BR112015026421A2 - para-raios anel de corona multieletrodos - Google Patents

Abstract

PARA-RAIOS ANEL DE CORONA MULTIELETRODOS. É reivindicado um para-raios de anel de corona (20) destinado à proteção contra raios para elementos de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica, bem como para nivelar o campo elétrico. O para-raios anel corona (20) compreende um corpo de isolamento (2) configurado para fixação mecânica ao referido elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica. A forma do corpo de isolamento (2) assegura, pelo menos, parcial envelopamento do elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica com um intervalo de ar entre o corpo de isolamento (2) e o elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica Com o corpo de isolamento (2) estão acoplados mecanicamente dois elétrodos principais (4, 9) e dois ou mais elétrodos intermediários (5) dispostos entre os referidos elétrodos principais (4, 9) e configurados para organizar uma descarga elétrica entre os elétrodos principais (4, 9) e os elétrodos intermediários adjacentes (5), bem como entre os elétrodos intermediários adjacentes (5).

Description

“PARA-RAIOS ANEL DE CORONA MULTIELETRODOS”

[001] CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se a uma proteção de fixação para ser montada em equipamento elétrico, em particular em isoladores e cadeias de isoladores, para o arco e/ou proteção coronal de descarga e/ou para a distribuição de tensão de nivelamento sobre um isolante ou uma cadeia de isoladores. Além disso, a presente invenção refere-se a para-raios para a proteção de sobre-voltagem de raios de equipamento elétrico. Tais dispositivos podem fornecer proteção para instalações de alta tensão, isoladores, e outros elementos de linhas de energia elétrica, bem como equipamentos elétricos.

[003] FUNDAMENTOS E ESTADO DA TÉCNICA

[004] Um pedido internacional WO2010082861 descreve um para-raios para proteção de elementos de equipamento elétrico ou uma linha de transmissão de energia, que compreende um corpo de isolamento configurado para fixação mecânica a um elemento do equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia, dois eletrodos principais mecanicamente acoplados com o corpo de isolamento, e dois ou mais elétrodos intermediários que são acoplados mecanicamente com o corpo de isolamento, colocados entre elétrodos principais e configurados para desenvolver uma descarga entre os elétrodos principais e os elétrodos intermediários adjacentes, bem como entre os elétrodos intermediários adjacentes.

[005] Este conhecido para-raios fornece uma proteção bem-sucedida de descarga atmosférica. No entanto, ele não é capaz de igualar a distribuição de tensão ao longo de uma cadeia de isoladores ou para distribuir a força do campo elétrico ao longo de isoladores poliméricos. Por isso, não pode proteger os elementos de equipamentos elétricos ou linha de transmissão de energia elétrica de descarga de corona.

[006] RESUMO DA INVENÇÃO

[007] Um objeto da presente invenção consiste em proporcionar um dispositivo confiável de baixo custo de produção que assegure proteção de elementos de instalações elétricas ou de linhas de transmissão de energia contra eventos de sobre-tensão de raios, bem como melhorar a distribuição de intensidade do campo elétrico em torno dos referidos elementos de instalações elétricas ou de linhas de transmissão de energia sobre a qual o dispositivo está montado. Em outras palavras, o objeto da presente invenção consiste em proporcionar um dispositivo que combina as propriedades de um para-raios e um anel de corona.

[008] O objeto da presente invenção é conseguido por um para-raios para proteção contra raios de elementos de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica, que compreende um corpo de isolamento configurado para fixação mecânica a um elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica e de assegurar pelo menos envolvente parcial de pelo menos um elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica. O para-raios compreende ainda dois elétrodos principais acoplados mecanicamente com o corpo de isolamento, e dois ou mais elétrodos intermediários acoplados mecanicamente com o corpo de isolamento, colocado entre os elétrodos principais ao longo do corpo de isolamento, e configurado para organizar uma descarga entre os elétrodos principais e os elétrodos intermediários adjacentes, bem como entre os elétrodos intermediários adjacentes. O envelopamento do elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica pelo corpo de isolamento é assegurado com vantagem com um intervalo entre o corpo de isolamento, eletrodos e outros componentes do para-raios e o referido elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica no local de envelopamento.

[009] Em um modo de execução, a porção de um círculo ou uma esfera onde envelopamento do referido elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica é assegurada pelo corpo de isolamento cobre o ângulo de até 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330 ou

360 graus, inclusive.

[010] Em um modo de execução preferido, pelo menos um eletrodo principal compreende uma derivação saliente ou que se estende a partir da superfície do corpo de isolamento. Os elétrodos intermediários são de preferência dispostos com deslocamento mútuo, pelo menos, ao longo do corpo de isolamento. Em um modo de execução preferido, o para-raios compreende um meio de fixação para proporcionar a sua fixação ao elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica.

