BR112013022018B1 - método de junção de dois cabos impregnados de alta voltagem, junta para emendar dois cabos impregnados de alta voltagem, e, linha de fornecimento de energia - Google Patents

Abstract

método de junção de dois cabos impregnados de alta voltagem, junta para emendar dois cabos impregnados de alta voltagem, e, linha de fornecimento de energia um método de junção de dois cabos impregnados de alta voltagem (10a, 10b), cada um compreendendo um núcleo condutor, feito de um condutor (12a, 12b) envolto em uma camada semicondutora interna (14a, 14b), uma camada de isolamento de cabo (16), impregnada com um composto viscoso, radialmente externa ao núcleo condutor (13), uma camada semicondutora externa (18) radialmente externa à camada de isolamento de cabo (16) e pelo menos uma camada de proteção radialmente externa à camada semicondutora externa. uma junta para emendar dois cabos impregnados de hv e uma linha de fornecimento de energia compreendendo pelo menos uma junta, são expostas.

Description

“MÉTODO DE JUNÇÃO DE DOIS CABOS IMPREGNADOS DE ALTA VOLTAGEM, JUNTA PARA EMENDAR DOIS CABOS IMPREGNADOS DE ALTA VOLTAGEM, E, LINHA DE FORNECIMENTO DE ENERGIA” A presente invenção se refere a uma junta para cabos impregnados de alta voltagem (HV), bem como a uma linha de fornecimento de energia compreendendo pelo menos uma de tais juntas, e um método de junção de cabos impregnados de HV.

Mais especificamente, a invenção se refere a juntas para cabos de HV para transporte de corrente contínua (CC) e corrente alternada (CA), preferivelmente para aplicações terrestres (possivelmente no subsolo).

Na presente descrição e reivindicações: - com “alta voltagem” ou HV é pretendido indicar voltagens superiores a 35 kV, abrangendo assim uma faixa às vezes indicada como “voltagem extra-alta” (EHV) usada para cabos capazes de transportar voltagens superiores a 200 kV; - com “cabo impregnado” é pretendido indicar um cabo isolado com papel ou laminado de papel-polipropileno (PPL) que é impregnado com um composto viscoso, especialmente projetado para transmissão de alta voltagem, terrestre bem como submarino; a viscosidade do composto de impregnação é tipicamente de cerca de 900-1500 cSt a 60°C para aplicação de CC e de 4-180 cSt a 40°C para aplicação de CA; - com “junta” é pretendido indicar um conjunto adaptado para conectar mecanicamente e eletricamente dois cabos elétricos; - com “núcleo condutor” é pretendido indicar um condutor elétrico envolvido por uma camada semicondutora interna em contato direto com o mesmo; - os termos “radial” e “longitudinal” são usados para indicar uma direção, respectivamente, perpendicular e paralela a um eixo longitudinal de referência das extremidades de cabo e conjunto de junção; as expressões “radialmente interno” e “radialmente externo” são usadas para indicar uma posição ao longo de uma direção radial com relação ao eixo longitudinal acima mencionado, enquanto as expressões “longitudinalmente interno” e “longitudinalmente externo” são usadas para indicar uma posição ao longo de uma direção paralela ao acima mencionado eixo longitudinal e com relação a um plano de referência perpendicular ao dito eixo longitudinal e interceptando a junta em uma porção central do mesmo; - uma dimensão ao longo da direção axial é denominada “comprimento”, enquanto uma dimensão ao longo da direção radial é denominada “espessura”; - “grau de afilamento” é usado para indicar a relação entre espessura máxima e comprimento de uma porção tendo uma variação de dimensão radial; - os termos “condutor”, “isolado”, “conectado” e outros termos que poderiam ter um significado térmico ou mecânico são usados no significado elétrico, a menos que especificado ao contrário.

Para a finalidade da presente descrição e das reivindicações anexas, exceto onde indicado ao contrário, todos os números que expressam quantias, quantidades, percentagens, e outros, devem ser entendidos como sendo modificados em todos os casos pelo termo "cerca de". Também, todas as faixas incluem qualquer combinação dos pontos máximos e mínimos expostos e incluem quaisquer faixas intermediárias nas mesmas, que podem ou não podem estar especificamente enumeradas aqui.

Redes ou sistemas de transmissão de energia elétrica de alta voltagem são usados, por exemplo, para transmitir energia elétrica a partir de uma instalação de geração de energia para um usuário, tal como uma cidade, uma fábrica ou outro consumidor. Tais redes podem compreender cabos impregnados.

Cabos impregnados são usualmente usados para transportar corrente contínua de alta voltagem (HVCC). Cabos de HVCC são principalmente usados para aplicações submarinas por causa dos longos comprimentos de extensão envolvidos, que tomam o uso dos cabos de CA não prático devido às altas perdas para corrente capacitiva. Aplicações terrestres de cabos de HVCC são frequentemente limitadas a porções na terra de conexões submarinas devido aos altos curtos de transporte e lançamento.

Nas extensões terrestres de cabos impregnados, devido ao grande peso por unidade de comprimento de tais cabos (de cerca de 30 a 60 km/m), cada porção de cabo pode ser de somente aproximadamente um quilômetro de comprimento, o que significa que uma junta é requerida correspondentemente com frequência. A junção de porções de cabos impregnados de acordo com o estado da técnica é uma operação demorada e cara porque ela envolve a reconstrução de todas as camadas de cabo, e em particular da camada de isolamento.

