BR102023010802A2 - Conjunto de aparelho de comutador - Google Patents
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Abstract
A invenção refere-se a um conjunto de aparelho de comutador (1) isolado a ar ou misto isolado a ar e gás, compreendendo: um aparelho de comutador isolado a ar ou misto isolado a ar e gás (2) compreendendo um compartimento de aparelho de comutador (3) e um condutor central (7) que se estende dentro do compartimento de aparelho de comutador (3), uma chave de aterramento (10) compreendendo um compartimento de comutador (13), uma haste de contato móvel (12) e um contato elétrico fixo (14), em que o contato elétrico fixo (14) é preso ao condutor central (7), em que a haste de contato móvel (12) é móvel em relação ao compartimento de comutador (13) e ao contato elétrico fixo (14), em que a haste de contato móvel (12) engata eletricamente no contato elétrico fixo (14) quando a chave de aterramento (10) está em uma posição fechada e em que a haste de contato móvel (12) é desconectada eletricamente do contato elétrico fixo (14) quando a chave de aterramento (10) estiver em uma posição aberta, em que a chave de aterramento (10) compreende um flange de isolamento (16) que compreende um corpo metálico e uma camada isolante dielétrica no corpo metálico, e o compartimento de comutador (13) é conectado mecanicamente ao compartimento de aparelho de comutador (3) através do flange de isolamento (16).
Description
[001] A invenção pertence ao campo da tecnologia de média a alta tensão, ou seja, 52 kV ou superior. Em particular, a invenção refere-se ao isolamento elétrico para conjuntos de aparelho de comutador isolados a ar (AIS) ou conjuntos de aparelho de comutador mistos isolados a ar e gás.
[002] A Figura 1 mostra um conjunto de aparelho de comutador isolado a gás existente (5). Tal conjunto isolado a gás tem de suportar uma tensão mais elevada do que um conjunto de aparelho de comutador isolado a ar ou um conjunto de aparelho de comutador misto.
[003] O conjunto de aparelho de comutador isolado a gás (5) compreende uma chave de aterramento isolante (15) e um aparelho de comutador isolado a gás (2). A chave de aterramento (15) é separada do compartimento (3) de aparelho de comutador isolado a gás (2) por um isolador (17) que é feito de material plástico, como uma resina epóxi.
[004] Durante a operação normal, a chave de aterramento (5) é conectada eletricamente ao aparelho de comutador isolado a gás (2) por uma conexão de aterramento (19). A conexão de aterramento (19) é uma ponte de curto-circuito entre um compartimento de comutador de aterramento (13) e uma compartimento de aparelho de comutador (3).
[005] Para medições nas quais um sinal medido é aplicado ou desviado sobre o sistema de contato da chave de aterramento isolante (15), a conexão de aterramento (19) é removida.
[006] Tal chave de aterramento isolada existente tem resiliência limitada para aplicação externa. Em particular, o isolador da chave de aterramento tem resistência mecânica limitada e pode quebrar. Além disso, a chave de aterramento tem durabilidade ambiental limitada devido ao isolante de material plástico.
[007] A invenção refere-se a um conjunto de aparelho de comutador isolado a ar ou misto isolado a ar e gás. O conjunto de aparelho de comutador compreende um aparelho de comutador isolado a ar ou misto isolado a ar e gás e uma chave de aterramento. O aparelho de comutador compreende um compartimento de aparelho de comutador e um condutor central que se estende dentro do compartimento de aparelho de comutador. A chave de aterramento compreende um compartimento de comutador, uma haste de contato móvel e um contato elétrico fixo. O contato elétrico fixo é fixado ao condutor central. A haste de contato móvel é móvel em relação ao compartimento de comutador e ao contato elétrico fixo.
[008] A haste de contato móvel engata eletricamente o contato elétrico fixo quando a chave de aterramento está na posição fechada. A haste de contato móvel é desconectada eletricamente do contato elétrico fixo quando a chave de aterramento está na posição aberta.
[009] De acordo com a invenção, a chave de aterramento é constituída por um flange de isolamento composto por um corpo metálico e uma camada isolante dielétrica sobre o corpo metálico, sendo o compartimento do comutador conectado mecanicamente ao compartimento de aparelho de comutador através do flange de isolamento.
