BR112017008823B1

BR112017008823B1 - Sistema de isolamento elétrico e dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão

Info

Publication number: BR112017008823B1
Application number: BR112017008823-1A
Authority: BR
Inventors: Anders Bo Eriksson; Hakan Faleke; Jose-Luis Delreal; Olof Hjortstam
Original assignee: Hitachi Energy Switzerland Ag
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2023-03-28
Also published as: CN107004494B; BR112017008823A2; HUE049780T2; EP3221872B1; EP3221872A1; PL3221872T3; WO2016079200A1; BR112017008823A8; CN107004494A

Abstract

SISTEMA DE ISOLAMENTO ELÉTRICO E DISPOSITIVO DE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA QUE COMPREENDE O MESMO. Sistema de isolamento elétrico (1) para dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão (18) que compreende um bastão (3) que possui duas porções laterais (7, 9) e uma porção central elevada (5) que é elevada em relação à e disposta entre as duas porções laterais (7, 9). A porção central elevada (5) define uma superfície faceadora de enrolamento (5a) disposta para facear um enrolamento (19), o bastão (3) possui uma superfície de contato com barreira (13) oposta à superfície faceadora de enrolamento (5a), no qual a primeira distância entre a superfície faceadora de enrolamento (5a) e a superfície de contato da barreira (13) define a espessura T do bastão (3) que possui uma primeira ranhura (11a) entre uma primeira porção lateral (7) das duas porções laterais (7, 9) e a porção central elevada (5), e uma segunda ranhura (11b) entre uma segunda porção lateral (9) das duas porções laterais (7, 9) e a porção central elevada (5), primeira e a segunda ranhuras (11a, 11b) que se estendem axialmente ao longo do bastão (3), no qual cada uma dentre a primeira e a segunda porções laterais (7, 9) possui uma respectiva superfície de ranhura adjacente (7a, 9a) oposta à superfície de contato da barreira (13), no qual uma segunda distância t1 a partir de (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se, em geral, a dispositivos de indução eletromagnética. Em particular, ela refere-se a um sistema de isolamento elétrico para um dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão e a um dispositivo de indução eletromagnética de alta- tensão, que compreende um sistema de isolamento elétrico.

ANTECEDENTES

[002] Nos dispositivos de indução eletromagnética à prova de líquidos, tais como transformadores de potência, um óleo mineral, um óleo de éster natural ou um óleo de éster sintético é tipicamente usado como um fluido isolante entre as peças internas sujeitas a diferentes potenciais elétricos. As peças internas de um dispositivo de indução eletromagnética normalmente compreendem um núcleo magnético, enrolamentos e um sistema de isolamento elétrico, o qual provê isolamento entre as peças que possuem diferentes potenciais elétricos. Em particular, no duto principal de um dispositivo de indução eletromagnética, deve ser mantida uma certa distância do óleo para evitar uma pane dielétrica durante períodos de testes e suprimento.

[003] De maneira típica, o isolamento elétrico entre os enrolamentos do duto principal compreende barreiras cilíndricas feitas, por exemplo, de placa prensada para dividir os espaços com óleo na direção radial. Tal subdivisão aumenta consideravelmente a rigidez dielétrica de toda a largura do duto principal e permite, na prática, uma redução significativa de sua largura. As barreiras feitas de placa prensada são normalmente dispostas concentricamente entre os enrolamentos interno e externo do duto principal durante a fabricação do dispositivo de indução eletromagnética. De modo a prover um suporte radial aos enrolamentos, uma série de barras longitudinais, comumente referidas como bastões ou tiras, feitas, por exemplo, de placa prensada são posicionadas de modo uniforme em torno das barreiras. As tiras provêm uma superfície de suporte para os enrolamentos.

