BR112013029093B1

BR112013029093B1 - dispositivo condutor para um condutor elétrico

Info

Publication number: BR112013029093B1
Application number: BR112013029093-5A
Authority: BR
Inventors: Kenneth Johansson
Original assignee: Abb Schweiz Ag
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2020-10-27
Also published as: WO2013000597A1; CN103534766A; CN103534766B; BR112013029093A2; US8907223B2; US20140110151A1; EP2541561A1; EP2541561B1

Abstract

DISPOSITIVO CONDUTOR PARA UM CONDUTOR ELÉTRICO. A presente invenção refere-se a um dispositivo condutor (301, 401, 501) para um condutor elétrico cuja estrutura compreende um corpo isolante (302) disposto para abrigar o condutor elétrico (301, 401, 501) ao longo de um eixo central (303) do corpo isolante (3 02). Além disto, a estrutura condutora compreende camadas isolantes e camadas condutoras dispostas no interior do corpo isolante (302), cujas cama das isolantes (305) e camadas condutoras (304, 404, 504) são enroladas de maneira concêntrica ao redor do eixo central (303) do corpo e dispostas de maneira alternada ao longo de uma direção transaxial de dito corpo isolante (302). Pelo menos, uma camada condutora (304, 404, 504) é enrolada de maneira concêntrica ao redor do eixo central (303) do corpo por menos do que 360°, de tal modo que extremidades da pelo menos uma camada condutora (304, 404, 504) sejam espaçadas separadas.

Description

Campo técnico

[001] A presente invenção refere-se, genericamente, a projeto melhorado de folha de bucha.

Fundamento

[002] Uma bucha é uma estrutura condutora através da qual um condutor pode passar. Buchas são utilizadas comumente em transformadores e outro equipamento de alta voltagem. Para obter uma distribuição de campo elétrico bem definida dentro e ao longo de uma bucha, folhas de alumínio são enroladas entre isolamento de papel no interior da bucha, para controlar de maneira capacitiva o campo elétrico de tal modo que tensão de campo elétrico possa ser reduzida e quebra seja evitada.

[003] Quando a folha de alumínio foi enrolada uma volta ao redor do interior da bucha, isto é, quando a folha tenha sido enrolada por 360 ° completos, uma extremidade da folha é aplicada outros 10 ou 100 mm formar uma superposição com outra extremidade da folha, com uma camada isolante de papel entre elas. Isto está ilustrado na figura 2 onde três pedaços de folha de alumínio foram enrolados dentro da bucha com camadas isolantes de papel dispostas entre cada pedaço de folha de alumínio.

[004] A área de superposição de folha de alumínio na bucha foi identificada como um problema, uma vez que ela forma de maneira efetiva um circuito elétrico de ressonância que é excitado por transientes muito rápidos (VFTs) que são provocados por fatores tais como, por exemplo, operações de comutação, falhas e perturbações. Estes transientes provocam sobretensões elevadas entre as folhas e, ocasionalmente, conduzem a quebras nas buchas. Em buchas de papel impregnado com óleo este problema foi solucionado curto-circuitando cada superposição de folha de alumínio puncionando através de ambas as folhas e o isolamento de papel intermediário com uma ferramenta afiada. Ao produzir buchas de papel impregnado com resina não foi possível adaptar esta técnica. A superposição da folha foi utilizada uma vez que foi uma opinião comum que as arestas da folha não podem ser expostas no campo elétrico forte que ocorre durante operação da bucha.

Sumário da invenção

[005] Um objetivo genérico da presente invenção é solucionar, ou pelo menos mitigar, os problemas descritos acima na técnica.

[006] Este objetivo é alcançado em um aspecto da invenção por meio de um dispositivo condutor para um condutor elétrico, cuja estrutura compreende um corpo isolante disposto para abrigar o condutor elétrico ao longo de um eixo central do corpo isolante. Além disto, a estrutura condutora compreende camadas isolantes e camadas condutoras dispostas no interior do corpo isolante, cujas camadas isolantes e camadas condutoras são enroladas de maneira concêntrica ao redor do eixo central do corpo, e dispostas de maneira alternada ao longo de uma direção transaxial de dito corpo isolante. Pelo menos uma camada condutora é enrolada de maneira concêntrica ao redor do eixo cen-tral do corpo por menos do que 360 °, de modo que extremidades da pelo menos uma camada condutora são espaçadas separadas.

