BR112018001195B1

BR112018001195B1 - Acessórios elétricos para sistemas de transmissão de potência e métodos para preparar tais acessórios elétricos

Info

Publication number: BR112018001195B1
Application number: BR112018001195-9A
Authority: BR
Inventors: Sathish Kumar Ranganathan; Vijay Mhetar; Srinivas Siripurapu; Cody R. Davis; Michael Christopher Wright
Original assignee: General Cable Technologies Corp
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2022-08-09
Also published as: CA2992719C; EP3326176A1; CA2992719A1; EP3326176A4; US20180211746A1; US10726975B2; WO2017015512A1; BR112018001195A2

Abstract

ACESSÓRIOS ELÉTRICOS PARA SISTEMAS DE TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA E MÉTODOS PARA PREPARAR TAIS ACESSÓRIOS ELÉTRICOS. Trata-se de um acessório elétrico revestido que inclui um acessório elétrico descoberto e uma camada de revestimento substancialmente inorgânica e seca que reveste o acessório elétrico descoberto. A camada de revestimento inclui um agente de irradiação de calor e um ligante. Quando o acessório elétrico revestido é testado de acordo com ANSI Cl 19,4-2004 com uma quantidade de corrente transmitida, o acessório elétrico revestido exibe uma temperatura de operação que é menor do que uma temperatura de operação de um acessório elétrico descoberto testado de acordo com ANSI Cl 19,4-2004 com a mesma quantidade de corrente transmitida. Também são fornecidos métodos.

Description

REFERÊNCIA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] O presente pedido reivindica o benefício da prioridade do Pedido de Patente Provisório no U.S. 62/195.036, intitulado “ELECTRICAL ACCESSORIES FOR POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS FOR PREPARING SUCH ELECTRICAL ACCESSORIES”, depositado em 21 de julho de 2015, e incorpora o mesmo pedido ao presente documento a título de referência.

CAMPO DA TÉCNICA

[0002] A presente revelação se refere a acessórios elétricos revestidos para Sistemas de transmissão de potência que operam em temperaturas inferiores.

ANTECEDENTES

[0003] Como a necessidade por eletricidade continua a crescer, a necessidade por linhas de transmissão e distribuição de capacidade superior também cresce. A quantidade de potência que uma linha de transmissão pode entregar é dependente da capacidade de transportar corrente (ampacidade) da linha. A ampacidade de uma linha é limitada pela temperatura de operação segura máxima do condutor descoberto que transporta a corrente. Exceder essa temperatura pode resultar em dano ao condutor ou aos acessórios de linha. Além disso, o condutor fica aquecido por perdas Ôhmicas e calor solar e é resfriado por condução, convecção e irradiação. A quantidade de calor gerado devido a perdas Ôhmicas depende de corrente (I) que passa através do mesmo e de sua resistência elétrica (R) pela relação perdas Ôhmicas=I2R. A resistência elétrica (R) é, ela própria, dependente de temperatura. Corrente e temperatura superiores podem levar a resistência elétrica superior, a qual, por sua vez, pode levar a mais perdas elétricas no condutor. Tentativas anteriores para superar essas questões propuseram revestir condutores suspensos com superfícies de revestimento seletivas espectralmente brancas ou revestimentos poliméricos que tenham alta emissividade. No entanto, revestimentos brancos são indesejáveis devido a brilho e descoloração ao longo do tempo enquanto revestimentos poliméricos são indesejáveis devido a suas características de envelhecimento com calor e umidade questionáveis. Portanto, permanece uma necessidade por um revestimento inorgânico durável para condutores suspensos e acessórios elétricos relacionados que permita que os condutores e/ou acessórios elétricos operem em temperaturas reduzidas.

SUMÁRIO

[0004] De acordo com uma modalidade, um acessório elétrico revestido energizável para facilitar distribuição de potência inclui um acessório elétrico descoberto e uma camada subestação de revestimento substancialmente inorgânica e seca que reveste o acessório elétrico descoberto. A camada de revestimento inclui um ligante e um agente de irradiação de calor. O ligante é cerca de 20% a cerca de 60%, em peso seco, da camada de revestimento. O ligante inclui um silicato de metal selecionado a partir do grupo que consiste em silicato de sódio, silicato de potássio, silicato de lítio ou combinações dos mesmos. Quando testado de acordo com ANSI Cl 19,4- 2004, a temperatura de operação do acessório elétrico revestido é inferior à temperatura de operação do acessório elétrico descoberto quando a mesma corrente é aplicada.

[0005] De acordo com outra modalidade, um acessório elétrico revestido energizável para facilitar distribuição de potência inclui um acessório elétrico descoberto e uma camada de revestimento substancialmente inorgânica e seca que reveste o acessório elétrico descoberto. A camada de revestimento tem um coeficiente de absorção solar de cerca de 0,4 ou maior. A camada de revestimento inclui um ligante e um agente de irradiação de calor. O ligante é cerca de 15% a cerca de 65%, em peso seco, da camada de revestimento. O ligante inclui um silicato de metal selecionado a partir do grupo que consiste em silicato de sódio, silicato de potássio, silicato de lítio ou combinações dos mesmos. Quando testado de acordo com ANSI Cl 19,4-2004, a temperatura de operação do acessório elétrico revestido é inferior à temperatura de operação do acessório elétrico descoberto quando a mesma corrente é aplicada.

[0006] De acordo com outra modalidade, um acessório elétrico revestido energizável para facilitar distribuição de potência inclui um acessório elétrico descoberto e uma camada de revestimento substancialmente inorgânica e seca que reveste o acessório elétrico descoberto. A camada de revestimento inclui um ligante e um agente de irradiação de calor. O ligante é cerca de 15% a cerca de 65%, em peso seco, da camada de revestimento. O ligante inclui um silicato de metal selecionado a partir do grupo que consiste em silicato de sódio, silicato de potássio, silicato de lítio ou combinações dos mesmos. Quando testado de acordo com ANSI Cl 19,4- 2004, a temperatura de operação do acessório elétrico revestido é inferior à temperatura de operação do acessório elétrico descoberto quando a mesma corrente é aplicada. O acessório elétrico revestido passa no Ensaio de Dobramento sobre Mandril após envelhecimento por calor a 325 °C por 1 dia.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] A Figura 1 é uma vista em corte transversal de um condutor descoberto que tem uma pluralidade de fios de núcleo, de acordo com uma modalidade;

[0008] A Figura 2 é uma vista em corte transversal de um condutor descoberto sem fios de núcleo, de acordo com uma modalidade;

[0009] A Figura 3 é uma vista em corte transversal de um condutor descoberto formado de fios condutores em formato trapezoidal e que têm uma pluralidade de fios de núcleo, de acordo com uma modalidade;

[0010] A Figura 4 é uma vista em corte transversal de um condutor descoberto formado a partir de fios condutores em formato trapezoidal e sem fios de núcleo, de acordo com uma modalidade;

[0011] A Figura 5 é um desenho que mostra a disposição de ensaio para medir a temperatura de substratos de metal para uma dada corrente aplicada;

[0012] A Figura 6 é um gráfico que mostra a temperaturas de condutores revestidos e não revestidos;

[0013] A Figura 7 é um desenho que mostra a disposição de ensaio para medir a diferença de temperatura de substratos de metal em sistema de circuito em série para uma dada corrente aplicada;

[0014] A Figura 8 é um gráfico que mostra as temperaturas de Condutores de Alumínio Sólido de AWG 2/0;

[0015] A Figura 9 é um gráfico que mostra temperaturas de Condutores Totalmente de Alumínio Arbutus de 795 kcmil;

[0016] A Figura 10 é um desenho que mostra um processo contínuo, de acordo com uma modalidade;

[0017] A Figura 11 é um desenho que mostra um corte transversal da matriz inundada;

[0018] A Figura 12 é um desenho que mostra uma vista plana da matriz inundada da Figura 11;

[0019] A Figura 13 é um desenho que mostra uma vista em recorte da matriz inundada da Figura 11; e

[0020] A Figura 14 é uma vista esquemática de uma subestação para um sistema de transmissão de potência.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] A presente revelação fornece um revestimento externo que pode incluir um agente de irradiação de calor (por exemplo, um revestimento emissor de calor) que pode ser fornecido em um condutor suspenso ou acessórios elétricos. O revestimento emissor de calor pode ter características de envelhecimento com calor e umidade duráveis. O revestimento emissor de calor, quando testado de acordo com ANSI Cl 19,4-2004, pode reduzir a temperatura de operação de um condutor suspenso e/ou acessórios elétricos quando comparada à temperatura de operação do mesmo condutor suspenso e/ou acessórios elétricos sem o agente de irradiação de calor. O revestimento emissor de calor também pode aumentar a carga de ampacidade de um condutor suspenso e/ou acessórios elétricos (por exemplo, 1900 amps) quando comparada à carga de ampacidade do mesmo condutor suspenso e/ou acessórios elétricos sem o agente de irradiação de calor (por exemplo, 1500 amps) quando operado na mesma temperatura. O agente de irradiação de calor pode ser incorporado diretamente no condutor suspenso ou pode ser revestido no condutor suspenso. De acordo com certas modalidades, a temperatura de operação pode ser reduzida por pelo menos 5 °C. Deve ser avaliado que o revestimento emissor de calor pode ser fornecido em diversos componentes elétricos ou outros componentes de metal, que incluem acessórios elétricos que são energizados com eletricidade e, portanto, geram calor. Vários exemplos desses acessórios elétricos serão descritos adicionalmente no presente documento. Métodos para revestir um condutor suspenso com um revestimento inorgânico flexível que pode reduzir a temperatura de operação do condutor comparada à temperatura do mesmo condutor sem o agente de irradiação de calor também são revelados.

