用于電氣元件的藻類油基介電流體的制作方法

專利名稱：用于電氣元件的藻類油基介電流體的制作方法
用于電氣元件的藻類油基介電流體相關申請的交叉引用本申請要求2009年12月28日提交的美國專利申請No. 61/290，315的優先權，其全部內容在此引入作為參考。
背景技術：
電介質是用于各種場合的非導電液體。介電流體(dielectric fluid)的絕緣及散熱性能在變壓器、電容器、開關裝置(switching gear)、傳輸元件、配電元件、轉換器、調節器、斷路器、自動重合器(autorecloser)，及其它電氣設備和電氣元件中得到應用。在變壓器中，介電流體為內部變壓器元件提供了冷卻和絕緣性能。介電流體使變壓器冷卻，并同時為內部帶電元件之間提供部分的電絕緣。對介電流體的一個要求是長的使用壽命(10-20年)以及在長期高溫下的穩定性。 多氯聯苯化合物(又名“PCBs”)，曾用作變壓器中的介電流體，由于其毒害性以及對環境的負面影響，已經逐步被淘汰。已經代替PCB的無毒性變壓器油包括硅樹脂-基油或氟代烴油、礦物油、脂肪酸酯、植物-基油和植物籽油。這些無毒性油類在粘度、閃點、燃點、傾點、含水飽和度點、介電強度和/或其它性能方面有缺點，從而限制了它們作為介電流體的用途。因此，人們對于用于電子元件的無毒性、可生物降解的、不含PCB的介電流體存在這樣的需求，即具有與PCB基的介電流體相同或基本上相同的化學性能、機械性能、和/或物理性能。

發明內容
本發明涉及由藻類油和/或微生物油組成的，用于變壓器、開關裝置、電纜、發電、傳輸，以及配電設備中的介電流體組合物。本發明提供了一種介電流體。在一種實施方案中，提供了一種介電流體，其包括藻類油。該藻類油包括天然藻類抗氧化劑。該天然藻類抗氧化劑選自胡蘿卜素、蝦青素(astaxanthin)、生育酹(tocopherol)、多不飽和三甘油酯,及它們的組合。本發明提供了一種裝置。在一種實施方案中，提供了一種裝置，其包括電氣元件以及與該電氣元件工作連通的介電流體。該介電流體包括藻類油。本發明提供了一種方法。在一種實施方案中，提供了一種方法，其包括使介電流體與電氣元件工作連通。該介電流體包括藻類油。該方法進一步地包括利用該介電流體使所述電氣元件冷卻。本發明還提供了另一種方法。在一種實施方案中，提供了一種方法，其包括使介電流體與電氣元件工作連通。該介電流體包含藻類油。該方法進一步地包括利用該介電流體使所述電氣元件絕緣。本發明的一個優點是一種改進了的介電流體。本發明的一個優點是一種由藻類油組成的環境-友好的介電流體。
具體實施例方式本發明涉及一種介電流體。此處提供的介電流體適用于電氣元件，尤其是變壓器。除非有相反的表述、上下文有暗示、或是技術中的慣例，所有的份數和百分數都是基于重量，所有的測試方法都是本發明申請日之前已有的。基于美國專利實踐的目的，任何引用的專利、專利申請或公開的內容在此全部引入作為參考(或其等同的美國版本被引入作為參考)，特別是在合成技術、產品以及工藝設計、聚合物、催化劑、定義(不與本發明具體公開的任何定義不一致的內容)，以及本領域通用常識的公開方面。本發明中的數值范圍是近似的，因此除非另有說明，可以包括范圍以外的值。數值范圍包括以一個單位的增量從下限值到上限值之間的全部數值以及下限值和上限值，前提是任何較低值和任何較高值之間有至少兩個單位的間隔。例如，如果組成上的、物理或其他性能，諸如，例如，閃點、粘度、介電強度、百分比重量，等等，是從100到1，000，則意味著所有單個數值，諸如100、101、102，等等，及子區間，諸如100到144、155到170、197到200，等等，都是明確地列舉出的。對于包含小于I或者包含大于I的分數(例如，I. 1,1. 5，等等) 的數值范圍，一個單位視情況被認為適當的是O. 