[011] Em alguns modos de execução, as câmaras de descarga entre os elétrodos intermediários e os elétrodos principais e / ou entre os elétrodos intermediários podem ser proporcionados. Em alguns modos de execução, os elétrodos intermediários podem ser cobertos com uma camada de isolamento e as câmaras de descarga emergindo à superfície da camada de isolamento são arranjadas entre os elétrodos intermediários adjacentes. Em tais casos, os elétrodos principais, pelo menos parcialmente, podem ser cobertos com uma camada de isolamento, e câmaras de descarga emergindo à superfície da camada de isolamento são arranjadas entre os elétrodos intermediários e os elétrodos principais.

[012] Em um modo de execução preferido, um coeficiente de rigidez de flexão do corpo de isolamento não é menor do que 1 N / m, 10 N / m, a 25 N / m, de 50 N / m, 75 N / m, de 100 N / m, de 200 N / m, 300 N / m, de 400 N / m, de 500 N / m ou 1000 N / m.

[013] O objeto da presente invenção é também alcançado por uma linha de transmissão de energia elétrica que compreende postes com isoladores, pelo menos, um arame quente acoplado com isoladores por fixadores, e pelo menos um descarregador de proteção contra raios de elementos de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica. Uma característica de tal linha de transmissão de energia elétrica consiste no fato de que o para-raios aí utilizado é implementado como um para-raios de acordo com qualquer uma das execuções anteriores. O referido para-raios pode ser montado sobre o elemento de isolamento por meios de fixação, e a tensão de descarga entre os elétrodos principais e nos elétrodos intermediários é de preferência menor do que a tensão de descarga entre os elétrodos principais e os elementos de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica.

[014] O efeito técnico alcançado consiste em diminuir o custo para prover confiabilidade da operação das instalações elétricas ou linhas de transmissão de energia elétrica porque o para-raios protegendo elementos de equipamentos elétricos ou linhas de transmissão de energia elétrica contra sobre-tensão de descarga atmosférica também é capaz de melhorar a estrutura do campo elétrico em torno dos referidos elementos, por isso, desempenha o papel de um anel de corona. Isto faz com que seja possível evitar dispositivos adicionais destinados a melhorar a distribuição de intensidade do campo elétrico em torno dos elementos de equipamento elétrico, linhas de transmissão de potência, isoladores elétricos ou cadeias de isoladores, sendo protegido contra descargas de raios, porque o para-raios de anel de corona pode ser montado quase que em qualquer dispositivo. Um efeito técnico adicional é proporcionar um dispositivo de proteção contra descargas atmosféricas, que é fácil de montar em linhas de transmissão de energia elétrica ou em instalações elétricas.

[015] Além disso, um efeito técnico da invenção consiste no aumento da tensão de ocorrência de descarga coronal a superfície do anel de corona, devido ao fato de os elétrodos serem normalmente dispostos na superfície exterior do anel de corona distantes dos elementos a serem protegidos, que resulta na redução da intensidade do campo elétrico, devido à distribuição mais alargada de intensidade do campo elétrico no espaço. No caso de o anel de corona compreender um condutor metálico interno alongado, este fato também reduz a oportunidade de ocorrência de descarga coronal, devido à presença da camada de isolamento acima do núcleo metálico do anel de corona. Ao mesmo tempo, o nível de interferência de rádio a partir de linha de transmissão de energia é significativamente reduzido. Além disso, devido à combinação de um anel de corona e um para-raios, é possível reduzir o espaço ocupado por estes elementos uma vez que agora é um único dispositivo (em vez de dois), que executa as funções de um anel de corona e um para-raios.

[016] BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[017] O presente invento é ilustrado por desenhos em que:

[018] A Fig. 1 mostra o primeiro modo de execução do para-raios de acordo com a presente invenção.

[019] A Fig. 2 mostra o segundo modo de execução de para-raios de acordo com a presente invenção.

[020] A Fig. 3 mostra um modo de execução de uma linha de transmissão de energia elétrica com os para-raios de anel de corona de acordo com a presente invenção montado sobre um isolador polimérico.

[021] A Fig. 4 mostra um modo de execução de uma instalação para a determinação do coeficiente de rigidez à flexão do componente dielétrico descarregador no estado inicial.

[022] A Fig. 5 mostra um modo de execução da instalação para a determinação do coeficiente de rigidez à flexão de um componente dielétrico descarregador no estado quando é aplicada uma força de flexão.

[023] Elementos semelhantes nos desenhos são designados por números de referência semelhantes, e se um elemento é descrito com referência a um desenho, uma descrição deste elemento com respeito a outros desenhos pode ser omitida.