[0022] Como pode ser avaliado, a temperatura de um condutor é dependente de diversos fatores que incluem as propriedades elétricas do condutor, as propriedades físicas do condutor e as condições meteorológicas locais. Por exemplo, um condutor aumentará de temperatura por absorver calor do sol devido à irradiação solar. A quantidade de calor absorvida é dependente da superfície do condutor, isto é, o coeficiente de absorção da superfície (“absorção”). Uma absorção baixa indica que o condutor absorve apenas uma pequena quantidade de calor devido à irradiação solar.

[0023] Um condutor pode reduzir sua temperatura por emitir calor através de irradiação. A quantidade de calor irradiado é dependente do coeficiente de emissividade da superfície do condutor (“emissividade”). Uma emissividade alta indica que o condutor está irradiando mais calor do que um condutor com emissividade baixa.

[0024] Em certas modalidades, a presente revelação fornece um condutor suspenso descoberto com um revestimento de superfície para diminuir a temperatura de operação do condutor sem mudança significativa em quaisquer propriedades elétricas ou mecânicas, tais como resistência elétrica, corona, alongamento na ruptura, resistência à tração, e módulo de elasticidade, por exemplo. A Publicação CIE 15.2(1986), seção 4.2 recomenda a escala de cor CIE L*, a*, b* para uso. O espaço de cor é organizado como um cubo. O eixo geométrico L* corre do topo para o fundo. O máximo para L* é 100, que representa um difusor de reflexão perfeita ou branco. O mínimo para L* é 0, que representa preto.

[0025] Em certas modalidades, o coeficiente de emissividade de calor da camada de revestimento pode ser maior ou igual a 0,5, pode ser maior do que 0,7, ou pode ser maior do que cerca de 0,8. Em certas modalidades, o coeficiente de absorção da camada de revestimento pode ser cerca de 0,5 ou menos, e em certas modalidades, o coeficiente de absorção da camada de revestimento pode ser cerca de 0,3 ou menos. Em certas modalidades, o coeficiente de absorção pode ser um coeficiente de absorção solar. Devido ao fato de que revestimentos de condutor tendem a rachar devido à expansão térmica do fio durante aquecimento e resfriamento, o coeficiente de expansão do revestimento de superfície preferencialmente corresponde àquele do cabo condutor. Para a presente revelação, um coeficiente de expansão do revestimento pode ser na faixa de cerca de 10xl0-6/°C a cerca de 100x10-6/°C, sobre uma faixa de temperatura de 0 °C a 250 °C.

[0026] De acordo com certas modalidades, as camadas de revestimento reveladas também podem exibir características de envelhecimento por calor favoráveis e podem passar certas qualificações de envelhecimento por calor. Por exemplo, condutores suspensos que são designados para operar em temperaturas máximas de 75 °C a 250 °C podem passar por um ensaio de envelhecimento por calor acelerado. O envelhecimento por calor acelerado pode ser realizado colocando-se as amostras em um forno de circulação de ar mantido a 325 °C por um período de 1 dia ou 7 dias. Após o envelhecimento térmico ser concluído, amostras colocadas à temperatura ambiente (por exemplo, 21 °C) por um período de 24 horas são dobrados em mandris cilíndricos de diâmetro decrescente e observados para quaisquer rachaduras visíveis em cada um dos tamanhos de mandril. Os resultados são comparados à flexibilidade do revestimento antes do envelhecimento térmico.

[0027] Em certas modalidades, uma camada de revestimento (composição de revestimento) da presente revelação pode incluir um ligante e um agente de irradiação de calor. Tais composições de revestimento, quando revestidas em um fio condutor descoberto como uma camada de superfície, podem permitir que o condutor dissipe melhor o calor gerado pelo condutor durante operação. Como pode ser avaliado, a composição de revestimento também pode incluir outros ingredientes opcionais, tais como cargas, estabilizadores, corantes, tensoativos e aditivos refletores de infravermelho (IR). A composição de revestimento pode, em certas modalidades, conter apenas ingredientes inorgânicos. Em alguma dessas modalidades, ingredientes orgânicos podem ser limitados a menos do que cerca de 10% em peso da composição de revestimento seca (% em peso), ou podem ser limitados a menos do que 5% em peso da composição de revestimento seca. Uma vez revestida em um condutor e seca, a camada de revestimento pode ter menos do que 200 mícrons de espessura, menos do que 100 mícrons de espessura ou menos do que 30 mícrons de espessura. Em certas modalidades, a espessura pode ser menor do que 5 mícrons de espessura. Em certas modalidades, uma composição de revestimento pode ter um valor de L* de menos do que 95 e/ou pode ter uma absorção de menos do que cerca de 0,5, ou menos do que cerca de 0,3. Em certas modalidades, uma composição de revestimento pode ter um valor de L* entre cerca de 10 a cerca de 95; e em certas modalidades, uma composição de revestimento pode ter um valor de L* entre cerca de 30 e cerca de 95. Os revestimentos podem ser eletricamente não condutores, semicondutores ou condutores.

[0028] Em certas modalidades, um ou mais ligantes podem ser incluídos em uma composição de revestimento. Por exemplo, um ligante pode ser incluído em uma concentração de cerca de 15% a 65% (em peso da composição seca total). O ligante pode conter um grupo funcional, tal como hidroxila, epóxi, amina, ácido, cianato, silicato, éster de silicato, éter, carbonato, maléico, etc. Os ligantes inorgânicos podem incluir, porém, sem limitações, silicatos de metal, tais como silicato de potássio, silicato de sódio, silicato de lítio e silicato de magnésio alumínio; monohidrato de óxido de alumínio peptizado; sílica coloidal; alumina coloidal; fosfato de alumínio e combinações dos mesmos.

[0029] De acordo com certas modalidades, um ou mais agentes de irradiação de calor podem ser incluídos em uma composição de revestimento em uma concentração de cerca de 1% a 30% (em peso da composição seca total). Os agentes de irradiação de calor podem incluir, porém, sem limitações, óxido de gálio, óxido de cério, óxido de zircônio, hexaborida de silício, tetraborida de carbono, tetraborida de silício, carboneto de silício, disilicida de molibdênio, disilicida de tungstênio, diborida de zircônio, óxido de zinco, cromita cúprica, óxido de magnésio, dióxido de silício, óxido de manganês, óxidos de cromo, óxido de ferro, carboneto de boro, silicida de boro, óxido de cromo cobre, fosfato tricálcio, nitreto de alumínio, nitreto de boro, alumina, óxido de magnésio, óxido de cálcio, e combinações dos mesmos.

[0030] Ademais, um ou mais aditivos refletores de IR podem ser incluídos em uma composição de revestimento. Em geral, os aditivos refletores de IR podem incluir, porém, sem limitações, óxidos de metal à base de cobalto, alumínio, bismuto, lantânio, lítio, magnésio, neodímio, nióbio, vanádio, ferroso, cromo, zinco, manganês e níquel e cerâmicas. Tipicamente os aditivos refletores de IR podem ser usados em 0,1% a 5% (em peso da composição seca total) individualmente ou misturados com corantes.

[0031] Um ou mais estabilizadores também podem ser incluídos na composição de revestimento e podem ser incluídos em uma concentração de cerca de 0,1% a 2% (em peso da composição seca total). Exemplos de tais estabilizadores podem incluir, porém, sem limitações, estabilizadores de dispersão, tal como bentonitas.

[0032] Em certas modalidades, um ou mais corantes podem ser incluídos em uma composição de revestimento e podem ser incluídos em uma concentração de cerca de 0,02% a 0,2% (em peso da composição seca total). O corante pode ser pigmento orgânico ou inorgânico, que pode incluir, porém, sem limitações, rutilo, anatina, brookita, amarelo de cádmio, vermelho de cádmio, verde de cádmio, cobalto laranja, azul cobalto, azul ceruleano, aureolina, amarelo cobalto, pigmentos de cobre, azurita, Han roxo, Han azul, azul Egípcio, malaquita, verde Paris, azul ftalocianina BN, verde ftalocianina G, verdigris, viridiano, pigmentos de óxido de ferro, sanguina, caput mortuum, óxido vermelho, ocre vermelho, vermelho Veneziano, azul Prussiano, pigmentos de terra de argila, ocre amarelo, sienna cru, sienna queimado, unber cru, unber queimado, pigmentos marinhos (ultramarino, sombra verde ultramarina), pigmentos de zinco (branco de zinco, ferrite de zinco), e combinações dos mesmos.