0001、0. 001、0. 01或O. I。對于包含低于10的個位數(例如，I到5)數值的范圍，一個單位通常被認為是O. I。這些僅是特別列出的實例，在列出的最低值和最高值之間的所有可能的數值的結合，均被認為是在本發明中明確表述的。本發明中的數值范圍是針對，尤其是，流體和/或組合物、添加劑中的組分，以及組合物中各種其它組分的量，以及定義這些組分的各種特性和性質。除非另有明確說明，針對化合物使用的單個包括了全部異構體形式，且反之亦然(例如，“己烷”，單獨或全部地包括己烷的全部異構體)。術語“化合物”以及“絡合物”可互換地使用來指有機化合物\無機化合物以及有機金屬化合物。術語“包含”、“包括”、“具有”以及它們的派生詞并非是指排除了任何附加組分、步驟或方法的存在，無論附加組分、步驟或方法是否被明確的公開。為了避免任何的疑問，除非有相反的說明，所有通過使用術語“包含”來要求保護的組合物可包括任何附加的添加劑、助劑，或化合物，不論聚合或未聚合。與此相反，術語“基本上由...組成”從任何所敘述的范圍中排除了任何其它組分、步驟或方法，除了對可操作性不是必要的那些。術語“由...組成”排除了沒有明確描述或列舉出的任何組分、步驟或方法。除非另有說明，術語“或”是指列舉出的成員的單個以及它們的任意組合。“酸度”是通過用醇類KOH的溶液滴定已知體積的油到中和點來測定的。每mg KOH以克計的油重量可互換地稱作為酸度值或中和值。該酸度是利用ASTM D 974測試方法來測定的。“抗氧化劑”是一種能夠減緩或阻止其它分子發生氧化的分子。“共混物”、“流體共混物”以及類似術語是兩種或多種流體的共混物，以及流體與各種添加劑的共混物。此類共混物是可混溶或不可混溶的。此類共混物是可相分離或不可相分離的。當利用光散射以及本領域已知的任何其它方法來測定時，此類共混物可含有或不含有一種或多種疇結構(domain configuration)。“組合物”以及類似術語是指兩種或多種組分的混合物或共混物。“介電擊穿電壓”是液體經受電應力(electric stress)而不發生損壞的能力的度量。介電擊穿電壓用來表明液體中污染試劑諸如水、污物、纖維素纖維，或導電粒子的存在，當獲得低的擊穿電壓時，其中的一種或多種可能以較大濃度存在。然而，高的介電擊穿電壓未必表明所有的污染物都不存在；其可能僅僅表明存在于電極之間的液體中的污染物的濃度沒有高到對該液體的平均擊穿電壓產生有害影響。介電擊穿電壓是根據ASTM D1816測量的。“介電流體”是一種非導電性流體，其根據ASTM D 1816 (VDE電極，Imm間隙)測量具有大于20kV的介電擊穿，和/或根據ASTM D 924 (60Hz, 25°C )測量低于O. 2%的損耗因子，及在100°C時低于4(ASTM D 924，60Hz)。當使其與電氣元件處于工作連通時，介電流體提供冷卻和/或絕緣性能。“介電強度”或“介電擊穿”(單位為MV/m或kV/mm)是介電流體能夠固有地承受而不會擊穿的最大電場強度。該介電強度的測量是通過將100-150ml油樣放入測試單元中，并且在被規定的間隙分隔開的試驗電極之間施加一個電壓來進行的。該擊穿電壓是用伏特 每毫米來記錄。該測試優選進行五次，并計算出平均值。介電強度是根據ASTM D 1816或ASTM D 877來測定的。“損耗因子”是由于導電物種(conducting species)產生的電損耗的度量,并且其測試是通過利用電容橋來測量試驗單元中的流體的電容。損耗因子是根據ASTM D 924測定的。“電導率”是利用電導儀(例如Emcee電導儀)進行測量的。電導率的測量是根據ASTM D 2624。“閃點”是，當流體暴露在空氣中以及火源中時，會導致流體蒸氣著火的溫度。