BR112013018334B1 - Disposição de proteção elétrica para um ponto de desconexão na fiação para um transformador hvdc ou um indutor hvdc na fiação para um transformador hvdc ou um indutor hvdc - Google Patents

Abstract

disposição de proteção elétrica para um ponto de desconexão na fiação para um componente hvdc. a presente invenção refere-se a uma disposição de proteção elétrica (1) de um ponto de desconexão de um conduto para um componente hvdc, em particular um transformador hvdc ou um indutor hvdc. a disposição de proteção (1) consiste em dois eletrodos tubulares externos (10, 20) e um tubo interno (30) no interior dos dois eletrodos tubulares externos (10, 20), o dito tubo interno criando uma ponte no espaço (50) no ponto de desconexão entre dois eletrodos tubulares externos (10, 20). os campos elétricos são conduzidos através do ponto de desconexão através do dito tubo interno (30). as resistências do campo de corrente direta máximas inferiores são, dessa forma, produzidas ao invés de sem o dito tubo interno (30). a geometria substancialmente tubular dos dois eletrodos tubulares externos (10, 20) e do tubo interno (30) garante uma capacidade de produção simples e barata. adicionalmente, uma tolerância grande pode ser garantida com relação às seções a serem conectadas com relação uma à outra devido a espaços maiores também serem unidos pelo tubo interno (30).

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma disposição de proteção elétrica para um ponto de desconexão na fiação para um componente HVDC, em particular um transformador HVDC ou um indutor HVDC, onde a fiação é formada no ponto de desconexão por dois eletrodos tubulares.

[002] A conexão elétrica das instalações elétricas, em particular as instalações de alta voltagem, exige uma disposição técnica considerável para a proteção elétrica das linhas de alta voltagem de entrada e saída. Em particular, no caso de linhas de saída para instalações elétricas, a proteção elétrica precisa ser fornecida durante todo o tempo e através de todo o comprimento da fiação. Em particular, em casos onde a instalação elétrica é um transformador preenchido com óleo ou um indutor para voltagens de operação altas, a fiação é disposta em uma cúpula aterrada e contendo óleo da instalação elétrica correspondente.

[003] Basicamente para as voltagens CC altas, como ocorre no caso de transmissão de corrente direta de alta voltagem (HVDC) durante teste de voltagem CC, por exemplo, a proteção elétrica da fiação é indispensável.

[004] Por exemplo, a conexão de linha de alta voltagem dos enrolamentos em um transformador HVDC precisa ser eletricamente protegida através de todo o comprimento entre as linhas de saída dos enrolamentos. Tal proteção normalmente compreende um eletrodo tubular e um sistema de proteção cercando o dito eletrodo tubular e compreendendo proteções individuais aninhadas uma dentro da outra. As cavidades fornecidas dentro dessa proteção são preenchidas com um líquido isolante, normalmente um óleo, para melhor isolamento. Para simplificar a montagem, essa proteção compreende normalmente duas peças que se abrem no lado do enrolamento para dentro das linhas de saída dos enrolamentos e são conectadas uma à outra em um ponto de desconexão disposto entre as duas.

[005] Atualmente, as disposições de proteção são conhecidas nas quais duas peças, cada uma compreendendo um eletrodo tubular e um sistema de proteções que cercam o dito eletrodo tubular, possuem diâmetros diferentes e podem, dessa forma, ser movidos um dentro do outro. As proteções frequentemente possuem elementos adicionais para o travamento. Devido ao diâmetro alterado na conexão com os elementos adicionais das proteções, a cunhagem das peças empurradas uma dentro da outra é alcançada. Um problema com isso consiste no fato de o travamento das peças só ocorrer precisamente em uma posição ou em uma região muito restrita, com o resultado de as peças precisarem combinar com precisão uma com a outra. A compensação de tolerâncias com relação aos comprimentos axiais é, por-tanto, associada com a complexidade considerável.

[006] DE 690 24 335 T2 descreve uma bucha para voltagens CC altas. De acordo com a invenção descrita aqui, o controle capacitivo do campo elétrico é alcançado por meio de um corpo de capacitor disposto em torno do ponto de desconexão. Nesse caso, dependendo dos raios do corpo de capacitor dispostos um dentro do outro, uma posição é definida na direção axial com relação à bucha em linha que é formada como um tipo de cone truncado direcionado para fora.