[0033] De acordo com certas modalidades, um ou mais tensoativos também podem ser incluídos em uma composição de revestimento. Em tais modalidades, o um ou mais tensoativos podem ser incluídos em uma concentração de cerca de 0,05% a 0,5% (em peso da composição seca total). Tensoativos adequados podem incluir, porém, sem limitações, tensoativos catiônicos, aniônicos ou não iônicos, e sais de ácido graxo.

[0034] Como pode ser avaliado, outros componentes/aditivos adequados para inclusão na presente revelação podem ser encontrados nas Patentes nos U.S. 6.007.873 para Holcombe Jr. et al, U.S. 7.105.047 para Simmons et al e 5.296.288 para Kourtides et al, cada um dos quais é incorporado ao presente documento a título de referência.

[0035] De acordo com certas modalidades, uma composição de revestimento exemplificativa pode incluir 51,6 por cento em peso de pó de óxido de cério e 48,4 por cento em peso de uma solução ligante de fosfato de alumínio. A solução ligante de fosfato de alumínio pode incluir 57 por cento em peso de mono fosfato de alumínio trihidratado (A1(H2 PO4)3), 2 por cento em peso ácido fosfórico e 41 por cento em peso de água.

[0036] De acordo com certas modalidades, outra composição de revestimento exemplificativa pode conter carboneto de boro ou silicida de boro como um agente de emissividade e uma solução ligante. A solução ligante pode conter uma mistura de silicato de sódio e dióxido de silício em água, em que a razão de peso seco entre o revestimento de silicato de sódio e o dióxido de silício é cerca de 1:5. A carga do carboneto de boro pode ser de modo a constituir 2,5% em peso a 7,5% em peso do peso de revestimento seco total.

[0037] De acordo com certas modalidades, outra composição de revestimento exemplificativa pode conter dióxido de silício coloidal como um ligante e pó de hexaborida de silício como um agente de emissividade. A carga da hexaborida de silício pode ser de modo a constituir 2,5% em peso a 7,5% em peso do peso de revestimento seco total.

[0038] De acordo com certas modalidades, uma composição de revestimento pode conter menos do que cerca de 5% de material orgânico. Em tais modalidades, uma composição de revestimento pode conter silicato de sódio, nitreto de alumínio e um siloxano amino funcional (silício modificado para conter grupo (ou grupos) funcional amino). O silicato de sódio pode ser incluído em cerca de 60% em peso a 90% em peso de solução em água (contendo 40% de sólido), ou em cerca de 67,5% em peso a 82,5% em peso. O nitreto de alumínio pode ser incluído em cerca de 10% em peso a 35% em peso da composição de revestimento seca, ou em 15% em peso a 30% em peso. O siloxano amino funcional pode ser incluído em de menos do que cerca de 5% em peso da composição de revestimento seca, ou em cerca de 2% em peso a 3% em peso. O nitreto de alumínio pode ter uma área de superfície específica de menos do que 2m2/g e/ou pode ter uma distribuição de tamanho de partícula de: D 10% - 0,4 a 1,4 mícrons, D 50% - 7 a 11 mícrons e D 90% 17 a 32 mícrons. O siloxano amino funcional pode ser dimetilpolisiloxano amino. Ademais, um dimetilpolisiloxano pode ter uma viscosidade de cerca de 10 a 50 centistokes a 25 °C e/ou um equivalente de amina de 0,48 miliequivalentes de base/grama.

[0039] Uma vez que o condutor e/ou acessórios elétricos são revestidos com um revestimento emissor de calor, o revestimento pode ser curado. Em certas modalidades, o revestimento emissor de calor pode ser curado através de aplicação de calor (por exemplo, com uma pistola de calor ou chama). Em outras modalidades, o revestimento emissor de calor pode ser curado através de exposição a temperaturas ambientes (por exemplo, temperatura da sala). Uma vez curado, o revestimento pode oferecer um revestimento flexível que não exibe rachaduras visíveis quando dobrado em mandris que têm diâmetros que variam a partir de 1,27 cm (0,5 polegada) a 25,4 cm (10 polegadas). O revestimento curado pode ser resistente ao calor e pode passar no mesmo ensaio de dobramento sobre mandril após envelhecimento por calor a 325 °C por um período de 1 dia ou 7 dias.

[0040] Uma composição de revestimento pode ser aplicada em volta de diversos cabos que incluem linhas de transmissão de eletricidade suspensas de alta tensão e acessórios elétricos relacionados. Como pode ser avaliado, tais linhas de transmissão de eletricidade suspensas podem ser formadas em diversas configurações e podem, em geral, incluir um núcleo formado a partir de uma pluralidade de fios condutores. Por exemplo, cabos condutores de alumínio com alma de aço (“ACSR”), cabos condutores de alumínio sustentados por aço (“ACSS”), cabos de alumínio condutor compósito núcleo (“ACCC”) e cabos condutores de liga de alumínio (“AAAC”). Os cabos ACSR são condutores trançados de alta resistência e incluem filamentos condutores externos, e filamentos centrais de sustentação. Os filamentos condutores externos podem ser formados a partir de ligas de alumínio de alta pureza que têm uma condutividade alta e peso baixo. Os filamentos centrais de sustentação podem ser de aço e podem ter a resistência exigida para sustentar os filamentos condutores externos mais dúcteis. Os cabos ACSR podem ter uma resistência à tração total alta. Os cabos ACSS são cabos trançados em camadas concêntricas e incluem um núcleo central de aço em volta dos quais é trançada uma, ou mais, camadas de fios de alumínio ou liga de alumínio. Os cabos ACCC, ao contrário, são reforçados por um núcleo central formado a partir de um, ou mais materiais de carbono, fibra de vidro, fibra de óxido de alumínio ou polímero. Um núcleo de compósito pode oferecer diversas vantagens em relação a um cabo totalmente de alumínio ou reforçado com aço convencional uma vez que a combinação do núcleo de compósito de alta resistência à tração e baixo arqueamento térmico permite vãos mais longos. Os cabos ACCC podem permitir que novas linhas sejam construídas com menos estruturas de sustentação. Os cabos AAAC são produzidos com fios de alumínio ou liga de alumínio. Os cabos AAAC podem ter uma resistência à corrosão melhor, devido ao fato de que os mesmos são em grande parte, ou completamente, de alumínio. Os cabos ACSR, ACSS, ACCC e AAAC podem ser usados como cabos suspensos para linhas de distribuição e de transmissão suspensas.

[0041] Como pode ser avaliado, um cabo também pode ser um condutor com separação. Um condutor com separação pode ser um cabo formado de fios de zircônio de alumínio resistentes à temperatura em formato trapezoidal que envolvem um núcleo de aço de alta resistência.

[0042] As Figuras 1, 2, 3 e 4 ilustram, cada uma, vários condutores suspensos descobertos, de acordo com certas modalidades. Os condutores suspensos 100, 200, 300 e 400 podem, em geral, incluir apenas um ou mais fios condutores 210 e 410 tal como nas Figuras 2 e 4, ou fios condutores 120, 210, 320 e 410 que envolvem os núcleos 110 e 310 tal como nas Figuras 1 e 3. Cada condutor suspenso representado nas Figuras 1 a 4 pode incluir um revestimento (130, 220, 330 e 420) formado da composição de revestimento. Além disso, as Figuras 1 e 3 podem, em certas modalidades, ser formadas como cabos ACSR através de seleção de aço para o núcleo e alumínio para os fios condutores. Da mesma forma, as Figuras 2 e 4 podem, em certas modalidades, ser formadas como cabos AAAC através de seleção de alumínio ou liga de alumínio apropriada para os fios condutores.

[0043] Em modalidades alternativas os núcleos 110, 310 podem ser de aço, aço invar, materiais compósitos, qualquer outro material que possa fornecer resistência ao condutor. Em outras modalidades alternativas os fios condutores 120, 210, 320, 410 podem ser produzidos de qualquer material condutor adequado que inclui cobre, uma liga de cobre, alumínio, uma liga de alumínio, que incluem tipos de alumínio 1350, alumínio de liga série 6000, liga de alumínio- zircônio, nanotubo de carbono, grafeno, ou qualquer outro material condutor.

[0044] Os condutores núcleo de compósito são úteis devido a arqueamento inferior em temperaturas de operação superiores e à sua razão entre resistência e peso superior. Os materiais compósitos são com base em fibra de vidro, fibra de carbono, fibras poliméricas, fibra de óxido de alumínio reforçada em alumínio ou qualquer outro material que possa fornecer resistência e arqueamento inferior para o condutor. Um revestimento polimérico também pode, ou alternativamente, ser utilizado em projetos de condutor de núcleo de compósito. Como pode ser avaliado, um condutor de núcleo de compósito com o revestimento formado a partir de uma composição de revestimento pode ter uma redução adicional em temperaturas de operação de condutor devido ao revestimento e podem ter tanto um arqueamento inferior como degradação inferior de certas resinas de polímero no compósito a partir das temperaturas de operação reduzidas. Exemplos não limitantes de núcleos de compósito podem ser encontrados na Patente no U.S. 7.015.395, Patente no U.S. 7.438.971, Patente no U.S. 7.752.754, Pedido de Patente no U.S. 2012/0186851, Patente no U.S. 8371028, Patente no U.S. 7.683.262 e Pedido de Patente no U.S. 2012/0261158, cada um dos quais é incorporado ao presente documento a título de referência.