[004] Vale mencionar que as regiões com óleo delimitadas pelo condutor de enrolamento, os bastões suportando-as, e os espaçadores suportando axialmente os discos de condutor de enrolamento são extremamente afetadas em condições de tensão durante testes e operação de um dispositivo de indução eletromagnética. Em particular, durante uma tensão causada pelo impulso de raios, nessas regiões assim chamadas de cunhas de óleo, pode prover um ponto de início de uma descarga elétrica. Para que a descarga elétrica se desenvolva, um caminho para propagação deve ser formado e ele deve ser conectado a uma superfície com potencial diferente. Uma descarga elétrica filamentar pode se propagar a partir da cunha de óleo, ao longo do espaço com óleo próximo à cunha no duto mais próximo ao enrolamento. Uma descarga elétrica filamentar também pode se propagar ao longo da superfície do bastão até que chegar à barreira cilíndrica e continuar a partir desse ponto ao longo da própria barreira. É desejável impedir que as descargas elétricas filamentares se propaguem entre as superfícies com potenciais elétricos distintos, de modo a prevenir uma descarga elétrica.

[005] Um exemplo de uma captura de descarga elétrica filamentar é descrito em EP2806436, no qual a barra ou bastão longitudinal possui uma ranhura disposta para receber uma porção terminal de encaixe de ranhura de um espaçador, no qual descargas elétricas filamentares iniciadas em uma cunha de óleo de uma região entre a superfície de contato da barra longitudinal e o enrolamento podem ser capturadas na ranhura. No entanto, descargas elétricas filamentares iniciadas nessa região também podem se propagar para fora ao invés de adentrarem a ranhura.

[006] O documento JP S61 224302 A descreve um aparelho elétrico estacionário de indução. Uma ranhura vertical, a qual possui uma base mais larga que a parte de abertura, é formada por uma peça vertical de duto. Uma protuberância é provida sobre um espaçador com camadas intermediárias para que o espaçador seja encaixado na ranhura vertical e que o espaçador seja movido, e a peça de duto vertical sendo constituída de modo a ser mais ampla que a largura do espaçador entre as bobinas. Uma descarga elétrica parcial é gerada a partir do espaço microscópico preenchido com óleo e em forma de cunha, localizado entre o espaçador e a bobina mais interna de uma bobina de disco, e a descarga elétrica avança na superfície de fluência do espaçador em direção à parte interna do mesmo. No entanto, quando a largura da peça do duto é maior que a largura do espaçador, o progresso da descarga elétrica é interrompido na superfície do duto vertical. SUMÁRIO

[007] Em vista da descrição acima, o objetivo da presente descrição se destina a prover um sistema de isolamento elétrico, o qual aumenta a probabilidade de captura de descargas elétricas filamentares.

[008] Consequentemente, de acordo com um primeiro aspecto da presente descrição, um sistema de isolamento elétrico para um dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão é provido, sistema de isolamento elétrico esse que compreende: um bastão contendo uma porção central elevada e duas porções laterais, porção central elevada essa que é elevada em relação às duas porções laterais e disposta entre as duas porções laterais, no qual a porção central elevada define uma superfície faceadora de enrolamento disposta para facear um enrolamento, no qual o bastão possui uma superfície de contato com barreira oposta à superfície faceadora de enrolamento, no qual a primeira distância entre a superfície faceadora de enrolamento e a superfície de contato da barreira define a espessura T do bastão, no qual o bastão possui uma primeira ranhura, disposta entre uma primeira porção lateral das duas porções laterais e a porção central elevada, e uma segunda ranhura disposta entre uma segunda porção lateral das duas porções laterais e a porção central elevada, primeira ranhura e segundas ranhuras essas que se estendem axialmente ao longo do bastão, no qual cada uma dentre a primeira porção lateral e a segunda porção lateral possui uma respectiva superfície de ranhura adjacente oposta à superfície de contato da barreira, no qual uma segunda distância t1 a partir de cada superfície de ranhura adjacente a um plano definido pela superfície faceadora de enrolamento satisfaz a relação t1<0,6T.

