BR112018071961B1

BR112018071961B1 - Dispositivo elétrico

Info

Publication number: BR112018071961B1
Application number: BR112018071961-7A
Authority: BR
Inventors: Christian Ettl
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2023-04-25
Also published as: EP3427276A1; US20170316862A1; CA3022260A1; CN109074938A; US10685772B2; BR112018071961A2; WO2017186751A1; CN109074938B; EP3427276B1; CA3022260C; DE102016207405A1

Abstract

A fim de prover um dispositivo elétrico(1) para conexão a um sistema de abastecimento de alta tensão tendo um alojamento (2) que pode ser preenchido com um líquido isolante e no qual um núcleo tendo pelo menos um enrolamento é arranjado, e tendo um soquete para encaixe de condutor (10) que é fixado ao alojamento (2) e tendo um condutor de alta tensão (6, 7, 8) que pode ser inserido no soquete para encaixe de condutor (10), dispositivo elétrico esse que pode também ser usado em tensões mais altas, é proposto que o condutor de alta tensão (6, 7, 8) tenha uma seção de fixação (11) com a qual ele possa ser fixado ao alojamento (2) e/ou ao soquete para encaixe de condutor (10) e a partir da qual ele se estende, por meio de uma seção de coluna (12) em uma direção longitudinal por um comprimento L2, a uma conexão de alta tensão (13), em que o comprimento L2 é maior do que 3 metros.

Description

[001] A invenção refere-se a um dispositivo elétrico para conexão a uma rede de alta tensão com um alojamento preenchível com um líquido isolante, alojamento esse em que um núcleo com pelo menos um enrolamento é arranjado, um soquete para encaixe de condutor fixado ao alojamento e um condutor de alta tensão inserível no soquete para encaixe de condutor.

[002] Tal dispositivo elétrico já é conhecido, por exemplo, a partir do documento DE 10 2007 022 641 A1. É descrito nele um transformador, que compreende soquetes de encaixe nos quais podem ser inseridos condutores para a conexão do transformador a uma rede de alta tensão. O transformador é constituído como o que se chama de um transformador móvel, que é projetado de modo que ele possa ser transportado entre diferentes locais com o mínimo esforço de montagem possível enquanto mantém um perfil especificado. O dispositivo elétrico conhecido anteriormente, no entanto, tem a desvantagem de que os condutores inseríveis são projetados somente para tensões na faixa baixa de alta tensão.

[003] O problema da invenção é disponibilizar um dispositivo elétrico do tipo mencionado no início que pode também ser usado em altas tensões.

[004] A invenção resolve esse problema na medida em que o condutor de alta tensão compreende uma seção de fixação, com a qual o dito condutor de alta tensão pode ser fixado ao alojamento e/ou ao soquete para encaixe de condutor e a partir da qual o dito condutor de alta tensão se estende com uma seção de coluna em uma direção longitudinal por um comprimento L2 em direção a um terminal de alta tensão, o comprimento L2 sendo maior do que três metros.

[005] De acordo com a invenção, é disponibilizado um dispositivo elétrico, por exemplo, um transformador ou uma bobina de choque, que é projetado para tensões acima de 150 kV. O condutor de alta tensão é correspondentemente dimensionado para essa finalidade. Em particular, o condutor de alta tensão compreende uma seção de fixação, com a qual a fixação ou preensão do condutor de alta tensão ao alojamento do dispositivo elétrico é possibilitada. A fim de prover a resistência dielétrica necessária para tensões mais altas, uma seção de coluna do condutor de alta tensão, que se estende a partir da seção de fixação até um terminal de alta tensão na extremidade livre do condutor de alta tensão na direção longitudinal, tem um comprimento L2 de mais de 3 metros. Condutores de alta tensão nessa faixa de tensão até o momento não foram constituídos como componentes inseríveis. O isolamento elétrico requerido para isso foi classificado como dispendioso demais. De acordo com a invenção, no entanto, um dispositivo elétrico com um condutor inserível também em fixas de alta tensão é disponibilizado pela primeira vez. Os pesos ocorrendo, portanto, são absorvidos pela seção de fixação.