Por exemplo, a US 3.017.306 expõe a construção do isolamento em juntas para cabos elétricos de alta tensão que são isolados com papel impregnados. Os condutores desencapados são mecanicamente e eletricamente conectados por meio de uma braçadeira; então, depois de ter sido removido o comprimento desejado da capa metálica a partir das extremidades de cabo a serem unidas, uma porção do isolamento é removida a partir dos condutores de cabo de forma a deixar uma ponta de lápis apontada ou, perfil em degrau, do isolamento sobre os condutores, e então, o isolamento é reconstruído por meio de fitas ou tubos de papel, geralmente para um diâmetro maior do que aquele do isolamento de cabo original .Mais especificamente, é enrolado, sobre a camada helicoidal externa de papel de cada núcleo de cabo a ser unido, um tubo auxiliar de papel, papel este que pode ser impregnado com isolamento de óleo ou outro apropriado isolamento e de pequena espessura. O espaço entre os tubos auxiliares é então cheio ou com um tubo de papel auxiliar ou com uma série de fitas ou tubos de papel até o diâmetro externo dos ditos tubos de papel auxiliares, de forma a obter uma superfície cilíndrica uniforme. Sobre esta superfície, um único tubo de papel externo pré-formado é instalado. Em seguida, as porções excessivas dos tubos de papel são removidas. Uma blindagem elétrica contínua pode ser aplicada no exterior do tubo de papel externo por enrolamento sobre o mesmo de um fio de metal ou fita tecida de metal em estreita formação de bobina, enrolamento este que é então conectado à capa de metal do cabo.

Um baixo grau de afílamento é proporcionado ao isolamento de cabo durante sua remoção principalmente por causa da necessidade de criação, depois da reconstrução do isolamento, de trajetos suficientemente longos de forma a impedir a propagação de possíveis descargas. O isolamento é tipicamente removido manualmente.

Devido ao diâmetro do isolamento e ao baixo grau de afílamento, uma grande quantidade de isolamento deve ser primeiro removida e então reconstruída. Cada junta usualmente requer cerca de uma semana de trabalho para ser completada, a junta propriamente dita pode ter um comprimento de até 8 metros, o que implica em problemas de encapamento e custo. A reconstrução do isolamento também tem lugar manualmente, por enrolamento apertado de bobinas de uma tira de papel de estiramento. A operação de junção integral deve ser realizada em um ambiente controlado, por exemplo, com uma umidade controlada, pelo menos até a proteção da camada de isolamento. Uma tampa ou abrigo similar deve ser elevado em tomo da junta.

Por conseguinte, existe a necessidade de reduzir a operação de junção de cabos impregnados de HV, tanto em termos de tempo quanto de espaço - e, consequentemente, de custo -, enquanto se preserva a precisão e eficiência dos mesmos.

Foi confrontado o problema técnico de prover uma técnica de junção que é precisa e efetiva em termos de custo.

Foi entendido que um campo elétrico aceitável pode ser obtido em uma junta de isolamento com papel impregnado mesmo sem remover o isolamento de cabo de acordo com um perfil com um baixo grau de afilamento.

Em particular, verificou-se que o problema acima pode ser solucionado pelas seguintes provisões: - remover a camada de isolamento impregnada, de cada extremidade de cabo a ser unida, por corte da espessura inteira da camada substancialmente perpendicularmente ao eixo de cabo longitudinal; - conectar os condutores dos dois cabos; - encher o espaço entre as extremidades das camadas de isolamento com um elemento condutor; - cobrir o elemento condutor com uma camada semicondutora que se estende sobre as extremidades das camadas de isolamento; e - aplicar um isolamento impregnado estratificado sobre dita camada semicondutora.

Desta maneira, a restrição de ter uma interface “do tipo de lápis” entre as camadas de isolamento originais e as aplicadas para aumentar o trajeto e para evitar possíveis descargas é aliviada. Também, o gradiente elétrico resultante é uniforme na junta de cabo. Além disso, tempo e espaço para a junção de cabo são consideravelmente reduzidos.

Verificou-se que a provisão de um isolamento impregnado estratificado que sobrepõe o isolamento impregnado original pode ter outro efeito benéfico, isto é, aquele de evitar a reconstrução de outras camadas de cabo removidas para desencapar o isolamento e o condutor, tipicamente camada/s de metal e revestimento/s polimérico/s, daqui em diante referidas como “camadas de proteção”.

Verifícou-se que, em uma junta de cabo em que um isolamento estratificado que sobrepõe a camada de isolamento original é aplicado, as camadas de proteção removidas podem ser funcionalmente substituídas por posicionamento de um revestimento de metal contendo um composto viscoso de impregnação, o revestimento este que vantajosamente inclui um dispositivo de compensação de volume, preferivelmente encerrado dentro do revestimento. O revestimento de metal provê proteção para a junta de cabo e mantém o composto viscoso impregnando as camadas de isolamento.

Consequentemente, em um aspecto a presente invenção se refere a um método de junção de dois cabos impregnados de alta voltagem, cada um compreendendo um núcleo condutor, feito de um condutor envolto em uma camada semicondutora interna, uma camada de isolamento de cabo, impregnada com um composto viscoso, radialmente externa ao núcleo condutor, uma camada semicondutora externa radialmente externa à camada de isolamento de cabo e pelo menos uma camada de proteção radialmente externa à camada semicondutora externa, o método compreendendo as etapas de: - expor um comprimento de dita camada de isolamento de cabo impregnada de cada extremidade de cabo por remoção da pelo menos uma camada de proteção e da camada semicondutora externa, - expor um comprimento de terminal do condutor de cada extremidade de cabo por corte essencialmente perpendicularmente ao eixo longitudinal de cada cabo da porção de dita camada de isolamento de cabo impregnada e por remoção da camada semicondutora interna, - conectar mecanicamente e eletricamente os ditos condutores, - encher pelo menos em parte o espaço deixado pela camada de isolamento de cabo impregnada removida com um inserto condutor, - prover uma camada semicondutora intermediária para circundar o inserto condutor e se encostando sobre porções de camadas de isolamento de cabo adjacentes ao inserto condutor, - aplicar um isolamento estratificado, impregnado com um composto viscoso, sobrepondo longitudinalmente o comprimento exposto da camada de isolamento de cabo impregnada de cada extremidade de cabo e cobrir a camada semicondutora intermediária, - blindar eletricamente os condutores, e - fazer conter apertadamente o composto viscoso. O composto viscoso impregnando a camada de isolamento de cabo pode ser o mesmo que o, ou diferente do, composto viscoso impregnando o isolamento estratificado, mas os dois compostos viscosos têm, preferivelmente, substancialmente a mesma viscosidade.

