TW200923986A - Dielectric fluid for improved capacitor performance - Google Patents

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200923986 六、發明說明： [交又參考相關申請案] 本申請案依35U. S. C. §119(e)主張2007年10月18日 所申請之美國臨時專利申請案第60/981，041號之優先權 利益，此申請案之全部内容合併於本文做為參考文獻。 【發明所屬之技術領域】 一般而言本發明係有關介電液的組成物。尤其，本發 明係有關具有改良耐故障性之電容之介電液的組成物。 【先前技術】 電容係為可用於貯存電荷之電子裝置。電容可包含包 括由非導電材料（如聚合物膜）所隔開之導電平板之至少一 種電容套組。導電平板與非導電材料可捲繞以形成繞組 (winding)。此繞組可被容置在外罩（例如，金屬或塑膠外 殼内）。此外殼保護繞組且使之與環境電氣隔離。在功率因 素矯正電容上，繞組通常係浸泡在介電液中。介電液係作 為絕緣材料以防止電容之平板間之空間中的局部電荷崩 潰。若這些空間沒有以適合的介電材料填充，則在電應力 下會發生局部放電，導致裝置故障。 避免裝置故障的習知技術係使電容的設計規格最佳 化，如，例如針對下述設計主題：藉由減少加諸在電容上 之電應力及/或使電容内之聚合物膜的厚度最佳化。然而， 改變電容的設計規格可能限制裝置的功能性，增加裝置的 尺寸，及/或增加裝置的製造成本。因此，本領域持續需求 克服一種或多種前述缺點之避免裝置故障的替代技術。希 3 94506 200923986 ^提供—财f改變料規格及/切加裝置尺寸之具有 提升耐局部放電性或耐電荷崩潰性之改良電容。 因此本發明之目的係提供一種具有改良耐局部放電性 或耐電荷崩潰性之介電液。 前述討論之陳述只是為了對本領域所遭遇之問題的本 質有-k佳瞭解*提供’無論如何*應轉為認可其係本 申请案的先前技藝。 【發明内容】 =種對褒置提供改良電容之耐故障性之介電液，包括 某些相化合物與清除劑（scavenger)的組合。尤其，本發 明之介電液可減少在昇高環境溫度時之裳置轉的可能性 而不會犧牲在其他溫度範_效能。細無驗合所製成 2容相較，包含此介電社電料具妹高的開始放電 。[且可具有提昇之故障臨界電壓。因此 & 某些故障來說較具耐故障性。 一^^ 在本發私-賴紐，介魏可包㈣_f基葱㈣ 哀乳化物。介電液可包括⑴約Q i至約3㈣，較佳為乾 •至約0. 8wt%，更佳為約〇. 3至約Q 6wt%，最佳為約〇以 至約〇.5Wt%之^甲基葱醌；及（⑴約G」至約lwt%，較 佳為約0.5至約0.9wt%，更佳為約〇 6wt%之環氧化物。 在本發明之另-示例態樣，環氧化物用量對窗 =量之比率可為W至約1Q，通f為約u至約3土〇: 較L 1. 2至約2. 8，更佳為約h 8至約2 5。或者 氧化物用量對卢―甲基蒽醒用量之比率可為約U至約 94506 4 200923986 本發明之這些及其他態樣、目的、和特點將藉由參照 下述示例性實施例的下述詳細說明，及一併參照附圖而更 加瞭解。 【實施方式】 在本發明之示例實施例的下述說明中，應瞭解本文所 用之用語具有本領域中常用且慣用的意義，除非另有說 明。本文所指之所有重量百分比（wt%)皆以介電液之總組成 之重量百分比計之，除非另有說明。 本發明係基於包括蒽醌化合物及某些蒽醌化合物與清 除劑的組合之介電液添加劑可改良介電液的介電性質特別 是在昇高環境溫度時。該種昇高之環境溫度可包含高於室 溫之任何溫度。例如，昇高環境溫度可為40°c或高於40 °C，55°C或高於55°C，60°C或高於60°C，65°C或高於65 °C，75°C或高於75°C。更明確地說，這些添加劑係對耐局 部放電性或耐介電DC崩潰性提供改良。耐局部放電性或耐 介電DC崩潰性可基於開始放電電壓（DIV)或DC電壓容忍能 力予以量化。再者，已觀察到添加這些添加劑不會顯著地 犧牲該介電液在其他溫度範圍的效能。 添加劑之一種為蒽S昆化合物。蒽醒化合物可包含，例 如，/3-曱基蒽醌（CAS # 84-54-8)或氯蒽醌（CAS # 131-09-9)。在示例實施例中，介電液包括具有式I所示之 結構之/5-曱基蒽醌（nBMAQ”）。 5 94506 200923986

(I) BMAQ係來自許多商行，包含Sigma Aldrich及A1 fa Aesar/ Avacado之約95%至高於99%純度之粉末的市售商品。介電 液可包括約0. 1至約3wt%，較佳為約0. 3至約0. 8wt%，更 佳為約0. 3至約0. 6wt%，最佳為約0. 35至約0. 5wt%之 BMAQ。或者，介電液可包括約0.4至約0.8wt%，較佳為約 0· 4至約0. 6wt%之BMAQ。例如，BMAQ可以約0. 5wt%存在 於介電液中。在另一示例實施例中，BMAQ可以約0. 4wt% 存在於介電液中。 另一添加劑為清馀劑。清除劑可中和在操作期間電'容 内所釋放或產生之分解產物。清除劑亦可改良電容的使用 壽命。清除劑可包含環氧化物化合物，較佳為通常具有下 述結構（式II)之二環氧化物， 八 八 R——CH-CH——R—CH-CH——R 仰 適合之環氧化物化合物的實例包含1, 2-環氧基-3-苯 氧基丙烷、雙（3, 4-環氧基環己基曱基）己二酸酯、3,4-環 氧基-環己烷羧酸3, 4-環氧基環己基曱酯 (3,4-epoxy-cyclohexylmethy1-(3, 4-epoxy) 6 94506 200923986 cyclohexane carboxylate)、雙（3, 4-ί哀氧基_6_甲基核己 基曱基）己二酸酯、4-環氧基-6-甲基環己炫羧酸3, 4-環氧 基-6-甲基環己基甲酯 (3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethy1-4-epoxy-6-meth ylcyclohexane carboxylate)、雙紛 A 之二縮水甘油基趟、 或類似化合物。在一示例實施例中，清除劑為環脂肪族環 氧化物樹脂，包含，例如，雙（3, 4-環氧基環己基）己二酸 酯（市售商品名為 ERL-4299(Dow Chemical 公司））、3, 4-€ 環氧基環己烷羧酸3,4-環氧基環己基甲酯 (3,4-epoxycyclohexylmethyl 3, 4-epoxycyclohexane carboxylate)(市售商品名為 ERL-4221(Dow Chemical 公 司））及3,4-環氧基環己基羧酸（3’，4，-環氧基環己烷）曱 酯（3’ ，4’ -epoxycyclohexane) methyl, 3,4-epoxycyclohexyl carboxylate)(CAS #2386-87-0)(市 售商 〇 口名為 Celloxide 2021P(Daicel Chemical Industries 公司））。 