[006] A seção de coluna se estende, expedientemente, normal ou em ângulos retos até uma cobertura horizontal de alojamento do alojamento, de modo que o peso do condutor de alta tensão seja introduzido diretamente a partir de cima, isto é, verticalmente, no soquete para encaixe de condutor. O peso inerente do condutor, assim, garante uma alta força de pressão dentro do soquete de encaixe, de modo que bom isolamento seja, assim, provido por um compósito sólido. O condutor de alta tensão é vantajosamente conectado ao soquete para encaixe de condutor por meio de uma conexão destacável adequada, por exemplo, uma conexão tipo parafuso.

[007] De acordo com uma modalidade preferida, o condutor de alta tensão é conduzido sobre uma seção de encaixe, que é provida para introdução no soquete para encaixe de condutor. Em outras palavras, o condutor de alta tensão compreende uma seção de encaixe também se estendendo na dita direção longitudinal, com que o condutor de alta tensão se estende para dentro do soquete para encaixe de condutor por um comprimento L1, o comprimento L1 sendo menor do que 600 mm. No contexto dessa modalidade do dispositivo elétrico de acordo com a invenção, a seção de encaixe do condutor de alta tensão foi encurtada em relação a condutores de alta tensão comparáveis na mesma faixa de tensão. Esse encurtamento possibilita um soquete para encaixe de condutor que é constituído correspondentemente mais curto e que, em outras palavras, estende-se menos profundamente para dentro do alojamento do dispositivo elétrico, isto é, para dentro de sua câmara de óleo. A montagem de um transformador de corrente no condutor não é requerida nessa modalidade.

[008] De acordo com um desenvolvimento adicional da invenção que é expediente nessa questão, cada soquete para encaixe de condutor compreende uma seção de fixação para a fixação ao alojamento, em que uma seção receptora oca feita de um material isolante eletricamente não condutivo se estende para dentro do alojamento, em que uma peça metálica de contato é arranjada em uma região de extremidade fechada e cônica da seção receptora, a dita peça metálica de contato estendendo-se através do material isolante da seção receptora ou alongando esta última até a região de extremidade fechada. De acordo com essa modalidade da invenção, cada soquete para encaixe de condutor tem uma extremidade aberta aproximadamente no nível da cobertura de alojamento e possibilita a inserção da seção de encaixe do condutor de alta tensão. Uma seção receptora se estende na direção de inserção a partir da seção de fixação do soquete para encaixe de condutor para o interior do alojamento, em que a seção receptora é produzida a partir de um material isolante, que provê o isolamento necessário entre a peça de contato que está em um potencial de alta tensão durante o funcionamento e o alojamento do transformador, que fica em um potencial de aterramento. A fim de prover a resistência dielétrica requerida aqui, a seção receptora e a seção de encaixe são constituídas com um formato mutuamente complementar, de modo que a seção de encaixe seja pressionada firmemente contra a parede interior da seção receptora como resultado do peso inerente do condutor de alta tensão, a fim de prevenir, assim, picos de tensão entre o condutor de alta tensão e o soquete de encaixe.

[009] A peça de contato é vantajosamente conectada a um enrolamento por meio de uma linha de conexão de enrolamento estendendo-se dentro do alojamento. Como resultado da inserção do condutor de alta tensão no soquete de encaixe, o elemento condutor de alta tensão do condutor de alta tensão fica encostado na peça de contato, de modo que o terminal de alta tensão do condutor de alta tensão seja conectado por meio da linha de conexão de enrolamento a um enrolamento do dispositivo elétrico.

[0010] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a linha de conexão de enrolamento é provida com um transformador de corrente. Como resultado do fato de que o transformador de corrente é arranjado dentro do alojamento, o transformador de corrente não precisa mais ser integrado no feixe de cabos de maneira dispendiosa durante a montagem do dispositivo elétrico no local. Em outras palavras, o dispositivo elétrico de acordo com a invenção pode rapidamente ser posto em funcionamento no local. A montagem dispendiosa de transformadores de corrente é evitada com essa modalidade. Aberturas de montagem são expedientemente providas no alojamento a fim de possibilitar o acesso ao transformador ou transformadores de corrente após a drenagem do líquido isolante.