[007] A presente invenção é vantajosa em que um espaço é criado entre as duas extremidades de uma camada condutora disposta dentro da estrutura condutora ao invés da superposição de folha empregada na técnica.

[008] Primeiro, o arranjo de camada condutora inovador não pega uma corrente circulante forte uma vez que nenhuma superposição está presente.

[009] Em segundo lugar, a frequência de ressonância do arranjo de camada condutora inovador tem uma frequência de ressonância muito mais elevada, uma vez que a contribuição capacitiva da superposição desapareceu. Frequências mais elevadas são assim mais atenuadas e não tão prováveis de excitar com um VFT devido a perdas dielétricas maiores.

[0010] Em terceiro lugar, o comprimento de isolamento entre as extremidades de uma camada condutora pode ser feito maior com um espaço do que com uma estrutura de superposição de folha onde o comprimento de isolamento é a distância entre as duas folhas na seção de superposição. Isto reduz o risco de uma quebra da bucha.

[0011] As camadas condutoras são formadas de um material que é suficientemente baixo em resistividade, de tal modo que um campo elétrico resultante pode ser controlado.

[0012] Em uma modalidade da presente invenção, a camada condutora é uma folha de alumínio, ou de qualquer outro metal apropriado, que é conformada em uma estrutura como chapa, de tal modo que ela pode ser enrolada de maneira concêntrica ao redor do eixo central do dispositivo condutor, que tipicamente é conformado na forma de uma bucha.

[0013] Em outra modalidade, as camadas condutoras são conformadas na forma de um revestimento disposto sobre o isolamento do corpo isolante. O isolamento revestido é em seguida enrolado de maneira concêntrica ao redor do eixo central do dispositivo condutor, de tal modo que o revestimento conforma as camadas condutoras dispostas entre as camadas isolantes. Por exemplo, o revestimento pode ser configurado na forma de tinta condutora baseada em carbono que é impressa sobre o isolamento que é, por exemplo, papel, durante enrolamento ao redor do eixo central.

[0014] Em uma modalidade adicional, a camada condutora é estrutura como chapa de material condutor, que não é necessariamente um metal. Diversas variações diferentes são possíveis.

[0015] Aspectos adicionais e vantagens serão divulgados no que segue.

Breve descrição dos desenhos

[0016] Modalidades da presente invenção e vantagens dela serão descritas agora à guisa de exemplos não limitativo e com referência aos desenhos que acompanham, nos quais:

[0017] a figura 1 mostra uma vista lateral de uma bucha na qual a presente invenção pode ser aplicada,

[0018] a figura 2 ilustra uma seção transversal de uma bucha da técnica precedente, que mostra enrolamento da técnica precedente de folhas condutoras,

[0019] a figura 3 é uma seção transversal da bucha na figura 1, feita ao longo da linha 110 - 110 que mostra enrolamento de folhas condutoras de acordo com uma modalidade da presente invenção,

[0020] a figura 4 é uma seção transversal da bucha na figura 1, feita ao longo da linha 110 - 110 que mostra enrolamento de folhas condutoras de acordo com outra modalidade da presente invenção,

[0021] a figura 5 é uma seção transversal da bucha na figura 1, feita ao longo da linha 110 - 110 que mostra enrolamento de folhas condutoras de acordo com uma outra modalidade da presente invenção,

Descrição detalhada

[0022] A figura 1 mostra uma vista lateral de uma bucha na qual a presente invenção pode ser aplicada. A bucha 101 é constituída de um corpo isolante 102 formado por uma casca isolante exterior feita tipicamente de isolamento de borracha de silicone, e um corpo de papel abrigado pela casca exterior. O corpo de papel pode ser impregnado com resina. Um condutor elétrico 103 pode ser inserido para o interior da bucha ao longo de um eixo central. Folhas condutoras 104 são en- roladas de maneira concêntrica ao redor do eixo central entre isolamento de papel 105 no interior do corpo isolante, para obter uma dis-tribuição de campo elétrico bem definida dentro e ao longo da bucha.