[024] Descrição detalhada dos modos de execução preferidos da invenção

[025] A Fig. 1 mostra o primeiro modo de execução de um para-raios de acordo com a presente invenção. O descarregador de proteção contra raios de elementos de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica é feita sob a forma de um anel de corona para igualar a força do campo elétrico em torno de um elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica (isto é, na vizinhança deste elemento). O para-raios é feito, geralmente a partir de um dielétrico duro, como um corpo de isolamento 2 configurado para fixação mecânica ao referido ou adjacente elemento de equipamento elétrico ou a linha de transmissão de energia elétrica. A ligação pode ser efetuada por várias maneiras, por exemplo, por meio da forma do corpo de isolamento no ponto de ligação, por exemplo, linear, curvada, anular, helicoidal, etc. Além disso, o corpo de isolamento pode ter saliências / depressões / buracos para fornecer ao suporte com o uso de parafusos de união ou de partes de união do elemento de equipamento elétrico ou a linha de transmissão de energia. Em um modo de execução específico mostrado na fig. 1, o para-raios compreende extremidades 1 com porções de braçadeira 3 que podem ser utilizadas para a fixação do para- raios a um elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica por meio da fixação das extremidades do corpo de isolamento em relação ao outro, ou circundando o elemento de equipamento elétrico ou a linha de transmissão de energia elétrica com fixação por forças elásticas. Em outros modos de execução, as extremidades do corpo de isolamento podem ser de cadeia linear, enquanto o elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica podem ter um meio de fixação que fixa o anel de corona por intermédio das suas extremidades 1.

[026] De preferência, o anel de corona deve ter uma resistência mecânica suficiente (rigidez). A resistência mecânica (rigidez) é necessária para o anel de corona para manter a sua forma. Uma vez que uma parte do anel de corona que envolve um elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia está numa condição suspensa, em caso de insuficiente resistência/rigidez mecânica, esta porção tende a baixar para a terra, e, consequentemente, o anel de corona não terá capacidade para criar (corrigir) a distribuição do campo elétrico necessário porque a forma de anel de corona vai diferir de um pré-determinado que é necessário para produzir a distribuição do campo elétrico necessário. A resistência/rigidez do anel de corona pode ser assegurada, por exemplo, pelas propriedades mecânicas do condutor alongado e / ou de uma camada de isolamento aplicada sobre o mesmo.

[027] O corpo de isolamento pode compreender um reforço, por exemplo, sob a forma de uma haste rígida disposta, de acordo com um modo de execução, ao longo do corpo de isolamento, por exemplo, no interior do corpo de isolamento. O reforço destina-se a proporcionar propriedades de força necessária para o para-raios de anel de corona, em particular, para a manutenção da forma do para-raios de anel de corona e para garantir a rigidez necessária do dispositivo como um todo. O referido reforço pode ser feito sob a forma de um dielétrico, por exemplo polimérico, elemento que proporciona a resistência necessária contra a deformação do para-raios de anel de corona, por gravidade, no estado montado, por efeito de forças aplicadas por outros elementos da linha de transmissão de energia (por exemplo inadvertidamente tocar os fios), sob a ação do vento e / ou chuva, bem como animais, pássaros, pessoas ou outros fatores, como as condições de armazenamento e transporte que pode levar à deformação do para-raios de anel de corona. Em outros modos de execução o reforço pode ser feito usando um metal, desde que uma força suficiente e / ou a rigidez é assegurada, ou em caso de ausência de curtos-circuitos elétricos em elétrodos intermediários, ou, de preferência, no caso de ausência de contato elétrico entre o reforço e elétrodos intermediários.

[028] Em outros modos de execução, o corpo de isolamento pode compreender um componente resiliente, por exemplo, sob a forma de uma haste disposta resiliente, de acordo com um modo de execução, ao longo do corpo de isolamento, por exemplo, no interior do corpo de isolamento. O elemento resiliente se destina a assegurar as propriedades elásticas do para- raios de anel de corona, ou seja, a capacidade para recuperar a sua forma depois de as forças que causam a deformação do para-raios de anel de corona terem sido removidas. O elemento resiliente também permite reduzir a deformação durante a ação de forças de deformação. O elemento resiliente pode ser feito utilizando dois materiais dielétricos (por exemplo polímeros), e os materiais metálicos com a condição de que a resiliência necessária para restaurar a forma do para-raios de anel de corona depois de terminada a tensão de deformação, e / ou a redução da magnitude de deformação durante a ação da força de deformação são fornecidos. No caso de o elemento resiliente ser feito através de um metal, em seguida, deve ser assegurada a ausência de curtos-circuitos elétricos em eletrodos intermediários e principalmente a ausência de um contato elétrico entre o elemento elástico e eletrodos intermediários. Em um modo de execução particular, o próprio corpo de isolamento pode assegurar a força necessária e / ou propriedades elásticas e / ou a rigidez necessária.

[029] A Fig. 2 mostra um modo de execução de para-raios que compreende meios 7 para a fixação do para-raios a um elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia. Os referidos meios de fixação 7 são montados em elementos semelhantes a haste introduzidos nas extremidades do corpo de isolamento 2, e permitir (com a utilização de um parafuso, porca, grampo ou outro conjunto) para apertar o elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia através dos elementos de meios de fixação 7, assim fixando o anel de corona sobre o referido elemento. Tal fixação simples do para-raios de acordo com a presente invenção proporciona o seu descarte simples no elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia.