依據本發明之另一示例實施例，係提供用於改良耐局 部放電性或耐DC崩潰性（特別是在昇高環境溫度時）之包 括BMAQ及環氧化物作為添加劑之介電液。添加劑可包含於 任何適合的介電液中。介電液較佳包括至少一種芳香族 烴，如苯甲基曱苯、L卜二苯基乙烷、一二笨基乙烷、 一苯基甲烷、苯基-1 一（3, 4-二曱苯基乙烷）、多苯曱基化曱 苯等。介電液可具有低黏度及低蒸氣壓。 在一實施例中，添加劑可添加至包括苯甲基曱苯、二 94506 200923986 苯基乙烷及二苯基甲烷之介電液中。苯f基甲苯可包含鄰 單苯甲基Ψ苯、間單苯曱基曱苯、對單苯甲基甲苯或其組 合。苯甲基甲苯通常構成介電液之約15至約65%。在一實 施例中，苯甲基甲苯可構成介電液之約15至約4〇%。在另 、只轭例中，笨甲基甲苯可構成介電液之约至約6⑽。 尤其，苯甲基甲苯可構成介電液之60. 9%。或者，苯甲基 甲苯可構成介電液之約36至約50%，特別可包括45%。 二苯基乙烧可包含1，1—二苯基乙⑽以二苯基乙 烷。介電液通常構成約33至約85%之二苯基乙烷。在一實 施例中，介電液可構成約50至約6〇%之二苯基乙烷。在此 實施例中，介電液可更明確地包括531%之二苯基乙烷。 又’介電液可包括小於5wt%之！，2_二苯基乙烧，較佳為約 〇· 1至約5^1:%之1，2-二苯基乙烷，更佳為約〇.丨至約3wt% 之丨，2—二苯基乙烷，最佳為約0.1至約〇.5wt%之1,2-二 苯基乙烧。在另-實施例中，介電液可包括約6()至約娜 之二苯基乙烷。尤其，介電液可包括約6〇至約8〇%之丨，卜 二苯基乙烷及約0_1至約5%之丨，2—二苯基乙烷。在又二實 施例中，介電液可包括約33至約44%之丨，卜二苯基乙烷及 約0.1至約2%之1，2~二苯基乙炫。在一特別實施例中，介 電液可包括35. 4%之1，卜二苯基乙烧及i 2%之l 2一二苯基 乙烷。 土 -苯基甲烧通常構成介電液之約q. i至約。二苯芙 甲院更典型可構成介電液之約Q1至約4%。在—示例實^ 例中’一苯基甲统可構成介電液之約〇. !至肖2%。在特別 94506 8 200923986 之示例實施例中，二苯基甲燒可構成介電液之1. 2%。或者， 介電液可包括0.8%二苯基曱烷。 依據本發明之示例實施例之添加劑可添加至習知之介 電液中。示例之適合的習知介電液為Nisseki Chemical

Texas公司出品之商品名為SAS-40、SAS-60、SAS-60E、及 SAS-70、SAS-70E者。此外’其他示例之適合的習知介電 液為Cooper Industries公司出品之商品名為“Edis〇l ST”、“Edisol XT” 及 “Envirotemp” 者及 Arkema Canada 公司出品之JARYLEC® C-100。 依據本發明之示例實施例之介電液可用來填充任何種 類的介電裝置，如電容及變壓器。本發明之介電液較佳可 使用於介電電容。本發明之介電液更佳可使用於交流電 電谷。介電電容可具有任何適合的設計特徵。在以下所法 供之實施例中，電容包括2層或3層介電層，各具有l 密耳（mil)之總厚度。然、而，熟知此項技藝者可瞭解本㈣ 使用於填充任何適合設計的電容而不询陶 文所ki、之示例的電容設計特徵。適合於 時操作之電容亦為較佳。參：衣兄“ 例^ Hi，其將電容麵u包人其中。填衫 及使介電& % γ ’、h的内部11域在減壓下乾斧 汉從彡丨奄及22可添加至電容。 參照第2圖，電容套纟且] — 藉由介電；17 套'、，14的不例貫施例包含兩層（2 電層17隔離金屬辖15，16之捲繞声(w。 layer)。介電層 17 埯 ％ 層 Cwoun< ㈢或多層所組成。金屬箔15,工丨 94506 9 200923986 係相對於介電層17及相對於彼此為 延伸至介電層17之上方之套 至介電層Π之下方之套組底部19。 玉屬>白16延伸 參照第1圖，藉由央鉗（crimp)2〇將 …延伸部份與相鄰套組之延伸金屬以广 相鄰套組絕緣以在電容10中提供一系份= 電液22經由填充管12添加至電容1〇之後，可― 央鉗填充管12而密封電容的内部區域。可藉^歹1如 ==電氣連接於接近端點套:之夾甜，ft η 1的頂端突出。至少-個終端可與外殼 11 IW、，‘邑。終端13可連接於電子系統。 參照第2圖，金屬箱1β ^ ^ 白i5, 16可由任何所欲導電材料（例 銅、鉻、金，、鎳、叙、銀、不錄鋼、：太 所形：。介電層π可由聚合物膜或牛皮紙 所組成。聚合物臈可由，例如，聚丙婦、聚㈣^ 聚碳酸酯、聚對苯二甲酸？ _烯曰、 來策乙Μ P立 乙—料、聚偏氟㈣、聚礪、 聚四氣乙稀、或類似的聚合物所製 成金屬泊15, 16之介雷；彳7 aa全τ· 穿、秀捲墻卷ό η 表面可具有足以使介電液 穿透捲繞套組且充滿金屬㈣介電相之 則性或變形。 』〈衣囟不規 電容在減壓下乾燥之後，介電液22可添加至電容。更 明確地說’可以足以自電容1〇的内部移除水 體的一段時間來乾燥含有電容套組14之電容外殼= 94506 10 200923986 常使用小於500微米（micron)之壓力，有些使用低於1〇〇 微米之壓力實現。可使用長於4 0小時的乾燥時間，雖然此 時間係視減壓強度而定。乾燥可在高於室溫的溫度下進 行’且通常係在小於100°c的溫度下進行。 介電液22在導入電容10之前亦可先脫氣。介電液 可在，例如，小於200微来，或小於1〇〇微米的壓力下施 加減壓處理。介電液22可藉由，例如’循環、攪拌或混人 而予以攪動’以加速脫氣程序。脫氣的時間係視介電液& 的黏度，減壓強度，及所使用的攪動種類而定。—般而+， 介電液22可在低於6(TC之溫度（如室溫）予以脫氣。 可藉由經由填充管12將介電液22添加至電容1〇而將 經脫氣之介電液22導人已排空之電容外殼u中。填充之 後，可對電容1G的内部施加減壓以使介電液22浸泡 組14巾。可使用十二小時或更長的浸㈣間。然後可對恭 容10的内部施加，例如，在約〇1至5. _平方: L,表壓（PSig)之範圍的正壓，歷時約6小時或更長以右狀认 以介電液22充滿套組14。麸後，例& 一 有助於 同時保持-些正壓。…、後’例如，可密封外殼U， 入人藉由任何適合的方法將本文所叙添加劑併 =液中。在-實施例中，添加劑可以濃縮物形式= 二：：原枓中。接著’可重新構成濃縮物至. 適虽浪度。在另一實施例中，製 ^之 別地添加至介電液中，_ 4痛物再個 .,y 、傻稀擇至適合的濃廑。铲此麻 例允許商業規模製造的介 又、二只轭 ^ )丨电液的添加劑的平均分佈，更堅 94506 11 200923986 固耐用的製造方法，及/或更容易的製備。可過濾含有創新 添加劑之介電液以移除任何殘留的顆粒，此為選用步驟。 視需要而定，可在將介電液導入電容之前分析及證明 重新構成之介電液内所包含之添加劑的用量。例如，可使 用層析法分析重新構成之介電液的試樣以測定其内所包含 之添加劑的濃度。若分析的結果與所欲添加劑濃度呈良好 的一致性’則可將介電液添加至電容中。