BR112018010840B1

BR112018010840B1 - Unidade de capacitor de potência para aplicações a alta pressão

Info

Publication number: BR112018010840B1
Application number: BR112018010840-5A
Authority: BR
Inventors: Matthias Baur; Biswajit Singh; Christoph Schlegel; Esbjorn Eriksson; Heinz Lendenmann; Moritz Boehm; Lise Donzel; Felix Bandalo
Original assignee: Abb Schweiz Ag
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2022-11-22
Also published as: CA3007684C; BR112018010840A2; CN108369861A; EP3179495B1; AU2016368945B2; CA3007684A1; RU2689978C1; AU2016368945A1; CN108369861B; MX2018006915A; US20180366271A1; WO2017097460A1; EP3179495A1; US10276304B2

Abstract

UNIDADE DE CAPACITOR DE POTÊNCIA PARA APLICAÇÕES A ALTA PRESSÃO. A presente invenção se refere a uma unidade de capacitor de potência (1) para aplicações a alta pressão. A unidade de capacitor de potência (1) compreende um alojamento (3), uma pluralidade de elementos de capacitor (5 - 17, 23 - 35) conectados uns aos outros e dispostos no interior do alojamento (3), um líquido dielétrico (L), um sistema de isolamento elétrico sólido disposto de modo a isolar eletricamente cada elemento de capacitor (5 - 17, 23 - 35), um barramento, uma pluralidade de fios de fusível (5a - 17a), cada fio de fusível tendo uma primeira extremidade conectada a um respectivo elemento de capacitor (5 - 17, 23 - 35) e uma segunda extremidade conectada ao barramento (B), sendo que os elementos de capacitor (5 - 17, 23 - 35), o sistema de isolamento elétrico sólido (41), e os fios de fusível (5a - 17a) ficam imersos no líquido dielétrico (L). Cada fio de fusível (5a - 17a) tem uma pluralidade de primeiras seções que ficam em contato físico com o sistema de isolamento elétrico, e sendo que cada fio de fusível (5a - 17a) tem uma pluralidade de segundas seções sem contato fisico com o sistema de isolamento elétrico sólido.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se de modo geral a capacitores de potência para aplicações a alta pressão, tais como aplicações submarinas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Capacitores internamente fundidos foram desenvolvidos no sentido de aumentar a confiabilidade dos capacitores de potência. Nesta concepção, cada elemento de capacitor de um capacitor de potência é conectado através de um fio de fusível em série.

[0003] Elementos de capacitor consistem em algumas camadas de filme isolante, tal como polipropileno, que é enrolado juntamente com uma folha de alumínio. As folhas de alumínio funcionam como eletrodos e as camadas de filme funcionam como um dielétrico. O filme poderá ter pontos fracos que ao longo do tempo poderão resultar em uma ruptura. No caso de uma ruptura, uma alta corrente passará pelo ponto de falha e soldará as folhas de alumínio entre si de tal modo a ocorrer um curto circuito persistente no elemento.

[0004] Para um desenho internamente fundido no caso de falha de um elemento de capacitor, os elementos de capacitor conectados em paralelo descarregarão a sua energia para o curto circuito através do fusível, o que normalmente será suficiente para se obter um comportamento de limitação de corrente bem-sucedido por parte do fusível. Esse comportamento de limitação de corrente significa que o fusível operado poderá interromper a descarga antes de toda a energia paralela ser despejada no local do curto circuito. Um fator importante para essa função é que o arco criado pelo fusível operado poderá se expandir e ser resfriado e extinto pelos materiais isolantes circundantes.

[0005] No caso de falha de um elemento de capacitor, uma grande corrente de descarga resultará na evaporação do fusível e, em seguida, na formação de um arco no interior do material circundante, que normalmente é um fluido, tal como óleo. Devido às boas propriedades de resfriamento do óleo, esse arco é extinto dentro de algumas dezenas a centenas de microssegundos, resultando em um circuito elétrico aberto entre os pontos de pé aos quais o fusível foi conectado. Como consequência, o elemento de capacitor com defeito é desconectado antes de um dano se tornar grande o suficiente para perturbar a funcionalidade dos demais elementos de capacitor.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] Nos últimos anos, tem havido um crescente interesse na instalação de equipamentos elétricos no fundo do mar em profundidades de algumas dezenas de metros a até mesmo quilômetros. Em uma aplicação submarina, os capacitores de potência são instalados a até cerca de 5.000 metros abaixo do nível do mar, ou seja, em ambientes de pressão de até cerca de (500 bar).

