氟碳介质在蒸发冷却变压器中的应用技术领域
本发明涉及变压器领域，尤其涉及氟碳介质在蒸发冷却变压器中的应用。
背景技术
传统的变压器可以分为油浸式变压器、干式变压器和六氟化硫气体变压器等。在
油浸式变压器中，冷却介质为矿物油或植物油，在这些油品中，主要成分是长碳链的碳氢化
合物，稳定性差，而且有燃烧性和爆炸性。油浸式变压器也具有不安全(燃烧，容易爆炸)，用
久后稳定性不好，冷却效果差的缺陷。干式变压器中，浇注的有机材料环氧乙烷在超过180
℃时，也会发生燃烧，而且其散热性能差，耐压强度低，不能用于高压系统中(110Kv)，其拆
解回收相当麻烦。六氟化硫气体变压器较好的解决了安全性方面的问题，但由于六氟化硫
气体本身有很高的温室效应(GWP>26000),国际上已禁止使用。
随着国家城镇化步伐的不断加快，越来越多的人口向城市聚集，城市中的高层建
筑物、地下设施等各类建筑越来越多。再加上人们生活水平的提高，家庭中五花八门的电器
越来越多，对电的依赖程度和用量越来越高，对城市中变电站的扩容或建设需求大大增加。
但城市中心区往往为繁华的商业用地，土地商业价值极高，使在市中心建设变电站的代价
越来越高。而且，城市中心区变电站与周边环境协调的要求高，防火、防爆、防噪音等安全和
环保要求高，使建筑投资加大。因此，就产生了市民的用电需求和变压器容量限制的一对矛
盾。为了解决这一矛盾，极大限度地满足广大居民的用电需求，迫切需要采用不燃、防爆、环
保、节能的电力设备产品，使城市变电站能采用地下电站或附建式电站方案，解决上述矛
盾。
随着国家海洋战略的提出和实施，近年来各种大型海工设备陆续推出，这些设备
造价昂贵，对电力设备提出了更高的要求，必须解决变压器的燃烧性和爆炸性问题。
我国国力的增加，有了更多的财力来发展我们的国防事业，从052C、052D到航母
等，各种大型水面舰艇相继下水。为了保证这些舰体的安全，也要求使用安全性能更高的不
燃不爆变压器没。
近年来，为了解决变压器的安全性问题，提出了一种利用高性能的不燃、不爆、无
毒且对环境友好的有机介质代替变压器油，来对变压器系统进行冷却的新型蒸发冷却变压
器。并提交了很多专利申请，如：(一种蒸发冷却液浸式变压器的恒压冷凝器，CN
102842406A；油浸式变压器的冷却方法及其系统，中国专利申请号200810033939.2；一种蒸
发冷却变压器，CN1862719；一种蒸发冷却变压器，CN1794381；一种蒸发冷却变压器，
CN1794379；一种蒸发冷却变压器，CN1794378；一种蒸发冷却变压器，CN1713314；一种喷淋
式蒸发冷却变压器，CN103268809A；一种喷淋式蒸发冷却变压器，CN1822258；一种浸渍式蒸
发冷却变压器，CN103268808A；一种隔离式蒸发冷却变压器，CN103268810A；一种带油箱的
套筒式蒸发冷却变压器，CN1812014等)。蒸发冷却变压器的冷却效率提高，但是蒸发冷却会
沸腾。
氟碳化合物是一类非常特殊的有机化合物，由于氟原子的取代，使它们具有了一
些非常独特和优异的性能，如：不燃、不爆、无毒等。但对于具体什么样的氟碳介质则根本没
有涉及。
蒸发冷却从热学原理上，是利用制冷剂沸腾时的汽化潜热带走热量。由于液体的
汽化潜热比比热要大很多，因此蒸发冷却的冷却效果更为显著，散热效率也会大大提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全、降温效果好，稳定的蒸发冷却变压器氟碳介质。
为实现上述目的，本发明提供氟碳介质C6F12或C9F18用于蒸发冷却变压器的用途。
进一步，将氟碳介质C6F12或C9F18装入蒸发冷却变压器中，使C6F12或C9F18浸没单相
蒸发冷却变压器即可。
本发明提供两个氟碳化合物(C6F12或C9F18)，它们都具有不燃、不爆、无毒、对环境
友好(ODP＝0，GWP底)等优良性能，而且其击穿电压大于50kV(2.5mm平板电极)。它们的一些
基本性质如下表1所示：
表1：氟碳介质性质表
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表1中的FC-75虽然效果好，但由于它是生产表面活性剂全氟辛酸(PFOA)时的副产
品，全氟辛酸由于其潜在的致癌性，根据国际的相关规定，已经被禁止使用从而使其来源不
能得到保证。如果要专门生产，则势必会大幅提高其生产成本。
本发明采用的是浸泡式相变冷却，在常规结果变压器中，将本发明的FCM-47或
FCM-110装入到变压器的油箱中，代替传统的变压器油。由于介质的粘度较低，流动性好，而
且新的介质可以通过汽化，利用汽化热带走体系中产生的巨大能量，冷却效果大大提高。而
且汽化后的介质蒸汽，可以通过外部的散热器将系统的热量散发到环境中。液化后的介质，
通过散热器下部的导管，回流到体系中。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能
理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述
的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通
过市购获得的常规产品。
实施例1：
将氟碳介质FCM-47和FCM-110分别装入单相蒸发冷却变压器中，使FCM-47和FCM-
110浸没单相蒸发冷却变压器即可，并在氟碳介质中插入一个热电偶，以显示系统温度，在
单相蒸发冷却变压器外壳上装上一个压力表，以便读取系统压力。在电流密度为8A/mm2，环
境温度为24度时，显示温度和压力如下表2所示：
表2，冷却介质的变压器实验表
介质编号
FCM-47
FCM-110
温度(℃)
47
59
压力(MPa)
0.12
0.1
从表2结果可以看出，氟碳介质的沸点对冷却效果有明显的影响，沸点低的介质
(FCM-47)由于体系温度达到了其沸点温度，所以发生汽化，通过汽化热进行散热，效果好，
温度底，但系统中有了一定的压力(1.2大气压)；沸点高的介质(FCM-110)由于系统温度没
有达到其汽化温度，所以主要通过系统和环境的温差来进行散热，散热效果比较差，系统工
作温度比较高，但系统的压力在一个大气压的常压状态。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨
的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。