否則，介電液可 進一步混合及/或修改直至得到所欲添加劑濃度。 1 已觀察到蒽醌化合物與清除劑的某些組合當在介電液 中混合在一起時，形成沉澱物。例如，已觀察到當將在市 售介電液 SAS-40(Nisseki Chemical Texas 公司）中之包 括高於2%市售供應之BMAQ(Alfa Aesar，π%純度）之溶液 ‘入至含有環氧化物ERL-4299(DowChemical公司）之介電 液中時，會形成固體殘留物。然而，預期此問題可藉由使 用具有高度純度之市售BMAQ及/或在導入至包括環氧化物 C ；之’丨電液之則自BMQ濃縮物濾除不溶性污染物而予以補 救。或者，預期此問題亦可藉由在將其導入至包括環氧化 物之介電液之前BMAQ濃縮物的黏土處理（clay打的伽印仂 而予以補救。黏土處理係一種自介電液移除極性污染物（此 污木造成介電崩潰）之不可逆吸收製程。黏土處理可改良 BMAQ濃縮物的介電性質。 /辰&物中之蒽@昆化合物（如BMAQ)，及/或清除劑（如環 氧化物ERL-4299)的適合用量可為不會促進沉殿物形成之 量。例如，介電液可包括約0.1%至約3%2BMAQ，與約〇.1% 12 94506 200923986 至約1 %之ERL-4299。在一示例實施例中，介電液可包括約 0. 4%至約 〇_ 8%之 BMAQ，與約 〇. 5%至約 〇. 9%之 ERL-4299。 在另一示例實施例中，介電液可包括約0.4%至約0.6%之 BMAQ，與約〇. 5%至約0· 9%之ERL-4299。在一特別示例實 施例中’介電液可包括約〇. 5%之BMAQ，與約0. 6%之 ERL-4299 。 介電液中之清除劑（如環氧化物ERL-4299)，及蒽醌化 合物（如BMAQ)的適合用量可為不會促進沉澱物形成之比 率。例如，介電液可包括約2至約1〇之比率之ERL-4299 及BMAQ。在一示例實施例中，介電液可包括約1. 〇至約3. 〇 之比率之BMAQ及ERL-4299。在另一示例實施例中，介電 液可包括約1. 2至約2. 8之比率之ERL-4299及BMAQ。在 一特別示例實施例中，介電液可包括約1. 8至約2. 5之比 率之ERL-4299及BMAQ。或者，介電液可包括約1. 5至約 1. 7 之比率之 ERL-4299 及 BMAQ。 介電液中之蒽醌與清除劑的組合可對裝置提供改良之 耐故障性，特別是當在昇高環境溫度（其通常為高於55Dc， 更典型為75°C或約75°C)操作裝置時。此改良可以介電液 之各種特徵的加成或協同改良顯現之。例如，此組合可提 供改良之耐局部放電性或财DC崩潰性。财局部放電性或耐 電荷崩潰性可基於開始放電電壓（DIV)或DC電壓容忍能力 予以量化。 開始放電電壓（DIV)係測量當電壓在液體介電系统中 增加時發生局部放電的臨界電壓。DIV係AC電容的主要限 13 94506 200923986

制設計參數，因為在大於或等於電容之DIV之電壓下操作 會快速地導致設備故障。AC電容通常設計成具有施加於電 容之正常操作電壓，該電壓係經選擇而使在選定溫度（如室 溫或昇高之環境溫度）時該DIV為操作電壓之至少180%。 此設計限制防止在所欲操作條件下電容過度地曝露於傷害 性放電。因此，增加介電液的DIV可增加設備的可靠度（換 言之’減少設備故障或來自暫態過電壓之傷害的可能性） 及/或可提供能夠抵抗較大量之電應力的改良電容。替代地 或附加地，增加介電系統的DIV允許更有效地使用構成電 容的材料，其接著可導致較小的單元尺寸及/或較低的成 本。在某些情況下，此較低的成本可等於或優於新材料所 致之額外成本。 預期包括依據本文所述之示例實施例之介電液之介電 系統可在通常於室溫或昇高之環.境溫度之使用期間所遭遇 到之電應力時對介電系統提供耐局部放電性。典型的電應 力可藉由在選定溫度之電容的操作電壓予以量化。 DC電壓容忍能力係量化在Dc施加下電容可抵抗之電 應力的1。電性放電導致絕緣系統之介電性質劣化，而潛 在地造成設備故障。因此，希望在於室溫或昇高之環境溫 度之通常使關間遭遇到電應力時，賦與介電液改良之耐 電荷崩 >貝性。依據本文所述之示例實施例之介電液可提供 該種改良。 實施例 小型化電容 94506 14 200923986 AC至DC轉換測試 藉由製備具有包括此組合之介電液之小型化電容以研 究蒽醌與清除劑之組合之改良裝置耐故障性的能力。示例 之小型化電容具有至少下列特徵：1. 2密耳之墊厚度，2200V 額定’ 15英吋之活性區域，及14_15奈法（nF)之電容。比 較性組成物及實施例1至4，係藉由添加依據表丨所示之 BMAQ及ERL-4299(Dow Chemical公司）至市售介電液 SAS 40(其中，在對照a試樣中添加，而無 而在貫驗室中以小批次予以各自製備。

…有1.2德耳之墊厚度之兩層（2)介電層之小型化電 合及具有1.2④耳之墊厚度之三層⑶介電層之小型化電 容係填充如下。料殼放置於在錢壓條件下㈣溫之真 空室中。以25至30 _米&之程度對此真空室抽真空四 天。之後，將表1 乂介電液導入真空室中以製備小型化電 容。小型化電容係藉由以介電液填充或充滿外殼而製備 94506 15 200923986 之 5 0微米 在填充或充滿過程期間，真空室中的真空程度不超過 :米。 建構具有變化之電容套組設計之小型化電容。為了模 擬重複使用’在751：之昇高的環境溫度使小型化電容老化 1000小時。對各介電液及電容設計之各五個小型化電容， 在7 5 °C之昇高的環境溫度進行測試及使用局部放電偵測器 以測定DIV、發生局部放電時之電壓、及放電消滅電壓（DEV) (即不再觀察到局部放電時之電壓）。通常，局部放電偵測 益提供增加之錢直至偵關DIV。電壓可以之速 率初始地增加，而當整體電壓接近預期之DIV時減至 之；4率。接著’可對小型化電容施加減少之電壓直 至不再偵測到局部放電。 介電it:具有兩層及三層介電層且填充包括職之 因數(~~)上 表2 介電液 對照組A 介電層 數目 ----- 2 實施例1 2 實施例2 — ---*----- 實施例3 實施例4 平均耗損 因數 一 ~ • 0144 ----—— 0.0130 ----- M184 0.0143 --- 0.0128 標準差 ---- M〇849_ M〇348_ M0153M0106_0.00210 介電層 數目 平均消耗因素 標準差 0.0109^ 0.0144 0. 0163 0. 0161 0. 0134 0. 00237 0. 00335 0. 00378 0. 00634 0.00175 94506 16 200923986 為了模擬典型的操作故障條件，在於75t老化㈧ 小時，’使對照組A及實施例}和2之各十個小型化電容 以及貫施例3和4之各九個小型化電容保持於75亡之環境 溫度，並施加提昇之AC電壓，接著曝露於Dc電壓。=二 確地說，對小型化電容施加475〇v rms<Ac電壓五分铲 然後另曝露於在6698ViDc充電五分鐘。