[0007] Foi descoberto pelos presentes inventores que, no caso de o interior de uma unidade de capacitor de potência ser pressurizado ao nível da pressão hidrostática no fundo do mar em tais profundidades, o comportamento do arco será diferente em comparação a sua pressuri- zação em condições atmosféricas. Um circuito aberto após uma operação de limitação de corrente não poderá ser garantido.

[0008] Em vista do que se precede, um objeto geral da presente invenção é o de prover um capacitor de potência para aplicações a alta pressão, o qual reduzirá o risco de se estabelecer uma falha no circuito fechado no caso de falha de um elemento de capacitor.

[0009] É, por conseguinte, provida uma unidade de capacitor de potência para aplicações a alta pressão, compreendendo: um alojamento, uma multiplicidade de elementos de capacitor conectados uns aos outros e dispostos no interior do alojamento, um líquido dielétrico, um sistema de isolamento elétrico sólido disposto de modo a isolar eletricamente cada elemento de capacitor, um barramento, uma pluralidade de fios de fusível, cada fio de fusível tendo uma primeira extremidade conectada a um respectivo elemento de capacitor e uma segunda extremidade conectada ao barramento, sendo que os elementos de capacitor, o sistema de isolamento elétrico sólido, e os fios de fusível ficam imersos no líquido dielétrico, e sendo que cada fio de fusível tem uma pluralidade de primeiras seções que ficam em contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido, e sendo que cada fio de fusível tem uma pluralidade de segundas seções sem contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido.

[0010] Os presentes inventores observaram que, em ambientes de alta pressão, uma trilha de fuligem, um residual condutor, depois de a ionização do material fusível ser produzida, poderá se formar entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, ou nos pontos de pé, de um fio de fusível depois de o fio de fusível ter sido operado no evento de uma operação de um fusível de limitação de corrente. Essa trilha de fuligem irá prover um caminho de corrente contínua ao elemento de capacitor defeituoso. Essas trilhas de fuligem normalmente não ocorrerão sob condições atmosféricas, uma vez que os resíduos se dispersam sobre um espaço muito maior, fazendo com que os mesmos não consigam construir um caminho condutor entre as extremidades do fusível.

[0011] Por meio dos fios de fusível com uma pluralidade de primeiras seções que ficam em contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido e uma pluralidade de segundas seções sem contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido, a trilha de fuligem formada no caso de uma limitação de corrente será descontínua. Isso reduzirá o risco da formação de um circuito fechado no caso de um fio de fusível ser operado durante uma limitação de corrente.

[0012] De acordo com uma modalidade, os elementos de capacitor são empilhados, sendo que cada fio de fusível é disposto entre os respectivos pares de elementos de capacitor adjacentes.

[0013] De acordo com uma modalidade, cada primeira seção se estende paralela a uma respectiva superfície do sistema de isolamento elétrico sólido.

[0014] De acordo com uma modalidade, cada segunda seção se estende paralela a um plano definido por uma superfície do sistema de isolamento elétrico sólido ou penetra no sistema de isolamento elétrico sólido.

[0015] De acordo com uma modalidade, o sistema de isolamento elétrico inclui uma pluralidade de conjuntos de furos, sendo que cada fio de fusível se estende ao longo do sistema de isolamento elétrico sólido entre um respectivo conjunto de furos.

[0016] De acordo com uma modalidade, para cada fio de fusível, as primeiras seções são as seções do fio de fusível que se estendem ao longo da superfície do sistema de isolamento elétrico sólido, e as segundas seções são as seções do fio de fusível que passam por um furo.

[0017] De acordo com uma modalidade, os furos são furos de passagem e cada fio de fusível é tecido através do respectivo conjunto de furos de passagem de tal modo que cada fio de fusível se estenda de maneira alternada sobre as superfícies opostas do sistema de isolamento elétrico sólido.

[0018] De acordo com uma modalidade, cada fio de fusível é disposto entre duas superfícies opostas do sistema de isolamento elétrico sólido, sendo que cada superfície oposta é provida com um respectivo conjunto de furos, os furos das superfícies opostas sendo alinhados, e sendo que cada fio de fusível se estende através de cada furo das du- as superfícies opostas correspondentes.