[030] O corpo de isolamento 2 é configurado para, pelo menos, parcial envelopamento (circundante) de um elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia sobre o qual o corpo de isolamento é para ser montado, ou de uma linha que passa, por exemplo, ao longo do referido elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia. A envelopamento é geralmente obtido pela forma do corpo de isolamento e / ou por viabilidade de tais dispondo o corpo de isolamento no/perto do elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia em que o referido elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia é envolvido pelo corpo de isolamento, pelo menos, dentro de uma porção de círculo ou de ângulo sólido. Pelo menos uma porção do corpo de isolamento (assim, o anel de corona em conjunto) pode ter uma forma de um círculo/disco/elipse/toróide, ou pode ser um setor de um círculo/disco/elipse/toróide, e uma configuração de envelopamento/circundante é considerada como a configuração em que um elemento de proteção ou uma linha que passa, por exemplo, ao longo do elemento protegido está localizado no interior do círculo/disco/elipse/toróide ou um sector do círculo/disco/elipse/toróide (de preferência no centro geométrico. Além disso, dependendo da configuração do equipamento elétrico (isto é, a distribuição do campo elétrico), pelo menos uma porção do corpo de isolamento (assim, o anel de corona em conjunto) pode ter uma forma de parábola, hipérbole e qualquer outra curva de segundo e maior ordem tendo um tamanho necessário.

[031] Além disso, em um dos modo de execução, o envelopamento é realizado de preferência no plano perpendicular à direção principal do elemento longitudinal da instalação elétrica ou linha de transmissão de energia, no entanto, em vez de um ângulo reto estar entre a referida direção e o plano, podem ser utilizados outros ângulos (p.ex. até 15, 30, 45, 60, 75, 80, 85 graus, ou pode ser qualquer ângulo, por exemplo, na faixa de 30 a 90 graus), ou o envelopamento não pode ocorrer num plano, mas pode ser curvilíneo. A parte de um círculo ou de ângulo sólido (esfera), em que o envelopamento do elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia através do corpo de isolamento ocorre, de preferência, é não inferior a 180 graus, e pode ser de até 210, 240, 270, 300, 330 ou 360 graus, inclusive, ou qualquer intervalo formado pelos valores acima referidos (por exemplo, 180-360 graus ou qualquer outro). O ângulo é determinado principalmente com base no ponto de ligação do anel de corona ou uma localização do elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia, em torno do qual a distribuição do campo elétrico é para ser corrigido por o anel de corona. No caso de o anel de corona fazer um plano, o ponto inicial para a medição do ângulo pode ser definido como um ponto de interseção do plano e o elemento de proteção de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia (o seu ponto central ou eixo), ou como um ponto do plano mais distante de todos os segmentos do anel de corona (se o anel de corona é feito sob a forma de disco ou círculo, então ele irá ser o centro do disco ou círculo). Eletrodos no anel corona podem ocupar menos ângulos do que o corpo de isolamento. Em alguns modos de execução a parte do círculo ou ângulo sólido em que os envelopes do corpo de isolamento do elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia pode ser inferior a 180 graus, dependendo do campo elétrico (por exemplo, valor da sua força) que deve ser alterado, e pode ser de até ou superiores a 30, 60, 90, 120, 150 ou 180 graus, inclusive, ou qualquer intervalo formado pelos valores acima referidos (por exemplo, 30-180 graus ou qualquer outro).

[032] O referido envelopamento é considerado para ser assegurado, quando um espaço de ar é fornecido entre o corpo de isolamento e o elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de potência; isto é, quando da montagem do descarregador no elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia a porção envolvente do corpo de isolamento fica distante a partir do referido elemento por uma certa distância, e não são adjacentes ao elemento (naturalmente, a parte do corpo de isolamento utilizado para o acessório adjacente ao elemento ao qual é fixo). De um modo vantajoso, o anel de corona tem uma forma circular, no entanto, outras configurações do anel de corona podem ser utilizadas, tais como setorial, elíptica, etc.

[033] De acordo com o presente invento, o para-raios é composto por dois elétrodos principais 4 e 9 dispostos sobre o corpo de isolamento 2 (isto é, acoplado mecanicamente com este último). Além disso, o para-raios compreende dois ou mais elétrodos intermediários 5 também dispostos no corpo de isolamento 2 entre dois elétrodos principais 4 e 9. È fornecido, que uma descarga elétrica pode se desenvolver entre os principais eletrodos e eletrodos intermediários adjacentes; é também assegurada a possibilidade de desenvolvimento de descarga elétrica entre eletrodos intermediários adjacentes. Possibilidade de descarga elétrica é assegurada essencialmente pelo posicionamento dos elétrodos a uma distância suficiente para a desagregação elétrica do intervalo de descarga. Para providenciar os elétrodos intermediários entre os elétrodos principais ao longo do corpo de isolamento curvilíneo ou dobrado, como mostrado na FIG 1 e 2, os elétrodos intermediários podem ser eliminados juntamente com o deslocamento mútuo, pelo menos, na direção longitudinal do corpo de isolamento.