[009] Por meio de um bastão que possui duas ranhuras dispostas sobre ambos os lados da porção central elevada, a qual é disposta para suportar o enrolamento, uma descarga elétrica filamentar iniciada em uma cunha de óleo entre a superfície faceadora de enrolamento e o enrolamento será capturada em uma das duas ranhuras. A relação t1<0,6T, ou seja, o fato de que a elevação da porção central elevada em relação às superfícies de ranhura adjacentes é no máximo 60% da espessura total T, é a relação que garante uma eficiente captura da descarga elétrica filamentar nas duas ranhuras, ou seja, que garante que essencialmente todas as descargas elétricas filamentares serão capturadas em uma das ranhuras ao invés de se propagar por uma rota diferente. Desse modo, se essa relação for satisfeita, as ranhuras estarão localizadas a uma certa distância do enrolamento, o que garantirá uma eficiente captura da descarga elétrica filamentar.

[0010] De acordo com uma modalidade, 0,01T<t1. Essa relação garante que a força do campo eletromagnético seja limitada nas superfícies de ranhura adjacentes, e que nenhuma descarga elétrica filamentar possa ser iniciada entre o enrolamento e as superfícies de ranhura adjacentes, o que poderia resultar no início de descargas elétricas filamentares também nessa região. Tais descargas elétricas filamentares poderiam certamente escapar da captura.

[0011] De acordo com uma modalidade, a profundidade t4 de cada uma dentre a primeira ranhura e a segunda ranhura satisfaz a relação 1/3t1<t4<0,9T.

[0012] De acordo com uma modalidade, a menor largura w4 da primeira porção lateral a partir da primeira ranhura até uma face terminal lateral da primeira porção lateral satisfaz a relação 1/3<w4/t3<3, onde t3 é a distância a partir do fundo da primeira ranhura até a superfície de contato da barreira.

[0013] De acordo com uma modalidade, a menor largura w4 da segunda porção lateral a partir da segunda ranhura disposto até uma face terminal lateral da segunda porção lateral satisfaz a relação 1/3<w4/t3<3, onde t3 é a distância a partir do fundo da segunda ranhura até a superfície de contato da barreira.

[0014] De acordo com uma modalidade, a segunda distância t1 está na faixa de 0,1 a 3 mm.

[0015] De acordo com uma modalidade, a largura w2 da superfície faceadora de enrolamento da porção central elevada é menor que a largura w1 da superfície de contato da barreira.

[0016] De acordo com uma modalidade, a distância w5 a partir de uma beira lateral da superfície faceadora de enrolamento até um plano perpendicular ao plano definido pela superfície faceadora de enrolamento e alinhada com a beira lateral da porção lateral das duas porções laterais mais próximas à beira lateral da superfície faceadora de enrolamento satisfaz a relação 1/8w5<w2<4w5, onde w2 é a largura da superfície faceadora de enrolamento. Por meio dessa relação, a funcionalidade de captura de descarga elétrica filamentar também pode ser garantida. Além disso, essa relação é exercida de acordo com uma variação, válida para ambas as beiras laterais da superfície faceadora de enrolamento, ou seja, para a beira lateral da respectiva porção lateral mais próxima.

[0017] De acordo com uma modalidade, o bastão é feito de um material à base de celulose.

[0018] Uma modalidade compreende um espaçador que possui um recorte feito para receber a porção central elevada.

[0019] De acordo com uma modalidade, cada uma dentre a primeira ranhura e a segunda ranhura possui uma cavidade que se abre em paralelo com o plano.

[0020] De acordo com uma modalidade, cada uma dentre a primeira ranhura e a segunda ranhura possui uma profundidade t4, medida a partir de um plano paralelo com o seu plano e a qual contém o ponto da respectiva superfície de ranhura adjacente e que está mais próxima ao plano.

[0021] O sistema de isolamento elétrico é vantajosamente utilizado em um dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão. Consequentemente, de acordo com um segundo aspecto da presente descrição, um dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão é provido, o qual compreende o sistema de isolamento elétrico de acordo com o primeiro aspecto.

[0022] De acordo com uma modalidade, o dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão é um transformador de potência ou um reator.

[0023] De acordo com uma modalidade, o dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão é à prova de líquidos.