選擇這些特殊里電 壓係因在這絲件下’填充有對照組A介魏之小型化電 容被證實具高故障率。 結果顯示實施例1至4之包括BMAq之介電液比不含 BMAQ之對照組a在昇高溫度時對裝置提供更佳的耐故障 性。與對照la A相較下’這魏成物巾，卩包括Q. 4%之酬 及〇. 8%之ERL-4299之實施例4在耐故障性上對裝置提供 最顯著的改良。結果提供於下表3。 表3 對照組A 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 總小型化電容 "----- 10 10 --—-~~— 10 9 9 小型化電容故障： ---------—..... ----- AC電壓期間故障 9 4 2 2 1 DC電壓期間故障 — 1 2 0 0 總故障 9 5 4 2 1 步進應力測試 使用不例之小型化電容研究包括蒽酿與清除劑之組合 々’I電液在各種服度下容忍電應力的能力。使用上述至 94506 200923986 D C轉換測試之方法建構包括具有兩層介電層之電容套組之 小型化電容及包括具有三層介電層之電容套組之小型化電 容。這些小型化電容填充著在實驗室以小批次所製備且具 有比較性組成物之實施例5及6，其包括依據表5之BMAQ 及ERL-4299。對照組（對照組A)依然與上述相同。表5之 組成物中所使用之所有材料皆與先前所述者相同。 表5 對照組A 實施例5 實施例6 成分 重量％ BMAQ(Alfa Aesar，97%純度） —— 0.4 0. 8 ERL-4299(Dow Chemical) 環氧化物清除劑 0. 8 0. 8 0. 8 為對照組A，實施例5及實施例6各建構包括具有1. 2 密耳之墊厚度之兩層介電層之電容套組之三個小型化電 容。此外，為實施例5建構具有1. 2密耳之墊厚度之三層 介電層之電容套組之三個小型化電容。這些小型化電容在 室溫下平衡及不通電（unenergized)整夜。在整個測試中環 境溫度保持在室溫。在130%之額定電壓使小型化電容通電 及操作30分鐘。對此特別之實施例而言，小型化電容的額 定電壓為2.64kV且初始步驟係在3.43kV。然後使小型化 電容去電能至少4小時。去電能之後，接著使小型化電容 於10%增加（例如，264V之增加）（其係140%之額定電壓）再 通電及操作30分鐘。使小型化電容去電能整夜。以10%增 18 94506 200923986 純重複去電能/再通電循環（亦即，於15 刪，19财簡之額定W直至發生介較障。 此結果顯示添加MAQ至介電液對室溫老化之小型化電 =之裝置岐障性不具顯著影響。關於室溫步進應力數 八有兩層；f電層及1.2密耳之墊厚度之對照組a小型 化電容顯示在17龜18_定電壓的範圍故障。尤其，_ 之對*、、、、、且A小型化電容在170%之額定電塵故障。具有相同 特徵但填充著實施例5 & 6之介電液之小型化電容顯示在 /、對…、、、且A小型化電容類似的範圍故障，明確地說在μ⑽ 之，定電壓。然而’已觀察到_可對室溫老化之小型化 電谷之農置耐故障性提供最低限度的改良。注意具有兩層 介電層及1. 2密耳之墊厚度且填充著實施例5或6之介電 液之所有小型化電容皆在18⑽之額定電壓故障，證明一致 地較而之農置耐故障性。相反地，對照組A介電液之小型 化電谷顯示僅有33%之對照組A小型化電容之測試於18〇% 之額定電壓故障。室溫步進應力測試的結果示於下表6。 --------- 對照組A 實施例5 實施例6. s數目 2 2 3 2 故障程度（額定電壓之％) L——-^ 170 180 180 180 180 180 180 180 170 180 170 180 1. 使用描述於上述AC至DC轉換測試之方法製備具有 19 94506 200923986 密耳之墊厚度且填充著對照組A介電液或填充著包括BMAQ 之介電液之小型化電容。對各介電液及電容設計之三個小 型化電容在室溫進行測試。這些小型化電容係在室溫老化 整夜。這些小型化電容係在室溫進行測試以測定DIV及放 電消滅電壓（DEV)。結果顯示添加BMAQ至介電液在室溫不 會導致任何不利的效能。結果以仟伏（kV)示於下述表7。 表7 對照組A 實施例5 實施例6 介電層數目： 2 3 2 3 2 3 DIV(kV) 平均 5. 010 5. 156 5. 517 5. 215 5. 056 5. 262 標準差 0.1078 0.0163 0.0660 0.0800 0.0392 0.0547 DEV(kV) 平均 3. 405 3. 386 3. 560 3. 347 3. 261 3. 411 標準差 0.0756 0.0615 0. 1469 0.3039 0.3357 0. 1066 為對照組A，實施例5，及實施例6各建構包括具有兩 層介電層之電容套組之三個小型化電容。此外，為對照組 A，實施例5，及實施例6各建構具有三層介電層之電容套 組之三個小型化電容。使用這些小型化電容進行第二步進 應力測試。這些小型化電容在75°C之昇高之環境溫度下平 衡及不通電整夜。在整個第二步進應力測試中環境溫度保 持在55°C。使用上述方法使小型化電容通電及去電能直至 發生介電故障。 結果證明添加BMAQ至介電液係提供在昇高溫度（亦即 5 5 °C )操作之高溫（亦即7 5 °C )老化之小型化電容之裝置耐 20 94506 200923986 故障性的改良。關於55°C之步進應力數據，具有1. 2密耳 之墊厚度之對照組A小型化電容顯示在180至190%之額定 電墨的範圍内故障。明確的說，67%之對照組A小型化電容 在180 %之額定電壓故障，而33%之對照組a小型化電容在 190 %之額定電壓故障。填充著實施例5及6之介電液之小 型化電容顯示在190至200%之額定電壓的範圍内故障。更 明確地說，91%之小型化電容在19〇 %或更高之額定電壓故 障。注意所提供之包括〇. 8%之BMAq及〇· 8%之ERL_4299之 貫施例6 ’且具有三層介電層時，證明所有測試之小型化 電容試樣皆在200%之額定電壓故障。昇高溫度之步進應力 測試的結果示於下表8。 表8