Na presente descrição e nas reivindicações anexas, por “corte essencialmente perpendicularmente ao eixo longitudinal” é entendido que um corte é feito com face de corte plana ou ligeiramente afilada para formar, em cada posição radial, um ângulo preferivelmente não maior do que 2o com um plano perpendicular ao eixo longitudinal.

Preferivelmente, na dita etapa de expor um comprimento de terminal do condutor de cada extremidade de cabo, o corte para remoção de dita camada de isolamento de cabo impregnada é efetuado a uma distância a partir da extremidade do cabo, apropriada para a conexão elétrica e mecânica dos condutores a ser unidos.

Vantajosamente, a etapa de conectar mecanicamente e eletricamente os condutores dos cabos a serem unidos é realizada aumentando o diâmetro externo da conexão condutora com relação ao diâmetro externo dos ditos condutores. Isto simplifica o procedimento de conexão, evitando a operação de dobramento da zona soldada e/ou da braçadeira de conexão que seria requerida que tivesse um diâmetro externo substancialmente igual àquele dos condutores conectados. A etapa de encher pelo menos em parte o espaço deixado pela camada de isolamento de cabo impregnada removida com um inserto condutor preferivelmente compreende arranjar um inserto de metal tendo substancialmente o mesmo diâmetro externo que o diâmetro externo da camada de isolamento de cabo impregnada. A etapa de aplicar um isolamento estratificado preferivelmente compreende a etapa de prover rolos de isolamento impregnado em ambos os lados da camada semicondutora intermediária, os ditos primeiros rolos tendo substancialmente o mesmo diâmetro externo que a dita camada semicondutora intermediária de maneira a formar uma superfície cilíndrica uniforme. A etapa de aplicar um isolamento estratificado vantajosamente compreende a etapa de arranjar pelo menos uma outra camada de material de isolamento impregnado sobre os primeiros rolos de isolamento impregnados e a camada semicondutora intermediária.

Preferivelmente, o método compreende ainda a etapa de aparar o isolamento impregnado estratificado nas bordas longitudinais para obter uma superfície uniforme com um perfil de sigmoide. A etapa de blindar eletricamente a junta é vantajosamente realizada por envolver o isolamento estratificado - e as camadas e porções subjacentes, como uma consequência - com uma camada de material semicondutor (daqui em diante referida como “camada semicondutora externa”) de forma substancialmente análoga à camada semicondutora externa de cada cabo a ser unido.

Vantajosamente, o método da invenção compreende ainda uma etapa de prover um dispositivo de compensação de volume.

Em outro aspecto, a invenção se refere a uma junta para emendar dois cabos impregnados de HV compreendendo respectivos núcleos condutores feito de condutores envolto em camadas semicondutores internas, camadas de isolamento de cabo, impregnada por um composto viscoso, radialmente externa aos núcleos condutores, camadas semicondutores externas circundando as camadas de isolamento de cabo, e camadas de proteção radialmente externa às camadas semicondutores externas, a junta tendo um eixo longitudinal e compreendendo: - conectores conectados mecanicamente e eletricamente; - camadas de isolamento de cabo impregnadas tendo faces cortadas essencialmente perpendiculares ao eixo longitudinal da junta e sendo mais curtas do que os respectivos condutores; - um inserto condutor interposto entre as faces das camadas de isolamento de cabo impregnadas; - uma camada semicondutora intermediária circundando o inserto condutor e se encostando sobre porções de camadas de isolamento de cabo adjacentes ao inserto condutor; - um isolamento estratificado, impregnado com um composto viscoso, sobrepondo longitudinalmente as camadas de isolamento de cabo impregnadas e cobrir a camada semicondutora intermediária; - uma camada semicondutora externa envolvendo o isolamento estratificado impregnado e as camadas de isolamento de cabo impregnadas; - um revestimento de metal encerrando a camada semicondutora externa e se estendendo sobre as camadas semicondutores externas; e - um composto viscoso contido no dito revestimento de metal.

Preferivelmente, a junta emenda dois cabos de corrente contínua de alta voltagem.

Preferivelmente, o inserto condutor compreende um inserto de metal. O dito inserto de metal é vantajosamente feito em duas metades ocas semicilíndricas. O inserto de metal é preferivelmente feito de alumínio, cobre ou um compósito dos mesmos.

Vantajosamente, a camada semicondutora intermediária tem bordas com um grau de afílamento de, no máximo, 1:10, preferivelmente de, no máximo, 1:15. O grau de afílamento máximo apropriado para a camada semicondutora intermediária depende de muitos fatores, tais como o comprimento da junta, o tipo de material semicondutor usado para produzir tal camada, o campo elétrico gerado nos cabos emendados.

Preferivelmente, a camada semicondutora intermediária é feita por um rolo de papel de carbono. A camada semicondutora intermediária sobrepõe porções de camadas de isolamento de cabo até uma extensão apropriada para cobrir a interface entre tais camadas e o inserto condutor. Tal extensão pode variar de poucos, por exemplo, 5 mm, até 80 mm ou mais. O isolamento estratificado impregnado pode compreender pelo menos um rolo de folha enrolada de material de isolamento impregnado, preferivelmente pelo menos dois, mais preferivelmente pelo menos três.

Vantajosamente, o dito pelo menos um rolo tem bordas com um grau de afílamento de, no máximo, 1:10, preferivelmente de, no máximo, 1:15, como dito em conexão com a construção da camada semicondutora intermediária. O grau de afílamento dos rolos do isolamento estratificado preferivelmente aumenta enquanto aumenta a distância radial dos rolos a partir do eixo longitudinal da junta.

Vantajosamente, as bordas de pelo menos um rolo de uma camada do isolamento estratificado impregnado são deslocadas longitudinalmente com relação às bordas de pelo menos um rolo de uma camada radialmente adjacente, isto aumenta a resistência elétrica do isolamento impregnado estratificado.

Preferivelmente, a camada mais interna do isolamento estratificado impregnado compreende dois rolos de material de isolamento impregnado, posicionados em ambos os lados da camada semicondutora intermediária e tendo substancialmente o mesmo diâmetro externo da mesma.

Vantajosamente, enrolamentos de papel de estiramento são interpostos nos espaços entre bordas de rolos longitudinalmente adjacentes.