該閃點的測試是根據ASTM D 92，通過將流體樣品放置在閃點測試器中并測定其著火時的溫度來完成的。“燃點”是指當暴露在空氣以及火源中時，發生持續燃燒時的流體溫度。燃點是根據ASTM D 92測定的。“氧化”是將電子從物質轉移到氧化劑的化學反應。氧化反應能夠產生反應性自由基，其能夠降解組合物。抗氧化劑能夠終止自由基。“傾點”是液體在規定狀態下能夠傾倒或流動的最低溫度。傾點的測定是通過用干冰/丙酮冷卻油樣并測定液體變成半固體時的溫度來完成的。傾點是根據ASTM D 97測定的。“粘度”是液體流動阻力的度量。粘度的測量是根據ASTM D 445，利用Brookfield-粘度計。“含水飽和度點(Water saturation point) ”是介電流體中水的飽和度的百分比。含水飽和度點是溫度以及介電流體的化學結構的函數。隨著含水飽和度點的提高，介電強度一般是降低的。含水飽和度點是根據ASTM D 1533測定的。本發明提供一種介電流體。該介電流體包括一種藻類油和/或微生物油。本文使用的術語“藻類油”是一種源自藻類的油。本文使用的術語“藻類”是指任何生長在水中(無論淡水和/或海水)的，能夠進行光合作用的自養生物。術語“藻類”包括硅藻(硅藻綱)、綠藻(綠藻綱)、藍綠藻(藍藻綱)、金藻(金藻綱)、褐藻，和/或紅藻。該藻類可以是任何藻類種類包括大藻類、微藻類、海洋藻類，或淡水藻類。合適的藻類的非限制性實例包括普通小球藻(chiarella vulgaris)、雨生紅球藻(haematococcus)、裂絲藻(stichochoccus)、娃藻門(bacillariophyta)(金藻)、藍藻綱(藍綠藻)、綠藻綱(綠藻)、小球藻、布朗葡萄藻(botryococcus braunii)、藍細菌(cyanobacteria)、定鞭金藻(prymnesiophytes) > coccolithophorads、富油新綠藻(neochloris oleoabundans)、二形柵藻(scenedesmus dimorphus)、atelopus dimorphus、目艮蟲藻(euglena gracilis)、杜氏藻(dunalielia)、杜氏鹽藻(dunaliella salina)、杜氏鹽藻(dunaliella tertiolecta)、娃藻(diatoms)、娃藻門(bacillariophyta)、綠藻綱(chlorophyceae)、三角褐指藻(phaeodactylum tricornutunum)、stigmatophytes、dictyochophytes,以及海金藻(pelagophytes)。該藻類可以是單細胞，集落(colonies),凝塊(clumps),細絲狀(filamentous)以及它們的任意組合。藻類是一種有效的生物工廠，其能夠獲取廢棄形式的碳(諸如CO2)并將其轉化為高密度液態形式的能量(天然油)。藻類由碳水化合物，蛋白質，以及天然油組成。藻類能夠產生高達60%(或更多)其自身重量的天然油，諸如甘油三酸酯。“甘油三酸酯”是甘油骨架連接有三個脂肪酸分子。適合于從藻類中萃取甘油三酸酯的非限制性方法包括螺旋壓榨機/壓機(press),溶劑萃取法,超臨界流體萃取,酶催化萃取,滲壓震擾(osmotic shock), 電動機械萃取，以及上述方法的任意組合。藻類油是脂肪酸的不飽和/飽和甘油三酸酯的混合物。脂肪酸具有8到22個碳原子的碳鏈。如果該碳鏈不含雙鍵，則它是飽和油，被標明為Cn:0，其中η是碳原子的數目。有一個雙鍵的鏈是單不飽和的，被標明為Cn: I ;有兩個雙鍵的，被標為Cn:2，有三個雙鍵的是Cn:3.。例如，油酸是C18:1脂肪酸，而芥酸是C22:1脂肪酸。藻類可以是基因改性的或以其他方式進行選擇來生產具有高含量單不飽和甘油三酸酯或低含量多不飽和的甘油三酸酯的藻類油。