[007] Adicionalmente, EP 0 169 922 B1 descreve um elemento isolante para dispositivos de alta voltagem. De acordo com a descrição apresentada aqui, um cilindro isolante possui uma espessura de parede reduzida em uma região de sobreposição e é chanfrado de modo que o cilindro isolante correspondente com uma redução correspondente na espessura de parede e chanfradura na região de sobreposição seja utilizado na região de sobreposição.

[008] Adicionalmente, EP 1 487 074 A1 descreve um corpo de envolvimento para um cabo de alta voltagem, onde o corpo de envolvimento compreende pelo menos dois corpos parciais, que podem ser conectados um dentro do outro e possuem elementos de controle de campo ou elementos isolantes, onde uma vez que os corpos parciais foram conectados juntos, os mesmos formam o corpo de envolvimento de encaixe de forma.

[009] Adicionalmente, DE 10 2006 008 922 B4 descreve uma disposição de proteção, na qual dois elementos de acoplamento correspondentes a, em cada caso, um eletrodo de controle tubular e uma proteção envolvendo esse eletrodo de controle podem ser movidos um dentro do outro de tal forma que englobem um ao outro mecanicamente.

[0010] É necessário em todas as soluções da técnica anterior que um envolvimento mecânico das proteções uma dentro da outra não permita qualquer, ou apenas uma pequena tolerância com relação ao ponto de travamento das peças com relação uma à outra e para que as peças tenham um formato geometricamente complexo e, portanto, sejam complicadas de fabricar.

[0011] O objetivo da presente invenção, portanto, consiste no fornecimento de uma disposição de proteção elétrica que possa ser produzida rapidamente e com facilidade e permita a montagem simples.

[0012] A invenção fornece um tubo interno disposto no interior dos dois eletrodos tubulares externos de tal forma que esse tubo interno crie uma ponte no espaço formando os pontos de desconexão entre os eletrodos tubulares externos. O tubo interno pode ser fabricado a partir de um material isolante, por exemplo, um material de celulose, tal como um painel prensado, ou um material condutor, por exemplo, um metal.

[0013] Os campos elétricos são direcionados através de um ponto de desconexão através desse tubo interno. Isso resulta em intensidades de campo de voltagem CC máximas relativamente baixas em comparação com a técnica anterior conhecida. A geometria substancialmente tubular dos dois eletrodos tubulares externos e o tubo interno garante uma capacidade de produção simples e barata. Adicionalmente, uma tolerância grande com relação às peças a serem conectadas com relação uma à outra pode ser vantajosamente garantida visto que mesmo espaços relativamente grandes podem ser unidos pelo tubo interno.

[0014] No contexto da invenção, tubular significa que os elementos projetados dessa forma possuem uma extensão longitudinal na direção axial e possuem, preferivelmente uma seção transversal que é virtualmente na forma de um anel circular. Nesse caso, o elemento projetado dessa forma, em cada caso, não precisa ser completamente formado como um tipo de tubo, no entanto, mas também pode ter recortes e aberturas parciais nos segmentos. As seções transversais desviando disso, tal como estruturas elípticas, triangulares ou poligonais, por exemplo, são, obviamente, possíveis.

[0015] No contexto da invenção, um eletrodo tubular é um eletrodo em formato de tubo, onde "eletrodo"indica um componente consistindo de um material eletricamente condutor. Com relação aos transformadores HVDC, tal como na presente invenção, os eletrodos tubulares são normalmente fabricados a partir de cobre.

[0016] Em uma configuração vantajosa da invenção, o tubo interno está na forma de um eletrodo tubular. O tubo interno é, dessa forma, produzido a partir de um material eletricamente condutor. Portanto, o direcionamento seguro dos campos através do ponto de desconexão e a proteção aperfeiçoada são vantajosamente fornecidos.

[0017] Em uma configuração vantajosa adicional, os eletrodos tubulares externos são formados com o mesmo diâmetro. Dessa forma, os mesmos materiais brutos podem ser utilizados para ambos os eletrodos tubulares externos, o que reduz a complexidade envolvida na fabricação. Os eletrodos tubulares externos podem, obviamente, também ser formados com diferentes diâmetros se propriedades de proteção aperfeiçoadas puderem ser alcançadas.