[0024] Em geral, todos os termos usados devem ser interpretados de acordo com seu significado comum no campo técnico, a menos que seja explicitamente definido de outro modo aqui. Todas as referências feitas a "um/o elemento, aparelho, componente, meio, etc. devem ser interpretadas de forma abrangente como uma alusão a pelo menos um exemplo de elemento, aparelho, componente, meio, etc., que seja explicitamente afirmado de outro modo. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025] As modalidades específicas do conceito inventivo serão descritas agora, a título de exemplo, com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

[0026] A figura 1 é uma seção transversal de um exemplo de bastão de um sistema de isolamento elétrico para um dispositivo de indução eletromagnética;

[0027] A figura 2 é uma seção transversal de um exemplo de uma porção de um sistema de isolamento elétrico para um dispositivo de indução eletromagnética;

[0028] A figura 3 de maneira esquemática mostra uma seção transversal de uma porção de enrolamento de um dispositivo de indução eletromagnética que compreende o sistema de isolamento na figura 1; e

[0029] A figura 4 ilustra a funcionalidade do sistema de isolamento elétrico na figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0030] O conceito inventivo será descrito agora de uma maneira mais aprofundada com referência aos desenhos em anexo, nos quais modalidades exemplares são mostradas. O conceito inventivo pode, no entanto, ser incorporado de diferentes formas e não dever ser considerado como uma limitação às modalidades descritas aqui; de maneira preferida, essas modalidades são providas a título de exemplo para que a presente descrição seja ampla e completa, e transmita integralmente o escopo do conceito inventivo para aqueles versados na técnica. Números iguais referem-se a elementos iguais ao longo de toda a descrição.

[0031] A figura 1 mostra um exemplo de um sistema de isolamento elétrico 1 para um dispositivo de indução eletromagnética de alta- tensão. O sistema de isolamento elétrico 1 compreende um bastão 3 disposto para suportar um enrolamento de um dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão. Consequentemente, o bastão 3 é disposto para prover suporte radial para os enrolamentos em um dispositivo de indução eletromagnética. Durante o uso, uma superfície do bastão 3 é tipicamente montada em direção à barreira, normalmente uma barreira cilíndrica, enquanto uma superfície oposta faceia e suporta a porção do enrolamento. É nessa área de contato entre o bastão e o enrolamento onde descargas elétricas filamentares podem tipicamente se iniciar.

[0032] O bastão 3 possui uma porção lateral elevada 5, a qual possui uma superfície faceadora de enrolamento 5a disposta para facear um enrolamento. A superfície faceadora de enrolamento 5a suporta tipicamente o enrolamento quando disposta em um dispositivo de indução eletromagnética, porém, ela também pode, em algumas circunstâncias, ser disposta a uma certa distância do enrolamento, com um espaço contendo líquido entre eles. Desse modo, a superfície faceadora de enrolamento 5a também pode geralmente ser referida como uma superfície de suporte de enrolamento disposta para suportar um enrolamento.

[0033] O bastão 3 também possui duas porções laterais, ou seja, uma primeira porção lateral 7 e uma segunda porção lateral 9. A porção central elevada 5 está disposta entre as duas porções laterais 7 e 9 e a superfície faceadora de enrolamento 5a é elevada em relação à primeira porção lateral 7 e à segunda porção lateral 9. Desse modo, apenas a superfície faceadora de enrolamento 5a do bastão 3 é disposta para entrar em contato e suportar um enrolamento.

[0034] O bastão 3 possui uma primeira ranhura 11a disposta entre a primeira porção lateral 7 e a porção central elevada 5 e uma segunda ranhura 11b disposta entre a segunda porção lateral 9 e a porção central elevada 5. A primeira ranhura 11a e a segunda ranhura 11b se estendem ao longo da direção axial do bastão 3.

[0035] O bastão 3 possui uma superfície de contato com barreira 13, a qual é disposta oposta à superfície faceadora de enrolamento 5a, vista em uma seção transversal. O bastão 3 é oblongo e possui um comprimento que é definido na direção longitudinal, ou seja, na direção perpendicular ao plano transversal. O bastão 3 também possui uma largura definida entre as duas porções laterais 7 e 9. O bastão 3 possui uma espessura T definida por uma primeira distância, a qual é a distância entre a superfície faceadora de enrolamento 5a e a superfície de contato da barreira 13.