[0045] De acordo com certas modalidades, uma composição de revestimento pode ser produzida em um Dispersor de Alta Velocidade (HSD), uma Fresa de Bolas, um Fresa de Esferas ou com o uso de outros conjuntos de procedimentos conhecidos na técnica. Em certas modalidades, um HSD pode ser usado para produzir a composição de revestimento. Para produzir a composição de revestimento, os ligantes, mídia de dispersão e tensoativo (caso usado) podem ser adicionados a um Dispersor de Alta Velocidade para preparar uma solução. Àquela solução, o agente de irradiação de calor, cargas, estabilizadores, corantes e outros aditivos podem ser adicionados lentamente. Inicialmente, uma velocidade inferior de agitador pode ser usada para remover o ar preso; depois disso a velocidade pode ser aumentada gradualmente até 3.000 rpm. A mistura de alta velocidade pode ser realizada até a dispersão desejada das cargas e outros aditivos ser obtida no revestimento. Em certas modalidades, cargas porosas podem ser pré- revestidas com a solução ligante antes de sua adição à mistura. A mídia de dispersão pode ser água ou um solvente orgânico. Exemplos de solventes orgânicos podem incluir, porém, sem limitações, álcoois, cetonas, ésteres, hidrocarbonetos, e combinações dos mesmos. Em certas modalidades, a mídia de dispersão pode ser água. A mistura de revestimento resultante pode ser uma suspensão com um conteúdo de sólido total de cerca de 40% a 80%. Como pode ser avaliado, mediante o armazenamento dessa mistura, as partículas sólidas podem assentar. Em tais cenários, a mistura de revestimento pode ser agitada e/ou pode ser adicionalmente diluída para obter a viscosidade exigida antes de ser transferida para o aplicador de revestimento.

[0046] Em certas modalidades, a superfície do condutor suspenso pode ser preparada antes da aplicação da composição de revestimento. O processo de preparação pode ser tratamento químico, limpeza com ar comprimido, limpeza com água quente ou vapor, limpeza com escova, tratamento de calor, jateamento de areia, ultrassom, esmaecimento, limpeza com solvente, tratamento com plasma, e similares. Por exemplo, em certas modalidades, a superfície do condutor suspenso pode ser esmaecida por jateamento de areia.

[0047] De acordo com certas modalidades, a mistura de revestimento composição pode ser aplicada com o uso de uma pistola de pulverização, por exemplo, pressão de 68,95 a 310,26 kPa (10 a 54 PSI); o PSI pode ser controlado através da pressão de ar. Em algumas dessas modalidades, o bocal da pistola de pulverização pode ser colocado substancialmente perpendicular à direção do condutor (por exemplo, em um ângulo de aproximadamente 90°) para obter um revestimento uniforme no produto de condutor. Em certas modalidades, duas ou mais pistolas podem ser usadas para obter revestimentos mais eficientes. A espessura e densidade do revestimento podem ser controladas pela viscosidade da mistura, pressão da pistola e velocidade da linha de condutor. Durante a aplicação de revestimento, a temperatura do condutor suspenso pode ser entre 10 °C a 90 °C dependendo do material do condutor.

[0048] Alternativamente, em certas modalidades, a mistura de revestimento pode ser aplicada ao condutor suspenso por um dentre imersão, um pincel ou um rolo. Em tais modalidades, o condutor limpo e seco pode ser imerso na mistura de revestimento para permitir que a mistura revista completamente o condutor. O condutor pode, então, ser removido a partir da mistura de revestimento e deixado para secar.

[0049] Após a aplicação, o revestimento no condutor suspenso pode ser deixado para secar por evaporação à temperatura ambiente ou a temperaturas elevadas de até 325 °C. Em certas modalidades, o revestimento pode ser seco por exposição à chama direta que expõe o revestimento a aquecimento intenso, mas breve (por exemplo, cerca de 0,1 a 2 segundos, ou cerca de 0,5 a 1 segundo).

[0050] Como pode ser avaliado, o revestimento emissor de calor pode ser aplicado tanto a condutores novos bem como a condutores suspensos envelhecidos (isto é, condutores suspensos que já estão em serviço). Os condutores existentes podem ser revestidos com um sistema robótico para revestimento automatizado ou semiautomatizado. O sistema automatizado funciona em três etapas: (1) limpar a superfície do condutor; (2) aplicar o revestimento na superfície do condutor e (3) secar o revestimento. O revestimento em condutores existentes pode ser seco a temperatura ambiente ou através de calor. O revestimento de condutores envelhecidos dessa maneira pode melhorar adicionalmente sua emissividade de calor total em relação à emissividade de calor fornecida por qualquer corrosão galvânica na superfície do condutor.

[0051] O revestimento pode ser aplicado a um condutor de diversas formas. Por exemplo, um revestimento pode ser aplicado revestindo-se os fios individuais antes de sua montagem no condutor suspenso descoberto. Em tais modalidades, é possível revestir todos os fios do condutor, ou, de forma mais econômica, apenas os fios mais externos do condutor. Alternativamente, o revestimento pode ser aplicado apenas à superfície externa de um condutor suspenso descoberto. Em tais modalidades, a superfície externa completa pode ser revestida ou apenas uma porção da mesma pode ser revestida.

[0052] O revestimento pode ser aplicado em um processo em lote, um processo em semilote ou um processo contínuo. A Figura 10 ilustra um processo de revestimento contínuo. Conforme representado pela Figura 10, um condutor 512 pode ser desenrolado a partir de rolo de enrolamento 502, passado através de um processo de preparação de superfície por meio de uma unidade de pré-tratamento 504, e revestido em uma unidade de revestimento 506. Após o revestimento ser aplicado, o condutor pode ser seco por meio de uma unidade de secagem/cura 508. Uma vez seco, o cabo é enrolado em um rolo 510. Em uma modalidade, o revestimento emissor de calor pode ser aplicado por meio de um processo em lote que impede que as extremidades do condutor sejam revestidas o que pode melhorar a conectividade elétrica entre as extremidades e acessórios conectados (por exemplo, pontos de terminação).

[0053] Na unidade de pré-tratamento 504, uma superfície do condutor 512, pode ser preparada por jateamento de mídia. Em certas modalidades, a mídia é areia, no entanto, esferas de vidro, ilmenita, granalhas de aço, também poderiam ser usadas. O jateamento de mídia pode ser seguido por limpeza com ar para soprar os materiais particulados para fora do condutor 512. Uma limpeza com ar consiste em jatos de ar soprados no condutor 512 em um ângulo e em uma direção oposta à direção de deslocamento do condutor 512. Os jatos de ar criam um anel de ar de 360° que se fixa à circunferência do condutor 512 e limpa a superfície com a velocidade alta do ar. Em tais modalidades, conforme o condutor sai da unidade de pré-tratamento 504, quaisquer partículas no condutor 512 são limpas e sopradas de volta para a unidade de pré- tratamento 504. Um jato de ar pode tipicamente operar em cerca de 413,69 a cerca de 689,48 kPa (60 a cerca de 100 PSI), preferencialmente cerca de 482,63 a 620,53 kPa (70 a 90 PSI), mais preferencialmente cerca de 551,58 kPa (80 PSI). O jato de ar pode ter uma velocidade (na saída dos bocais) de cerca de 200 km/h (125 mph) a cerca de 800 km/h (500 mph) em certas modalidades, cerca de 240 km/h (150 mph) a cerca de 640 km/h (400 mph) em certas modalidades, e cerca de 400 km/h (250 mph) a cerca de 560 km/h (350 mph) em certas modalidades. Após a limpeza com ar, o número de partículas que são maiores do que 10 mícrons em tamanho na superfície do condutor pode ser inferior a 11.111 por metro quadrado (1.000 por pé quadrado) da superfície do condutor em certas modalidades, ou menos do que 1.111 por metro quadrado (100 por pé quadrado) da superfície em certas modalidades. Após a limpeza com ar, o condutor pode ser aquecido, por exemplo por um forno de aquecimento, UV, IR, feixe de elétrons, chama aberta, e similares. O aquecimento pode ser obtido por uma única unidade ou por múltiplas unidades. Em certas modalidades, a secagem/cura pode ocorrer por aplicação de chama direta. Em tais modalidades, o cabo é passado diretamente através de uma chama para aquecer a superfície do cabo para uma temperatura acima da temperatura ambiente. Temperatura de aquecimento alta no pré-tratamento permite uma temperatura de aquecimento inferior posteriormente na unidade de secagem/cura. No entanto, o aquecimento pode ser limitado para evitar afetar a qualidade do revestimento (por exemplo, aderência, uniformidade, empolamento etc.). Por exemplo, o condutor pode ser aquecido para menos do que acima de cerca de 140 °C em certas modalidades, e acima de não mais do que cerca de 120 °C em certas modalidades.