[010] Graças ao flange de isolamento do conjunto de aparelho de comutador isolado a gás da invenção, a chave de aterramento tem maior resiliência para aplicações externas. Em particular, o flange de isolamento tem alta resistência mecânica e não quebra facilmente. A flange de isolamento pode ser facilmente reciclada. A chave de aterramento isolada tem maior durabilidade ambiental.
[011] As características preferidas da invenção são citadas nas reivindicações dependentes.
[012] Esta invenção será melhor compreendida após a leitura da seguinte descrição de exemplos de formas de realização que não são de forma alguma limitativas, em que: - A Figura 1 mostra esquematicamente e parcialmente um conjunto de aparelho de comutador isolado a gás conhecido em seção transversal longitudinal; - A Figura 2 mostra esquematicamente uma parte de um conjunto de aparelho de comutador isolado a gás de acordo com uma primeira forma de realização da invenção em uma vista em perspectiva; - A Figura 3 mostra esquematicamente uma porção do conjunto de aparelho de comutador isolado a gás de acordo com uma primeira forma de realização da invenção em seção transversal longitudinal; - A Figura 4 mostra esquematicamente uma parte da conexão entre um aparelho de comutador e uma chave de aterramento do conjunto aparelho de comutador de acordo com a primeira forma de realização e em seção transversal; - A Figura 5a é um diagrama de circuito esquemático do conjunto de aparelho de comutador isolado a gás da primeira forma de realização quando a chave de aterramento está na posição fechada; - a Figura 5b é um diagrama de circuito esquemático do conjunto de aparelho de comutador isolado a gás da primeira forma de realização em uma posição aberta durante o funcionamento normal do conjunto de aparelho de comutador;
[013] As Figuras 2 a 4 mostram um conjunto de aparelho de comutador (1) isolado a ar ou misto isolado a ar e gás. O gás é um gás extintor de arco, como SF6 ou uma mistura de fluoronitrila, fluorocetonas, dióxido de carbono e/ou dioxigênio.
[014] O conjunto de aparelho de comutador (1) compreende um aparelho de comutador isolado a ar ou misto isolado a ar e gás (2) para cada fase de uma linha elétrica CA, uma chave de aterramento (10) para cada fase da linha elétrica CA, uma conexão de aterramento (9) e fixadores (20).
[015] Cada aparelho de comutador (2) compreende um compartimento de aparelho de comutador (3), um condutor central (7) e paredes de isolamento (6).
[016] A Figura 3 mostra de forma mais específica um aparelho de comutador (2) e uma chave de aterramento (10) de uma das fases da linha elétrica CA.
[017] Com referência à Figura 3, o compartimento de aparelho de comutador (3) inclui uma câmara de gás (2a) que é preenchida com ar ou uma mistura de ar e gás. O compartimento de aparelho de comutador (3) compreende um flange de montagem (8) ao qual a chave de aterramento (10) é fixada. O compartimento de aparelho de comutador (3) envolve o condutor central (7). O compartimento de aparelho de comutador (3) é conectado ao solo independentemente da chave de aterramento (10).
[018] O condutor central (7) compreende partes eletricamente ativas do aparelho de comutador (2). O condutor central (7) se estende longitudinalmente ao longo da direção longitudinal (X-X) do aparelho de comutador.
[019] Cada uma das paredes de isolamento (6) retém o condutor central (7) em relação ao compartimento de aparelho de comutador (3). Cada uma das paredes de isolamento (6) se estende radialmente em relação à direção longitudinal (X-X) do aparelho de comutador entre o condutor central (7) e o compartimento de aparelho de comutador (3).
[020] Com referência à Figura 2 e à Figura 3, cada chave de aterramento (10) compreende um compartimento de comutador (13), uma haste de contato móvel (12), um mecanismo de acionamento (11), um contato elétrico fixo (14) e um flange de isolamento (16). Cada chave de aterramento (10) é configurada para aterrar o condutor central (7) do aparelho de comutador (2) da fase correspondente.
[021] Na forma de realização divulgada, a direção longitudinal (Y- Y) da chave de aterramento é substancialmente perpendicular à direção longitudinal (X-X) do aparelho de comutador da fase correspondente.
[022] Com referência à Figura 3, o compartimento de comutador (13) envolve pelo menos parte da haste de contato móvel (12) e pelo menos parte do mecanismo de acionamento (11). O compartimento de comutador (13) é fixado ao compartimento de aparelho de comutador (3) pelo flange de isolamento (16) e pelos fixadores (20).