[034] Embora os elétrodos principais podem ter uma forma achatada ou qualquer outra forma (em alguns exemplos a sua forma pode ser semelhante à forma de elétrodos intermediários), um ou mais dos elétrodos principais pode compreender uma derivação (projeção) saliente a partir da superfície do corpo de isolamento (isto é, para longe do corpo de isolamento, de alguma direção, geralmente para um lado ou em paralelo ao elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia sobre a qual o para- raios é montado). Tal derivação permite facilitar a entrada da sobre-tensão ao para-raios, ou a sua saída do para-raios, pela formação de um intervalo de descarga suficiente para a avaria, isto é, através da redução da distância entre os elétrodos e / ou objetos em relação ao qual uma descarga de faísca é exercida, para reduzir a tensão de descarga e aumentando a chance de desenvolvimento de descarga especificamente através dessas lacunas de descarga onde as projeções são formadas. Além disso, dita derivação pode ser usada para fornecer conexão com os elementos protegidos ou aterrados por meio de condutores, por exemplo, fios, cabos, etc.

[035] Devido ao fato de que o descarregador tem elétrodos sob a forma de condutores eléctricos dispostos sobre o mesmo, este descarregador começa a funcionar como um anel de corona proporcionando a melhoria da estrutura do campo elétrico em torno do elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia sobre a qual o para-raios é montado. Apesar de os elétrodos dispostos no corpo de isolamento não terem ligações elétricas, o seu potencial tende a atingir o nível do potencial do elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia sobre a qual o para-raios é montado, porque o potencial do referido elemento de equipamento elétrico ou a linha de transmissão de energia altera com frequência comercial e existe uma bastante elevada capacitância de acoplamento entre este elemento e os elétrodos do descarregador.

[036] Devido ao fato de que o para-raios de acordo com a presente invenção também funciona como um anel de corona, que pode ser referido como um para-raios de anel de corona ou apenas um anel de corona. O para- raios de anel de corona torna-se mais adaptado para esta função se os eletrodos são feitos alongados, por exemplo, ao longo do corpo de isolamento. Além disso, se o corpo de isolamento tem hastes metálicas no interior, estas hastes devido ao acoplamento com capacitância com equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia irá também afetar a distribuição do campo eléctrico, e o descarregador vai desempenhar o papel de um anel de corona.

[037] Uma vez que os elétrodos no corpo de isolamento podem ser dispostos em locais arbitrários (no caso são permitidas descargas elétricas entre os elétrodos em condições de sobre-tensão), que permite uma liberdade adicional no melhoramento da estrutura de campo elétrico em torno do elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia sobre a qual o para-raios é montado de acordo com a presente invenção, por isso, é possível modificar a estrutura de campo elétrico na vasta gama, em várias formas, instruções, partes, e com maior precisão.

[038] A Fig. 1 também ilustra um princípio de funcionamento do para-raios de anel de corona de acordo com a presente invenção. Quando entra sobre-

tensão, através de uma descarga de faísca, o eletrodo principal esquerdo 4, a sobre-tensão aparece entre este eletrodo principal e eletrodo intermediário adjacente 5, que divide o espaço de ar entre estes elétrodos. Em seguida, ocorre queda 6 de lacunas de ar dispostas entre os elétrodos intermediários adjacentes 5 até que atinge a sobre-tensão do segundo eletrodo principal 9 mostrado na fig. 1, à direita, de onde ele pode descarregar para a terra, ligado à terra ou um elemento tendo um potencial diferente, para outro para-raios, etc. Além disso, pode ser proporcionado conexão entre os elétrodos principais e outros elementos do equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia, bem como outros para-raios por fios elétricos.

[039] A duração do intervalo de descarga ao longo da superfície da camada de isolamento entre o eletrodo intermediário mais próximo do eletrodo principal e o eletrodo principal é menor que o comprimento do intervalo de descarga ao longo da superfície da camada de isolamento entre o eletrodo principal e o elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia. A tensão de descarga entre o eletrodo principal e o eletrodo intermediário deve ser menor do que a tensão de descarga de ar entre o eletrodo principal e o elemento de equipamento elétrico ou a linha de transmissão de energia para que uma descarga de sobre-tensões de raios poderia passar ao longo dos eletrodos intermediários e não diretamente através do espaço de ar ao referido elemento de equipamento elétrico ou a linha de transmissão de energia.

[040] Nos para-raios de anel de corona mostrados nos desenhos, o envelopamento do corpo de isolamento cobre ângulos dentro de cerca de 330 graus; no entanto, devido ao fato de que as partes do corpo de isolamento, que se estendem para o centro do círculo para o fornecimento de fixação, fechar o círculo (adjacente um ao outro), então o envelopamento, neste caso, pode-se dizer para cobrir 360 graus.

[041] Com referência à Fig. 2, os elétrodos intermediários 12 podem ser colocados por cima do corpo de isolamento 2 ligeiramente separados destes últimos. Câmaras de descarga estão dispostas entre os elétrodos 12, por exemplo, através da introdução das extremidades dos elétrodos 12 em copos 14 feitos de material dielétrico, ditos copos que tem um fundo e paredes laterais que definem uma câmara de descarga, as saídas das câmaras descarregadas sejam preferencialmente dispostas no lado oposto das partes inferiores. À medida que os copos dielétricos 14 estão ligados ao corpo de isolamento 2 pelas suas partes inferiores, o que garante o acoplamento mecânico entre os elétrodos intermediários 12 e o corpo de isolamento 2. Descargas 13, que ocorre nas câmaras de descarga no interior dos copos dielétricos 14 entre as extremidades dos elétrodos intermediários 12 que sobressaem para dentro das câmaras de descarga, deixam as câmaras de descarga de distância a partir do corpo de isolamento 2, de preferência longe dos elementos ligados com a superfície do para-raios de anel de corona. No entanto, as saídas de uma ou mais câmaras de descarga podem ser dirigidas para o corpo de isolamento ou elementos que estão ligados ao corpo de isolamento ou eliminados nas proximidades.