[0018] Vantajosamente, um dos eletrodos tubulares externos pode ser movido com relação ao outro eletrodo tubular e ao tubo interno. Dessa forma, a compensação de tolerâncias e a combinação do comprimento axial podem ser facilmente realizados. O possível tamanho da usinagem de comprimento pode ser determinado pelo comprimento do tubo interno.

[0019] Adicionalmente, é vantajoso se fixar o tubo interno a um dos eletrodos tubulares externos. A fixação pode ser realizada por meio de união adesiva ou parafuso, por exemplo. Isso garante que o tubo interno não possa ser movido enquanto o outro eletrodo tubular externo é movido e a criação de uma ponte do espaço entre os eletrodos tubulares externos é garantida com segurança.

[0020] Em uma configuração vantajosa adicional, os dois eletrodos tubulares externos são fornecidos com uma camada isolante pelo menos no lado externo. Essa camada isolante, devido à homogeneização das distribuições de resistência de campo elétrico ao longo dos eletrodos tubulares externos, garante as propriedades de proteção aperfeiçoadas.

[0021] É vantajoso também pelas razões mencionadas se fornecer o tubo interno com uma camada isolante pelo menos no lado externo quando o tubo interno está na forma de um eletrodo tubular.

[0022] Tanto no caso dos eletrodos tubulares externos e quanto no caso do tubo interno, essa camada isolante garante propriedades de proteção aperfeiçoadas devido à homogeneização da distribuição de resistência de campo elétrico.

[0023] É da mesma forma vantajoso aqui que os eletrodos tubulares externos na região do ponto de desconexão exija uma aplicação reduzida de isolamento em comparação com as regiões fora do ponto de desconexão. Isso significa que um campo de voltagem CC menor ocorre na camada isolante, por exemplo, no papel da região de ponto de desconexão, e os parâmetros de desenho elétrico permissível são obedecidos.

[0024] Vantajosamente, essa camada isolante dos eletrodos tubulares externos ou do tubo interno é formada a partir de um material de celulose, em particular como isolamento de papel. O isolamento de papel possui propriedades isolantes particularmente favoráveis para a aplicação em um transformador HVDC e podem ser combinadas facilmente com os parâmetros de desenho elétrico devido ao número de camadas de papel utilizado.

[0025] Em uma configuração vantajosa adicional, um sistema de proteção compreendendo proteções individuais é disposto em torno de cada um dos eletrodos tubulares externos. Essas proteções podem ser fabricadas a partir de compensado, por exemplo. Essas proteções são dispostas de forma concêntrica em torno dos eletrodos tubulares externos. A mais interna dessas proteções é fixada em cada caso ao eletrodo tubular externo correspondente, por exemplo, por meio de união adesiva. As proteções posicionadas mais para fora são fixadas à proteção mais próxima posicionada mais para dentro, diretamente ou com o auxílio de espaçadores, tal como tiras, por exemplo. O sistema de proteção se estende ao longo de todo o comprimento do eletrodo tubular externo correspondente. Na região do ponto de desconexão, no entanto, o sistema de proteção de um eletrodo tubular externo pode ser mais curto, e o do outro eletrodo tubular externo pode ser mais longo, do que o eletrodo tubular correspondente, com o resultado de o espaço entre as proteções individuais não se sobrepor ao espaço entre os eletrodos tubulares externos. Esse sistema de proteção garante a resistência dielétrica aperfeiçoada.

[0026] Adicionalmente, é vantajoso que, na região do ponto de desconexão, proteções adicionais sejam encaixadas fora dos eletrodos tubulares externos, onde essas proteções adicionais se sobrepõem na região do ponto de desconexão com o sistema de proteção dos eletrodos tubulares eternos. Em contraste com os sistemas de proteção dos eletrodos tubulares que se estendem através do comprimento dos eletrodos tubulares, as proteções adicionais se estendem além da região do ponto de desconexão apenas até onde uma sobreposição seja fornecida entre os sistemas de proteção dos eletrodos tubulares externos e as proteções adicionais na região de mobilidade dos eletrodos tubulares externos também. Essas proteções adicionais criam uma ponte entre a parte externa do ponto de desconexão dos eletrodos tubulares externos e garantem de forma vantajosa o direcio-namento uniforme dos campos na região dos espaços entre os eletrodos tubulares externos e os espaços entre os sistemas de proteção dos eletrodos tubulares externos.

