz atteigne cette température.
Les essais diélectriques (choc de foudre avec une onde 1 ,2-50 et test de fréquence à 50 Hz - 1 min) se font à l'intérieur de l'enceinte.
Exemple 1 - essais à -15°C, mélange binaire
Dans un premier exemple on compare du SFe pur (gaz de référence) à 0,13 MPa avec un mélange de 0,026 MPa de E-HCFO-1233zd et 0,104 MPa d'air sec, du E-HFO-1233ze seul à 0,13 MPa, du HFO-12234yf seul à 0,13 MPa et de l'air sec seul à 0,13 MPa. Les pressions sont données à 20°C.
Les essais ont été faits en polarité positive et négative dans les deux configurations de champs électriques. La valeur retenue pour chaque gaz est la plus basse valeur de tenue diélectrique en polarité positive et négative.
Les résultats sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous. La rigidité diélectrique est exprimée en pourcentage de celle obtenue avec le gaz de référence SFe. Test de foudre Test de 1 Fréquence
Champ Champ Champ Champ homogène hétérogène homogène hétérogène
E-HCFO-1233zd / air
84 % 91 % 88 % 59 % (invention)
E-HFO-1234ze
96 % 81 % 100 % 60 % (comparatif)
HFO-1234yf
100 % 81 % 92 % 56 % (comparatif)
Air
54 % 45 % 58 % N.d.
(comparatif)
Tableau 1
On constate qu'en choc de foudre et en configuration de champ non- homogène, le mélange HCFO-1233zd / air sec présente une tenue diélectrique meilleure que celles des deux autres oléfines pures, bien que sa pression partielle soit cinq fois inférieure à celle de ces derniers.
En outre, le HFO-1234yf a pour inconvénient que, en cas d'arc interne, une concentration de HF relativement importante est générée autour de la cellule ; et le HCFO -1233zd présente également l'avantage de ne pas être inflammable.
Exemple 2 - essais à température ambiante, gaz purs
On répète l'expérience de choc de foudre à température ambiante, avec des gaz purs, pour comparer leur tenue diélectrique intrinsèque. Le E-HCFO- 1233zd est utilisé à une pression de 0,08 MPa. Les autres gaz sont utilisés à une pression de 0,13 MPa.
Les résultats sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous. La rigidité diélectrique est toujours exprimée en pourcentage de celle obtenue avec le gaz de référence SFe. Champ Champ
homogène hétérogène
E-HCFO-1233zd
100 % 103 %
(invention)
E-HFO-1234ze
96 % 81 %
(comparatif)
HFO-1234yf
100 % 81 %
(comparatif)
Air
54 % 45 %
(comparatif)
Tableau 2
On constate que le E-HCFO-1233zd présente une meilleure tenue diélectrique en choc de foudre que le HFO-1234ze ou le HFO-1234yf, bien qu'il soit utilisé à une pression inférieure. Sa tenue diélectrique est par ailleurs environ deux fois supérieure à celle de l'air sec et équivalente à celle du produit de référence, le SF6.
Exemple 3 - essais à -15°C, mélange binaire et mélange ternaire
Dans cet exemple, on effectue un test en ligne directe sur un mélange binaire C5K / air (avec 0,016 MPa de C5K et 0,1 14 MPa d'air), un mélange binaire E-HCFO-1233zd / air (avec 0,0266 MPa de E-HCFO-1233zd et 0,1034 MPa d'air) et un mélange ternaire E-HCFO-1233zd / C5K / air (avec 0,01 MPa de E-HCFO-1233zd, 0,01 MPa de C5K et 0,1 1 MPa d'air) à 20°C. Le terme « C5K » désigne la décafluoro-2-méthylbutan-3-one.
Les résultats sont présentés dans le tableau 3 ci-dessous. La rigidité diélectrique est toujours exprimée en pourcentage de celle obtenue avec le gaz de référence SF6. Champ Champ
homogène hétérogène
C5K / air
77 % 95 %
(comparatif)
E-HCFO-1233zd / air
77 % 87 %
(invention)
E-HCFO-1233zd / C5K / air
92 % 94 %
(invention)
Tableau 3
On constate un effet synergique entre le E-HCFO-1233zd et le C5K en champ homogène.
En outre, il a été montré, par calculs et par essais, que plus la quantité de E-HCFO-1233zd ou de E-HCFO-1233zd et C5K est importante à l'intérieur des appareils électriques moyenne et haute tension, meilleurs sont la tenue diélectrique et la tenue à échauffement.
Exemple 4 - essais à -15°C, mélange binaire
Le comportement d'un mélange HCFO-1233zd/CO2 a tout d'abord été étudié pour en déterminer sa composition vapeur limite à -15°C et 1 ,14 bars.
Des mesures d'équilibre liquide-vapeur ont été réalisées avec la méthode de cellule statique analytique. La cellule d'équilibre utilisée comprend un tube saphir et est équipée de deux échantillonneurs ROLSITM électromagnétiques. Elle est immergée dans un bain cryothermostat (HUBER HS40). Une agitation magnétique à entraînement par champ tournant à vitesse variable est utilisée pour accélérer l'atteinte des équilibres. L'analyse des échantillons est effectuée par chromatographie (HP5890 séries II) en phase gazeuse au moyen d'un catharomètre (TCD). Les valeurs ainsi mesurées sont reportées sous forme de points dans la figure 1 .
À partir de ces mesures, l'équation PC-Saft est utilisée pour extrapoler les données d'équilibre liquide-vapeur de ce mélange CO2/HCFO-1233zd à l'extérieur des zones de mesures. Les courbes correspondantes, représentées par les lignes hachurées, sont reportées à la figure 1 .