Preferivelmente, a junta da invenção compreende um dispositivo de compensação de volume operativamente conectado ao revestimento de metal.

Vantajosamente, o dispositivo de compensação de volume é posicionado dentro de dito revestimento de metal.

Preferivelmente, o revestimento de metal é composto por duas metades unidas, preferivelmente, substancialmente no plano longitudinal central da junta.

Em outro aspecto adicional, a invenção se refere a uma linha de fornecimento de energia compreendendo pelo menos uma junta como exposta acima.

As características e vantagens da presente invenção serão tomadas aparentes pela seguinte descrição detalhada de algumas modalidades da mesma, uma tal descrição sendo provida meramente a título de exemplos não limitativos, e sendo feita com referência aos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1 mostra a estrutura de uma modalidade de um cabo impregnado de HVCC; - a figura 2 mostra uma modalidade de uma junta de acordo com a invenção; - a figura 3 mostra uma particularidade do isolamento estratificado impregnado da invenção; e - as figuras 4 e 5 são vistas ampliadas de detalhes da figura 2. A figura 1 mostra a estrutura de um típico cabo de HVCC impregnado com massa 10. o cabo 10 é formado de um condutor 12 dimensionado para o transporte de corrente, e feito, por exemplo, de cobre ou alumínio. O condutor 12 é envolvido por uma camada semicondutora interna 14 feita, por exemplo, de fitas de papel de carbono. O condutor 12 e a camada semicondutora interna 14 formam conjuntamente o núcleo condutor de cabo 13. Uma camada de isolamento de cabo 16, feita de fitas enroladas de papel ou laminado de papel/polipropileno (PPL), impregnadas com um composto viscoso, é provida em tomo da camada semicondutora interna 14. A viscosidade do composto de impregnação é, para este tipo de cabo, tipicamente de cerca de 900-1500 cSt a 60°C (por exemplo, o Composto de Impregnação T2015 comercializado por H&R ChemPharm Ltd., Reino Unido). Uma camada semicondutora externa 18, feita, por exemplo, de fita de papel de carbono, envolve a camada de isolamento de cabo 16 e é envolvida, por sua vez, por uma capa de chumbo ou de liga de chumbo 20. A capa 20 é um tubo contínuo tendo a função de confinar o composto viscoso de impregnação; ela também tem a função de blindar eletrostaticamente o condutor 12. A capa polimérica interna 22, reforço de fita metálica 24, e capa polimérica externa 26 são providos para a proteção mecânica. As capas poliméricas interna e externa 22, 26 podem ser feitas de polietileno.

As camadas de cabo 20, 22, 24, 26 podem ser coletivamente referidas como “camadas de proteção”.

Com referência às figuras 2 a 5, um método de acordo com a presente invenção para a junção de dois cabos impregnados 10 e a junta resultante são mostrados.

Uma zona de junção de cada extremidade de cabo 10a, 10b é preparada por remoção das camadas 14 a 26 de forma a deixar uma porção exposta de um apropriado comprimento de cada camada, como será entendido da descrição mais detalhada dada abaixo.

Em particular e contrariamente à técnica conhecida, a camada de isolamento de cabo 16 é cortada essencialmente perpendicularmente ao eixo longitudinal X das extremidades de cabo 10a, 10b e desencapadas por um comprimento predeterminado. A face cortada 16a da camada de isolamento de cabo 16 (a figura 4) pode ser plana, preferivelmente, ou ligeiramente afilada, e formará, na posição radialmente externa, um ângulo preferivelmente não maior do que 2o com um plano perpendicular ao eixo longitudinal X (um ângulo de cerca de 88° a 92° com o eixo longitudinal X). O corte pode ser feito com uma aresta de corte a uma distância das superfícies 10c; lOd das extremidades de cabo 10a, 10b de forma a permitir a conexão elétrica e mecânica dos condutores 12a, 12b. O comprimento da camada de isolamento de cabo removida 16 deve ser tão curto quanto possível tanto para extrair facilmente a camada de isolamento quanto, mais importantemente, para realizar as subsequentes etapas de junção. O comprimento da camada de isolamento de cabo removida 16, para cada extremidade de cabo, pode ser 10% maior do que o comprimento apropriado para realizar a conexão dos condutores 12a, 12b. A remoção afilada no tipo de lápis da camada de isolamento é evitada.

Antes ou depois de ter assim preparada a zona de junção de cada extremidade de cabo 10a, 10b, um revestimento de metal 100 (a figura 2), formado de duas metades, é temporariamente deslizado para ao redor de ambas as extremidades de cabo 10a, 10b, para longe a partir da zona de junção.

Em seguida, os condutores 12a, 12b são eletricamente e mecanicamente conectados em seus comprimentos expostos. Referência é feita à figura 4. Quando os condutores 12a, 12b são feitos de cobre, a conexão é preferivelmente realizada através de um conector ou braçadeira condutor 30. A braçadeira 30 é um corpo tubular que tem, em uma posição longitudinalmente intermediária, um flange anular se projetando intemamente 32 de modo a formar dois assentos, cada um para receber uma extremidade respectiva das extremidades dos condutores expostos 12a, 12b se encostando ao flange 32.

De maneira notável, a conexão dos condutores 12a, 12b através da braçadeira 30 é realizada dispensando uma etapa de dobramento da braçadeira, o que seria requerido para fazê-la com que ela tenha um diâmetro externo substancialmente igual àqueles dos condutores 12a, 12b.

Os condutores 12a, 12b podem também ser soldados um ao outro, por exemplo, através de um processo de soldagem por arco, sem qualquer braçadeira, e novamente sem a necessidade de uma subsequente etapa de dobramento.