[0036] A superfície faceadora de enrolamento 5a possui uma largura w2. A superfície de contato da barreira 13 possui uma largura w1. A largura w1 pode, de acordo com uma variação, coincidir com a largura da tira 3. De maneira preferida, a largura w2 da superfície faceadora de enrolamento 5a da porção central elevada 5 é menor que a largura w1 da superfície de contato da barreira 13, ou seja, w2<w1.

[0037] A superfície faceadora de enrolamento 5a define um plano P1. Cada uma dentre a primeira porção lateral 7 e a segunda porção lateral 9 possui uma respectiva superfície de ranhura adjacente 7a e 9b. A superfície de ranhura adjacente 7a da primeira ranhura 7 delimita a primeira ranhura 11a e se estende até a beira lateral 7b da primeira porção lateral 7. A distância, referida como uma segunda distância t1, entre a superfície de ranhura adjacente 7a até o plano P1, satisfaz a relação t1<0,6T. Como consequência, a segunda distância é estritamente menor que 60% da espessura T da tira 3. A superfície de ranhura adjacente 9a da segunda ranhura 9 delimita a segunda ranhura 11b e se estende até a beira lateral 9b da segunda porção lateral 9. A distância, referida como uma segunda distância t1, entre a superfície de ranhura adjacente 9a até o plano P1, satisfaz a relação t1<0,6T. Como consequência, a segunda distância é estritamente menor que 60% da espessura T da tira 3. Consequentemente, ambas as superfícies de ranhura adjacentes 7a e 9a são dispostas em uma segunda distância t1 a partir do plano P1, as quais satisfazem a relação t1<0,6T.

[0038] De acordo com uma variação, a segunda distância t1 é estritamente maior que 0,01 vez a espessura T, ou seja, 0,01T<t1. Exemplos de uma segunda distância adequada t1 podem estar na faixa de 0,1 a 3 mm. Uma distância maior também seria possível, mas isso não implicaria em uma redução adicional do risco de início de descargas elétricas filamentares.

[0039] A superfície faceadora de enrolamento 5a possui duas beiras laterais 5b e 5c. A distância w5 a partir da beira lateral 5b da superfície faceadora de enrolamento 5a até um plano P2 perpendicular ao plano P1, alinhada com a beira lateral 7b da primeira porção lateral 7 satisfaz a relação 1/8w5<w2<4w5. De maneira similar, uma distância correspondente w5 a partir da beira lateral 5c da superfície faceadora de enrolamento 5a até um plano P3 perpendicular ao plano P1, alinhada com a beira lateral 9b da segunda porção lateral 9 também satisfaz a relação 1/8w5<w2<4w5. De acordo com uma variação, essas duas distâncias w5 satisfazem a relação 1/4w5<w2<4w5.

[0040] O bastão 3 forma uma captura dupla de descarga elétrica filamentar por meio da primeira ranhura 11a e da segunda ranhura 11b dispostas sobre ambos os lados da porção central elevada 5. O bastão 3 foi projetado para que o campo elétrico de todo o volume de óleo próximo ao bastão 3 esteja bem abaixo do campo elétrico crítico para o início de descargas elétricas filamentares, exceto para o volume perto da superfície faceadora de enrolamento 5a. Por meio de um dimensionamento adequado, por exemplo, da elevação da superfície faceadora de enrolamento 5a em relação às superfícies de ranhura adjacentes 7a, e 9a, o campo elétrico acima de cada superfície de ranhura adjacente 7a e 9a é definido bem abaixo do campo de início, ou seja, a força de campo eletromagnético limite para o início de uma descarga elétrica filamentar.