A la lecture de la figure 1 , on observe que la composition vapeur limite du mélange HCFO-1233zd/CO2, à -15 °C et 1 ,14 bar, est à 28,5 % molaire en HCFO-1233zd. Pour procéder au test diélectrique, il a été nécessaire de déterminer les modalités de remplissage de la cellule.
En particulier, il a été nécessaire de calculer la densité molaire du mélange HCFO-1233zd/CO2 pour déterminer le nombre de moles de HCFO-1233zd par m3 à charger en fonction de la concentration molaire. Cette densité molaire a été calculée à -15°C et 1 ,14 bar avec la méthode PC-Saft.
Les modalités de remplissage sont reportées dans le tableau 4 ci- dessous.
Tableau 4
Les essais diélectriques ont été conduits dans un champ électrique homogène.
La pression de remplissage à 20°C du HCFO-1233zd est de 0,0365 MPa. Du CO2 est ajouté pour avoir une pression totale de 0,13 MPa.
Les résultats de ces essais à -15 °C sont présentés dans le tableau 5 ci- dessous. La rigidité diélectrique est toujours exprimée en pourcentage de celle obtenue avec le gaz de référence SFe.
Tableau 5

Claims

REVENDICATIONS
Utilisation d'un gaz comme milieu d'isolation électrique et / ou d'extinction d'arc électrique, dans laquelle le gaz comprend du 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène.
Utilisation selon la revendication 1 , dans laquelle le 1 -chloro-3,3,3- trifluoropropène est sous forme trans.
Utilisation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le gaz comprend également un diluant, de préférence choisi parmi l'air, l'azote, le méthane, l'oxygène, le dioxyde de carbone ou un mélange de ceux-ci.
Utilisation selon l'une des revendications 1 à 3, comme milieu d'isolation électrique et / ou d'extinction d'arc électrique dans un appareil électrique de sous-station de moyenne tension.
Utilisation selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le gaz comprend en outre une fluorocétone, ladite fluorocétone étant de préférence la décafluoro-2-méthylbutan-3-one.
Utilisation selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle le gaz contient de 1 à 100 mol.% de 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène, de préférence de 2 à 50 mol.%, plus particulièrement de 4 à 30 mol.%, et tout particulièrement de 6 à 25 mol.%.
Utilisation selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle le gaz est un mélange binaire de 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène et de diluant, et dans laquelle, de préférence, la proportion de 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène est de 5 à 50 mol.%, plus particulièrement de 10 à 30 mol.%, et tout particulièrement de 15 à 25 mol.%.
Utilisation selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle le gaz est un mélange ternaire de 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène, de fluorocétone et de diluant, et dans laquelle, de préférence, la proportion de 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène est de 2 à 15 mol.%, plus particulièrement de 5 à 10 mol.%, et de préférence la proportion de fluorocétone est de 2 à 15 mol.%, plus particulièrement de 5 à 10 mol.%.
9. Appareil électrique comprenant une enceinte étanche dans laquelle se trouvent des composants électriques ainsi qu'un gaz d'isolation électrique et / ou d'extinction des arcs électriques, dans lequel le gaz comprend du 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène.
10. Appareil électrique selon la revendication 9, dans lequel le 1 - chloro-3,3,3-trifluoropropène est sous forme trans.
11. Appareil électrique selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le gaz comprend également un diluant, de préférence choisi parmi l'air, l'azote, le méthane, l'oxygène, le dioxyde de carbone ou un mélange de ceux-ci.
12. Appareil électrique selon l'une des revendications 9 à 1 1 , dans lequel l'appareil électrique est un appareil électrique de moyenne tension.
13. Appareil électrique selon l'une des revendications 9 à 12, dans lequel le gaz comprend en outre une fluorocétone, ladite fluorocétone étant de préférence la décafluoro-2-méthylbutan-3- one.
14. Appareil électrique selon l'une des revendications 9 à 13, dans lequel le gaz est à une pression à 20°C de 0,1 à 1 MPa, de préférence de 0,1 1 à 0,5 MPa, et plus particulièrement de 0,12 à
0,15 MPa.
15. Appareil électrique selon l'une des revendications 9 à 14, dans lequel le gaz présente une pression partielle en 1 -chloro-3,3,3- trifluoropropène à 20°C de 0,002 à 0,1 MPa, de préférence de
0,005 à 0,05 MPa, de manière plus particulièrement préférée de 0,008 à 0,03 MPa.
16. Appareil électrique selon l'une des revendications 9 à 15, dans lequel le gaz est un mélange binaire de 1 -chloro-3,3,3- trifluoropropène et de diluant, et dans laquelle, de préférence, la pression partielle en 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène à 20°C est de de 0,01 à 0,05 MPa, plus particulièrement de 0,02 à 0,04 MPa.
17. Appareil électrique selon l'une des revendications 9 à 15, dans lequel le gaz est un mélange ternaire de 1 -chloro-3,3,3- trifluoropropène, de fluorocétone et de diluant, et dans laquelle, de préférence, la pression partielle en 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène à 20°C est de de 0,005 à 0,03 MPa, plus particulièrement de 0,008 à 0,02 MPa, et de préférence la pression partielle en fluorocétone à 20°C est de 0,005 à 0,03 MPa, plus particulièrement de 0,008 à 0,02 MPa.
18. Appareil électrique selon l'une des revendications 9 à 17, qui est choisi parmi un transformateur électrique à isolation gazeuse, une ligne à isolation gazeuse pour le transport ou la distribution de l'électricité, et un appareil électrique de connexion / déconnexion.
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