[0019] De acordo com uma modalidade, cada furo tem uma área em seção transversal variável, a área em seção transversal de cada furo aumentando em uma direção para fora do fio de fusível que se estende através do furo.

[0020] De acordo com uma modalidade, cada fio de fusível fica assentado em um respectivo plano.

[0021] De acordo com uma modalidade, o sistema de isolamento elétrico sólido inclui uma pluralidade de grades, sendo que cada fio de fusível fica assentado entre duas grades.

[0022] De acordo com uma modalidade, o sistema de isolamento elétrico sólido inclui uma pluralidade de redes, sendo que cada fio de fusível fica assentado entre duas redes.

[0023] De acordo com uma modalidade, o sistema de isolamento elétrico sólido inclui esferas, cujas esferas são enfiadas a uma distância umas das outras nos fios de fusível, sendo que as seções dos fios de fusível que ficam em contato físico com as esferas são as primeiras seções, e as seções sem contato físico com as esferas são as segundas seções.

[0024] De acordo com uma modalidade, o sistema de isolamento elétrico sólido apresenta uma rugosidade de superfície com porções elevadas em contato físico com os fios de fusível, sendo que as seções dos fios de fusível que ficam em contato físico com as porções elevadas formam as primeiras seções dos fios de fusível.

[0025] De acordo com uma modalidade, o sistema de isolamento elétrico sólido inclui um isolamento de encapsulamento, sendo que as primeiras seções dos fios de fusível são encapsuladas pelo isolamento de encapsulamento, e as segundas seções não são encapsuladas.

[0026] De acordo com uma modalidade, o isolamento de encapsulamento é um dentre o grupo formado por: laminação, revestimento e cimento.

[0027] De acordo com uma modalidade, a unidade de capacitor de potência é uma unidade de capacitor de potência submarina.

[0028] Uma modalidade compreende um compensador de pressão passivo disposto de modo a transmitir uma pressão submarina ambiente para dentro do alojamento.

[0029] De modo geral, todos os termos usados nas reivindicações devem ser interpretados de acordo com o seu significado comum no campo da técnica, a menos que explicitamente definido de outra maneira no presente documento. Todas as referências a "um / uma / o elemento, aparelho, componente, meio, etc., devem ser interpretadas de modo amplo, como se referindo a pelo menos uma instância do elemento, aparelho, componente, meio, etc., a menos que explicitamente indicado de outra maneira.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0030] As modalidades específicas do conceito inventivo serão descritas a seguir, a título de exemplo, com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

[0031] Figura 1 mostra esquematicamente um exemplo de circuito de uma unidade de capacitor de potência;

[0032] Figuras 2a a 2d mostram esquematicamente os componentes internos e a estrutura geral de uma unidade de capacitor de potência do tipo mostrado na Figura 1;

[0033] Figuras 3a e 3b mostram um primeiro exemplo de arranjo de fios de fusível na unidade de capacitor de potência da Figura 1;

[0034] Figura 4 mostra um exemplo de uma unidade de capacitor de potência com uma falha no elemento de capacitor;

[0035] Figura 5 mostra o arranjo de fios de fusível das Figuras 3a e 3b, após uma falha no elemento de capacitor;

[0036] Figura 6a ilustra esquematicamente um segundo exemplo de um arranjo de fios de fusível;

[0037] Figura 6b mostra esquematicamente uma vista de topo do isolador entre elementos inferior e do fio de fusível da Figura 6a;

[0038] Figura 6c mostra esquematicamente um terceiro exemplo de um arranjo de fios de fusível;

[0039] Figuras 7a e 7b mostram um quarto exemplo de um arranjo de fios de fusível;

[0040] Figura 8a mostra um quinto exemplo de um arranjo de fios de fusível;

[0041] Figura 8b mostra o arranjo de fios de fusível da Figura 8a após uma falha no elemento de capacitor, o que resultará na fusão do fio de fusível;

[0042] Figura 9 mostra um sexto exemplo de um arranjo de fios de fusível; e

[0043] Figura 10 mostra um sétimo exemplo de um arranjo de fios de fusível.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0044] O conceito da presente invenção será descrito a seguir em mais detalhe com referência aos desenhos em anexo, nos quais são mostradas modalidades exemplares. O conceito da presente invenção pode, no entanto, ser incorporado de muitas maneiras diferentes e não deve ser interpretado como uma limitação às modalidades descritas no presente documento; em vez disso, essas modalidades são providas a título de exemplo, de modo que a presente invenção possa de maneira minuciosa e completa descrever totalmente o âmbito do conceito inventivo aos versados na técnica. Referências numéricas similares se referem a elementos similares ao longo de toda a descrição da presente invenção.