類似地，該藻類油可以是部分地或完全地氫化或以其他方式進行加工來增加甘油三酸酯的飽和度或用化學基團官能化。例如，基因改性藻類和/或后萃取(post-extraction)藻類油氫化可以生產由甘油三酸酯組成的藻類油，其具有大于20wt%到 90wt% 的油酸(C18:l)。在一種實施方案中，該藻類油包括大于30wt%，或大于50wt%，或大于70wt%的油酸(C18:l)。可理解的是，藻類油不是種子油，或植物油。藻類油優于植物油是因為，藻類油能夠比植物油更快地通過遺傳雜交(genetic hybridization)進行定制。包含藻類油的介電流體是有利的，因為相比于天然油的其它來源(諸如植物以及種子)，藻類生長速度更快。例如，由于藻類的快速生長率，藻類油的生產率可以比植物籽-基油的生產率高10-100倍。同時，藻類油可以利用非-可耕地進行生產。藻類的另一個優點是，相比于植物油，其在每面積地的油產量方面的生產率非常高。表I對藻類與各種植物以及種子的產油能力進行了對比。表I油產量每英畝地
油的種類產量每英畝(加侖/英畝)
玉米18大豆18
向曰葵102
葡萄籽127
藻類1200該介電流體可以只包括微生物油，或其與藻類油的組合。此文使用的“微生物油”是一種源自微生物的油。術語“微生物”包括原核生物、進行光合作用的微生物、微藻類細胞、酵母，和/或真菌。該微生物可以是基因改造(gen etically engineered)或被選來表達脂質途徑酶(lipid pathway enzyme)。例如,微生物可以是微藻類細胞、多脂肪酵母，或真菌，其含有外源基因，所述外源基因編碼選自脂肪酶、蔗糖轉運蛋白(sucrosetransporter)、鹿糖轉化酶、果糖激酶、多糖-裂解酶、脂肪族酰基-ACP硫酯酶、脂肪族酰基-CoA/醒還原酶、脂肪酰基輔酶A還原酶(acyl-CoA reductase)、脂肪醒還原酶、脂肪醒脫羰酶以及酰基載體蛋白(ACP)的蛋白質。合適的微生物的非限制性實例包括來自genuschromydomonas,或 chromydomonas reinhardtii 的微生物；以及 E. coli。該藻類油和/或微生物油能夠被官能化。適用于藻類油和/或微生物油的官能化的非限制性實例包括氫化(完全或部分)，乙酰化，環氧化，酯基轉移，以及酰胺化(amidization)。在一種實施方案中，介電流體包括藻類油。該藻類油含有天然藻類抗氧化劑。本發明介電流體的藻類油包括抗氧化劑。該抗氧化劑抑制了甘油三酸酯的氧化。該抗氧化劑是天然藻類抗氧化劑。此處所用的“天然藻類抗氧化劑”是一種由藻類產生的抗氧化劑。天然藻類抗氧化劑的非限制性實例包括蝦青素以及β —胡蘿卜素。自然產生蝦青素的藻類的非限制性實例是雨生紅球藻，綠微藻。蝦青素在綠藻中自然地積累。例如，從綠藻中，每公斤的干生物質能獲得超過40g的蝦青素。微藻細胞可以在規定狀態下(例如，綠色相，其中細胞被給予豐富的營養物，以及紅相，其中細胞被剝奪營養物)生長，這會有助于其產生高水平的蝦青素，從而與藻類油同時收獲的是其高濃度的蝦青素。在一種實施方案中，微藻可含有的蝦青素濃度為15，000-20，000ppm，以及多達40，OOOppm的蝦青素(是存在于任何其它天然源的蝦青素濃度的近10倍)。與其它抗氧化劑相比，蝦青素具有100-500倍的維生素E抗氧化劑能力。另一個天然藻類抗氧化劑是β -胡蘿卜素(也稱為“beta-胡蘿卜素”)。β -胡蘿卜素具有10倍的維生素E抗氧化劑能力。在一種實施方案中，介電流體含有約0. 0001wt%到約10wt%的天然藻類抗氧化劑，其中該天然藻類抗氧化劑可以是如上所述中的任何一種。天然抗氧化劑的其它非限制性實例包括諸如α-生育酚，Υ-生育酚以及δ-生育酚。