[023] O contato elétrico fixo (14) é fixado ao condutor central (7). O contato elétrico fixo (14) é, por exemplo, um condutor fêmea do tipo tulipa. Em particular, o contato elétrico fixo (14) pode compreender dedos de contato para fixar a haste de contato móvel (12).
[024] A haste de contato móvel (12) é anular ao longo da direção longitudinal (Y-Y) da chave de aterramento.
[025] A haste de contato móvel (12) é móvel ao longo da direção longitudinal (Y-Y) da chave de aterramento em relação ao compartimento de comutador (13) e ao contato elétrico fixo (14) entre uma posição alongada e uma posição retraída.
[026] A haste de contato móvel (12) na posição alongada engata eletricamente e mecanicamente o contato elétrico fixo (14). Quando a haste de contato móvel (12) engata eletricamente no contato elétrico fixo (14), a chave de aterramento (10) está em uma posição fechada.
[027] A haste de contato móvel (12) na posição retraída é eletricamente desconectada do contato elétrico fixo. Quando a haste de contato móvel (12) é desconectada eletricamente do contato elétrico fixo (14), a chave de aterramento (10) é uma posição aberta.
[028] O mecanismo de acionamento (11) é configurado para mover a haste de contato móvel (12) em relação ao compartimento de comutador (13) e ao contato elétrico fixo (14) entre a posição alongada e a posição retraída com um movimento de acionamento (11a) ao longo da direção longitudinal (Y-Y) da chave de aterramento.
[029] O flange de isolamento (16) compreende um corpo metálico e uma camada isolante dielétrica. O compartimento de comutador (13) é conectado mecanicamente ao compartimento de aparelho de comutador (3) através do flange de isolamento (16). O flange de isolamento (16) isola eletricamente o compartimento de aparelho de comutador (3) do compartimento de comutador (13).
[030] A camada eletricamente isolante cobre inteiramente o corpo metálico na forma de realização divulgada. A camada eletricamente isolante forma toda a superfície externa do flange de isolamento (16) na forma de realização divulgada.
[031] A camada isolante compreende uma camada de oxidação. Na primeira forma de realização divulgada, a camada de oxidação é feita do mesmo material metálico que o material metálico do corpo metálico do flange de isolamento (16).
[032] A camada de oxidação é feita por oxidação anódica do corpo metálico do flange de isolamento (16). O corpo metálico é feito, por exemplo, de alumínio e a camada de oxidação é feita, por exemplo, por anodização dura do corpo metálico. A camada de oxidação é especialmente feita de alumina neste caso.
[033] Os fixadores (20) incluem os primeiros fixadores (21, 23, 27) e os segundos fixadores (22, 25, 29). Os fixadores (20) fixam o compartimento de comutador (13) ao compartimento de aparelho de comutador (3) através do flange de isolamento (16).
[034] Os primeiros fixadores (21, 23, 27) estão dispostos em uma primeira fileira circular para fixar o compartimento de comutador (13) ao flange de isolamento (16). Cada um dos primeiros fixadores inclui um parafuso de metal (21), uma arruela de metal (23) e um pino de metal (29) na forma de realização divulgada.
[035] Os segundos fixadores (22, 25, 29) são dispostos em uma segunda fileira circular concêntrica com a primeira fileira circular e espaçados radialmente da primeira fileira circular. Os segundos fixadores (22, 25, 29) fixam o flange de isolamento (16) ao compartimento de aparelho de comutador (3).
[036] Os segundos fixadores (22, 23, 25) são fixadores isolados (22, 25, 29). Os segundos fixadores incluem, cada um, um parafuso de metal (22), uma arruela isolante dielétrica (25) e um pino isolante dielétrico (29).
[037] Cada uma das arruelas isolantes dielétricas (25) é feita de um material contendo plástico. O pino isolante dielétrico (29) também é feito de um material que contém plástico. A arruela isolante dielétrica (25) e o pino isolante dielétrico (29) são configurados para limitar o desgaste da camada isolante. Eles também contribuem para isolar eletricamente o compartimento de aparelho de comutador (3) do compartimento de comutador (13).