、力測試發生介電故障時之額定電㈣百分比係在圖式 的左側祝明’而昇向溫度之步進應力測試發生介電故障時 之額定I壓的百分比係在圖式的右側說明。與殖充包含 ERL-4299，但不含聊之對照組A介電液之小型化電容相 94506 21 200923986 較下可看出，分別填充包括0. 4及0. 8%之BMAQ之實施例5 及6之介電液之小型化電容證明在室溫及55°C之昇高之環 境溫度具有改良之耐故障性。 使用描述於上述AC至DC轉換測試之方法製備填充著 對照組A介電液及包括BMAQ之介電液之小型化電容。在 75°C之昇高的環境溫度使小型化電容老化1000小時。於 55°C使用局部放電偵測器對這些小型化電容進行測試以測 定 DIV 及 DEV。 結果顯示填充包含BMAQ之介電液之小型化電容證明 了在55°C之環境溫度，依BMAQ之添加量而具4%至7.3% 之DIV之改良。結果亦提供了填充包含BMAQ之介電液之小 型化電容顯示在55°C之環境溫度，依BMAQ之添加量而具3 %至9. 1%之DEV之改良。 使用上述AC至DC轉換測試所述之方法，建構對照組 A及實施例6之包括具有三層介電層之電容套組之小型化 電容各三個。使用該等小型化電容進行第三階段應力測 試。使電容在室溫下平衡及不通電整夜。在整個第三階段 應力測試中環境溫度保持在-40°C。在130%之額定電壓使 電容通電及操作直至發生介電損壞。此測試之明確實施例 中，小型化電容之額定電壓為2. 64 kV且起始階段為3. 43 kV ° 結果顯示填充具有或不具有BMAQ之介電液之小型化 電容於-40°C在130%之額定電壓皆故障。然而，添加BMAQ 至介電液係大幅改良小型化電容可忍受電性應力之時間 22 94506 200923986 量。特別是，填充包含BMAQ之介電液之小型化電容於_4〇 °C能夠忍受電性應力（即130%之額定電壓）明顯長於填充 對照A介電液之小型化電容。通常，結果證明添加〇 8% 之BMAQ至介電液係大幅改良小型化電容在之環境溫 度之裝置耐故障性。-4 01：階段應力測試結果係於一時^ = 圍記錄並顯示於下表9。通常，填充實施例6之介電液之 小型化電容忍受130%之額定電壓之電性應力係明顯長於 填充對照A介電液之小型化電容。 表9

介電層數目 在130%之額定電壓下之操作時間 <1 20-30 <1 1-2 <1 20 表9的結果亦提供於第4圖。填充著對照組a介電 之小型化電容所容忍的時間量係在圖式的左側說明，而: =包括0歲_之介電液之小型化電容所容忍的i 間里係在圖式的右側說明。 沉崩潰測試 奋施2描述於上述❹此轉換測試之方法為對照組A ΐ耳之_2’5’及6各建構包括具有兩層介電層（具有1. ^組A，^度)之電容套組之十個小型化電容。此外，為輩 月細例1，2，5，及6各建構具有三層介電層（具 94506 23 200923986 有1· 2密耳之墊厚度）之電容套組之三個小型化電容。為了 模擬高溫重複使用，在75。(：之昇高的環境溫度使小型化電 容老化1000小時。在整個DC崩潰測試中環境溫度保持在 75 C。利用增加之DC電壓使小型化電容通電直至發生介電 故障。 雖然可看到廣範圍的偏差’但該結果依然建議添加 BMAQ至介電液可提供在相同昇高之溫度（亦即75。〇時操 作，高溫（亦即75°C)老化之小型化電容之改良的耐Dc崩 潰性。亦觀察到具有不同用量之BMAQ之介電液亦證明類似 程度的改良。此DC崩潰測試的結果示於下表1〇。 表10 v

第5圖係提供以E狀圖表示此D C崩潰測試的結果。熟 知此項技藝人士可暸解匣狀圖係總結關於形狀，分散性^ 一系列數據之中心的資訊，且亦可鑑別出一系列數^之極 端值之數據。各垂直條棒的頂端邊緣係表示一系列數據之 苐一四分位數（Q1 )，而各垂直條棒的底部邊緣係表示，系 94506 24 200923986 列數據之第三四分位數（Q3)。垂直條棒係表示該系列數據 之四分位差範圍（IQR)，或中間50%。穿過匣狀圖所拉出的 線係表示數據的中位數。自各垂直條棒的頂端邊緣所延伸 的線向著數據系列之最高值（排除離群值）向外延伸。同樣 地，自各垂直條棒的底部邊緣所延伸的線向著數據系列之 最低值向外延伸。以星號表示極端值或離群值。這些值鑑 別為離群值係因為這些值以超過IQR之1.5倍大於Q3或小 於Q1。若數據相當地對稱，則中位數線大致上在IQR匣狀 圖的中間且絲線的長度類似。若數據歪斜，則中位數線可 能不會落在IQR匣狀圖的中間，而一邊的絲線可能比另一 邊明顯地更長。熟知此項技藝人士可暸解通常在評估介電 崩潰時觀察到廣範圍的偏差。然而，數據的顯著性可歸因 於數據系列的分佈。可看出與對照組A相較下，包括BMAQ 之介電液的數據證明造成整體之DC崩潰的增加。 藉由以500伏特/秒（V/sec)之速率增加所施加之DC電 壓直至觀察到介電故障以進行第二DC崩潰測試。使用描述 於上述AC至DC轉換測試之方法建構小型化電容。以對照 組A介電液及比較性組成物，實施例5及7(依據表11，其 包括BMAQ及ERL-4299)各填充具有1密耳之墊厚度之十個 小型化電容。實施例5A含有與實施例5相同用量之BMAQ 及ERL-4299。然而，實施例5A係使用市售之製造設備以 大批次予以製備，而實施例5則在實驗室以小批次予以製 備。 25 94506 200923986 表11 對照組A 實施例5 實施例5A 實施例7 成分 重量％ BMAQ(Alfa Aesar，97%純度） ―― 0.4 0.4 0.1 ERL-4299(Dow Chemical)環氧 化物清除劑 0.8 0.8 0.8 0.8 雖然自每一種小型化電容之多個試樣所產生之數據之 間有一些偏差值，但結果係使用統計t-測試予以評估，其 係測量兩組總體數據間之差異的統計顯著性，而以高信賴 度證明添加0. 4%之BMAQ至介電液係改良耐DC崩潰性。第 二DC崩潰測試的結果以每一種小型化電容之15個試樣的 平均及標準差表示如下表12。 表12 對照組A 實施例5 實施例5A 實施例6 平均： 6. 96 9.45 8. 93 8. 31 標準差： 0. 504 2.056 1. 783 1. 665 AC及DC崩潰測試 使用描述於上述AC至DC轉換測試之方法建構小型化 電容。藉由添加依據表13之BMAQ及ERL-4299 (Dow chemical公司）至SAS-40(—種市售介電液）在實驗室中以 小批次各製備比較性組成物，實施例8至12，而在對照組 B中係添加ERL-4299，而非BMAQ。以對照組B或實施例8 26 94506 200923986 至12各填充具有1密耳之墊厚度之小型化電容。 表13 對照組B 實施例8 實施例9 實施例10 實施例11 實施例12 成分 重量％ BMAQ (Alfa Aesar，97%純度） 一一 0.1 1 0.1 1 0.5 ERL-4299(Dow Chemical) 環氧化物清除劑 0.6 0.1 1 1 0.1 0.8 為了模擬高溫重複使用，在75°C之昇高的環境溫度使 小型化電容老化4376小時。在整個AC及DC崩潰測試中環 境溫度保持在75°C。利用增加之DC電壓使各對照組B及 實施例8至12各者之某些小型化電容通電直至發生介電故 障，而對照組B及實施例8至12各者之其他小型化電容則 利用增加之AC電壓予以通電直至發生介電故障。 結果證明添加BMAQ至介電液可提供在相同昇高之溫 度（亦即75°C)時操作，經高溫（亦即75°C)老化之小型化電 容之改良的耐DC崩潰性。使用各組成物之三個小型化電容 進行三重覆測試，這些AC及DC崩潰測試的結果示於第6 圖且具體數值示於表14。此結果以各組成物之三個數據點 (kV)之平均，與標準差一起提供。 27 94506 200923986 表14 對照組B 實施例8 實施例9 實施例10 實施例11 實施例12 DC崩潰 平均： 7.81 10.33 11.48 9.26 9.97 7.73 標準差： 0.300 0.824 1.777 1.095 2. 