在一種實施方案中，除天然藻類抗氧化劑之外，介電流體還包括其它抗氧化劑。合適的抗氧化劑的非限制性實例包括烷基化二苯胺，市售商品名為IRGAN0X L-57，可購自 CIBA SPECIALTY CHEMICALS, Inc. (Tarrytown, N. Y.);高分子量酚類抗氧劑，諸如雙(3，5- 二-叔-丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯，或雙(2，6- 二-叔-丁基苯酚衍生物，市售商品名為 IRGAN0X L-109，也來自 CIBA SPECIALTY CHEMICALS。
另外的抗氧化劑的進一步的非限制性實例包括丁基化羥基甲苯(BHT)、丁基化羥基茴香醚(BHA)、單-叔丁基氫醌(TBHQ)，以及它們的任意組合。介電流體的氧化穩定性試驗基于介電流體的用途而有所不同。例如，用于密封變壓器系統、儲存器以及自由-呼吸器(free-breathing apparatus)的介電流體各自可具有不同的氧化穩定性試驗。一個普通的試驗是氧穩定性指數方法(A0CS官方方法Cd 12b-92)。在該方法中，使一束凈化的空氣通過油樣，其保持在熱浴中。隨后將油樣中排出的氣體通入含有去離子水的容器。持續監測該水的導電性。油樣中的任何揮發性的有機酸都隨該排放氣體被清除。隨著氧化的進行，排出氣體中揮發性有機酸的存在提高了水的導電性。油穩定性指數被定義為氧化速率的發生最大變化的點。合適的抗氧化劑的進一步地非限制性實例包括2，2- 二(4-羥苯基)丙烷、吩噻嗪、phenilthizazine羧酸酯、聚三甲基二氫喹啉、苯基_ α -萘胺、N, N’ 二辛基二苯胺、N, N’-二異丙基-對-苯二胺、二丁基甲酚、丁基化羥基茴香醚、蒽醌、喹啉、焦兒茶酚、二 -β -萘基-對-苯二胺、沒食子酸丙酯、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5- 二-叔丁 基-4-羥基芐基)苯、三(2，4-二叔-丁基苯基)亞磷酸酯、癸二酸雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯、四[亞甲基(3，5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷、硫代二亞乙基雙(3，5-二-叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯、4，4’-硫代雙(6-叔丁基-間甲酚)、2，2’ -硫代雙(6-叔-丁基-4-甲基苯酚)、2，2’ -亞甲基雙(4-甲基-6-叔-丁基苯酚)、苯胺、4-(1-甲基-I-苯基乙基)-N-4[4-(l-甲基-I-苯基乙基)苯基]-、taxilic酸、檸檬酸，以及上述的任意組合。在一種實施方案中，介電流體包括金屬減活劑。合適的金屬減活劑的非限制性實例包括銅減活劑及鋁減活劑。銅在油的氧化過程中有催化作用。抗氧化劑與游離氧起反應來阻止后者侵蝕油。銅減活劑諸如苯并三唑衍生物降低了介電流體中銅的催化活性。在一種實施方案中，介電流體含有低于lwt%的銅減活劑。IRGAMET-30是市售的，產自CIBASPECIALTY CHEMICALS的金屬減活劑，是三唑衍生物，N，N-雙(2-乙基己基)_1Η_1，2，4-三唑-I甲胺。