[0041] Cada uma dentre a primeira ranhura 11a e a segunda ranhura 11b possui uma profundidade t4, medida a partir de um plano paralelo com o plano P1 e a qual contém o ponto da respectiva superfície de ranhura adjacente 7a e 9a que está mais próxima ao plano P1, ou seja, o ponto localizado a uma distância t1 a partir do plano P. A profundidade t4 de cada ranhura 11a, 11b satisfaz a relação 1/3t1<t4<0.9T. Desse modo, pode ser garantido que nenhuma das ranhuras 7 e 9 seja preenchida com cargas que permitiriam a dispersão de uma descarga elétrica filamentar em uma beira da ranhura e que se propagariam para fora do bastão 3.

[0042] Cada uma dentre a primeira ranhura 11a e a segunda ranhura 11b possui uma respectiva cavidade que se abre em paralelo com o plano P1. Consequentemente, as cavidades da primeira ranhura 11a e da segunda ranhura 11b faceiam o enrolamento depois de sua instalação.

[0043] O bastão 3 possui paredes laterais definidas pela primeira porção lateral 7 e pela segunda porção lateral 9, respectivamente. Consequentemente, cada parede lateral se estende a partir de uma respectiva ranhura 11a, 11b. A menor largura w4 de cada parede lateral, ou seja, a menor largura da primeira porção lateral 7 a partir da primeira ranhura 11a até a face terminal lateral associada, e a menor largura da segunda porção lateral 9 a partir da segunda ranhura 11b até a face terminal lateral associada, satisfazem a relação 1/3<w4/t3<3, onde t3 é a distância a partir do fundo da ranhura 7, 9 até a superfície de contato da barreira 13.

[0044] A menor largura w4 das paredes laterais e a distância t3 a partir do fundo de cada uma dentre a primeira ranhura 7 e a segunda ranhura 9 até a superfície de contato da barreira 13, ou seja, a espessura do fundo de cada ranhura 7 e 9, é grande o bastante, em função das relações definidas acima, para que o material sólido do qual o bastão 3 é feito não seja eletricamente perfurado em caso de uma descarga elétrica filamentar. A espessura necessária pode ser calculada pela fórmula: Espessura = Udesign/Ecrit-puncture,

[0045] onde Ecrit-puncture é o campo crítico para punção elétrica e Udesign é a queda de tensão a partir do enrolamento até a primeira barreira cilíndrica, a qual o sistema de isolamento elétrico está projetado para suportar. O valor de Ecrit-puncture pode ser diferente ou não em na direção de espessura e na direção de largura, dependendo do modelo da tira 3.

[0046] A cavidade de cada ranhura 11a, 11b, na direção de largura, deve ser dimensionada de modo que uma descarga elétrica filamentar que se propaga ao longo da superfície faceadora de enrolamento 5a em direção a uma ranhura se espalhe por dentro dessa ranhura 7 ou 9 e que não "pule" sobre a ranhura para que ela também possa se propagar em uma parte lateral do bastão. De acordo com uma variação, a cavidade de cada ranhura 7 e 9 pode ter uma largura w3 que é estritamente maior que a segunda distância t1, ou seja, w3>t1. Além disso, a largura de cada cavidade de uma ranhura 7 e 9 pode, de acordo com uma variação, satisfazer adicionalmente a relação 1/4w2<w3<4w2.

[0047] A figura 2 ilustra uma seção transversal de um sistema de isolamento elétrico 1, que compreende o bastão 3 na figura 1 e um espaçador 15. No entanto, vale salientar que o bastão 3 também pode ser usado sem um espaçador. Também vale salientar que, caso o sistema de isolamento elétrico compreenda um espaçador, ele pode apresentar uma grande variedade de diferentes modelos; apenas um exemplo é mostrado na figura 2.

[0048] O espaçador 15 é disposto para prover um espaçamento axial entre as camadas dos discos de enrolamento. O espaçador 15 possui um recorte 17 disposto para receber a porção central elevada 5 do bastão 3, conforme mostrado na figura 2.

[0049] Retornando agora à figura 3, uma seção transversal da porção de um dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão 18 é mostrada. Vale salientar que o dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão 18 não está em escala, por exemplo, as paredes do tanque do dispositivo de indução eletromagnética e sua distância a partir da porção dos enrolamentos mostrados nessa figura não estão em escala, nem a curvatura dos enrolamentos em relação ao tamanho dos bastões.