[038] A conexão de aterramento compreende uma estrutura de aterramento (9). A conexão de aterramento (9) é configurada para isolar eletricamente o compartimento de aparelho de comutador (3) do compartimento de comutador (13) junto com o flange de isolamento (16).
[039] A conexão de aterramento (9) é configurada para conectar eletricamente o compartimento de comutador (13) ao aterramento, quando a chave de aterramento (10) está na posição aberta e quando a chave de aterramento (10) está na posição fechada. A conexão de aterramento (9) é desconectada eletricamente da compartimento de aparelho de comutador (3).
[040] A estrutura de aterramento (9) é fixada no compartimento de comutador (13) da chave de aterramento (10) de cada fase. A estrutura de aterramento (9) compreende hastes de aterramento (90) e uma conexão de aterramento (91).
[041] As hastes de aterramento (90) estendem-se cada uma entre dois compartimentos de comutador (13) de duas fases diferentes do conjunto de aparelho de comutador (1). A conexão de aterramento (91) conecta as hastes de aterramento (90) ao solo independentemente de cada compartimento de aparelho de comutador (3).
[042] Com referência à Figura 5a, a conexão de aterramento (9) é conectada eletricamente ao condutor central (7), à haste de contato móvel (12) e ao compartimento de comutador (13), quando a chave de aterramento (10) está na posição fechada.
[043] Durante a operação de aterramento do conjunto de aparelho de comutador (1), cada chave de aterramento (10) é fechada e cada haste móvel (12) está na posição alongada.
[044] Com referência à Figura 5b, a conexão de aterramento (9) é conectada eletricamente à haste de contato móvel (12) e ao compartimento de comutador (13), quando a chave de aterramento (10) está na posição aberta.
[045] Durante a operação normal do conjunto de aparelho de comutador (1), cada chave de aterramento (10) é aberta e cada haste móvel (12) está na posição retraída. O condutor central (7) de cada aparelho de comutador (2) está sob média a alta tensão e/ou corrente.
[046] Graças a cada flange de isolamento (16) do conjunto de aparelho de comutador isolado a gás, cada chave de aterramento (10) tem maior resiliência para aplicações externas. Em particular, o flange de isolamento (16) possui alta resistência mecânica e não se romperá facilmente. O flange de isolamento (16) pode ser facilmente reciclado. A chave de aterramento (10) tem, portanto, maior durabilidade ambiental.
[047] As formas de realização descritas acima podem, obviamente, ser modificadas pelo técnico no assunto.
[048] O flange de isolamento (16) pode ser privado da camada eletricamente isolante próxima aos fixadores (20). No mínimo, a camada eletricamente isolante cobre o corpo metálico pelo menos em uma primeira superfície de contato do flange de isolamento (16) com o compartimento de aparelho de comutador (3). Além disso ou de forma alternativa, a camada eletricamente isolante cobre o corpo metálico pelo menos em uma segunda superfície de contato do flange de isolamento (16) com o compartimento de comutador (13).
[049] A camada isolante pode compreender um revestimento dielétrico, em vez de e além da camada de oxidação.
[050] A camada de oxidação pode ser feita de outro material metálico a partir do material metálico do corpo metálico do flange de isolamento (16), por exemplo, quando a camada de oxidação é depositada ou revestida no corpo metálico.
[051] Os fixadores (20) podem incluir um rebite, um pino e/ou uma porca e além ou em vez de parafusos e cavilhas.
[052] Os primeiros fixadores (21, 23, 27) podem ser fixadores isolados e/ou os segundos fixadores (22, 23, 25) podem ser fixadores de metal não isolados.
Claims (10)
1. CONJUNTO DE APARELHO DE COMUTADOR (1) isolado a ar ou misto isolado a ar e gás, compreendendo: um aparelho de comutador isolado a ar ou misto isolado a ar e gás (2) compreendendo um compartimento de aparelho de comutador (3) e um condutor central (7) que se estende dentro do compartimento de aparelho de comutador (3), uma chave de aterramento (10) compreendendo um compartimento de comutador (13), uma haste de contato móvel (12) e um contato elétrico fixo (14), em que o contato elétrico fixo (14) é preso ao condutor central (7), em que a haste de contato móvel (12) é móvel em relação ao compartimento de comutador (13) e ao contato elétrico fixo (14), em que a haste de contato móvel (12) engata eletricamente no contato elétrico fixo (14) quando a chave de aterramento (10) está em uma posição fechada e em que a haste de contato móvel (12) é desconectada eletricamente do contato elétrico fixo (14) quando a chave de aterramento (10) estiver em uma posição aberta, caracterizado por a chave de aterramento (10) compreender um flange de isolamento (16) que compreende um corpo metálico e uma camada isolante dielétrica no corpo metálico, e pelo compartimento de comutador (13) ser conectado mecanicamente ao compartimento de aparelho de comutador (3) através do flange de isolamento (16).