[0011] De acordo com uma modalidade preferida, a seção de encaixe do condutor de alta tensão é embainhada por um isolador viscoso, um elemento condutor de alta tensão estendendo-se através do isolador viscoso ou, em outras palavras, da bainha na extremidade livre da seção de encaixe. O isolador viscoso ou altamente viscoso garante, como uma bainha exterior, isolamento elétrico adequado entre os sólidos isolantes e dimensionalmente estáveis mutuamente adjacentes do soquete de encaixe e da seção de encaixe. O isolador é expedientemente uma substância oleosa pastosa com propriedades de fluxo. Como resultado das propriedades de fluxo, o isolador viscoso é pressionado para a junta entre a seção de encaixe do condutor de alta tensão e a seção receptora do soquete para encaixe de condutor e preenche esta última completamente. Para acomodar isolador viscoso possivelmente excessivo, a seção receptora compreende um volume adicional suficientemente grande com espaços livres, para os quais o isolador viscoso pode ser pressionado. Inclusões de ar entre a seção de encaixe e a seção receptora com consequentes intensidades altas de campo elétrico podem, assim, ser prevenidas.

[0012] Uma parede exterior do dispositivo elétrico é expedientemente incorporada pelo menos parcialmente como resistente a balas. Se o dispositivo elétrico for usado em uma rede de abastecimento de energia, o dito dispositivo elétrico no geral representa, como uma junta, um alvo em potencial para ataques destrutivos do exterior. Tal ataque é, por exemplo, tiros com armas de fogo portáteis ou revólveres e o uso de dispositivos explosivos, deixando cápsulas e fragmentos de bomba como consequência. A parede exterior resistente a balas, que é produzida, por exemplo, a partir de um material resistente a balas, serve para proteger contra tais ataques. Por exemplo, a parede exterior forma o limite exterior de um componente do dispositivo elétrico. Em particular, a parede exterior forma, por exemplo, o alojamento ou o tanque do dispositivo elétrico, que é preenchido com líquido isolante. Isso se aplica, de maneira correspondente, aos condutores, ao tanque de expansão, à unidade de resfriamento ou outros componentes do dispositivo elétrico. Diferentemente, a parede exterior é arranjada a uma distância do alojamento do dispositivo elétrico e é incorporada como uma cerca de reforço.

[0013] A parede exterior expedientemente consiste em um material resistente a balas tendo uma resistência à tração acima de 1.000 MPa. Por exemplo, aço blindado é considerado aqui.

[0014] De acordo com uma variante diferente dessa modalidade da invenção, a parede exterior compreende uma parede externa e uma parede interna, entre as quais um meio de amortecimento é arranjado. Se o dispositivo elétrico recebe algum tiro, a bala penetra a parede externa da parede exterior, em que a energia proveniente da bala é, então, absorvida e dissipada pelo meio de amortecimento.

[0015] O meio de amortecimento é expedientemente um líquido ou uma espuma seca.

[0016] Modalidades e vantagens expedientes adicionais da invenção são a matéria da seguinte descrição de exemplos de modalidade fazendo referência às figuras, em que números de referência idênticos referem-se a componentes de ação idêntica e em que a Figura 1 mostra um exemplo de modalidade do dispositivo elétrico de acordo com a invenção em uma representação em perspectiva, a Figura 2 mostra o alojamento do dispositivo elétrico de acordo com a figura 1 em vista plana, a Figura 3 mostra um vista em corte transversal da seção de encaixe e do soquete de encaixe incluindo uma blindagem, a Figura 4 mostra uma vista lateral, não em recorte, do soquete de encaixe com um condutor de alta tensão e um transformador de corrente, a Figura 5 mostra o alojamento de acordo com a figura 2 em uma vista lateral com condutores de alta tensão introduzidos, a Figura 6 mostra a seção de encaixe do condutor de alta tensão e a seção de fixação e a Figura 7 mostra um exemplo de modalidade do soquete para encaixe de condutor em uma vista a partir de cima.

[0017] A Figura 1 mostra, em uma vista em perspectiva, um exemplo de modalidade do dispositivo elétrico de acordo com a invenção, que é constituído aqui como um transformador 1. O transformador 1 nela mostrado compreende um alojamento 2, que é provido com um módulo de resfriamento 3, um tanque de expansão 4, um módulo de corrente auxiliar 5 e condutores de alta tensão 6, 7, 8. Os componentes ou módulos conhecidos são conectados de modo destacável a um outro, de modo que eles podem facilmente ser desmantelados e transportados independentemente um do outro. Para a proteção dos condutores de alta tensão 6, 7 e 8 e da peça ativa do transformador arranjada no alojamento, isto é, o enrolamento de alta tensão conectado ao condutor de alta tensão 6 ou 7 e o enrolamento de baixa tensão conectado ao condutor de alta tensão 8 e ao núcleo, cujos membros são circundados pelos respectivos enrolamentos, é feito uso de para-raios 9, que, dentro de seu alojamento de para-raios, compreendem um resistor não linear, que no caso de sobretensão comuta de um estado não condutor para um estado condutor e, assim, protege os componentes conectados a ele em paralelo.