其它合適的金屬減活劑的非限制性實例包括2’，3-雙[3_[3，5_二-叔丁基_4_羥苯基]丙酸基]]丙臆(2，, 3-bis[[3-[3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl]propionyl]]proponiohydrazine)、苯并-三唑脂肪族胺鹽、I-( 二 -異辛基氨甲基)_1，2，4-三唑、1-(2-甲氧基丙-2-基)甲苯基三唑、I-(I-環己基氧丙基)甲苯基三唑、I-(I-環己基氧庚基)甲苯基三唑、1-(1-環己基氧丁基)甲苯基三唑、I-[雙(2-乙基己基)氨基甲基-4-甲基苯并三唑、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三異丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三戊酯、硼酸三己酯、硼酸三環己酯、硼酸三辛酯、硼酸三異辛酯，以及N，N-雙(2-乙基己基)-ar-甲基-IH-苯并三唑-I-甲胺。如果需要低傾點，也可以添加傾點下降齊U。可以使用市售的適合藻類油的產品。在一種實施方案中，介電流體含有2wt%或更低(基于介電流體總重量)的傾點下降劑，通常要求其降低傾點10到15°C。合適的傾點下降劑的非限制性實例包括甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、來自脂肪酸的脂肪酸烷基酯、聚乙酸乙烯酯低聚物，以及丙烯酸低聚物。在一種實施方案中，傾點下降劑是聚甲基丙烯酸酯(PMA)。在一種實施方案中，傾點可通過冰凍介電流體(winterizing)來進一步降低。介電流體的冰凍是通過降低溫度到0°c附近或以下并除去固化的組分來完成的。冰凍步驟可以通過連續地降低溫度，并除去各溫度下的固體來進行。冰凍步驟是在數小時內逐次降低溫度到5、0和-12°c，并用硅藻土過濾掉固體。本發明的藻類油具有特定的物理性能，使其適于用作介電流體。含有藻類油的本發明介電流體的介電強度至少是20kV/mm(lmm間隙)或至少35kV(2. 5mm間隙)或至少40KV/100mil(2. 5mm)間隙，其測試時根據ASTM D 1816。損耗因子在25°C時，低于O. 5%，低于0.2%，或低于O. 1%，其測試是根據ASTM D 924。酸度低于0.06mg KOH/g，或低于O. 03mgKOH/g，或低于O. 02mg KOH/g，其測試是根據ASTM D 974。導電性在25°C時低于IpS/m或低于O. 25pS/m,其測試是根據ASTM D 2624。閃點至少是145°C，或至少200°C，或至少250°C，或至少300°C，根據ASTM D 92測試。燃點溫度至少是300°C，根據ASTM D 92測試。傾點低于-10°C，或低于-15°C，或低于_20°C或低于_40°C J^gASTM D 97測試。含水飽和度 點或水分含量被降低到(如有必要經由真空系統等等)50ppm附近。介電流體具有低于200ppm的水含量，根據ASTM D 1533測試。該介電流體不含，缺乏，或缺少PCB。換句話說，通過ASTM D 4059的方法測試不到存在于介電流體中的PCB的量(如果有的話)。在一種實施方案中，藻類油的粘度，在40°C時低于約50cSt，在100°C時低于15cSt，根據 ASTM D 445 測試(Brookfield)。在一種實施方案中，介電流體包括(i)藻類油和(ii)共混物組分(任選地微生物油)的共混物。藻類油可以是此前討論過的任何的藻類油。共混物組分可選自植物油、植物籽油、礦物油、娃油(silcicone fluid)、合成烴、天然或合成酯、聚(α -烯烴)以及它們的共混物。合適的植物油的非限制性實例包括椰子油、棕櫚油、小麥胚油、豆油、橄欖油、玉米油、向日葵油、紅花油、大麻籽油，以及油菜籽/芥花油。合適的植物籽油的非限制性實例包括從任何上述植物的種子榨取的油，以及棉花籽油、芝麻油、葫蘆瓜油、水牛葫蘆油、南瓜籽油、西瓜籽油、葡萄籽油、黑醋栗種籽油、琉璃苣籽油、刺槐豆豆莢、胡荽籽油、亞麻籽/亞麻子油、木棉籽油、洋麻種子油、白芒花籽油、秋葵/木槿屬種子油、番木瓜種子油、紫蘇屬籽油、pequi籽油、罌粟籽油、盞金花籽油、頭嘴菊籽油、茶籽/山茶油，以及番茄籽油。