[042] Câmaras de descarga podem também ser dispostas entre os elétrodos intermediários 12 e o primeiro eletrodo principal 4 (mostrado na figura 2, à esquerda) e segundo eletrodo principal 9 (mostrado na Figura 2, à direita), bem como entre os próprios elétrodos intermediários, por exemplo, também usando copos dielétricos. Os elétrodos principais podem sobressair para dentro das câmaras de descarga de copos dielétricos por si próprios, ou podem dispor de derivações que (como mostrado na Fig. 2) podem ser destinados a criar (como um dos elétrodos) descarregar lacunas nas câmaras de descarga que são dispostos numa distância dos principais eletrodos. Em alguns modos de execução, a descarga do eletrodo principal pode atacar o elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia sobre o qual o para-raios de anel de corona é montado, ou o acessório metálico significa 7 dispostos em uma ou duas extremidades do corpo de isolamento e de preferência tendo ligação elétrica com o elemento de equipamento elétrico ou a linha de transmissão de energia.

[043] Em outros modos de execução, pelo menos um eletrodo intermediário e / ou do eletrodo principal pode ser disposto na camada dielétrica, ou pode ser coberto pelo menos parcialmente com uma camada de isolamento. Nestes casos, as câmaras de descarga emergentes à superfície da camada de isolamento ou corpo de isolamento são fornecidos entre os eléctrodos. Em tais casos, as câmaras de descarga são formadas na camada de isolamento ou corpo de isolamento próprio, enquanto os elétrodos sobressaem para as câmaras de descarga, fazendo as suas aberturas de descargas entre si. Saídas de tais câmaras de descarga são geralmente buracos fornecendo uma conexão entre as câmaras de descarga e da superfície da camada de isolamento ou corpo de isolamento.

[044] A Fig. 3 mostra uma linha de transmissão de energia elétrica que compreende polos 18 com isoladores 15, pelo menos, um arame quente 19 ligado a isoladores 15 por meio de fechos, e dois para-raios de anel de corona para desconcentrar intensidade do campo elétrico na vizinhança do isolador 15, o qual é um elemento da linha de transmissão de energia (também pode ser utilizado em outro equipamento elétrico). Para-raios de anel de corona 20 são configurados de acordo com qualquer uma das modalidades acima, e devido a isso eles também oferecem tanto a proteção da linha de transmissão de energia contra sobre-tensão de descarga do raio, e melhoria da estrutura do campo elétrico nas imediações. Em alguns modos de execução, por um isolador ou de um outro elemento de linha de transmissão de energia, pode ser instalado um para-raios de anel de corona ou mais do que dois para-raios de anel de corona.

[045] Quando uma descarga atmosférica ocorre contra o arame 19, sobre- tensão corre para a ponta inferior 17 do isolador 15 através dos elementos de fixação. Um para-raios de anel de corona 20 está montado sobre a ponta 17 com a utilização de um dispositivo de fecho 7; dito para-raios de anel de corona tem o corpo de isolamento, em cima dos quais os primeiros elétrodos principais 4 e múltiplos elétrodos intermediários são eliminados, o eletrodo 4 tem uma derivação saliente para o segundo para-raios de anel de corona. Descarga elétrica ocorre entre o eletrodo intermediário e o conjunto de fecho 7, e em seguida (com sobre-tensão) entre os elétrodos intermediários sobre as descargas elétricas do corpo de isolamento 6 ocorre que transferem a sobre-tensão para o eletrodo principal 4. Devido à descarga, o principal potencial de eletrodo 4 do para-raios de anel de corona inferior torna-se próximo do potencial da ponta 17 e, consequentemente, para o potencial do fio 19.

[046] Como a diferença de potencial entre os elétrodos principais 4 dos anéis de corona superior e inferior 20 montados nas pontas 16 e 17 do isolador 15, respectivamente, agora está perto da sobre-tensão de ruptura, descarga elétrica de ar 8 ocorre entre os elétrodos 4. Em alguns modos de execução, os elétrodos 4 podem ser ligados uns aos outros por um fio ou por elétrodos adicionais.

[047] Além disso, como a diferença de potencial entre o primeiro eletrodo principal 4 e o eletrodo intermediário do anel de corona superior tem estabelecido próxima de sobre-tensão, então entre os referidos elétrodos e posteriormente, entre os elétrodos intermediários, descarregamento 6 ocorreu, que transferem a sobre-tensão do conjunto de fixação 7 e a ponta superior 16 do isolador 15 que tem ligação com o polo ligado ao solo da linha de transmissão de energia. Dado que o desenvolvimento das descargas e transmissão de sobre-tensão de descarga de raio ocorre com rapidez suficiente, todos as descargas citadas podem existir simultaneamente, assim, a carga recebida do raio vai para o solo. Quando a tensão de alimentação de frequência passa por zero, o arco extingue-se, e a linha de transmissão de energia retoma a sua capacidade de operação, enquanto as descargas do anel de corona permanecem prontas para desviar a próxima sobre-tensão de descarga atmosférica ao solo.