Uma vez conectados os condutores 12a, 12b, um inserto de metal 40 é inserido entre as faces cortadas opostas 16a, 16b do isolamento 16. O inserto de metal 40 pode ser composto de duas metades semitubulares, cada uma tendo, nas extremidades longitudinais, flanges anulares salientes intemamente 42. As duas metades são apropriadamente unidas conjuntamente, por exemplo, com uma conexão do tipo de pino e furo em 44. O inserto de metal 40 pode ser arranjado ao redor da braçadeira 30 para acondicioná-la, deixando um interstício de ar 46 completamente ao redor da braçadeira 30. O interstício 46 pode também ser cheio com um isolante, por exemplo, o composto viscoso usado para impregnar a camada de isolamento 16. Um exemplo de composto viscoso apropriado para a presente invenção é o Composto de Impregnação T2015 (H&R ChemPharm Ltd., UK). O inserto de metal 40 se encosta com seus flanges 42 sobre a camada semicondutora interna 14a, 14b, que se estende para dentro do interstício 46. Os condutores expostos 12a, 12b também se estendem para dentro do interstício de ar 46. O inserto de metal 40 é apropriadamente eletricamente conectado com os condutores 12a, 12b por uma ligação de metal 36, por exemplo, um fio de metal inserido em um furo 35 e opcionalmente enrolado ao redor de um dos condutores 12a, 12b. O diâmetro externo do inserto de metal 40 é substancial mente o mesmo que o diâmetro externo das camadas de isolamento 16 das extremidades de cabo 1 Oa, 1 Ob. A face longitudinalmente externa 42b de cada flange 42 pode estar em contato com a face cortada 16a da camada de isolamento de cabo 16 ou pode deixar um pequeno interstício de ar no ínterim. A face longitudinalmente externa 42b de cada flange 42 pode ser perpendicular ao eixo longitudinal X de simetria do inserto de metal 40, ou pode se afastar de ser perpendicular em muito da mesma maneira que exposta acima em conexão com o corte da camada de isolamento 16. A zona de junção das extremidades de cabo 10a, 10b é preparada de forma que a camada de isolamento de cabo 16 é removida por um comprimento essencialmente igual à metade do comprimento do inserto de metal 40, e a porção exposta do condutor 12 de cada extremidade de cabo 10a 10b tem um comprimento ligeiramente maior (por exemplo, 10% maior) do que metade do comprimento da braçadeira 30 mais curto do que metade do comprimento interno do inserto de metal 40. O inserto de metal 40 pode ser feito do mesmo material condutor que os condutores 12a, 12b, por exemplo, cobre ou alumínio. Em vista da geometria e característica expostas acima ( ligação de metal 36), o inserto de metal 40 está na mesma voltagem elétrica que o condutor 12 e a camada semicondutora interna 14.

Uma camada 50 de papel semicondutor é então formada ao redor do inserto de metal 40 e da porção de terminal próxima da camada de isolamento de cabo exposta 16. Esta camada semicondutora intermediária 50 é formada, por exemplo, por enrolamento de várias voltas de uma folha de papel de carbono tendo o formato de um trapézio isósceles, em que a inclinação das bordas da folha é selecionada de tal maneira, com relação ao diâmetro externo da camada de isolamento de cabo 16 e do inserto de metal 40, que as voltas adjacentes de papel semicondutor serão crescentemente mais curtas à medida que o diâmetro da camada 50 aumenta. Assim, em suas extremidades longitudinais, a camada semicondutora intermediária 50 resulta para ser afilada como mostrado em 52, com a “grau de afílamento” de, por exemplo, 1:15 de relação entre espessura e comprimento. A função de camada semicondutora intermediária 50 é de blindar eletricamente o gradiente de campo elétrico. O baixo grau de afílamento de suas bordas 52 ajuda em prover um gradiente de campo elétrico sustentável pela espessura de um isolamento impregnado estratificado discutido abaixo com referência à figura 3. A camada semicondutora intermediária 50 sobrepõe uma porção de 50 mm de cada camada de isolamento de cabo 16.

Longitudinalmente em cada lado da camada semicondutora intermediária 50, dois rolos 60 de papel de isolamento impregnado são similarmente formados a partir de folhas tendo o formato de um trapézio de ângulo reto, em que o lado adjacente à camada semicondutora intermediária 50 é o lado afilado. A inclinação do lado afilado é de forma que a extremidade longitudinal 62 do rolo de isolamento impregnado 60 tem também um grau de afílamento de, por exemplo, 1:15. A outra extremidade longitudinal 64 do rolo de isolamento impregnado 60, formado a partir do lado de ângulo reto do trapézio, é essencialmente perpendicular um eixo longitudinal X.

Os rolos de isolamento 60 têm a mesma espessura que a camada semicondutora intermediária 50. Os rolos de papel de isolamento 60 são formados, cada, a uma curta distância a partir da camada semicondutora intermediária 50 sobre a superfície exposta da camada de isolamento de cabo 16, a distância aumentado à medida que o diâmetro aumenta devido ao formato afilado dos rolos 50 e 60. Cada espaço entre a camada semicondutora intermediária 50 e um rolo de papel de isolamento 60 é cheio por envolver apertadamente uma fita de papel de estiramento impregnado 70 por várias voltas longitudinalmente deslocadas para trás e para frente, até o diâmetro externo dos rolos 50 e 60 ser atingido, tendo assim formada uma superfície essencialmente cilíndrica com um diâmetro externo essencialmente uniforme.

Uma pluralidade de camadas de isolamento sobrepostas 80 é então construída em tomo da superfície cilíndrica formada pela camada semicondutora intermediária 50, os rolos de papel de isolamento 60 e envoltórios de papel de estiramento 70.

Referência é feita à figura 3. Para formar tal pluralidade de camadas de isolamento sobrepostas 80, folhas de papel de isolamento impregnado são usadas formando mais do que uma camada de rolos de papel, cada camada compreendendo um ou mais rolos. As bordas de rolos de uma camada - por exemplo, os rolos 84, 82 - são deslocadas longitudinalmente com relação às bordas de rolos de uma camada radialmente adjacente - por exemplo, os rolos 94, 92. Similarmente à camada semicondutora intermediária 50 e rolos de isolamento 60, cada rolo 84, 82, 94, 92, 104 é preferivelmente formado a partir de uma folha tendo o formato de um trapézio isóscele (rolos 82, 92, 102) ou de um trapézio em ângulo reto (rolos 84, 94, 104), e os espaços entre os rolos da mesma camada são cheios com papel de estiramento 86, 96 similarmente aos envolvimentos 70. A(s) borda(s) longitudinal(is) afilada(s) de cada rolo 82, 84, 94, 92, 104 pode ter um grau de afilamento de, no máximo, 1:10, para minimizar o risco de curtos-circuitos. Tal grau de afilamento pode aumentar enquanto aumenta a distância do rolo a partir do eixo longitudinal do cabo. Se, por exemplo, o grau de afilamento da camada semicondutora intermediária 50 e dos rolos de isolamento 60 é de 1:15, o grau de afilamento dos rolos 84 e 82 pode ser de 1:13, e aquele dos rolos 92,94 pode ser de 1:12 e assim por diante.