[0027] Uma configuração ilustrativa será explicada com referência às figuras, nas quais:

[0028] A figura 1 ilustra uma vista em corte esquemático de uma disposição de proteção elétrica de acordo com a invenção na região de um ponto de desconexão;

[0029] A figura 2 ilustra uma vista esquemática de uma disposição de proteção elétrica de acordo com a invenção do ponto de desconexão ilustrado na figura 1 entre dois enrolamentos.

[0030] A figura 1 ilustra um detalhe de uma disposição de proteção de acordo com a invenção na região de um ponto de desconexão 1 no estado completamente montado. Uma linha de condução de corrente 2 é localizada no centro de uma disposição rotativamente simétrica em torno do eixo geométrico de rotação 4, que é ilustrado por linhas tracejadas aqui. Essa linha de condução de corrente 2 representa uma conexão elétrica entre dois enrolamentos de um transformador (não ilustrado aqui) e pode compreender condutores de cobre trançados, por exemplo, que são normalmente enrolados com fita de algodão para fins de isolamento. Dois eletrodos tubulares externos 10, 20 dispostos concentricamente em torno da linha de condução de corrente 2 cercam a linha de condução de corrente 2 do lado direito e lado esquerdo, de um ponto de desconexão. Um espaço axial 50 é localizado na região do ponto de desconexão entre dois eletrodos tubulares externos 10, 20. As extremidades dos eletrodos tubulares externos 10, 20 são mais espessas a fim de evitar uma concentração de linhas de força nesse ponto. Uma camada isolante 40, por exemplo, consistindo de papel, e localizada nos lados externos dos eletrodos tubulares externos 10, 20. Na extremidade mais espessa dos eletrodos tubulares externos 10, 20, essa camada isolante 40 é passada em torno da extremidade para o lado interno. Um tubo interno 30 é localizado entre dois eletrodos tubulares externos 10, 20 e a linha de condução de corrente 2, com o resultado de o espaço 50 ser unido. Na modalidade ilustrativa ilustrada, o tubo interno 30 está na forma de um eletrodo tubular e suporta parcialmente o isolamento de papel 32 no lado externo. O comprimento do tubo interno 30 deve ser pelo menos três vezes a largura do espaço 50 formado pelos dois eletrodos tubulares externos 10, 20. O tubo interno 30 é enroscado de forma fixa a um dos eletrodos tubulares ex-ternos 20 por meio de quatro parafusos 60 em uma parte não coberta pela camada isolante. Outros tipos de fixação alternativos são possíveis, por exemplo, união adesiva.

[0031] Os dois eletrodos tubulares externos 10, 20 são, cada um, cercados no lado de fora por um sistema de proteção dedicado. No caso do eletrodo tubular externo da direita 10, o sistema de proteção é formado a partir das proteções 11. No caso do eletrodo tubular externo da esquerda 20, o sistema de proteção compreende as proteções 21. Na modalidade ilustrativa ilustrada, os sistemas de proteção são formados a partir de, em cada caso, duas proteções, mas é possível também que muitas proteções mais sejam fornecidas. As proteções 11,21 são conectadas de forma fixa uma à outra e ao eletrodo tubular externo associado 10, 20 por tiras ou espaçadores (não ilustrados aqui), por exemplo. Os dois sistemas de proteção 11, 21, são, dessa forma, dispostos nos eletrodos tubulares externos 10, 20 de tal forma que o espaço formado não se sobreponha ao espaço 50 formado pelos dois eletrodos tubulares externos 10, 20. Os sistemas de proteção 11,21 se estendem para fora do detalhe ilustrado aqui, em cada caso, ao longo de seu eletrodo tubular externo associado até o sistema de chaminé do enrolamento.

[0032] Adicionalmente, proteções adicionais dispostas concentri- camente 31 são localizadas na região do ponto de desconexão. Na modalidade ilustrativa ilustrada, três proteções adicionais 31 são ilustradas. Essas proteções adicionais se sobrepõem aos dois eletrodos tubulares externos 10, 20 e sistemas de proteção associados 11, 21 na direção axial na região do ponto de desconexão. A região de sobreposição das proteções adicionais individuais 31 com os eletrodos tubulares externos pode diferir em tamanho. As proteções adicionais 31 são fixadas a um dos eletrodos tubulares externos ou às proteções associadas 11, por exemplo, por meio de união adesiva e amarração.