[048] O para-raios de anel de corona é montado sobre o elemento de isolamento por meios de fixação que pode ser uma parte do anel de corona, ou pode ser um elemento disposto sobre a ponta. Para assegurar a manutenção do referido dispositivo, é desejável criar uma condição em que a tensão de descarga, de descarga entre o eletrodo principal e os meios de fixação ou o elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia é maior do que a tensão de descarga de uma descarga por meio da lacuna de ar entre o eletrodo principal e um eletrodo intermediário adjacente.

[049] Uma das características que permite definir as propriedades mecânicas necessárias do anel de corona (em particular, o corpo de isolamento) é a rigidez de flexão. Pode ser determinado, por exemplo, de acordo com um processo ilustrado pela fig. 4 e 5. De acordo com este método, uma porção do anel de corona 20 na condição reta não dobrada (por exemplo, o corpo de isolamento, com ou sem hastes de dentro, dependendo do tipo do corpo de isolamento), se é possível que o anel de corona seja desdobrado, ou uma peça de trabalho para produzir o anel de corona em forma linear, ou um protótipo experimental, que em termos de estrutura e de material é idêntico ao corpo de isolamento do para-raios de anel de corona, e difere apenas na medida em que é retilínea (no caso se desdobrável do anel de corona ou dobrável de uma peça de trabalho para o anel de corona é impossível), é colocada sobre dois suportes 21 dispostos uns com os outros a uma distância L igual, por exemplo, de 10 a 20 vezes a espessura d do anel de corona (por exemplo, espessura do condutor alongado com o isolamento), isto é, numa variante preferida mostrada na Fig. 4 e 5, por exemplo, L = 20d (desde que o anel de corona na maioria dos casos tem uma secção transversal circular, espessura d pode corresponder ao diâmetro do anel de corona medido, por exemplo, ao longo da superfície exterior do corpo de isolamento).

[050] Além disso, num plano situado aproximadamente no centro (de preferência, exatamente no centro) entre dois suportes 21, sobre o qual o anel de corona 20 é colocado, uma deformação por força 25 é aplicada ao anel de corona 20 a partir de cima, por meio da qual a força F é transferida para o anel de corona 20, a referida força destina-se a criar deflexão h de anel de corona 20 para baixo (neste caso, a direção é determinada de acordo com a configuração de medição da Fig. 4 e 5, em vez de configuração operacional). No resultado da medição da força F e a deflexão (de dobragem) h é possível determinar um coeficiente de rigidez de flexão K = F / h, onde F- é a força aplicada ao elemento dielétrico, h - é a magnitude de deflexão do elemento dielétrico.

[051] Na variante preferida, a magnitude h de deflexão do elemento dielétrico deve ser medida na parte inferior 24 do anel de corona 20 abaixo do ponto de aplicação da força F, porque, na porção superior 23 do anel de corona 20, onde a força F é diretamente aplicada pela deformação por força 25, pode ocorrer uma deformação do anel de corona 20 (por exemplo, a camada de isolamento) não relacionados com a sua deflexão no caso do anel de corona (em particular, o corpo de isolamento) ser feito usando (por exemplo, flexível ou macios ) materiais deformáveis , enquanto que na parte inferior 24 do anel de corona 20, abaixo do ponto de aplicação da força F tal deformação não é observada, porque nenhuma força é aplicada diretamente ao referido ponto, e o deslocamento da superfície da porção inferior 24 do anel de corona sob o ponto de aplicação de força F pode ter lugar resultando na deflexão do anel de corona 20 somente.

[052] Em vista da possibilidade de deformação do anel de corona 20 não relacionados com a sua deflexão, no caso de o anel de corona ser feito utilizando (por exemplo, flexíveis ou macios) materiais deformáveis - uma deformação causada não só por uma deformação por força 25 mas por meio de suportes 21, assim como , para evitar a deformação da superfície inferior do anel de corona 20 por suportes 21, os quais a deformação pode resultar em desvio de magnitude h da deflexão, espaçadores rígidos 22 podem ser colocados entre o anel de corona 20 e suportes 21. Espaçadores 22 podem ser achatados ou tipo-canal. Os espaçadores 22 permitem distribuir a força de deformação dos suportes 21 ao longo de um maior comprimento do anel de corona 20 reduzindo assim o desvio de medida da magnitude h da deflexão do anel de corona 20. Espaçadores 22 preferencialmente podem alterar livremente a sua posição angular em relação aos suportes 21; em alguns casos, os espaçadores 22 e suportes 21 podem ter ligação por bloqueio tipo charneira. Considera-se que os espaçadores 22, bem como suportes 21 são feitos de um material de baixa deformação (por exemplo, em relação ao elemento dielétrico).