Na modalidade mostrada, uma camada do isolamento estratificado compreende um rolo central 82 formado a partir de trapézio isósceles, longitudinalmente centralizada com relação à camada semicondutora intermediária subjacente 50, e dois rolos laterais 84, cada um formado de um trapézio em ângulo reto. Os espaços entre o rolo 82 e cada rolo 84 são cheios com papel de estiramento 86, e são preferivelmente deslocados com relação ao papel de estiramento 70 da camada “subjacente”. Esta construção deslocada ajuda em conter eletricamente o gradiente de campo elétrico.

Outra camada aplicada radialmente fora da acima mencionada uma camada compreende um rolo central 92 formado a partir de trapézio isósceles, e dois rolos laterais 94, cada um formado a partir de um trapézio em ângulo reto. Os espaços entre o rolo 92 e cada rolo 94 são cheios com papel de estiramento 96, e são deslocados com relação ao papel de estiramento 86 da camada subjacente.

Outra camada adicional aplicada radialmente fora de apenas a camada mencionada compreende um único rolo 104 formado de um trapézio isósceles ou em ângulo reto. O isolamento estratificado é composto pela pluralidade de camadas de isolamento sobrepostas 80 mais os rolos de isolamento 60 e a fita de papel de estiramento impregnado 70.

Será imediatamente reconhecido que, além de ter sido evitada a remoção do tipo de lápis da camada de isolamento de cabo original 16, também a aplicação do isolamento estratificado é muito rápida em comparação com a técnica anterior, na medida em que envolve a formação dos rolos a partir de folhas largas de papel impregnado, e o uso de tiras estreitas de papel de estiramento impregnado somente nos pequenos interstícios entre bordas de rolo adjacentes.

Como mostrado no lado direito da junta na figura 2, as bordas longitudinalmente externas do isolamento estratificado são então “aparadas” com uma aresta de corte apropriada, de modo a formar uma superfície externa lisa tendo um formato de sigmoide que une o diâmetro máximo externo do isolamento estratificado com o diâmetro externo da camada de isolamento de cabo 16.

Uma camada semicondutora externa 98 é então arranjada em tomo (e radialmente fora de) o isolamento estratificado, e em torno das porções próximas da camada de isolamento de cabo original exposta 16 até atingir longitudinal mente, e estando em alguma extensão superpostas às camadas semicondutoras externas expostas 18 dos cabos. Na presente junta, a função de blindagem elétrica da camada semicondutora externa 18 é realizada pela camada semicondutora externa 98. O revestimento de metal 100, previamente temporariamente deslizado em torno de ambas as extremidades de cabo 10a, 10b, para longe a partir da zona de junção, é deslizado na zona de junção e eletricamente e mecanicamente conectado às capas de chumbo 20 de cada uma das extremidades de cabo 10a, 10b, reconstruindo assim a continuidade elétrica da capa de chumbo 20 e o aterramento. O revestimento 100 forma essencialmente uma blindagem oca, preferivelmente cilíndrica, de modo a formar, uma vez assim mecanicamente conectado às capas de chumbo 20, um espaço encerrado para proteger o isolamento estratificado e para conter o composto viscoso para impregnar o isolamento estratificado e camada de isolamento de cabo 16. O revestimento de metal 100 é feito de duas porções 101a, 101b, cada uma tendo uma parede tubular 102a, 102b tendo um diâmetro interno maior do que o diâmetro externo do isolamento estratificado. Um flange anular 106 se projeta radialmente para fora a partir da parede tubular 102a, 102b de cada porção 101a, 101 b na extremidade do engate com a outra porção 101b, 101a.

Referência é também feita à figura 5, em que um flange anular 110 se projeta radialmente para dentro a partir da parede tubular 102a, 102b, e um flange anular 112 se projeta radialmente para fora a partir de uma luva tubular 114.

Para montar o revestimento 100, as duas paredes tubulares 102a, 102b são primeiro movidas uma para longe da outra. Cada luva 114 é então soldada à capa de chumbo exposta subjacente 20. Pelo menos um dispositivo de compensação de volume 130, mais bem exposto abaixo, foi inserido em conexão com um dos flanges salientes opostos 112 antes do deslizamento de porções de revestimento sobre as extremidades de cabo a serem unidas. As duas paredes tubulares 102a, 102b são então deslizadas uma na direção para a outra, até os flanges longitudinalmente internos 106 se contatarem entre si e cada um dos flanges longitudinalmente externos 110 contatar os flanges 112 que se projetam a partir das luvas 114. O revestimento de metal 100 compreende ainda um perno 182 para a conexão a terra.

Os flanges salientes radialmente para fora 106 das duas porções de revestimento 101a, 101b são eletricamente e mecanicamente conectados, tal como através de conexões de parafuso e porca 108. Uma junta de vedação (não mostrada) é preferivelmente provida entre os flanges 106.

Os flanges de contato 110, 112 são similarmente eletricamente e mecanicamente conectados, tal como através de conexões de parafuso e porca 116. Uma junta de vedação 118 é preferivelmente provida entre os flanges 110, 112, tal como em uma ranhura anular 120 do flange 112. O revestimento 100 compreende dois tampões 122, 124, preferivelmente colocados em posições diametralmente opostas; o tampão 122 e o tampão 124 se projetam para fora a partir da superfície cilíndrica 102a, 102b. Um composto viscoso, preferivelmente o mesmo aquele que impregna a camada de isolamento de cabo original 16 e o material constituindo o isolamento estratificado, ou pelo menos um composto viscoso tendo substancialmente a mesma viscosidade, é cheio sob pressão dentro do revestimento 100 a partir do tampão 122 até ele escorrer a partir do tampão 124. As acima descritas juntas de vedação evitam o vazamento do composto viscoso.