[0045] A presente invenção se refere a uma unidade de capacitor de potência que inclui uma pluralidade de elementos de capacitor co- nectados uns aos outros.

[0046] Cada elemento de capacitor é conectado a um respectivo fio de fusível. Uma primeira extremidade de cada fio de fusível é, portanto, conectada a um elemento de capacitor, enquanto que a outra extremidade de cada fio de fusível é conectada a um outro fio de fusível, através de um barramento.

[0047] Os elementos de capacitor podem, por exemplo, ser do tipo folha de filme, sendo que cada elemento de capacitor compreende folhas condutoras, tais como folhas de alumínio, e um ou múltiplos filmes dielétricos que separam os filmes condutores. Esses filmes são dispostos um no topo do outro, sendo que os mesmos são enrolados juntos de modo a criar um elemento de capacitor.

[0048] A unidade de capacitor de potência inclui, além disso, um sistema de isolamento elétrico sólido. O sistema de isolamento elétrico sólido é disposto de modo a isolar eletricamente cada elemento de capacitor. O sistema de isolamento elétrico sólido inclui, portanto, uma pluralidade de isoladores entre elementos. Um isolador entre elementos se refere ao isolamento elétrico sólido que envolve apenas um elemento de capacitor.

[0049] O sistema de isolamento elétrico sólido é concebido de tal modo que cada fio de fusível fique alternadamente em contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido e sem contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido. Cada fio de fusível tem uma pluralidade de primeiras seções que ficam em contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido e uma pluralidade de segundas seções que são dispostas sem contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido.

[0050] Cada primeira seção se estende paralelamente a e ao longo de uma superfície do sistema de isolamento elétrico sólido, em particular ao longo de uma superfície de um isolador entre elementos. Cada segunda seção se estende paralela a um plano definido por uma superfície do sistema de isolamento elétrico sólido ou penetra no sistema de isolamento elétrico sólido, em particular em um isolador entre elementos. Essa concepção do sistema de isolamento elétrico sólido reduz o risco de manter um circuito fechado a uma falha no caso de uma falha do elemento de capacitor.

[0051] A Figura 1 mostra um exemplo de uma unidade de capacitor de potência 1. A unidade de capacitor de potência 1 tem um alojamento 3. O alojamento pode ser feito de um material com elevada resistência mecânica, de preferência de metal, tal como o aço.

[0052] De acordo com uma variação, o alojamento 1 inclui um compensador de pressão, tal como um compensador de pressão passivo. O compensador de pressão é disposto de modo a transmitir uma pressão submarina ambiente para dentro do alojamento 3. Deste modo, uma diferença de pressão entre a pressão submarina ambiente e a pressão no interior do alojamento 3 poderá ser reduzida.

[0053] No caso de um compensador de pressão passivo, o mesmo poderá, por exemplo, ser definido por uma porção mecanicamente flexível do alojamento 3, ou por uma membrana, tal como uma membrana impermeável. O volume interno da unidade de capacitor de potência 3 e, deste modo, a pressão no interior do alojamento 3 será, portanto, dependente da pressão submarina ambiente.

[0054] A unidade de capacitor de potência 1 compreende ainda uma pluralidade de elementos de capacitor 5 - 17, 23 - 35. Os elementos de capacitor 5 - 17 são conectados paralelos, como também os elementos de capacitor 23 - 35.

[0055] A unidade de capacitor de potência 1 compreende também uma pluralidade de fios de fusível 5a - 17a, que protegem um respectivo elemento de capacitor dos elementos de capacitor 5 - 17. Existe, por conseguinte, uma correspondência de um para um em termos da quantidade de elementos de capacitor 5 - 17 e fios de fusível 5a - 17a contidos na unidade de capacitor de potência 1.