[0033] As proteções adicionais 31 tornam a distribuição da resistência de campo homogênea na região do espaço dos eletrodos tubulares externos 10, 20 e na região do espaço das proteções 31 formando o sistema de proteção.

[0034] Para fins de montagem, a peça direita do ponto de desconexão compreendendo o eletrodo tubular externo direito 10 e as proteções 11 fixadas ao mesmo é empurrado para dentro da peça esquerda compreendendo o eletrodo tubular esquerdo 20, as proteções associadas 21 fixadas ao mesmo, o tubo interno 30 fixado ao eletrodo tubular 20 e as proteções adicionais 31 fixadas ao eletrodo tubular 20 e às proteções 21.

[0035] A figura 2 ilustra um transformador 6 com dois enrolamentos 9 ilustrados na forma simplificada. Uma linha de voltagem alta com a proteção 7 conecta os dois enrolamentos 9. A linha de saída da linha de alta voltagem 7 dos enrolamentos 9 é fornecida através dos sistemas de chaminé de proteção 8. A disposição de proteção elétrica 1 de um ponto de desconexão de acordo com a invenção é localizada em um ponto entre os enrolamentos 9. Em virtude da possibilidade de mobilidade da disposição de proteção, a compensação dos comprimentos excessivos axiais ou comprimentos encurtados das linhas 7 pode ser fornecida.

Claims (11)

1. Disposição de proteção elétrica (1) para um ponto de desconexão na fiação para um transformador HVDC ou um indutor HVDC, sendo que a fiação é formada no ponto de desconexão por dois eletrodos tubulares, sendo que os eletrodos tubulares serem dispostos como o eletrodo tubular externo (10, 20) em ambos os lados do ponto de desconexão, e um tubo interno (30) é disposto no interior dos dois eletrodos tubulares externos (10, 20) de tal forma que cria uma ponte no espaço (50) formando o ponto de desconexão entre os eletrodos tubulares externos (10, 20), sendo que um sistema de proteção compreendendo proteções individuais (11, 21) ser disposto em torno de cada um dos eletrodos tubulares externos (10, 20) ao longo de todo o comprimento do correspondente eletrodo tubular externo (10, 20), caracterizado pelo fato de que na região do ponto de desconexão, o sistema de proteção de um eletrodo tubular externo (10, 20) é mais curto, e do outro eletrodo tubular externo (10, 20) é mais longo, do que o eletrodo tubular correspondente, com um espaço axial formado pelas proteções (11, 21) isento de sobreposição com o espaço axial (50) do ponto de desconexão.

2. Disposição de proteção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o tubo interno (30) estar na forma de um eletrodo tubular.

3. Disposição de proteção, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de os eletrodos tubulares externos (10, 20) possuírem o mesmo diâmetro.

4. Disposição de proteção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de um dos eletrodos tubulares externos (10, 20) ser móvel na direção axial com relação ao outro eletrodo tubular externo (10 ou 20) e com relação ao tubo interno (30).

5. Disposição de proteção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de o tubo interno (30) ser fixado em um dos eletrodos tubulares externos (10, 20).

6. Disposição de proteção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de os dois eletrodos tubulares externos (10, 20) possuírem uma camada de isolamento (40) pelo menos no lado externo.

7. Disposição de proteção, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de a camada isolante (40) na região do ponto de desconexão possuir uma espessura reduzida em comparação com as regiões fora do ponto de desconexão.

8. Disposição de proteção, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de a camada isolante (40) consistir em um material de celulose, em particular isolamento com papel.

9. Disposição de proteção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de o tubo interno (30) possuir uma camada isolante (32) pelo menos no lado externo.

10. Disposição de proteção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de a camada isolante (32) consistir em um material de celulose, em particular isolamento com papel.

11. Disposição de proteção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de proteções adicionais (31) serem encaixadas fora dos eletrodos tubulares externos (10, 20) na região do ponto de desconexão, em que essas proteções adicionais (31) se sobrepõem na região do ponto de desconexão com o sistema de proteção (11,21) dos eletrodos tubulares externos (10, 20).

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