[0054] Uma vez que a superfície do condutor 512 estiver preparada, a mesma pode estar pronta para revestir. O processo de revestimento pode ocorrer em uma unidade de revestimento em que o cabo passa através de uma matriz inundada que deposita uma suspensão líquida do revestimento na superfície preparada. As Figuras 11 a 13 representam uma matriz inundada de formato anular 600. A suspensão de revestimento é alimentada para a matriz 600 por meio de um tubo 606. Conforme o condutor 512 passa através da abertura central 604 da matriz inundada 600, a suspensão de revestimento reveste o condutor 512 por meio de portas de abertura na superfície interna 602 da matriz 600. Em certas modalidades, a matriz inundada 600 pode conter duas ou mais, quatro ou mais ou seis ou mais, portas de abertura espaçadas uniformemente em volta da circunferência da superfície interna 602. Uma vez que o condutor 512 sai da matriz inundada, o mesmo pode, então, passar através de outra limpeza com ar para remover o excesso de suspensão de revestimento e para espalhar o revestimento uniformemente em volta do condutor. No caso de um condutor trançado, a limpeza com ar permite que o revestimento penetre nas ranhuras entre os filamentos na superfície do condutor. Essa limpeza com ar pode operar sob a mesma condição que aquela para a limpeza com ar na unidade de pré-tratamento 504.

[0055] Uma vez que o condutor 512 é revestido, o mesmo pode passar através da unidade de secagem/cura 508. A secagem/cura pode ser obtida por ar ou com o uso de ar quente com a temperatura de até 1000 °C. A velocidade da linha pode ser entre cerca de 2,7 metros/min (9 pés/min) a cerca de 152 metros/min (500 pés/min) em certas modalidades, ou cerca de 15,2 metros/min (10 pés/min) a cerca de 122 152 metros/min (400 pés/min) em certas modalidades. Como pode ser avaliado, a velocidade da linha pode ser variada dependendo da liga de metal usada no condutor. De acordo com certas modalidades, o processo de secagem pode incluir um processo de secagem gradual, um processo de secagem rápida ou um processo de aplicação de chama direta. Ademais, secagem ou cura também pode ser obtida por outras técnicas, tal como um forno de aquecimento, UV, IR, feixe de elétrons, produtos químicos, ou pulverização de líquido e similares. A secagem pode ser obtida por única unidade ou múltiplas unidades. A mesma também pode ser realizada em um ângulo vertical, um ângulo horizontal ou em um ângulo específico. Em certas modalidades, a secagem/cura pode ocorrer por aplicação de chama direta. Em tais modalidades, o cabo preferencialmente pode passar diretamente através de uma chama para aquecer a superfície do cabo para uma temperatura de até cerca de 150 °C em certas modalidades, e até cerca de 120 °C em certas modalidades. Uma vez seco/curado, o condutor revestido pode ser enrolado em um rolo 510 para armazenamento.

[0056] O processo contínuo, caso operado para um fio individual (em vez do cabo inteiro), pode operar em uma velocidade de linha de até cerca de 762,5 metros/min (2.500 pés/min) em certas modalidades, cerca de 2,7 a 610 metros/min (9 a cerca de 2.000 pés/min) em certas modalidades, cerca de 15,2 a cerca de 152 metros/min (10 a cerca de 500 pés/min) em certas modalidades, e cerca de 9,1 a cerca de 91 metros/min (30 a cerca de 300 pés/min) em certas modalidades.

[0057] O condutor revestido pode exibir dissipação de calor aprimorada. A emissividade é a potência relativa de uma superfície para emitir calor por irradiação, e pode ser expressa como a razão entre a energia radiante emitida por uma superfície e a energia radiante emitida por um corpo preto à mesma temperatura. A emitância é a energia irradiado pela superfície de um corpo por unidade de área. A emissividade pode ser medida, por exemplo, pelo método revelado em Publicação de Pedido de Patente no U.S. 2010/0076719 para Lawry et al., o qual é incorporado ao presente documento a título de referência.

[0058] Uma disposição exemplificativa de uma subestação 740 para um sistema de transmissão de potência é ilustrada na Figura 14. A subestação 740 inclui um barramento de transmissão 742 (isto é, barras coletoras), um primeiro disjuntor 744, um segundo disjuntor 746, um par de transformadores de acoplamento de corrente (CCT) 748, um par de para-raios 750, um par de transceptores de corrente portadora 752, um transformador 754 e uma estrutura de sustentação 756. Um condutor suspenso 758 pode ser sustentado pela estrutura de sustentação 756 e pode ser acoplado eletricamente ao primeiro disjuntor 744. O condutor suspenso 758 pode ser sustentado por, e acoplado eletricamente a, um dentre os CCTs 748 e um dentre os para-raios 750. O condutor suspenso 758 também pode ser acoplado eletricamente a um dos transceptores de corrente portadora 752. Cada um dentre o primeiro e segundo disjuntores 744, 746 pode estar em comunicação elétrica com o barramento de transmissão 742 por meio do primeiro e do segundo condutores 760, 762. O segundo disjuntor 746 pode estar em comunicação elétrica com o transformador 754 por meio de um terceiro condutor 764. O terceiro condutor 764 pode ser sustentado por, e acoplado eletricamente a, o outro dentre os CCTs 748 e os para-raios 750. O terceiro condutor 764 também pode ser acoplado eletricamente ao outro dentre os transceptores de corrente portadora 752. Deve ser avaliado que apenas uma fase de um sistema de transmissão é descrita acima e que disjuntores, CCTs, para-raios, transceptores de corrente portadora e/ou transformadores adicionais podem ser fornecidos para fases adicionais do sistema de transmissão.

[0059] Em certas modalidades, o barramento de transmissão 742 pode ser dotado (isto é, revestido) de uma composição de revestimento que é similar a, ou a mesma que, a composição de revestimento descrita no presente documento para condutores suspensos. Quando o barramento de transmissão 742 é energizado (por exemplo, pelo condutor de transmissão suspenso 758), a composição de revestimento pode facilitar uma redução operacional na temperatura do barramento de transmissão 742 quando comparado a um barramento de transmissão convencional que é desprovido dessa composição de revestimento. Deve ser avaliado que embora o barramento de transmissão 742 seja mostrado como um barramento suspenso, qualquer um dentre diversos barramentos alternativos adequados pode ser dotado de uma composição de revestimento tal como um barramento de baixa tensão (por exemplo, alojado no interior da subestação 740). Um barramento pode ser compreendido como sendo qualquer elemento condutor alongado que pode servir como um ponto de terminação para múltiplos condutores e é grande o suficiente (em relação aos condutores) para transportar grandes quantidades de corrente (em relação à corrente através de cada condutor individual). Em algumas modalidades, o barramento pode ser uma tira grossa ou tubo oco que é formado de cobre ou alumínio.

[0060] Uma composição de revestimento também pode ser fornecida em componentes energizados de cada um dentre o primeiro e segundo disjuntor 744, 746, os transformadores de acoplamento de corrente (CCTs) 748, os para-raios 750, os transceptores de corrente portadora 752, o transformador 754, e o primeiro, o segundo e o terceiro condutores 760, 762, 764. O revestimento emissor de calor pode ser fornecido (isto é, revestido) para facilitar dispensação eficaz de calor a partir do mesmo. Deve ser avaliado que uma composição de revestimento conforme descrita no presente documento pode ser fornecida em qualquer um dentre diversos acessórios ou componentes elétricos adicionais ou alternativos que são energizáveis para facilitar a distribuição de potência. Por exemplo, uma composição de revestimento pode ser fornecida em produtos de ponta morta/terminação, produtos de emendas/juntas, produtos de suspensão e sustentação, produtos de controle de movimento/vibração (também chamados amortecedores), produtos de fixação, produtos de dissuasão e proteção da vida selvagem, partes condutoras e de reparo de encaixe por compressão, produtos de subestação, grampos, anéis anticorona (por exemplo, 766 na Figura 14), e outros acessórios de transmissão e/ou outro acessórios de distribuição (por exemplo, produtos que são comercialmente disponibilizados a partir de diversos fabricantes tais como a Preformed Line Products (PLP), Cleveland, OH e a AFL, Duncan, SC). Em certas modalidades, os acessórios elétricos podem ser revestidos com a composição de revestimento pelo respectivo fabricante antes de serem vendidos para um cliente, em certas modalidades, os acessórios elétricos podem ser revestidos com a composição de revestimento por distribuidores antes do envio para clientes, e em certas modalidades, os acessórios elétricos podem ser revestidos com a composição de revestimento após a instalação do acessório e/ou linha de condutor suspenso ser concluída (por exemplo, na subestação). Em tais modalidades, o revestimento emissor de calor pode ser curado sendo exposto a temperaturas ambientes. Observa-se que, em certas modalidades, uma composição de revestimento pode ser aplicada a acessórios elétricos em um processo em lote, e em certas modalidades, uma composição de revestimento pode ser aplicada manualmente ao acessório elétrico.