[0056] Cada fio de fusível 5a - 17a tem uma primeira extremidade 19 conectada a um respectivo elemento de capacitor 5 - 17. A unidade de capacitor de potência 1 compreende também um barramento B. Cada fio de fusível 5a - 17a tem, além disso, uma segunda extremidade 21 conectada ao barramento B. De acordo com o exemplo da Figura 1, o fio de fusível 5a é conectado ao elemento de capacitor 5 e a todos os outros fios de fusível 7a - 17a da conexão paralela através do barramento B.

[0057] Cada fio de fusível 5a - 17a pertencente ao grupo de elementos de capacitor conectados em paralelo 5 - 17, ou seja, um primeiro grupo de elementos de capacitor conectados em paralelo, poderá também ser conectado a um respectivo elemento de capacitor 23 - 35 de um segundo grupo de elementos de capacitor conectados em paralelo contidos na unidade de capacitor de potência 1. Poderá haver, portanto, vários grupos ou conjuntos de elementos de capacitor conectados em paralelo. Cada grupo ou conjunto é conectado em série um ao outro grupo ou conjunto.

[0058] Os terminais dos elementos de capacitor são conectados uns aos outros de acordo com a polaridade de tal modo que um primeiro terminal 37 e um segundo terminal 39 sejam formados, os quais são conduzidos através do alojamento 3 para o exterior da unidade de capacitor de potência 1.

[0059] A unidade de capacitor de potência 1 compreende também um sistema de isolamento elétrico sólido 41, mostrado na Figura 2c. O sistema de isolamento elétrico sólido 41 é disposto de modo a isolar eletricamente os elementos de capacitor 5 - 35 uns dos outros e das paredes internas do alojamento 3. O sistema de isolamento elétrico sólido 41 pode, por exemplo, incluir componentes, por exemplo, isola- dores entre elementos, feitos de um material à base de celulose.

[0060] A unidade de capacitor de potência 1 compreende, além disso, um líquido dielétrico L. O líquido dielétrico L enche todo o espaço interno vazio do alojamento 3 de modo a evitar a ocorrência de quaisquer folgas de ar entre a superfície interna do alojamento 3 e os componentes contidos no mesmo. Devido à sua relativamente pequena compressibilidade, o líquido dielétrico L neutraliza a deformação do alojamento 3 quando a unidade de capacitor de potência 1 é submetida a uma pressão submarina ambiente superior a uma pressão que o alojamento 3 poderia suportar, caso o mesmo seja enchido com um material altamente compressível, tal como gás. O líquido dielétrico L, além disso, extingue os arcos que podem ser gerados no caso de uma falha no elemento de capacitor. O líquido dielétrico L poderá ser, por exemplo, um óleo ou um éster.

[0061] As Figuras 2a a 2d mostram um exemplo da estrutura física da unidade de capacitor de potência 1. Tal como resumidamente explicado acima, os filmes de material condutor são enrolados juntamente com um material isolante disposto entre os mesmos, formando, assim, um elemento de capacitor 43. O elemento de capacitor 43 é, em seguida, provido com um isolador entre elementos 45 que faz parte do sistema de isolamento elétrico sólido 41, tal como mostrado na Figura 2b.

[0062] Um fio de fusível 47 é conduzido a partir do elemento de capacitor 43 ao longo do isolador entre elementos 45 para conexão com um outro fio de fusível. Os elementos de capacitor eletricamente isolados 43 são empilhados uns sobre os outros, formando, assim, os conjuntos de elementos de capacitor conectados em paralelo ou conectados em série.

[0063] Os elementos de capacitor empilhados 43 são, em seguida, colocados no alojamento 3, e os terminais de mesma polaridade são juntados e levados para fora através do alojamento 3, formando o primeiro terminal 37 e o segundo terminal 39. A unidade de capacitor de potência 1 é, em seguida, enchida com o líquido dielétrico. Por meio do compensador de pressão 49, a unidade de capacitor de potência 1 poderá ser pressurizada para o nível de pressão hidrostática adequado.

[0064] A Figura 3a mostra uma vista de topo de uma parte do sistema de isolamento elétrico sólido 41, ou seja, de um isolador entre elementos 45. O isolador entre elementos 45 inclui uma pluralidade de furos 53, que, de acordo com esse exemplo, são furos de passagem. O fio de fusível 47 é tecido através dos furos 53 de tal modo que o fio de fusível 47 possa se estender de maneira alternada ao longo das duas superfícies opostas do isolador entre elementos 45, tal como mostrado em mais detalhe na Figura 3b, que mostra apenas um detalhe de uma seção transversal de um lado do isolador entre elementos 45. O fusível de arame 47 pode ser, por exemplo, fixado ao isolador entre elementos 45 por meio de peças de fita 51.