礦物油的非限制性實例包括聚-α-烯烴。聚(α-烯烴)得自α-烯烴，諸如丁烯(C4)、己烯(C6)、辛烯(CS)、癸烯(ClO)或十二烯(C12)或更多烴支化α-烯烴的聚合。聚(α_烯烴)可以是單個低聚物以及α-烯烴的低聚物的混合物。合成酯的非限制性實例包括多元醇酯。當介電流體是藻類油和共混物組分的混合物時，該介電流體可包括從lwt%到99wt%的藻類油和從99wt%到大于lwt%的共混物組分，或從lwt%到70wt%藻類油和從99wt%到30wt%的共混物組分，或從lwt%到50wt%的藻類油和從99wt%到50wt%的共混物組分，或從lwt%到20wt%藻類油和從99wt%到80wt%的共混物組分(基于該介電流體的總
重量)。本發明的介電流體可包括此處公開的兩個或多個實施方案。本發明提供了一種裝置。該裝置包括電氣元件以及與該電氣元件工作連通的本發明介電流體。該介電流體包括藻類油(具有天然藻類抗氧化劑)和任選地之前公開的共混物組分。合適的電氣元件的非限制性實例包括變壓器、電容器、開關裝置、傳輸元件、配電元件、轉換器、調節劑、斷路器、自動重合器，或類似元件，等等，和/或它們的組合。
介電流體與電氣元件是工作連通的。如此文使用的，“工作連通”是一種構型和/或空間關系，其使介電流體能夠對電氣元件進行冷卻和/或絕緣。因此工作連通包括介電流體和電氣元件之間，經由以下構型直接和/或間接接觸介電流體在電氣元件中、上、周圍，介電流體鄰接、接觸、環繞(全部或部分地)穿過、和/或接近于電氣元件；以及電氣元件浸入(全部或部分地)介電流體中。在一種實施方案中，電氣元件是變壓器。變壓器是將電能通過感應耦合導體(即，變壓器的線圈)從一個電路轉移到另一個電路的裝置。變壓器的分類是按照功率容量或系統電壓，其進而關系到變壓器在電力網絡中的應用。配電變壓器的系統電壓通常在36kV或更少的范圍內。電力變壓器的系統電壓通常在36kV或更大的的范圍內。包含藻類油的本發明介電流體與變壓器工作連通。在該變壓器中，本發明介電流體提供了(I)冷卻液，其能耗散變壓器工作過程中產生的熱能，和/或(2)內部帶電部件之間的絕緣體，其阻止了電氣元件與變壓器接觸或電弧放電(arcing over)。介電流體以有效于對電氣元件進行絕緣的量存在。介電流體還會延緩絕緣紙材料的降解。該介電流體是可 生物降解的并且無毒。生物降解性能夠使本發明介電流體的摒棄變得容易并且消除了介電流體溢出到地上或鄰近變壓器位置的表面上而產生的危害。在一種實施方案中，變壓器被是配電變壓器。配電變壓器包括在殼體或罐體中的主及次線卷(coils)或線圈(windings)以及在罐體中與線圈工作連通的介電流體。由于介電流體的存在，線圈彼此絕緣，并且被纏繞于磁性適宜材料(諸如鐵或鋼)的共同核心上。該核心和/或線圈也可具有夾層、絕緣涂層或絕緣紙材料，以進一步地絕緣以及吸收熱量。核心以及線圈沉浸在介電流體中，該流體可自由循環。介電流體覆蓋并圍繞核心及線圈。介電流體完全地填充絕緣體及殼體內部其它地方的全部的小的空隙。變壓器室為罐體周圍提供了氣密的以及液密的密封，阻止了可聚集的并最終引起變壓器損壞的空氣和/或污染物的進入。為了提高從核心以及線圈組傳出熱的速率，變壓器還可包括另外的結構來改進冷卻，諸如罐體上的散熱片，其增加了提供冷卻的表面積，或附在罐體上的散熱器或散熱管，使上升到罐體頂部的熱流體當其通過散熱管循環并返回到罐體底部進行散熱。這些散熱管、散熱片或散熱器提供了除僅罐體壁表面外的其它的散熱面積。風扇也可用來向變壓器外殼，或散熱器或散熱管吹送空氣流以更好地將熱介電流體以及熱罐體的熱量轉移到周圍空氣中。