[0050] O dispositivo de indução eletromagnética 18 possui um tanque abastecido com óleo que compreende enrolamentos 19 e um sistema de isolamento elétrico 1. O sistema de isolamento elétrico 1 mostrado na figura 3 compreende uma pluralidade de bastões 3 e uma barreira cilíndrica 21 contra a qual a superfície de contato das barreiras dos bastões 3 é disposta. Além disso, a superfície faceadora de enrolamento de cada bastão 3 é disposta para prover suporte radial à porção dos enrolamentos 19.

[0051] A figura 4 mostra o sistema de isolamento elétrico 1 em operação. Em particular, a funcionalidade de captura de descarga elétrica filamentar do bastão 3 será descrita agora. A superfície faceadora de enrolamento 5a do bastão 3 suporta o enrolamento 19. Descargas elétricas filamentares podem ser iniciadas em uma região R, na qual o enrolamento 19 está em contato com a superfície faceadora de enrolamento 5a, onde cunhas de óleo estão presentes e onde o campo elétrico é suficientemente alto. De acordo com o exemplo mostrado na figura 4, uma primeira descarga elétrica filamentar S1 é iniciada à esquerda da linha central C do bastão 3. A primeira descarga elétrica filamentar S1 se propaga pela esquerda e é capturada na primeira ranhura 11a. Uma segunda descarga elétrica filamentar S2 iniciada à direita da linha central C se propaga pela direita e é capturada na segunda ranhura 11b.

[0052] A tira 3 apresentada aqui pode, por exemplo, ser fabricada a partir de celulose ou de um material à base de celulose, tal como placa prensada, ou de um termoplástico, tal como polieterimida, polifenileno sulfeto, polieteretercetona, polietersulfona, polissulfona, poliftalamida, tereftalato de polietileno, ou poliaramidas. A tira 3 apresentada aqui pode, por exemplo, ser fabricada a partir de um material termoendurecível, tal como epóxi de poliéster. Qualquer material polimérico (termoplástico ou termoendurecível) pode ser reforçado por fibras ou agentes de enchimento inorgânicos. Típicos exemplos de fibras são fibras de vidro ou fibras de celulose. Típicos exemplos de agentes de enchimento inorgânicos são SiO2 ou Al2O3.

[0053] Em geral, o bastão pode ter uma ampla variedade de diferentes formatos de seção transversal. Desse modo, o formato da seção transversal do bastão pode variar de inúmeras maneiras diferentes, contanto que uma ou mais das relações descritas acima sejam satisfeitas. O bastão pode, por exemplo, não ser simétrico em relação à linha central C, e o formato da porção central elevada, das porções laterais, da primeira ranhura e da segunda ranhura pode ser projetado em inúmeras maneiras diferentes. Além disso, as ranhuras podem ser dispostas ao longo da maior parte da extensão do bastão de um modo contínuo, ou de maneira alternativa, elas podem ser providas apenas em regiões onde o bastão é disposto para suportar um enrolamento.

[0054] Prevê-se que o sistema de isolamento elétrico apresentado aqui encontre aplicações no campo de transmissão de potência AC e HVDC, tanto em terra quanto em alto mar. Em particular, o sistema de isolamento elétrico pode ser utilizado em dispositivos de indução eletromagnética HVDC ou AC, tais como transformadores de potência e reatores.

[0055] O conceito inventivo foi majoritariamente descrito acima com referência a alguns exemplos. No entanto, como será imediatamente compreendido por uma pessoa versada na técnica, outras modalidades, distintas daquelas apresentadas acima, são igualmente possíveis dentro do escopo do conceito inventivo.