[0065] A Figura 4 mostra um exemplo de situação de falha na unidade de capacitor de potência 1. De acordo com o exemplo, o elemento de capacitor 5 foi submetido a uma falha, em função do que o fio de fusível 5a é operado pela corrente defeituosa que flui para a falha.

[0066] A Figura 5 mostra a parte do isolador entre elementos 45 ilustrado na Figura 3b após a falha. O fio de fusível 47 foi operado, ou seja, foi evaporado, e uma trilha de fuligem 56 é formada sobre as superfícies opostas da parte em particular do sistema de isolamento elétrico sólido 41. Tal como poderá ser visto, a tecedura do fio de fusível 47 resulta no fato de que não haverá nenhuma trilha de fuligem contínua após a evaporação do fio de fusível 47. O risco de falha do circuito aberto através de elemento de capacitor defeituoso poderá, assim, ser reduzido.

[0067] A Figura 6a mostra um outro exemplo de um arranjo de fio de fusível. Nesse caso, o fio de fusível 47 é disposto entre dois isoladores entre elementos 45. Apenas o topo / fundo de cada isolador entre elementos 45 é mostrado em seção transversal por uma questão de clareza. Cada uma das duas partes do sistema de isolamento elétrico sólido compreende uma pluralidade de furos 53, os quais poderão ou não ser furos de passagem. Existem, portanto, dois conjuntos de furos 53 associados a cada fio de fusível 47, um provido no isolador entre elementos superior 45 e outro no isolador entre elementos inferior 45. Deve-se notar, nesse caso, que os termos "superior" e "inferior" se referem tão somente à orientação mostrada na Figura 6a. Cada furo 53 do isolador entre elementos superior 45 fica alinhado com um respectivo furo 53 do isolador entre elementos inferior 45. O fio de fusível 47 se estende entre as e ao longo das duas superfícies opostas dos dois isoladores entre elementos 45 e passa por cada furo 53. O fio de fusível 47 fica, por conseguinte, assentado sobre e se estende através de cada furo 53. Os furos 53 são enchidos com o líquido dielé- trico L.

[0068] A Figura 6b mostra uma vista de topo do arranjo de fusível da Figura 6a. O fio de fusível 47 pode ser fixado ao isolador entre elementos 45 por meio, por exemplo, da fita 51.

[0069] A Figura 6c mostra um outro exemplo de um arranjo de fusível, semelhante ao mostrado nas Figuras 6a e 6b. No entanto, de acordo com este exemplo, os furos 53, os quais podem ou não ser furos de passagem, têm uma área em seção transversal variável em uma direção para fora do fio de fusível 47 assentado através dos furos 53. No caso de furos de passagem, a área em seção transversal de cada furo 53 será, portanto, menor na proximidade do fio de fusível 47 do que na superfície oposta deste isolador entre elementos 45. As dimensões da seção transversal de cada furo 53 de preferência são maiores em todas as direções radiais, por conseguinte, aumentando a sua área em seção transversal. A área em seção transversal poderá, por exemplo, ser maior em um ou mais degraus discretos, criando uma formação do tipo escada. De maneira alternativa, a área em seção transversal poderá aumentar de maneira contínua.

[0070] Os exemplos mostrados nas Figuras 6a a 6c funcionam da mesma maneira que o exemplo descrito com referência às Figuras 3a e 3b e à Figura 5. Quando o fio de fusível 47 é operado, a trilha de fuligem será descontínua, uma vez que uma parte da trilha de fuligem ficará coletada nos furos de passagem 53 e uma outra parte da mesma ficará espalhada sobre as superfícies que faceiam os isoladores entre elementos 45.

[0071] As Figuras 7a e 7b mostram um outro exemplo de um arranjo de fio de fusível. De acordo com esse exemplo, o sistema de isolamento elétrico 41 compreende grades 57 dispostas sobre as respectivas superfícies opostas dos isoladores entre elementos adjacentes 45. O fio de fusível 47 fica assentado entre as duas grades 57.