此外，一些變壓器包括強制油冷卻系統，其包括一個泵，使介電流體從罐體的底部穿過散熱管或散熱器循環到罐體的頂部(或從罐體到單獨并遠距離的冷卻裝置隨后返回到變壓器)。其它的實施方案也是可能的，并且不局限于用在變壓器中。在一種實施方案中，本發明提供了一種包括使介電流體與電氣兀件工作連通的方法。該介電流體是包括藻類油以及任選的共混物組分的本發明的介電流體。該方法進一步地包括利用介電流體對電子元件進行冷卻。電氣元件可包括下列中的任何一種變壓器、電容器、開關裝置、動力電纜、傳輸元件(諸如充油傳輸電纜)、配電元件(諸如充油分配電纜)、轉換器、調節劑、斷路器、自動重合器，等等和/或它們的組合。在一種實施方案中，本發明提供了一種包括使介電流體與電氣兀件工作連通的方法。該介電流體是包括藻類油以及任選的共混物組分的本發明的介電流體。藻類油含有以上公開的天然藻類抗氧化劑。該方法進一步地包括利用介電流體對電子元件進行絕緣。電氣元件可包括下列中的任何一種變壓器、電容器、開關裝置、傳輸元件、配電元件、轉換器、調節劑、斷路器、自動重合器，等等和/或它們的組合。通過實例，非限制性地提供了本發明的實施例。表2A以及2B給出了針對藻類油介電流體的組成及性能。表2A
權利要求
1.一種介電流體,其包含ー種含有天然藻類抗氧化劑的藻類油。
2.權利要求I所述的介電流體,其包含微生物油。
3.權利要求1-2中任一項所述的介電流體，其中天然藻類抗氧化劑選自￠-胡蘿卜素，蝦青素，生育酚，多不飽和甘油三酸酷，以及它們的組合。
4.權利要求1-3中任一項所述的介電流體,其包括約0.0001wt%到約10wt%的天然藻類抗氧化劑。
5.權利要求1-4中任一項所述的介電流體，其包括選自下列的共混物組分植物油、植物籽油、礦物油、硅流體、合成烴、天然酷、合成酷、a -聚烯烴類液體，以及它們的組合。
6.權利要求5所述的介電流體，其包括I到50wt%的藻類油以及50到99wt%的共混物組分。
7.權利要求1-6中任一項所述的介電流體,其包括約70wt%到約100wt%百分比的藻類油。
8.權利要求1-7中任一項所述的介電流體,其包括0.lwt%到I. 5wt%的奸青素。
9.ー種裝置，其包括電氣元件；以及與該電氣元件工作連通的含有藻類油的介電流體。
10.權利要求9所述的裝置，其包括權利要求1-8中任一項所述的介電流體。
11.權利要求9-10中任一項所述的裝置，其中所述電氣元件選自變壓器、電容器、開關裝置、傳輸元件、配電元件、轉換器、調節器、斷路器、自動重合器，及它們的組合。
12.ー種方法，其包括使介電流體與電氣元件工作連通，所述介電流體包括藻類油；以及利用該介電流體使所述電氣元件冷卻。
13.權利要求12所述的方法，其中所述電氣元件選自變壓器、電容器、開關裝置、傳輸電纜元件、分配電纜元件、轉換器、調節器、斷路器、自動重合器，以及它們的組合。
14.ー種方法，其包括使介電流體與電氣元件工作連通，所述介電流體包括藻類油；以及利用該介電流體使所述電氣元件絕緣。
15.權利要求14所述的方法，其中所述電氣元件選自變壓器、電容器、開關裝置、動カ電纜、傳輸元件、配電元件、轉換器、調節器、斷路器、自動重合器，以及它們的組合。
全文摘要
本發明涉及一種介電流體。該介電流體包括藻類油。該藻類油包括天然藻類抗氧化劑。該天然藻類抗氧化劑選自β-胡蘿卜素，蝦青素，生育酚，多不飽和甘油三酸酯，以及它們的組合。
文檔編號C08L91/00GK102782051SQ201080064866
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月23日 優先權日2009年12月28日
發明者D.B.津克韋格, J.M.科根, S.J.韓, S.格拉克 申請人:陶氏環球技術有限責任公司