Claims

1. Sistema de isolamento elétrico (1) para um dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão (18), caracterizado pelo fato de que o sistema de isolamento elétrico (1) compreende: um bastão (3) que possui uma porção central elevada (5) e duas porções laterais (7, 9), porção central elevada (5) essa que é elevada em relação às duas porções laterais (7, 9) e disposta entre as duas porções laterais (7, 9), no qual a porção central elevada (5) define uma superfície faceadora de enrolamento (5a) disposta para facear um enrolamento (19), no qual o bastão (3) possui uma superfície de contato com barreira (13) oposta à superfície faceadora de enrolamento (5a), no qual a primeira distância entre a superfície faceadora de enrolamento (5a) e a superfície de contato da barreira (13) define a espessura T do bastão (3), no qual o bastão (3) possui uma primeira ranhura (11a), disposta entre uma primeira porção lateral (7) das duas porções laterais (7, 9) e a porção central elevada (5), e uma segunda ranhura (11b) disposta entre uma segunda porção lateral (9) das duas porções laterais (7, 9) e a porção central elevada (5), primeira ranhura (11a) e segunda ranhura (11b) essas que se estendem axialmente ao longo do bastão (3), no qual cada uma dentre a primeira porção lateral (7) e a segunda porção lateral (9) possui uma respectiva superfície de ranhura adjacente (7a, 9a) oposta à superfície de contato da barreira (13), no qual uma segunda distância t1 a partir de cada superfície de ranhura adjacente (7a, 9a) até um plano (P1) definido pela superfície faceadora de enrolamento (5a) satisfaz a relação t1<0,6T, no qual cada uma dentre a primeira ranhura (11a) e a segunda ranhura (11b) possui uma cavidade que se abre em paralelo com o plano (P1).

2. Sistema de isolamento elétrico (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que 0,01T<t1.

3. Sistema de isolamento elétrico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a profundidade t4 de cada uma dentre a primeira ranhura (11a) e a segunda ranhura (11b) satisfaz a relação 1/3t1<t4<0,9T.

4. Sistema de isolamento elétrico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a menor largura w4 da primeira porção lateral (7) a partir da primeira ranhura (11a) até uma face terminal lateral da primeira porção lateral (7) satisfaz a relação 1/3<w4/t3<3, onde t3 é a distância a partir do fundo da primeira ranhura (11a) até a superfície de contato da barreira (13).

5. Sistema de isolamento elétrico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a menor largura w4 da segunda porção lateral (9) a partir da segunda ranhura (11b) até uma face terminal lateral da segunda porção lateral (9) satisfaz a relação 1/3<w4/t3<3, onde t3 é a distância a partir do fundo da segunda ranhura (11b) até a superfície de contato da barreira (13).

6. Sistema de isolamento elétrico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a segunda distância t1 está na faixa de 0,1 a 3 mm.

7. Sistema de isolamento elétrico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a largura w2 da superfície faceadora de enrolamento (5a) da porção central elevada (5) é menor que a largura w1 da superfície de contato da barreira (13).

8. Sistema de isolamento elétrico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a distância w5 a partir de uma beira lateral (5b, 5c) da superfície faceadora de enrolamento (5a) até um plano perpendicular (P2, P3) ao plano (P1) definido pela superfície faceadora de enrolamento (5a) e alinhada com a beira lateral (7b, 9b) da porção lateral (7, 9) das duas porções laterais (7, 9) mais próximas à beira lateral (5b, 5c) da superfície faceadora de enrolamento (5a) satisfaz a relação 1/8w5<w2<4w5, onde w2 é a largura da superfície faceadora de enrolamento (13).

9. Sistema de isolamento elétrico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o bastão (3) é feito de um material à base de celulose.

10. Sistema de isolamento elétrico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender um espaçador (15) que possui um recorte (17) feito para receber a porção central elevada (5).

11. Sistema de isolamento elétrico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que cada uma dentre a primeira ranhura (11a) e a segunda ranhura (11b) possui a profundidade t4, medida a partir de um plano paralelo com o plano (P1) e a qual contém o ponto da respectiva superfície de ranhura adjacente (7a) e (9a) que está mais próxima ao plano (P1).

12. Dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão (18), caracterizado pelo fato de compreender o sistema de isolamento elétrico (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

13. Dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão (18) de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão (18) é um transformador de potência ou um reator.

14. Dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de indução eletromagnética de alta-tensão (18) é à prova de líquidos.