[0072] A Figura 8a mostra ainda um outro exemplo de um arranjo de fio de fusível. De acordo com este exemplo, o sistema de isolamento elétrico 41 compreende uma pluralidade de esferas eletricamente isolantes 59. Cada fio de fusível 47 é provido com uma pluralidade de tais esferas 59 dispostas uma após a outra com uma certa distância entre as mesmas. Cada esfera 59 é enfiada em um fio de fusível 47 e disposta ao longo de um fio de fusível 47 à medida que o fio de fusível 47 se estende ao longo do isolador entre elementos 45. O fio de fusível 47 poderá, por exemplo, ser fixado ao isolador entre elementos 45 por meio de uma fita 51.

[0073] A Figura 8b mostra um exemplo no qual o fio de fusível 47 da Figura 8a é operado como resultado de uma limitação de corrente. Uma trilha de fuligem descontínua 56 é, portanto, criada, uma vez que uma parte da fuligem ficará contida nas esferas 59 que se movimentam em torno do fio de fusível 47, o que faz com que as mesmas se evaporem em conjunto, e que uma parte da fuligem ficará localizada ao longo das seções entre os locais originais das esferas 59.

[0074] Em uma outra variação, o sistema de isolamento elétrico sólido inclui um isolamento de encapsulamento. Os fios de fusível são, nesse caso, parcialmente encapsulados com o isolamento de encapsulamento. Em particular, os fios de fusível são providos com seções dotadas com o isolamento de encapsulamento e seções sem o isolamento de encapsulamento, de uma maneira alternada. O isolamento de encapsulamento poderá, por exemplo, ser formado por meio de uma laminação, por exemplo, de filmes poliméricos, um revestimento com esmalte, ou poderá ser de cimento. Nesse caso, pode acontecer que as seções de fio de fusível que se estendem entre o isolamento de encapsulamento fiquem em contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido, ou seja, com um isolador entre elementos.

[0075] A Figura 9 mostra outro exemplo de um arranjo de fios de fusível. O isolador entre elementos 45 é provido com uma rede 61 sobre a qual o fio de fusível 47 é assentado. Desta maneira, mais uma vez não haverá nenhuma trilha de fuligem no caso de o fio de fusível 47 ser operado durante uma limitação de corrente. De preferência, cada fio de fusível 47 fica localizado entre os isoladores entre elementos 45, entre duas redes.

[0076] A Figura 10 mostra um exemplo de um arranjo de fios de fusível no qual o isolador entre elementos 45 apresenta uma rugosidade de superfície com porções elevadas 63 em contato físico com um fio de fusível 47. As porções elevadas 63 se projetam de preferência em ângulo reto ou de uma outra maneira descontínua com relação aos recessos formados entre as porções elevadas. De preferência, essas porções elevadas são espelhadas nos isoladores entre elementos ad- jacentes 45, entre os quais um fio de fusível 47 se estende de modo a reduzir o risco de uma formação de trilha de fuligem contínua.

[0077] É previsto que a unidade de capacitor de potência descrita no presente documento encontre aplicações em instalações de alta pressão, tais como em instalações submarinas das indústrias de petróleo e gás, por exemplo, nos sistemas submarinos de provisão de energia HVDC (de corrente contínua em alta tensão) / HVAC (de aquecimento, ventilação e ar condicionado), ou seja, sistemas de transmissão de energia e de distribuição de energia, de geração de energia ao largo, tais como energia eólica, energia das marés, energia das ondas, e energia das correntes oceânicas, bem como transmissores de velocidade variável para bombeamento ou compressão de gás.

[0078] O conceito da presente invenção foi descrito acima principalmente com referência a alguns exemplos. No entanto, tal como poderá ser facilmente apreciado por uma pessoa versada na técnica, outras modalidades diferentes das acima descritas são igualmente possíveis dentro do âmbito do conceito inventivo, tal como definido pelas reivindicações em apenso.