[0061] As composições de revestimento descritas no presente documento podem ser aplicadas a qualquer substrato de metal (por exemplo, alumínio) que fica aquecido e precisa resfriar. O substrato de metal pode ter diversos formatos, tais como achatado, curvo, de múltiplos contornos, em formato de fio, ou outros formatos desejados. Em certas modalidades, o substrato de metal pode ser alumínio, cobre, liga de cobre, liga de alumínio, liga de alumínio-zircônio, e combinações dos mesmos. A composição de revestimento pode fornecer resistência à corrosão e durabilidade superiores ao substrato de metal. Aplicações exemplificativas adequadas podem incluir: quadros de janela, quadros de porta, portas, peitoris, telhas, chaminés de metal, paredes refratárias, invólucro externo de transformador e qualquer outro componente de metal encontrado emas estruturas de edificações, ou próximo às mesmas tais como cercas, acessórios de piscina ou similares. Em certas modalidades, o substrato de metal pode ser energizável para facilitar a distribuição de potência. Além disso, o substrato de metal pode ser um componente de metal encontrado em plataformas, mobiliário externo, ou equipamento para gramados e jardins. Como pode ser avaliado, em certas modalidades, apenas uma porção da superfície externa de um substrato de metal pode ser revestida com uma composição de revestimento.

[0062] Sem descrição adicional, acredita-se que uma pessoa de habilidade comum na técnica pode, com o uso da descrição anterior e os exemplos ilustrativos a seguir, fazer e utilizar os objetos da presente revelação e praticar os métodos reivindicados. Deve ser compreendido que a invenção não deve ser limitada às condições ou detalhes específicos descritos nesses exemplos.

EXEMPLOS PROCEDIMENTOS DE TESTES

[0063] Teste de Desgaste por Ação Climática: Amostras foram submetidas à ação climática de acordo com a ASTM G155-05a (2013) colocando-se as amostras em uma câmara e alternando-se as amostras expostas à luz, umidade e calor. Cada ciclo foi de 120 minutos e incluídos 102 minutos de luz de uma lâmpada de arco de xenon de luz do dia filtrada a 63 °C, e 18 minutos de luz e pulverização de água. As amostras foram expostas a até 10.000 horas e removidas a cada 2.000 horas para testes.

[0064] Teste de Pulverização de Sal: Testes de pulverização de sal foram realizados de acordo com a ASTM 5 117-11/ISO- 10289. Amostras de 0,30 metros (1 pé) de condutor ASCR foram usadas. As amostras foram expostas a uma solução salina de 5% de NaCl em uma câmara de pulverização de sal e observadas diariamente para a aparição de ferrugem, corrosão, ou qualquer outra mudança visível.

[0065] Teste de Calor/Umidade: Seis amostras (três não revestidas e três revestidas) foram colocadas em uma câmara. As amostras foram expostas a 85 °C e 85% de umidade. Duas amostras (uma não revestida e uma revestida) foram retiradas após 30, 50 e 90 dias respectivamente e realizada a análise de redução de temperatura.

EXEMPLO 1

[0066] Estudos de simulação por computador foram realizados com o uso de valores E/A (razão entre Emissividade e Absortividade) diferentes, para medir a redução na temperatura de operação do condutor para a mesma corrente de pico. As razões E/A foram consideradas como a propriedade de superfície do condutor que é modificada pelo revestimento. A Tabela 1 tabula os resultados de simulação para vários projetos de condutor suspenso: TABELA 1: RESULTADOS DE SIMULAÇÃO

EXEMPLO 2

[0067] Um revestimento foi preparado misturando- se silicato de sódio (20% em peso), dióxido de silício (37% em peso) com carboneto de boro como um agente de irradiação de calor (3% em peso) e água (40% em peso). A composição de revestimento é aplicada a um substrato de metal que tem uma emissividade superior a 0,85. Uma corrente é aplicada através do substrato de metal com um revestimento de 1 mil de espessura e um não substrato de metal revestido para medir a melhoria de desempenho do revestimento. O aparelho de teste é mostrado na Figura 5 e consiste essencialmente em uma fonte de corrente CA de 60Hz, um medidor de corrente de pinça de RMS verdadeiro, um dispositivo de registro de dados de temperatura e um temporizador. Os testes foram conduzidos dentro de um recinto de segurança de 172, 7 cm (68”) de amplitude x 83,8 cm (33”) de profundidade com janelas para controlar movimento de ar em volta da amostra. Um exaustor foi instalado 162,6 cm (64”) acima do aparelho de teste para ventilação.

[0068] A amostra a ser testada foi conectada em série a uma fonte de corrente CA através de um contato de relé controlada por um temporizador. O temporizador foi usado para ativar a fonte de corrente e controlar o tempo de duração do teste. A corrente CA de 60Hz que flui através da amostra foi monitorada por um medidor de corrente de pinça de RMS verdadeiro. Um termopar foi usado para medir a temperatura de superfície da amostra. Com o uso de um grampo com mola, a ponta do termopar foi mantida firmemente em contato com a superfície central da amostra. Em case de medição em amostra revestida, o revestimento foi removido na área em que o termopar fez o contato com a amostra para obter medição precisa da temperatura do substrato. A temperatura do termopar foi monitorada por um dispositivo de gravação de registro de dados para fornecer um registro contínuo de mudança de temperatura.

[0069] Amostras de substrato tanto não revestidas como revestidas foram testadas para elevação de temperatura nessa configuração de teste sob condições experimentais idênticas. A corrente foi ajustada em um nível desejado e foi monitorada durante o teste para garantir que uma corrente constante fluísse através das amostras. O temporizador foi ajustado em um valor desejado e o dispositivo de gravação de registro de dados de temperatura foi ajustado para gravar temperatura em um intervalo de gravação de uma leitura por segundo.

[0070] O componente de metal para as amostras não revestidas e revestidas foi a partir da mesma fonte de material e lote de Alumínio 1350. As dimensões acabadas da amostra não revestida foram de 30,5 cm (12,0”)(L)x1,27 cm (0,50”)(W)x0,68 cm (0,68 cm (0,027”))(T). As dimensões acabadas das amostras revestidas foram 30,5 cm (12,0”)(L)x1,27 cm (0,50”)(W)x0,74 cm (0,029”)(T). O aumento na espessura e largura foi devido à espessura do revestimento aplicado.

[0071] A amostra não revestida foi colocada firmemente na configuração de teste e o termopar fixado à porção central da amostra. Uma vez que isso foi concluído, a fonte de corrente foi ligada e foi ajustada para o nível de carga de ampacidade exigido. Uma vez que isso foi alcançado a potência foi desligada. Para o teste propriamente dito, uma vez que o temporizador e dispositivo de registro de dados foram todos configurados adequadamente, o temporizador foi ligado para ativar a fonte de corrente iniciando, desse modo, o teste. A corrente desejada fluiu através da amostra e a temperatura começou a subir. A mudança de temperatura de superfície da amostra foi gravada automaticamente pelo dispositivo de registro de dados. Uma vez que o período de teste foi concluído, o temporizador desligou automaticamente a fonte de corrente terminando, desse modo, o teste.

[0072] Uma vez que a amostra não revestida foi testada, a mesma foi removida da configuração e substituída pela amostra revestida. O teste retomado, sem nenhum ajuste dispositivo de fonte de alimentação de corrente. O mesmo nível de corrente foi passado através da amostra revestida.

[0073] Os dados de teste de temperatura foram, então, acessados a partir do dispositivo de registro de dados e analisados com o uso de um computador. A comparação dos resultados a partir dos testes da amostra não revestida com aqueles a partir dos testes da amostra revestida foi usada para determinar a eficácia de emissividade comparativa do material de revestimento. Os resultados do teste são mostrados na Figura 6.

EXEMPLO 3

[0074] Efeitos do vento na elevação de temperatura dos dois condutores sólidos de alumínio revestidos #4 AWG foram avaliados em uma corrente de 180 amps. Um ventilador com três velocidades foi usado para simular o vento e o vento soprou diretamente para o condutor sendo testado a partir de 60,9 cm (2 pés) de distância. O diagrama de circuito de método de teste é mostrado na Figura 7. Os condutores tanto revestidos como não revestidos foram testados sob 180 amps, luz solar e vento; e os resultados de teste são mostrados na Tabela 2. O condutor revestido estava 35,6%, 34,7% e 26,1% mais frio do que o não revestido quando não submetido a vento, vento fraco e vento forte, respectivamente. A velocidade do vento teve um pequeno impacto no condutor revestido, mas um impacto de 13% no não revestido. TABELA 2: EFEITO DO VENTO EM TEMPERATURA DO CONDUTOR REVESTIDO E NÃO REVESTIDO EM 180 AMPS.