[053] No caso de uma deformação irreversível ocorrer quando o anel de corona é exposto a uma força (por exemplo, fendas ou rachaduras do anel de corona), em seguida, o anel de corona pode ser considerado como sendo quebradiço, não-flexível e / ou o seu coeficiente de rigidez de flexão não-falha é um nível elevado, e o anel de corona não vai arbitrariamente alterar a sua forma (sem falha).

[054] Em um modo de execução preferido, para evitar alterar a forma do anel de corona, o seu valor mínimo de rigidez à flexão (coeficiente de rigidez a flexão) pode ser não menos que 1 N / m, 10 N / m, a 25 N / m, de 50 N / m, 75 N / m, de 100 N / m, de 200 N / m, de 300 N / m, de 400 N / m, de 500 N / m ou 1000 N / m (dependendo dos materiais utilizados na fabricação do anel de corona, forma e tamanho do anel de corona).

[055] Na presente descrição, termos "ter", "compreende", "incluir", etc. são usados para indicar o fato da presença de características especificadas, elementos, componentes, ações, valores, etc. mas que não impedem a possibilidade de presença ou adição de um ou vários outros recursos, elementos, componentes, ações, valores etc.

[056] Os modos de execução e modificações do para-raios nesta descrição de acordo com a presente invenção, bem como do para-raios de anel de corona construído utilizando tais para-raios, são fornecidos apenas para esclarecimento da sua concepção e princípios de operação. Será evidente para um técnico no assunto que as derivações a partir de modos de execução acima, dentro do âmbito das reivindicações, também são possíveis.

Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES

   01. Um para-raios para proteção contra raios para elementos de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica, caracterizado por compreender: um corpo de isolamento configurado para fixação mecânica a um elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica e garantindo ao menos parcial envelopamento do mesmo ou elemento adjacente do equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica que esteja separada do dito elemento por alguma distância, dois elétrodos principais acoplados mecanicamente com o corpo de isolamento, e dois ou mais elétrodos intermediários acoplados mecanicamente com o corpo de isolamento, colocados entre os elétrodos principais ao longo do corpo de isolamento, e configurados para organizar uma descarga entre os elétrodos principais e os elétrodos intermediários adjacentes, bem como entre os elétrodos intermediários adjacentes.

   02. O para-raios conforme reivindicado na reivindicação 01, caracterizado por a porção de um círculo ou de uma esfera, em que o envelopamento do referido elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica é assegurada pelo corpo de isolamento, abrange um ângulo de até 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330 ou 360 graus, inclusive.

   03. O para-raios conforme reivindicado na reivindicação 01, caracterizado por ao menos um elétrodo principal compreende uma tarraxa saliente a partir da superfície do corpo de isolamento.

   04. O para-raios conforme reivindicado na reivindicação 01, caracterizado por os elétrodos intermediários serem dispostos com o deslocamento mútuo, pelo menos, ao longo do corpo de isolamento.

   05. O para-raios conforme reivindicado na reivindicação 01, caracterizado por o para-raios compreender câmaras de descarga entre os elétrodos intermediários e os elétrodos principais.

   06. O para-raios conforme reivindicado na reivindicação 01, caracterizado por o para-raios compreender câmaras de descarga entre os elétrodos intermediários.

   07. O para-raios conforme reivindicado na reivindicação 01, caracterizado por os elétrodos intermediários serem cobertos com uma camada de isolamento, e câmaras de descargas emergindo à superfície da camada de isolamento são arranjados entre eletrodos intermediários adjacentes.

   08. O para-raios conforme reivindicado na reivindicação 07, caracterizado por os elétrodos principais serem pelo menos parcialmente cobertos com uma camada de isolamento, e câmaras de descarga emergindo à superfície da camada de isolamento serem arranjadas entre os eletrodos intermediários e eletrodos principais.

   09. O para-raios conforme reivindicado na reivindicação 01, caracterizado por o para-raios compreender um meio de fixação para proporcionar a sua fixação ao elemento de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica.

   10. O para-raios conforme reivindicado na reivindicação 01, caracterizado por um coeficiente de rigidez de flexão do corpo de isolamento não ser menor do que 1 N/m, 10 N/m, 25 N/m, 50 N/m, 75 N/m, 100 N/m, 200 N/m, 300 N/m, 400 N/m, 500 N/m ou 1000 N/m.

   11. Uma linha de transmissão de energia elétrica, caracterizado por compreender: polos com isoladores, ao menos um fio quente unido aos isoladores por fixadores, e ao menos um para-raios para proteção contra raios para elementos de equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica, em que o para-raios é feito como um para-raios de acordo com qualquer uma das reivindicações 01 à 10.

   12. A linha de transmissão de energia elétrica tal como reivindicado na reivindicação 11, em que o referido para-raios é montado sobre o elemento de isolamento por meios de fixação, e a tensão de descarga entre os elétrodos principais e nos elétrodos intermediários é inferior à tensão de descarga entre os elétrodos principais e os elementos do equipamento elétrico ou linha de transmissão de energia elétrica.