603 0.380 AC崩潰 平均： 6.72 7.40 7.03 6.80 7.15 6.98 標準差： 0.625 0.251 0.142 0.323 ------- 0. 206 0.286 DC崩潰測試 使用類似於描述於上述AC至DC轉換測試之方法建構 具有0.8密耳及L2密耳之墊厚度之小型化電容。製備比 較性介電液組成物：⑴具有U%之ERL-4299之SAS-40(對 肋A)，⑴）等量摻合之具有請之亂-4299之SAS_4〇 及单苯甲基甲苯，以及（iii)具有請之祖及⑽ 之bm^q之SAS-40(實施例12)。各介電液皆製備兩種小型 至孤及75 C之昇高之環境溫度進行另一個阢崩 =列種使用溫度範圍，在昇高之環軸 度使第三㈣之小_^=在室溫與肌間之循環溫 小時之n後^ 條件皆保持全期為100 列。在整個DC崩潰二;;、列之小型咖 、、]八中，—次系列之小型化電容係使環 94506 28 200923986 境溫度保持在室溫，而另— 溫度保持在阶之衫之小魏電容則使環境 使小型化電衮、㈣古° 度。利用增加之DC電壓 件之各1丨=至發生介電輯。❹各組成物及條 ===電容進行三重覆測試，這㈣崩潰測試 — '目且將具有12料之塾厚度之小型化電 二具體數值⑽科表15。此結果細各組成物與條件 之三個數據狀平均，與鮮差—起提供。 --------— 老化1000小時 ------- 在 75〇C ------- 在室溫 在室溫與75°C間之 ^ Μ DC崩潰測; 武之溫度 室溫 75〇C 室溫 75〇C 室溫 75 °Γ 對照組A 平均 ----- 12. 11 ----- 8. 56 ---. 13. 30 _9^98_ 11. 66 9. 15 標準差 1. 67 --：----- 0. 09_ 0. 74 _〇^25 0. 4 1. 19 貫施例12 ’平均 10. 33 10. 30 13.27 12. 57 11. 30 11. 47 標準差 0.81 1. 56 0. 23 〇. 59 0. 35 1. 05 AC去電能模型 為了板擬在昇高之環境溫度對電容的重複使用及應 力’在約65°C之環境溫度對電容施加交替之AC及％應力。 建構各具有1.2密耳之墊厚度之填充著包括具有請之 ERL-4299 ’但不含B_之SAS_4〇之對照組b介電液之十 個h型化電谷，及填充著包括具有〇·6%之狐—4299和〇妨 之BMAQ之SAS-40之本發明示例介電液（實施例13)之十個 小型化電容以評估此示例實施例之電容之ac去電能作 94506 29 200923986 用。此外，亦建構各具有〇 8密耳之墊厚度之填充著對照 組β介電液之十個小型化電容，及填充著實施命n3之十個 小型化電容。 將這些小型化電容放置在此測試之具有肋艺之昇高之 裱境溫度之室中。利用2. 7kV/密耳之AC電壓使小型化電 合通電及操作1〇分鐘。然後使小型化電容去電能。去電能 之後，接著使小型化電容再通電並於195倍之電容之額定 DC電壓操作1〇分鐘。電容之額定沉電壓通常係由電容單 元之平均均方根（RMS)電壓獲得。然後使小型化電容去電 能’再利用2. 7kV/密耳之AC電壓使小型化電容通電及操 作10分鐘。每10分鐘重複交替之AC及Dc應力去電能/ 再通電循環歷時24小時。若無發生介電故障，則使此電 壓增加至2· 1倍之電容額定dc電壓，再利用保持於2. 拔耳之AC應力重複AC及DC應力去電能/再通電循環歷時 另一 24小時。以增加〇· 15倍之額定電壓而每以小時重複 AC及DC應力去電能/再通電循環直至小型化電容故障。針 對每個故障之小型化電容，進行應力量與預先建立之附 值的比較測試以確認該電容故障係由通電/去電能循環而 非由局部放電所造成。AC通電模型的結果提供於下表ι6。 94506 30 200923986 表16__ 1. 2密耳之墊厚度

結果證明添加_至㈣㈣在於至少 3倍之額定 DC電壓應力· X倍I 〇· 8密耳之墊厚度 之額定DC電壓 94506 200923986 DC電壓之DC電壓應力之6〇〇c 六丰雷处<歼间酿度重複AC及DC應 力去W再通電循環下之耐故障性提供顯著的改良。又， 電谷的典型#作暗示财故障性最受關注的量在2. 7倍之 定電壓。如上所示，在此DG電壓應力之特別量，填充著具 有_之介電液之小型化電容清楚地顯示改良之耐故障 性』。注意對具有0.8密耳之塾厚度且在2.7倍之額定電壓 测试之小型化電容而言，該等填充著沒有糊作為添加劑 之介電液者係以該#填充著含有職之介電液者兩倍的 速率故障。又更明顯的是，對具有1.2密耳之墊厚度之小 变化電容而言，權之填充著沒有腿卩之介電液之小型化 電容在2. 7倍之額定電壓之DC應力故障，而那些填充著含 有BMAQ之介電液者直至對其施加2. 85倍或更高之額定電 壓之DC應力才開始故障。 金尺寸電容 亦藉由製備具有包括此組合之介電液之全尺寸電容研 究蒽酿與清除劑之組合對改良裝置耐故障性的能力 。示例 之全尺寸電容係填充著包括〇. 6%之ERL-4299,但不含BMAQ 之對照組B介電液，或填充著包括具有0. 6%之ERL-4299 及0. 5%之BMAQ之SAS-40之本發明之示例介電液（實施例 14)。除非另有說明，全尺寸電容之介電液皆係使用市售製 造設備以大批次製造之。然而，全尺寸電容設計之變化係 依據下表Π所示。 32 94506 200923986 表17 電容 墊厚度 額定電壓 電容1 1.0密耳 2200 V/密耳 電容2 0. 94密耳 1767 V/密耳 電容3 1.2密耳 2000 V/密耳 電容4 0. 84密耳 2143 V/密耳 電容5 1. 0密耳 1990 V/密耳 電容6 0.8密耳 2000 V/密耳 電容7 1. 0密耳 2000 V/密耳 電容8 1. 05密耳 1895 V/密耳 調節測試（conditioning test) 為了研究全尺寸電容容忍重複使用的能力，對電容施 加各種延長時間的電應力。十六個電容1的試樣係填充著 包括0. 5%之BMAQ及0. 6%之ERL-4299之介電液（實施例 14)。對所有的電容1試樣施加許多例行性測試以評估電容 的完整性。在開始調節測試之前，十六個電容中之一個故 障。對剩下填充著實施例14之介電液之15個電容1試樣 施加15kV之AC電壓歷時60小時。15個電容1試樣全部 成功地通過調節測試，並未發生介電系統的崩潰。 對填充著實施例14之介電液之六個電容2試樣施加 120%之額定電壓之DC電壓歷時50小時，接著施加140%之 額定電壓之DC電壓歷時60小時。六個電容2試樣全部成 功地通過測試，並未發生介電系統的穿擊。 33 94506 200923986 對填充著實施例14之介電液之五個電容3試樣施加 125%之額定電壓之AC電壓歷時50小時，接著施加150%之 額定電壓之AC電壓歷時100小時。僅有兩個試樣成功地通 過測試。