Como brevemente mencionado, o revestimento 100 compreende um dispositivo de compensação de volume 130 para levar em conta alterações de volume do composto viscoso, quando a temperatura de operação do cabo se alterar.

Na modalidade mostrada na figura 5, o dispositivo de compensação de volume 130 compreende um fole cilíndrico de parede dupla 130, Mais especificamente, o dispositivo de compensação de volume 130 compreende um primeiro disco anular 132 que é fixado sobre a face longitudinalmente interna do flange 112 que se projeta a partir da luva 114 numa extremidade do revestimento 100 (a extremidade esquerda na figura 2), tal como com parafusos 134, um segundo disco anular 136, livremente axialmente móvel, e duas paredes concêntricas configuradas como foles 138 e 140, que se estendem longitudinalmente do primeiro para o segundo discos anulares 132, 136. As paredes 138, 140 são preferivelmente feitas de aço inoxidável.

Um espaçador cilíndrico 142 é preferivelmente fixado no disco móvel 136 e em balanço se projeta na direção para o outro disco 132 entre as duas paredes configuradas como fole 138, 140, de forma a limitar o comprimento mais curto do fole 130. Uma parede anular de encosto 144 é também preferivelmente provida para similarmente limitar o comprimento máximo do fole 130. Na modalidade mostrada, a parede anular 144 se projeta radialmente para fora a partir da luva 146 fixada ao primeiro disco anular 132 do dispositivo de compensação de volume 130, luva 146 esta que é deslizada em tomo da luva 114 do revestimento 100. O curso do fole 130, como permitido pelo espaçador 142 e parede de encosto 144, é apropriadamente dimensionado de forma a manter o volume dentro de revestimento 100 e assim a pressão do composto viscoso dentro das faixas esperadas. Na etapa de junção, a temperatura do composto viscoso deve ser, por exemplo, de 50-100°C para abaixar sua viscosidade e para ter um composto apropriadamente fluido para ser bombeado ao interior do espaço delimitado pelo revestimento 100. A temperatura de espera, quando o cabo 10 não está transportando qualquer corrente elétrica, corresponde à temperatura ambiental, e pode ser, por exemplo, tão baixa quanto 5°C a 10°C ou até mesmo mais baixa. Em tal baixa temperatura, o composto viscoso é submetido a uma redução de volume e podería deixar alguma porção do papel isolamento não apropriadamente impregnado, possivelmente causando um subsequente prejuízo η o desempenho de isolamento. Para assegurar que o composto viscoso impregne todo o papel da junta mesmo na condição de espera, sua pressão deve ser permitida que caia abaixo de, por exemplo, 3 bar (0.3 MPa), enquanto uma pressão máxima admitida, no momento do despejo no revestimento de metal 100, deve ser, por exemplo, de 15 bar (1.5 MPa). Durante a operação, quando o cabo 10 está transportando corrente elétrica, a temperatura pode atingir até 55°C, no máximo, no caso de papel de isolamento impregnado 16, de cerca de 85°C no caso de isolamento de PPL impregnado 16.

As camadas de cabo radialmente externas com relação à capa de chumbo 20, tal como capa polimérica interna 22, reforço de fita metálica 24, e capa polimérica externa 26, que foram removidas na junta, não são inteiramente reconstruídas de acordo com a invenção. Uma apropriada capa contraível por calor (não mostrada) pode ser provida em cada lado do revestimento 100, a partir da capa polimérica externa 26 para uma posição muito próxima à extremidade adjacente do revestimento 100, ou mesmo uma única capa contraível por calor se estendendo em tomo do revestimento 100 propriamente dito, a partir da capa polimérica externa 26 de uma extremidade de cabo 10a para a capa polimérica externa 26 da outra extremidade de cabo 10b. A tabela 1 abaixo expõe faixas preferidas de dimensões de uma modalidade de exemplo da junta de cabo de acordo com a invenção. Essas figuras são providas somente como uma guia e para permitir que a melhoria com relação a juntas da técnica anterior seja apreciada. Qualquer ajuste às figuras abaixo em vista à dimensão e tipo específicos do cabo, bem como em vista às condições ambientais, está dentro do conhecimento comum de uma pessoa especializada na técnica à luz da exposição acima.