[0075] Os efeitos do vento na elevação de temperatura dos dois condutores sólidos de alumínio #4 AWG foram avaliados em corrente de 130 amps. Os condutores não revestidos e revestidos foram testados sem vento, vento fraco e vento forte, respectivamente, juntamente com corrente de 130 amps e luz solar. Os resultados dos testes são sumarizados na Tabela 3. O condutor revestido estava 29,9%, 13,3% e 17,5% mais frio do que o condutor não revestido quando não submetido a vento, vento fraco e vento forte respectivamente. TABELA 3 : EFEITO DO VENTO EM TEMPERATURA DO CONDUTOR REVESTIDO E NÃO REVESTIDO EM 130 AMPS

EXEMPLO 4

[0076] Testes foram realizados em amostras de condutor sólido de alumínio 2/0 AWG e Arbutus AAC 795 kcmil revestidas e não revestidas. O método de Teste de Ciclo de Corrente foi realizado de acordo com a ANSI Cl 19,4-2004 conforme adaptado no presente documento.

AMOSTRAS DE TESTE DE CONDUTOR:

[0077] 1) Condutor Sólido de Alumínio 2/0 AWG revestido com composição de revestimento revelada no Exemplo 2. Espessura do revestimento é 1 mil.

[0078] 2) Condutor Sólido de Alumínio 2/0 AWG não revestido

[0079] 3) Condutor Todo Alumínio Arbutus 795 kcmil revestido com composição de revestimento revelada no Exemplo 2. Espessura do revestimento é 1 mil.

[0080] 4) Condutor Todo Alumínio Arbutus 795 kcmil não revestido

[0081] 5) Placa de Alumínio (barramento de grau elétrico)

[0082] MONTAGEM DE CIRCUITO DE TESTE: Um circuito em série foi formado com seis exemplares de condutor dimensionados de modo idêntico com 121,9 cm (quatro pés) (três não revestidos e três revestidos), mais um condutor adequado adicional encaminhado através do transformador de corrente. O circuito em série consistiu em dois caminhos de três exemplares de condutor dimensionados de modo idêntico, alternados entre revestidos e não revestidos, soldados juntos com um equalizador instalado entre os exemplares de condutor para fornecer planos equipotenciais para medições de resistência. Os equalizadores garantiram contatos permanentes entre todos os filamentos de condutor. Os equalizadores (5,08 cm (2”) x 0,95 cm (3/8”) x 4,44 cm (1,75”) para alumínio sólido 2/0 e 7,62 cm (3”) x 0,95 cm (3/8”) x 8,89 cm (3,5") para Arbutus AAC 795) foram fabricados a partir de barramento de alumínio. Furos do tamanho do condutor de conexão foram perfurados nos equalizadores. As extremidades de condutor adjacentes foram soldadas aos equalizadores para completar o circuito em série. Um equalizador maior (25,4 cm (10”) x 0,95 cm (3/8”) x 4,44 cm (1,75”) para alumínio sólido 2/0 e 30,48 cm (12”) x 0,95 cm (3/8”) x 8,89 cm (3,5") para Arbutus AAC 795) foi usado em uma extremidade para conectar os dois caminhos, enquanto a outra extremidade foi conectada a um condutor adicional encaminhado através do transformador de corrente. A configuração do circuito é representada na Figura 7.

[0083] A montagem de circuito de teste foi instalada a pelo menos 30,48 cm (1 pé) a partir de qualquer parede e pelo menos 60, 96 cm (2 pés) a partir do piso e cobertura. Os circuitos adjacentes foram instalados a pelo menos 30,48 cm (1 pé) entre si e foram energizados separadamente.

[0084] MEDIÇÃO DE TEMPERATURA: A temperatura de cada exemplar de condutor foi monitorada simultaneamente em intervalos especificados ao longo do teste. A temperatura foi monitorada com o uso de termopares Tipo T e um Registrador de dados. Um termopar foi fixado a cada condutor no ponto médio no exemplar na posição de 12 horas. Um exemplar de cada amostra tinha termopares adicionais conectados aos lados da amostra nas posições de 3 e 6 horas. Um termopar foi instalado adjacente ao circuito em série para medições de temperatura ambiente.

[0085] CONFIGURAÇÃO DE CORRENTE: A corrente de condutor foi definida em ampacidade apropriada para produzir uma temperatura de 100 °C a 105 °C acima da temperatura do ar ambiente no fim de um período de aquecimento para o exemplar de condutor não revestido. Uma vez que o condutor não revestido e o condutor revestido foram colocados em série na montagem de teste, a mesma corrente passou através de ambas as amostras. Os primeiros ciclos de calor foram usados para definir a ampacidade apropriada para produzir a elevação de temperatura desejada. Um ciclo de calor consistiu em uma hora de aquecimento seguida por uma hora de resfriamento para o circuito de alumínio sólido 2/0 AWG, e uma hora e meia de aquecimento seguida por uma hora e meia de resfriamento para o circuito de alumínio trançado 795.

[0086] PROCEDIMENTO DE TESTE: O teste foi conduzido de acordo com o Método de Teste de Ciclo de Corrente, ANSI Cl 19.4-2004, exceto pelo fato de que o teste foi realizado para um número de ciclos de calor reduzido (pelo menos cinquenta ciclos foram realizados). A temperatura ambiente foi mantida em ± 2 °C. As medições de temperatura foram gravadas continuamente durante os ciclos de calor. A resistência foi medida no fim do ciclo de aquecimento e antes do próximo ciclo de aquecimento, após o condutor voltar para a temperatura ambiente.

[0087] RESULTADO DE TESTE: O Condutor Sólido de Alumínio 2/0 AWG e Condutor Todo de Alumínio Arbutus 795 kcmil revestidos mostraram temperaturas inferiores (mais do que 20°C) aos condutores não revestidos. Os dados de diferença de temperatura foram capturados na Figura 8 e na Figura 9, respectivamente.

EXEMPLO 5

[0088] Um substrato de alumínio foi revestido com várias composições de revestimento conforme descrito abaixo e sumarizados na Tabela 4. As composições de revestimento têm um espectro de cor que varia a partir do branco ao preto.

[0089] Controle de Alumínio: Substrato de alumínio não revestido produzido a partir de Liga de Alumínio 1350.

[0090] Revestimento 2: Revestimento à base de poliuretano que tem conteúdo de sólidos de 56% em peso, disponibilizado pela Lord Corporation como grau Aeroglaze A276.

[0091] Revestimento 3: Revestimento contendo 72,5% em peso de solução de silicato de sódio em água (contendo 40% sólido) e 12,5% em peso de nitreto de alumínio em pó (que tem distribuição de tamanho de partícula de D 10% 0,4 a 1,4 mícrons, D 50% 7 a 11 mícrons, D 90% 17 a 32 mícrons) disponibilizado pela H.C. Starck, 12,5% em peso de carboneto de silício e 2,5% em peso de resina amino silicone reativa (grau SF1706) disponibilizada pela Momentive Performance Material holding Inc.

[0092] Revestimento 4: Revestimento contendo 87,5% em peso de revestimento à base de Silicone (Grau 236) disponibilizado pela Dow Corning e 12,5% em peso de Carboneto de silício.

[0093] Revestimento 5: Revestimento contendo ligante de Silicato (20% em peso), dióxido de silício (37% em peso) e carboneto de boro (3% em peso) e água (40% em peso)

[0094] Revestimento 6: Revestimento contendo Silicato de potássio (30% em peso), Fosfato tricálcio (20% em peso), Pigmento de óxido de metal misturado (5%) e água (45%)

[0095] A cor das amostras foi medida na escala L*, a*, b* com o uso de Spectro-guide 45/0 gloss produzido por BYK-Gardner USA.

[0096] As amostras foram testadas para Refletância (R) e Absortividade (A) Solar em conformidade com a ASTM E903. A Emissividade (E) das amostras foi medida em conformidade com a ASTM E408 na temperatura de 26,85 °C (300 K). O substrato de alumínio de 50mm de comprimento x 50mm de largura x 2mm de espessura revestido com revestimento de 1 mil de espessura foi usado para as medições de Refletância, Absortividade, Emissividade Solar.

[0097] As amostras revestidas foram testadas para sua capacidade para reduzir a temperatura de operação do condutor quando comparadas a um substrato de alumínio descoberto conforme descrito no Exemplo 2 com o uso de configuração de corrente elétrica de 95 amps. Para estudar o efeito de energia solar na temperatura de operação do condutor, bulbo de luz que simula espectro de energia solar foi colocada acima da amostra de teste em adição à corrente elétrica aplicada à amostra de teste e a temperatura da amostra de teste foi gravada. Foi usado Bulbo de Halogeneto de Metal Padrão de 400 Watts (Modelo MH400/T15/HOR/4K). A distância entre a lâmpada e o bulbo foi mantida em 30,48 cm (1 pé). Os resultados são tabulados como “Elétrico + Solar”. Os resultados com o bulbo de luz desligado com a corrente elétrica ligada são tabulados como “Elétrico”.