2. CONJUNTO DE APARELHO DE COMUTADOR (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela camada eletricamente isolante formar substancialmente toda a superfície externa do flange de isolamento (16).
3. CONJUNTO DE APARELHO DE COMUTADOR (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela camada isolante compreender uma camada de oxidação, em que a camada de oxidação é de forma preferencial feita do mesmo material metálico que o material metálico do corpo metálico.
4. CONJUNTO DE APARELHO DE COMUTADOR (1), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela camada de oxidação ser feita por oxidação anódica do corpo metálico do flange de isolamento (16), de forma preferencial por anodização dura do corpo metálico.
5. CONJUNTO DE APARELHO DE COMUTADOR (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo conjunto de aparelho de comutador (1) compreender fixadores (20) para fixação do compartimento de comutador (13) ao compartimento de aparelho de comutador (3) através do flange de isolamento (16).
6. CONJUNTO DE APARELHO DE COMUTADOR (1), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelos fixadores (20) incluírem primeiros fixadores (21, 23, 27) dispostos em uma primeira fileira anular para fixação do compartimento de comutador (13) ao flange de isolamento (16), e em que os fixadores (20) incluem segundos fixadores (22, 25, 29) dispostos em uma segunda fileira anular concêntrica com a primeira fileira anular e espaçados radialmente da primeira fileira anular, em que os segundos fixadores (22, 25, 29) fixam o flange de isolamento (16) ao compartimento de aparelho de comutador (3).
7. CONJUNTO DE APARELHO DE COMUTADOR (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 6, caracterizado pelos fixadores (20) incluírem fixadores isolados (22, 25, 29), cada um incluindo um parafuso de metal (22) e uma arruela isolante dielétrica (25) feito de um material contendo plástico, em que os fixadores isolados (22, 25, 29) de forma preferencial cada um inclui ainda um pino isolante dielétrico (29) feito de um material contendo plástico.
8. CONJUNTO DE APARELHO DE COMUTADOR (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo conjunto de aparelho de comutador (1) compreender uma conexão de aterramento (9) para conectar eletricamente o compartimento de comutador (13) ao solo, quando a chave de aterramento (10) está na posição aberta e quando a chave de aterramento (10) está na posição fechada.
9. CONJUNTO DE APARELHO DE COMUTADOR (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela conexão de aterramento (9) ser conectada eletricamente ao condutor central (7), à haste de contato móvel (12) e ao compartimento de comutador (13) quando a chave de aterramento (10) está na posição fechada, em que a conexão de aterramento é desconectada eletricamente do compartimento de aparelho de comutador (3) quando a chave de aterramento (10) está na posição aberta.
10. CONJUNTO DE APARELHO DE COMUTADOR (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 9, caracterizado pelo conjunto de aparelho de comutador (1) compreender um aparelho de comutador isolado a ar ou misto isolado a ar e gás (2) para cada fase de uma linha elétrica de corrente alternada, em que o conjunto de aparelho de comutador (1) compreende uma chave de aterramento (10) para cada fase de uma linha elétrica de corrente alternada, em que cada aparelho de comutador (2) inclui um compartimento de aparelho de comutador (3) e um condutor central (7) que se estende dentro do compartimento de aparelho de comutador (3), em que cada chave de aterramento (10) compreende um compartimento de comutador (13), uma haste de contato móvel (12), um contato elétrico fixo (14) e um flange de isolamento (16) que compreende um corpo metálico e uma camada isolante dielétrica no corpo metálico, em que a conexão de aterramento compreende uma estrutura de aterramento (9) fixa ao compartimento de comutador (13) da chave de aterramento (10) de cada fase, em que a estrutura de aterramento (9) compreende hastes de aterramento (90), cada uma se estendendo entre dois compartimentos de comutador (13) do conjunto de aparelho de comutador (1).
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