[0023] A bucha pode ainda compreender uma tomada de teste 106 para acessar o interior da bucha, para realizar medições de capacitân- cia e de voltagem. A bucha é tipicamente acoplada por meio de um flange 107 a um transformador 108, de tal modo que energia pode ser transferida através do condutor elétrico 103.

[0024] A figura 2 ilustra uma seção transversal de uma bucha da técnica precedente, que mostra o enrolamento da técnica precedente de três camadas de folhas condutoras 204. Quando a folha condutora tenha sido enrolada uma volta ao redor do eixo central 203 da bucha 201, isto é, quando a folha tenha sido enrolada por 360 ° completos, uma extremidade da folha é aplicada a outros 10 a 100 mm para formar uma superposição 211 com a outra extremidade da folha, com uma camada isolante de papel 205 entre elas. As camadas isolantes e folhas condutoras são enroladas de maneira concêntrica ao redor do eixo central 203 da bucha, e dispostas de maneira alternada ao longo de uma direção transaxial 212 da bucha. Desvantagens desta superposição da técnica precedente foram discutidas acima.

[0025] A figura 3 é uma seção transversal da bucha da figura 1, feita ao longo da linha 110 - 110 que mostra enrolamento de camadas condutoras 304 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Ao enrolar as camadas condutoras 304 ao redor do eixo central 303 da bucha 301 nesta modalidade da invenção, cada camada é enrolada menos do que 360 °, de tal modo que extremidades 313, 314 de cada camada condutora são espaçadas separadas. Assim, um espaço 315 é criado entre as duas extremidades 313, 314 de uma camada condutora enrolada dentro da bucha. As camadas isolantes 305 e camadas condutoras 304 são enroladas de maneira concêntrica ao redor do ei- xo central 303 no interior do corpo isolante 302 da bucha, e dispostas de maneira alternada ao longo de uma direção transaxial do corpo, de tal modo que cada camada condutora é disposta com uma camada isolante de cada lado. A bucha da presente invenção pode compreender, opcionalmente, uma tomada de teste 306 e/ou um flange 307. Como pode ser visto nas figuras 1 e 3, as camadas condutoras e as camadas isolantes podem ser formadas como chapas que se estendem ao longo do comprimento do corpo isolante. Como foi mencionado anteriormente, revestimentos podem, de maneira alternativa, ser utilizados para criar as camadas condutoras, caso em que os revestimentos são aplicados ao isolamento do corpo isolante da bucha.

[0026] Na figura 3 todas as camadas condutoras são enroladas de tal modo que um espaço 315 é formado entre as duas extremidades da respectiva camada. Deve ser entendido que nem toda camada condutora deve ser enrolada desta maneira, porém deveria ser enrolada com uma superposição, como descrito acima. Contudo, os efeitos da presente invenção como discutidos acima serão mais evidentes com um número maior de camadas condutoras que não se superpõem.

[0027] A figura 4 é uma seção transversal da bucha da figura 1 feita ao longo da linha 110 - 110, que mostra enrolamento de folhas condutoras 404 de acordo com outra modalidade da presente invenção. Ao enrolar as camadas condutoras 404 ao redor do eixo central 430 da bucha 401 nesta modalidade da invenção, cada camada é enrolada menos do que 360 °, de tal modo que extremidades 413, 414 de cada camada condutora são espaçadas separadas. Novamente um espaço é criado entre as duas extremidades 413, 414 de uma camada condutora disposta dentro da bucha. Contudo, em contraste com a modalidade mostrada na figura 3, os espaços 415 da figura 4 não são necessariamente alinhados ao longo da mesma direção transaxial do corpo isolante 402.