[0098] O desempenho de envelhecimento por calor do revestimento foi realizado colocando-se as amostras em um forno de circulação de ar mantido a 325 °C por um período de 1 dia e 7 dias. Após o envelhecimento por calor ter sido concluído, as amostras foram colocadas à temperatura ambiente de 21 °C por um período de 24 horas. As amostras foram, então, dobradas em diferentes mandris cilíndricos dimensionados a partir de diâmetro superior para diâmetro inferior e os revestimentos foram observados para quaisquer rachaduras visíveis em cada um dos tamanhos de mandril. A amostra foi considerada como “Aprovada” caso a mesma não mostrasse nenhuma rachadura visível quando dobrada em mandris que têm um diâmetro de 1,27 cm (0,5 polegada) ou mais, ou diâmetros de 25,4 cm (10 polegadas) ou menos.

[0099] Os revestimentos nas amostras 3 a 6 na Tabela 4 podem ser usados para tais condutores suspensos e acessórios elétricos descritos no presente documento, para que tais objetos possam passar pelo Teste de Pulverização de Sal, Teste de Desgaste por Ação Climática e/ou Teste de Calor/Umidade. Durante cada ciclo de 2.000 horas de teste para o Teste de Desgaste por Ação Climática também foi constatado que os objetos revestidos mantêm a redução em temperatura de operação desejada, que foi constatada antes da exposição às condições climáticas. Além disso, durante cada ciclo de 30, 60 e 90 dias de teste para o teste de Calor/Umidade também foi constatado que os objetos revestidos mantêm a redução em temperatura de operação desejada, que foi constatada antes da exposição às condições climáticas.

EXEMPLO 6

[0100] Conforme observado no presente documento, uma composição de revestimento pode ser aplicada a condutores envelhecidos e condutores de núcleo de compósito. Os resultados de redução de temperatura tanto para um condutor envelhecido como para um condutor de núcleo de compósito sendo cada um revestido com um revestimento de silicato conforme descrito no presente documento são fornecidos abaixo na Tabela 5.

EXEMPLO 7

[0101] Uma barra coletora de alumínio plana que tem uma dimensão de 0,825 cm (0,325 polegada) por 5,08 cm (2 polegadas) foi revestida com uma Composição de Revestimento 3 conforme descrito abaixo e sumarizado na Tabela 6.

[0102] Conforme ilustrado na Tabela 6, a temperatura de operação média de uma barra coletora não revestida (por exemplo, descoberta) para o Ciclo 1 foi 110,9 °C, enquanto a temperatura de operação média de uma barra coletora revestida com o revestimento de silicato descrito acima para o Ciclo 1 foi 72,4 °C, o que representa uma redução de cerca de 34,7% em relação à temperatura de operação da barra coletora não revestida. Além disso, conforme mostrado na Tabela 6, a temperatura de operação média de uma barra coletora não revestida (por exemplo, descoberta) para o Ciclo 2 foi 110,5 °C, enquanto a temperatura de operação média de uma barra coletora revestida com o revestimento de silicato descrito acima para o Ciclo 2 foi 73,1 °C, o que representa uma redução de cerca de 33,7% em relação à temperatura de operação da barra coletora não revestida. Por fim, conforme ilustrado na Tabela 6, a temperatura de operação média de uma barra coletora não revestida (por exemplo, descoberta) para o Ciclo 3 foi 110,3 °C, enquanto a temperatura de operação média de uma barra coletora revestida com o revestimento de silicato descrito acima para o Ciclo 3 foi 72,0°C, o que representa uma redução de cerca de 34,5% em relação à temperatura de operação da barra coletora não revestida. As temperaturas de operação de cada uma das amostras incluído em Ciclos 1, 2 e 3 em que avaliado nas temperaturas ambientes e na corrente aplicada respectivamente observadas na Tabela 6.

[0103] As dimensões e valores revelados no presente documento não devem ser compreendidos como limitados estritamente aos valores numéricos exatos enumerados. Em vez disso, a menos que especificado de outra forma, cada uma dessas dimensões é destinada a significar tanto o valor enumerado como uma faixa funcionalmente equivalente que envolve aquele valor.

[0104] Deve ser compreendido que cada limitação numérica máxima apresentada em todo o relatório descritivo inclui cada limitação numérica inferior, como se essas limitações numéricas inferiores fossem expressamente escritas no presente documento. Cada limitação numérica mínima apresentada em todo o relatório descritivo incluirá cada limitação numérica superior, como se essas limitações numéricas superiores fossem expressamente escritas no presente documento. Cada faixa numérica apresentada em todo o relatório descritivo incluirá cada faixa numérica mais estreita que esteja dentro dessa faixa numérica mais ampla, como se tais faixas mais estreitas fossem todas escritas expressamente no presente documento.

[0105] Cada documento citado no presente documento, que inclui qualquer patente ou pedido referencial cruzado ou relacionado, é incorporado em sua totalidade ao presente documento a título de referência na menos que expressamente excluído ou de outra forma limitado. A citação de qualquer documento não é uma admissão de que o mesmo seja técnica anterior em relação a qualquer invenção revelada ou reivindicada no presente documento ou que o mesmo isoladamente, ou em qualquer combinação com qualquer outra referência ou referências, ensine, sugira ou revele qualquer dessas invenções. Ademais, na medida em que qualquer significado ou definição de um termo nesse documento conflite com qualquer significado ou definição do mesmo termo em um documento incorporado a título de referência, o significado ou definição atribuído àquele termo no documento prevalece.

[0106] A descrição acima de modalidades e exemplos foi apresentada para fins de descrição. A mesma não se destina a ser exaustiva ou limitante às formas descritas. Inúmeras modificações são possíveis à luz dos ensinamentos acima. Algumas dessas modificações foram discutidas e outras serão compreendidas pelas pessoas versadas na técnica. As modalidades foram escolhidas e descritas para ilustração de várias modalidades. O escopo, naturalmente, não é limitado aos exemplos ou modalidades apresentados no presente documento, mas pode ser empregado em qualquer número de aplicações e objetos equivalentes pelas pessoas de habilidade comum na técnica. Em vez disso entende-se que o escopo seja definido pelas reivindicações anexas à presente descrição.

Claims

1. Acessório elétrico revestido energizável para facilitar distribuição de potência, sendo que o acessório elétrico revestido compreende: um acessório elétrico descoberto, e uma camada de revestimento substancialmente inorgânica e seca que reveste o acessório elétrico descoberto, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita camada de revestimento compreende um ligante e um agente de irradiação de calor e possui um coeficiente de absorção solar igual ou inferior a 0,3, em que o ligante compreende a partir de 20% a 60%, em peso seco, da camada de revestimento e um silicato de metal selecionado a partir do grupo que consiste em silicato de sódio, silicato de potássio, silicato de lítio, ou combinações dos mesmos; e em que, quando testado de acordo com ANSI Cl19,4- 2004, a temperatura de operação do acessório elétrico revestido é inferior à temperatura de operação do acessório elétrico descoberto quando a mesma corrente é aplicada.

2. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a temperatura de operação do acessório elétrico revestido é reduzida por 5 °C ou mais quando comparada à temperatura de operação do acessório elétrico descoberto.

3. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o acessório elétrico revestido conduz amperagem superior ao acessório elétrico descoberto quando operado na mesma tensão.

4. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o acessório elétrico revestido passa o Ensaio de Dobramento sobre Mandril após envelhecimento por calor a 325 °C por 1 dia.

5. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o acessório elétrico revestido passa no Ensaio de Dobramento sobre Mandril após envelhecimento por calor a 325 °C por 7 dias.

6. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita camada de revestimento compreende menos do que 5% em peso de material orgânico.

7. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita camada de revestimento tem um coeficiente de emissividade de calor de 0,75 ou maior.

8. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita camada de revestimento tem um coeficiente de expansão térmica de 10x10-6/°C a 100x10-6/°C quando medido sobre uma faixa de temperatura de 0 °C a 250 °C.

9. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita camada de revestimento, quando aplicada ao acessório elétrico descoberto, compreende uma espessura a partir de 5 mícrons a 30 mícrons.

10. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de irradiação de calor compreende um ou mais de óxido de gálio, óxido de cério, óxido de zircônio, óxido de zinco, óxido de magnésio, dióxido de silício, óxido de manganês, óxidos de cromo, óxido de ferro, óxido de cromo e cobre, alumina, óxido de magnésio, óxido de cálcio e combinações dos mesmos.

11. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de irradiação de calor compreende a partir de 1% a 30%, em peso seco, da dita camada de revestimento.

12. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita camada de revestimento compreende adicionalmente um ou mais dentre cargas, estabilizadores, corantes, tensoativos e aditivos refletores de infravermelho.

13. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita camada de revestimento é formada a partir de uma composição de revestimento à base de água.

14. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o acessório elétrico descoberto é envelhecido devido a uso antes de ser revestido com a dita camada de revestimento.

15. Acessório elétrico revestido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o acessório elétrico revestido compreende um ou mais dentre um barramento de transmissão, um componente de terminação, um componente de juntas, um componente de suspensão e sustentação, um componente de controle de movimento, um componente de fixação, um componente de dissuasão e proteção da vida selvagem, componente de reparo de encaixe por compressão e condutor, componente de subestação, um componente de aperto, e componente de anel corona.