Claims

1. Unidade de capacitor de potência (1) para aplicações a alta pressão compreendendo: - um alojamento (3), - uma pluralidade de elementos de capacitor (5 - 17, 23 - 35) conectados uns aos outros e dispostos no interior do alojamento (3), - um líquido dielétrico (L), - um sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45) disposto de modo a isolar eletricamente cada elemento de capacitor (5 - 17, 23 - 35), - um barramento (B), e - uma pluralidade de fios de fusível (5a - 17a, 47), cada fio de fusível tendo uma primeira extremidade conectada a um respectivo elemento de capacitor (5 - 17, 23 - 35) e uma segunda extremidade conectada ao barramento (B), - em que os elementos de capacitor (5 - 17, 23 - 35), o sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45), e os fios de fusível (5a - 17a, 47) ficam imersos no líquido dielétrico (L), CARACTERIZADA pelo fato de que cada fio de fusível (5a - 17a, 47) tem uma pluralidade de primeiras seções que ficam em contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45), e em que cada fio de fusível (5a - 17a, 47) tem uma pluralidade de segundas seções sem contato físico com o sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45).

2. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que os elementos de capacitor (5 - 17, 23 - 35) são empilhados, e em que cada fio de fusível (5a - 17a, 47) é disposto entre os respectivos pares de elementos de capacitor adjacentes (5 - 17, 23 - 35).

3. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que cada primeira seção se estende paralela a uma respectiva superfície do sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45).

4. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que cada segunda seção se estende paralela a um plano definido por uma superfície do sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45) ou penetra no sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45).

5. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45) inclui uma pluralidade de conjuntos de furos (53), em que cada fio de fusível (5a - 17a, 47) se estende ao longo do sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45) entre um respectivo conjunto de furos (53).

6. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que, para cada fio de fusível (5a - 17a, 47), as primeiras seções são as seções do fio de fusível (5a - 17a, 47) que se estendem ao longo da superfície do sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45), e as segundas seções são as seções do fio de fusível (5a - 17a, 47) que atravessam um furo (53).

7. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADA pelo fato de que os furos (53) são furos de passagem e cada fio de fusível (5a - 17a) é tecido através do respectivo conjunto de furos de passagem de tal modo que cada fio de fusível (5a - 17a, 47) se estenda de maneira alternada sobre as superfícies opostas do sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45).

8. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADA pelo fato de que cada fio de fusível (5a - 17a, 47) é disposto entre duas superfícies opostas do sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45), em que cada superfície oposta é provida com um respectivo conjunto de furos (53), os furos (53) das superfícies opostas sendo alinhados, e em que cada fio de fusível (5a - 17a, 47) se estende através de cada furo (53) das duas superfícies opostas correspondentes.

9. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de que cada furo (53) tem uma área em seção transversal variável, a área em seção transversal de cada furo (53) aumentando em uma direção para fora do fio de fusível (5a - 17a, 47) que se estende através do furo (53).

10. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com a reivindicação 8 ou 9, CARACTERIZADA pelo fato de que cada fio de fusível (5a - 17a, 47) fica assentado em um respectivo plano.

11. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45) inclui uma pluralidade de grades (57), em que cada fio de fusível (5a - 17a, 47) fica assentado entre duas grades (57).

12. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45) inclui uma pluralidade de redes (61), em que cada fio de fusível (5a - 17a, 47) fica assentado entre duas redes (61).

13. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de isolamento elétrico sólido inclui esferas (59), cujas esferas (59) são enfiadas a uma distância umas das outras nos fios de fusível (5a - 17a, 47), em que as seções dos fios de fusível (5a - 17a, 47) que ficam em contato físico com as esferas (59) são as primeiras seções, e as seções sem contato físico com as esferas (59) são as segundas seções.

14. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de isolamento elétrico sólido apresenta uma rugosidade de superfície com porções elevadas (63) em contato físico com os fios de fusível (5a - 17a, 47), em que as seções dos fios de fusível (5a - 17a, 47) que ficam em contato físico com as porções elevadas (63) formam as primeiras seções dos fios de fusível (5a - 17a, 47).

15. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de isolamento elétrico sólido (41, 45) inclui um isolamento de encapsulamento, em que as primeiras seções dos fios de fusível (5a - 17a, 47) são encapsuladas pelo isolamento de encapsulamento e sendo que as segundas seções não são encapsuladas.

16. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADA pelo fato de que o isolamento de encapsulamento é um dentre o grupo formado por: laminação, revestimento e cimento.

17. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, CARACTERIZADA pelo fato de que a unidade de capacitor de potência (1) é uma unidade de capacitor de potência submarina.

18. Unidade de capacitor de potência (1), de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADA pelo fato de compreender um compensador de pressão passivo (49) disposto de modo a transmitir uma pressão submarina ambiente para dentro do alojamento (3).