[0028] É entendido que os espaços criados pelas camadas condutoras podem ser de dimensões variáveis. Os espaços dentro de uma e a mesma bucha, podem ainda reciprocamente ser de diferentes dimensões.

[0029] A figura 5 é uma seção transversal da bucha da figura 1 feita ao longo da linha 110-110, que mostra enrolamento de camadas condutoras 504 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. Ao arranjar as camadas condutoras 504 ao redor do eixo central 503 da bucha 501 nesta modalidade da invenção, algumas camadas condutoras são enroladas menos do que 360 °, de tal modo que extremidades 513, 514 destas camadas condutoras são espaça-das separadas, criando espaços 515 alinhados ou não alinhados. Contudo, em contraste com as modalidades das figuras 3 ou 4, algumas das camadas condutoras dispostas dentro do corpo isolante 502 são curto-circuitadas. Nesta ilustração particular, duas camadas condutoras 516 foram curto-circuitadas. Esta modalidade é vantajosa em que possíveis voltagens de quebra, que ocorrem através dos espaços 515, podem ser evitadas.

[0030] A pessoa versada na técnica imagina que a presente invenção de maneira alguma está limitada aos exemplos descritos aqui acima. Ao contrário, diversas modificações e variações são possíveis dentro do escopo da invenção.

Claims

1. Dispositivo condutor (301) para um condutor elétrico, cuja estrutura compreende, um corpo isolante (302) disposto para abrigar um condutor elétrico ao longo de um eixo central (303) do corpo isolante, camadas isolantes (305) e camadas condutoras (304) dispostas no interior do dito corpo, cujas camadas isolantes e camadas condutoras são enroladas de maneira concêntrica ao redor do eixo central do corpo, ditas camadas isolantes e camadas condutoras sendo dispostas de maneira alternada ao longo de uma direção transaxial do dito corpo isolante, caracterizado pelo fato de que, pelo menos uma camada condutora é enrolada de maneira concêntrica ao redor do eixo central do corpo por menos do que 360°, de tal modo que as duas extremidades (313, 314) da dita pelo menos uma camada condutora (304) sejam espaçadas separadas.

2. Dispositivo condutor (301) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as camadas isolantes (305) e as camadas condutoras (304) são dispostas para se estenderem ao longo do comprimento do dito corpo isolante (302).

3. Dispositivo condutor (301) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as ditas camadas condutoras (304) são dispostas para serem formadas de um material que é suficientemente baixo em resistividade, de tal modo que um campo elétrico resultante possa ser controlado.

4. Dispositivo condutor (301) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as camadas condutoras (304) compreendem folhas de metal.

5. Dispositivo condutor (301) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito metal compreende alumínio.

6. Dispositivo condutor (301) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as ditas camadas condutoras (304) são dispostas para serem formadas como revestimentos dispostos sobre as ditas camadas isolantes (305).

7. Dispositivo condutor (301) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os ditos revestimentos compreendem tinta condutora disposta para ser impressa sobre as ditas camadas isolantes (305).

8. Dispositivo condutor (301) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as camadas isolantes são impregnadas com resina.

9. Dispositivo condutor (301) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de ser ainda disposto com uma tomada para teste (306).

10. Dispositivo condutor (301) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo condutor é uma bucha.

11. Dispositivo condutor (301) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de ser ainda disposto de tal modo que um espaço (315) criado entre as duas extremidades (313, 314) de uma respectiva dentre um número de camadas condutoras (304) seja alinhado ao longo de uma mesma direção transaxial do dito corpo isolante (302).

12. Dispositivo condutor (401) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de ser ainda disposto de tal modo que um espaço (415) criado entre as duas extremidades (413, 414) de pelo menos uma de um número de camadas condutoras (404) não seja alinhado ao longo de uma mesma direção transaxial do dito corpo isolante (302).

13. Dispositivo condutor (501) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de ser ainda disposto de tal modo que pelo menos uma camada condutora (504) seja cur- to-circuitada.