一試樣在125%之額定電壓下4分鐘後敌障。另一 試樣在125%之額定電壓50小時及135%之額定電壓32小時 後故障。第三個試樣在施加125%之額定電壓之AC電壓時 故障。 -40°C步進應力測試 使用全尺寸電容研究包括蒽醌與清除劑之組合之介 電液對容忍低温電應力的能力。使電容在室溫下平衡及不 通電整夜。在整個-40°C步進應力測試中環境溫度保持在 -40°C。在130%之額定電壓使電容通電及操作。然後使電 容去電能至少4小時。去電能之後，接著使電容以10%增 加（即140%之額定電壓）再通電及操作30分鐘。使電容去 電能整夜。以10%電壓增加（亦即，於150%，160%，170%， 180%，190%及200%之額定電壓）重複去電能/再通電循環直 至發生介電故障。 對填充者貫施例14之介電液之兩個電容3試樣施加 -40°C步進應力測試。一試樣在160%之額定電壓下6分鐘 後故障，而另一試樣在150%之額定電壓下5分鐘後故障。 對填充者貫施例14之介電液之兩個電容4試樣施加 -40°C步進應力測試。一試樣在170%之額定電壓下6分鐘 後故障，而另一試樣在160%之額定電壓下15分鐘後故障。 此外，亦測試填充著對照組B介電液之兩個電容4試樣。 34 94506 200923986 兩個試樣皆在170%之額定電壓下6分鐘後故障。再者，在 實驗室中以小批次利用對照組B介電液製備兩個電容4試 樣。一試樣在170%之額定電壓下7分鐘後故障，而另一試 樣在180%之額定電壓下1分鐘後故障。 對填充著實施例14之介電液之兩個電容5試樣施加 -40°C步進應力測試。一試樣在150%之額定電壓故障，而 另一試樣在130%之額定電壓故障。此外，亦測試填充著對 照B介電液之三個電容5之試樣。一試樣在140%之額定電 壓下2分鐘後故障，另一試樣在130%之額定電壓下7分鐘 後故障，第三個試樣在160%之額定電壓下18分鐘後故障。 再者，使用在實驗室中以小批次混合之對照組B介電液建 構一個電容5試樣。此試樣在130%之額定電壓下23分鐘 後故障。 室温步進應力測試 使用全尺寸電容研究包括惹醌與清除劑之組合之介電 液對容忍室溫電應力的能力。使電容在室溫下平衡及不通 電整夜。在整個室溫步進應力測試中環境溫度保持在室 溫。在130%之額定電壓使電容通電及操作30分鐘。接著， 使電容以10%增加（即140%之額定電壓）操作30分鐘。以 10%電壓增加（亦即，於 150%，160%，170%，180%，190%及 200%之額定電壓）重複電壓的增加直至發生介電故障。 對填充著實施例14之介電液之兩個電容3試樣施加室 溫步進應力測試。一試樣在180%之額定電壓下28分鐘後 故障，而另一試樣在170%之額定電壓下2分鐘後故障。 35 94506 200923986 對填充著實施例14之介電液之兩彳固 室溫步進應力測試。兩個試樣皆在21 & 4試樣施加 此外，亦測試填充著對照組B介電液之兩铜、定電壓故障。 一試樣在180%之額定電壓下1· 4小時後故，夺4之試樣。 在200%之額定電壓下1小時後故障。再者尽’而另一試樣 中以小批次混合對照組B介電液建構兩询使用在實驗室 試樣在200%之額定電壓下16分鐘後故障么4試樣 200%之額定電壓下7分鐘後故障。此綠果、而另—試樣在 BMAQ至介電液不會導致在室溫之任何顯著、步建議添加 對填充著實施例14之介電液之兩個電=不，效能。 障 溫步進應力測試。一試樣在190%之額定電^ 5忒樣施加室 ，而另一試樣在190%之額定電壓下c；八下2刀鐘後故 砍步賴力賴 下5 ^後故障。 使用全尺寸電容研究包括蒽面昆與清除劑之缸 液對容忍暖溫電應力的能力。使電容在 、、σ % ^夜。錢個肌_、力 =:ΤΓΓ:壓使電容通電及操作。咖^ 姻之額定電壓)再通電及操作電谷以酬加（即 夜。以職壓增加（亦即，於叫;7使電容去電能整 J 1 b〇%，160%，170%，1_/， 190%及200%之額定電壓）重複去電< 18〇/〇 介電故障。 再通電㈣直至發生 對填充著實施例14之介電液夕 阶步進應力測試。-試樣^==餘3之試樣施加 W之頜定電壓下13分鐘 94506 36 200923986 後故障，而另一試樣在170%之額定電壓下立即地故障。 對填充著實施例14之介電液之兩個電容4試樣施加 55°C步進應力測試。一試樣在220%之額定電壓下8分鐘後 故障，而另一試樣在220%之額定電壓下2分鐘後故障。此 外，亦測試填充著對照組B介電液之一個電容4之試樣。 此試樣在210%之額定電壓下8分鐘後故障。再者，在實驗 室中以小批次使用混合之對照組B介電液建構兩個電容4 試樣。一試樣在200%之額定電壓下18分鐘後故障，而另 一試樣在210%之額定電壓下3分鐘後故障。 -20 C步進應力測試 亦使用全尺寸電容在-20°C研究包括蒽醌與清除劑之 組合之介電液對容忍低温電應力的能力。使電容在室溫下 平衡及不通電整夜。在整個-2 0 °C步進應力測試中環境溫度 保持在-20°C。在130%之額定電壓使電容通電及操作。然 後使電容去電能至少4小時。去電能之後，接著使電容以 10%增加（即140%之額定電壓）再通電及操作30分鐘。使電 容去電能整夜。以10%電壓增加（亦即，於150%，160%， 170%，180%，190%及200%之額定電壓）重複去電能/再通電 循環直至發生介電故障。 對填充著實施例14之介電液之四個電容3試樣施加 -20°C步進應力測試。兩個試樣在130%之額定電壓下故障， 一個在17分鐘後而另一個在5分鐘後。其餘兩個試樣在 150%之額定電壓下故障，一個在5分鐘後，另一個在4分 鐘後。 37 94506 200923986 高溫DC殘留電壓測試 建構各具有1.2密耳之墊厚度之填充著包括含有0.8% 之ERL-4299，但不含BMAQ之SAS-40之對照C介電液之兩 個全尺寸電容，及填充著包括具有0. 8%之ERL-4299及0.4% 之MAQ之SAS-60之本發明之示例介電液（實施例15)之兩 個全尺寸電容。這些電容係設計成具有7.2kV之額定電 壓，200之額定仟伏-安培無效功率（kilovolt-ampere react ive power, KVAR)(其係測量AC電力系統中之無效功 率）及2000v/密耳之設計應力。 為了模擬電容在昇高之環境溫度之重複使用及應力， 將電容放置在強制進氣環境室中並以110%額定電壓之AC 電流予以通電。室之環境溫度增加至65°C。在這些溫度及 AC電壓條件下使電容操作至少336小時（14天）。接著，使 電容去電能再測量各單元的電容量。然後將去電能之電容 放置在DC測試室中再施加2. 12倍之額定DC電壓量之DC 電壓。在達到所要之DC電壓測試量後，立刻移除電壓供 應，隔離電容5分鐘，而電容具有受限於其中之DC電荷。 在5分鐘之隔絕時間後，電容短路，再度測量此單元的電 容量。可觀察到填充著含有0.4%之BMAQ之介電液之兩個 電容皆成功地完成所需之測試系列，且填充著對照組C介 電液之兩個電容皆成功地完成測試之AC部份但在曝露於 DC測試後故障。