Tabela 1 Evidentemente, uma pessoa especializada na técnica pode fazer outras modificações, substituições ou omissões dos vários componentes e das várias etapas de método descritas acima para satisfazer as exigências específicas e contingenciais de aplicação, em qualquer caso, abrangidas no escopo de proteção como definidas pelas seguintes reivindicações. O seguinte deve ser tomado somente como um exemplo. O fole de parede dupla 130 pode ser substituído por outro dispositivo de compensação de volume, por exemplo, compreendendo um circuito externo, incluindo um reservatório, para o composto viscoso. O acima exposto revestimento de metal 100 pode também ser usado, possivelmente com o dispositivo de compensação de volume 130, quando a camada de isolamento impregnada é reconstruída de acordo com a técnica anterior. A técnica acima exposta para o isolamento da junta, que vantajosamente evita a remoção tipo de lápis do isolamento impregnado da camada original e consideravelmente reduz o comprimento da junta, pode ser vantajosamente usada também quando a capa de liga de chumbo 20 e as camadas radialmente externas à mesma são reconstruídas de uma maneira convencional, sem usar o revestimento de metal 100.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1. Método de junção de dois cabos impregnados de alta voltagem (10, 10a, 10b), cada um compreendendo um núcleo condutor (13), feito de um condutor (12, 12a, 12b) envolto em uma camada semicondutora interna (14, 14a, 14b), uma camada de isolamento de cabo (16), impregnada com um composto viscoso, radialmente externo ao núcleo condutor (13), uma camada semicondutora externa (18) radialmente externa à camada de isolamento de cabo (16) e pelo menos uma camada de proteção (20, 22, 24, 26) radialmente externa à camada semicondutora externa (18), o método sendo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - expor um comprimento de dita camada de isolamento de cabo impregnada (16) de cada extremidade de cabo (10a, 10b) por remoção da pelo menos uma camada de proteção (20, 22, 24, 26) e da camada semicondutora externa (18), - expor um comprimento terminal do condutor (12, 12a, 12b) de cada extremidade de cabo (10a, 10b) por cortar com um corte essencialmente perpendicularmente ao eixo longitudinal (X) de cada cabo toda a espessura de uma porção de dita camada de isolamento de cabo impregnada (16) e por remoção da camada semicondutora interna (14, 14a, 14b), - conectar mecanicamente e eletricamente (30, 36) os ditos condutores (12, 12a, 12b), - encher o espaço deixado pela camada de isolamento de cabo impregnada removida (16) com um inserto condutor (40), deixando no máximo um espaço de ar entre a camada de isolamento de cabo impregnada (16) e o inserto condutor (40), - prover uma camada semicondutora intermediária (50) para circundar o inserto condutor (40) e se encostando sobre porções de camadas de isolamento de cabo (16) adjacentes ao inserto condutor (40), - aplicar um isolamento estratificado (60, 70, 80), impregnado com um composto viscoso, sobrepondo longitudinalmente o comprimento exposto da camada de isolamento de cabo impregnada (16) de cada extremidade de cabo (10a, 10b) e cobrir a camada semicondutora intermediária (50), - blindar eletricamente os condutores (12, 12a, 12b), e - fazer conter apertadamente (100) o composto viscoso.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de encher o espaço deixado pela camada de isolamento de cabo impregnada removida (16) com um inserto condutor (40) compreende arranjar um inserto de metal (40) tendo substancialmente o mesmo diâmetro externo que o diâmetro externo da camada de isolamento de cabo impregnada (16).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar um isolamento estratificado (60, 70, 80) compreende a etapa de prover rolos (60) de isolamento impregnado em ambos os lados da camada semicondutora intermediária (50), os ditos rolos (60) tendo substancialmente o mesmo diâmetro externo que a dita camada semicondutora intermediária (50) de maneira a formar uma superfície cilíndrica uniforme.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar um isolamento estratificado (60, 70, 80) compreende a etapa de arranjar pelo menos uma outra camada (80) de material de isolamento impregnado sobre os rolos (60) de isolamento impregnado e a camada semicondutora intermediária (50).

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de aparar o isolamento impregnado estratificado (60, 70, 80) nas bordas longitudinais para obter uma superfície uniforme com um perfil de sigmoide.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de blindar eletricamente a junta é realizada por envolver o isolamento estratificado (60, 70, e 80) com uma camada de material semicondutor (98).

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa de prover um dispositivo de compensação de volume (130).

8. Junta para emendar dois cabos impregnados de alta voltagem (HV) (10, 10a, 10b) compreendendo respectivos núcleos condutores (13) feitos de condutores (12, 12a, 12b) envoltos em camadas semicondutoras internas (14, 14a, 14b), camadas de isolamento de cabo (16), impregnadas por um composto viscoso, radialmente externas aos núcleos condutores (13), camadas semicondutores externas (18) circundando as camadas de isolamento de cabo (16), e camadas de proteção (20, 22, 24, 26) radialmente externas às camadas semicondutores externas (18), a junta caracterizada pelo fato de que tem um eixo longitudinal (X) e compreende: - condutores conectados mecanicamente e eletricamente (12, 12a, 12b, 30); - camadas de isolamento de cabo impregnadas (16) tendo faces cortadas essencialmente perpendiculares ao eixo longitudinal da junta para toda a espessura das camadas de isolamento de cabo (16) e sendo mais curtas do que os respectivos condutores (12, 12a, 12b); - um inserto condutor (40) interposto entre as faces das camadas de isolamento de cabo impregnadas (16), deixando no máximo um espaço de ar entre o inserto condutor (40) e as faces das camadas de isolamento de cabo impregnadas (16); - uma camada semicondutora intermediária (50) circundando o inserto condutor (40) e se encostando sobre porções de camadas de isolamento de cabo (16) adjacentes ao inserto condutor (40); - um isolamento estratificado (60, 70, 80), impregnado com um composto viscoso, sobrepondo longitudinalmente as camadas de isolamento de cabo impregnadas (16) e cobrindo a camada semicondutora intermediária (50); - uma camada semicondutora externa (98) envolvendo o isolamento estratificado impregnado (60, 70, 80) e as camadas de isolamento de cabo impregnadas (16); - um revestimento de metal (100) encerrando a camada semicondutora externa (98) e se estendendo sobre as camadas semicondutoras externas (18); e - um composto viscoso contido no dito revestimento de metal (100).

9. Junta de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a junta emenda dois cabos de corrente contínua de alta voltagem (10, 10a, 10b).

10. Junta de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a camada semicondutora intermediária (50) tem bordas (52) com um grau de afilamento de, no máximo, 1:10.

11. Junta de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a camada semicondutora intermediária (50) sobrepõe porções de camadas de isolamento de cabo (16) até uma extensão cobrindo a interface entre tais camadas (16) e o inserto condutor (40).

12. Junta de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o isolamento estratificado impregnado (60, 70, 80) compreende pelo menos dois rolos (60) de folha enrolada de material de isolamento impregnado.

13. Junta de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o isolamento estratificado impregnado (60, 70, 80) compreende pelo menos três rolos (60, 82, 84, 92, 94, 104) de folha enrolada de material de isolamento impregnado, em que as bordas de um rolo (60, 82, 84, 92, 94, 104) de uma camada do isolamento estratificado impregnado (60, 70, 80) são deslocadas longitudinalmente com relação às bordas de um rolo (60, 82, 84, 92, 94, 104) de uma camada radialmente adjacente.

14. Junta de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que enrolamentos de papel de estiramento (70, 86, 96) são interpostos nos espaços entre bordas de rolos longitudinalmente adjacentes (50, 60, 82, 84, 92, 94, 104).

15. Junta de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que compreende um dispositivo de compensação de volume (130) posicionado dentro do revestimento de metal (100).

16. Linha de fornecimento de energia, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos uma junta como definida na reivindicação 8.