DC測試前後之各上述電容的電容量提供於 下表18。 38 94506 200923986 表18 測試電容 於 110%，65。(3 之 AC操作（小時） DC測試前之電容量 (uf) DC測試量 (kV) 最終電容量 (uf) 對照組C 測試1 336 10.39 15.3 15.53 對照組C 測試2 336 10.41 15.3 15.66 實施例15 測試1 336 10. 27 15.3 10.27 實施例15 測試2 336 10. 42 15.3 10.43 對熟知此項技藝人士而言，具有本發明揭露之益處之 許多其他變化，特點，及實施例為清楚可知者。因此，應 可感知本發明之許多面向僅係藉由上述實施例說明，而並 不意謂其係本發明之所需或必須元件，除非另有明確地陳 述。亦應瞭解本發明並非侷限於例示實施例，而在下述申 請專利範圍之精神及範疇内可進行各種變化。 【圖式簡單說明】 第1圖為依據示例實施例之電容的透視圖。 第2圖為依據示例實施例例示於第2圖之電容之電容 套組的透視圖。 谷 第3圖係說明以包括石_甲基蒽醌之介電、夜 填充之小型化電容及以無觸之對照介電液填充之小型 94506 39 200923986 化電容在室溫和升溫時發生介電故障之額定AC電壓的百 分比。 第4圖係說明在-40°C時，以包括BMAQ之介電液或無 BMAQ之對照介電液填充之小型化電容能容忍130%額定電 壓之DC電壓的分鐘數。 第5圖係說明以包括BMAQ之介電液或無BMAQ之對照 介電液填充之具不同設計之小型化電容在高溫老化和操作 下的平均DC崩潰電壓（以仟伏為單位計）。 第6圖係說明以包括BMAQ之介電液或無MAQ之對照 介電液填充之具不同設計之小型化電容在高溫老化和操^ 下的AC和DC崩潰電壓（以仟伏為單位計）。 第7圖係說明以包括BMAQ之介電液或無剛之對昭 【主要元件符號說明】 10 電容 11 外殼 12 填充管 13 終端 14 套組 15、16 合屬 二電，填充之小型化電容在不同條件下老化和在室溫或;^ C刼作的dc崩潰電壓（以仟伏為單位計）。 17 介電層 18 19 套組底部 20 22 介電液 套組了貝部 夹射 94506 40

Claims (1)

1. 200923986 七、争請專利範圍： 1. 一種交流電之電容，包括外殼及外殼中之介電液，該介 電液包括： 約0. 1至約3wt%之冷-甲基蒽醌；以及 約0. 1至約lwt%之環脂肪族環氧化物樹脂。 2·如ΐ請專利範圍第1項之電容，其中環脂肪族環氣化物 樹脂係選自由下列各者所組成之族群•雙（3, 4~環氧基 %己基）己二酸酯、3, 4—環氧基環己烷羧酸3,4〜環氧基 %己基甲酯、及.-3, 4-環氧基環己基—羧酸（3，，4，—产 氧基環己院）甲g旨。 展 3.如申請專利範圍第2項之電容，其中環脂肪族環氧化物 樹脂為雙（3, 4-環氧基環己基）己二酸酯。 4·=專利範圍第1項之電容，其中介電液包括約 〇. 3wU至約0. 之/3 -甲基蒽醌。 5. 範圍第4項之電容’其中介電液包括約 〇. 3wU至約〇. 6wt%之冷-甲基蒽醌。 U· 35wt%至約〇. 5wt%之冷—甲基蒽醌。 如申睛專利範圍第6項之電 0.5wt%之甲基蒽醌。 項之電容， 其中介電液包括約 •如申請專利範圍第6項之電 〇.4wt%之冷-甲基蒽醌。 項之電容， #中介電液包括约 其中介電液進一步包 .如申請專利範圍第1項之電容， 括： 94506 41 200923986 苯甲基甲苯； 1，1 -一·本基乙炫，以及 約0. 1至約3wt%之1，2-二笨基乙燒 10. —種介電液，包括： 約0. 1至約3wt%之冷-甲基蒽醌，·以及 約〇· 1至約lwt%之環脂肪族環氧化物樹脂。 Π.如申請專利範圍第10項之介電液’其中環脂肪族環库 化物樹脂係選自由下列各者所組成之群組：雙与 氧基環己基）己二酸醋、3, 4_環氧基環己_酸3’^ 氧基環己基甲醋、及3, 4—環氧基環己基幾酸（3, ’ j 環氧基環己烧）甲醋。 12. 如申請專利範㈣n項之介電液，其中環脂肪族 化物樹脂為雙（3, 4-環氧基環己基）己二酸酯。 13. 如申請專利範圍第1G項之介電液，其中介電液包 〇. 3wt%至約〇. 8#%之冷_甲基蒽醌。 、’ 申請專利範圍第13項之介電液’其中介電液包括約 〇. 3wt%至約〇· 6wt%之/5 _甲基蒽醌。 15.如申請專利範圍第14項之介電液 介 〇. 35WU至約G. 5wt%之η基n、中；,電液包括約 成如t請專·㈣15項之介電Γ,其中介電液包括約 〇.5㈣之終曱減醌。 g紅括約 17. 如申請專·㈣15項之介電液， Mwt%之^曱基細。 H紅括約 18. 如申請專利範圍第1G項之介電液，其中介電液進1 94506 42 200923986 包括： 苯曱基甲苯； 1,1-二苯基乙烷；以及 約0. 1至約3wt%之1，2-二苯基乙烷。 19. 一種減少於昇高之環境溫度在交流電下操作之電容故 障之可能性的方法，其中該電容包括電容外殼及複數層 介電層，該方法包括： 以包括約0. 1至約3wt%之/3 -曱基蒽醌及約0. 1至 約lwt%之環脂肪族環氧化物樹脂之介電液填充該電容 外殼。 20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中環脂肪族環氧化 物樹脂係選自由下列各者所組成之群組：雙（3, 4-環氧 基環己基）己二酸酯、3, 4-環氧基環己烷羧酸3, 4-環氧 基環己基曱酯、及3, 4-環氧基環己基-羧酸（3’，4’ -環氧基環己烷）曱酯。 21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中環脂肪族環氧化 物樹脂為雙（3, 4-環氧基環己基）己二酸酯。 22. 如申請專利範圍第19項之方法，其中昇高之環境溫度 係高於40°C。 23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中昇高之環境溫度 係高於55°C。 24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中昇高之環境溫度 係約75°C。 25. 如申請專利範圍第19項之方法，其中開始放電電壓 43 94506 200923986 (DIV)或放電消滅電壓（DEV)係增加至少3%。 26. —種減少父流電電容故障之可能性的方法，其中該電容 包括電谷外殼及複數層介電層且設計成具有額定電 壓，該方法包括： 。以用於減）該父流電電容在小於3倍之該額定電 壓之直流電（DC)電壓量操作時之故障可能性之有效量 之酿之介電液填充該電容外殼。 27·如申請專利範圍第26項之古、i #丄入 n , 貝之方法，其中介電液包括約 〇.4wt%之/3-曱基蒽醌。 28.如申請專利範圍第26項之方 m m , 女具中該直流電（DC)雷 係小於2. 7倍之該額定電壓。 4： 94506 44