[0018] Os condutores de alta tensão 6, 7 e 8 são, cada um, constituídos como condutores de alta tensão inseríveis e podem ser introduzidos com sua extremidade de encaixe para conjugação nos soquetes para encaixe de condutor 10. Os soquetes para encaixe de condutor 10 são constituídos rotacionalmente simétricos e contornam uma cavidade aberta em direção à cobertura de alojamento, mas fechada em um lado, a dita cavidade sendo constituída com um formato complementar à seção de encaixe do respectivo condutor de alta tensão 6, 7, 8. Os soquetes para encaixe de condutor 10 são também fixados estanques ao alojamento 2, de modo que o espaço interno ou câmara de óleo do transformador de fase única 1 seja vedado(a) hermeticamente, isto é, estanque a ar e líquido, em relação à atmosfera externa. Mantido na extremidade fechada do soquete para encaixe de condutor está um pino de condutor (não mostrado nas figuras) como uma peça de contato que, quando o condutor de alta tensão 6, 7 ou 8 é introduzido no respectivo soquete para encaixe de condutor 10, fica em contato condutivo com o elemento condutor de alta tensão estendendo-se através do respectivo condutor de alta tensão 6, 7, 8. O dito pino de condutor se estende para o interior do alojamento 2, isto é, para sua câmara de óleo, onde fica em contato com uma linha de conexão de enrolamento, que, assim, conecta o soquete para encaixe de condutor eletricamente ao respectivo enrolamento de alta ou baixa tensão do transformador 1.

[0019] Para a montagem e fixação do condutor de alta tensão 6, 7 ou 8, cada um desses compreendem uma conexão de fixação 11. Uma seção de coluna 12 se estende a partir da conexão de fixação 11 a um terminal de alta tensão 13, que no exemplo da modalidade mostrada é uma conexão externa.

[0020] A Figura 2 mostra o alojamento 2 do transformador 1 de acordo com a figura 1 em vista plana. Nessa vista, pode-se perceber que o alojamento 2 compreende três soquetes de encaixe 10, que na figura 2 estão todos fechados estanques com uma cobertura. Estanque é entendido aqui como significando que a cobertura fecha as aberturas estanques a ar e líquido através de um meio de vedação adequado.

[0021] A Figura 3 mostra um soquete para encaixe de condutor 10 e um condutor de alta tensão 8 em uma vista em corte lateral, em que o condutor de alta tensão 8 é introduzido com uma seção de encaixe 22 no soquete para encaixe de condutor 10. Pode ser visto que o soquete para encaixe de condutor 10 compreende uma seção de fixação 14, com a qual o dito soquete para encaixe de condutor é montado fixamente em uma cobertura 15 do alojamento 2. Conexões tipo parafuso adequadas, por exemplo, são usadas para essa finalidade. A fim de fixar o soquete para encaixe de condutor 10 ao alojamento 2 de uma maneira estanque a ar e líquido, um meio de vedação (não representados nas figuras) é requerido, que fica preso entre a cobertura 15 e a seção de fixação 14 constituído como um flange.

[0022] Cada soquete para encaixe de condutor 10 compreende adicionalmente uma seção receptora 16, que é feita de um material eletricamente não condutivo. A seção receptora 16 se afunila em direção a uma extremidade fechada 17. Na extremidade fechada 17, a parede da seção receptora 16 é penetrada por uma peça de contato em formato de pino 18. Na sua seção projetando-se para o espaço interior 19 ou a câmara de óleo do alojamento 2, a peça de contato 18 é conectada a uma linha de conexão de enrolamento 20 e uma tampa de blindagem esférica 21 como uma blindagem. A linha de conexão de enrolamento 20 é também provida com um transformador de corrente 26, que é mostrado na figura 4. O transformador de corrente 26 é, assim, fixamente instalado no alojamento e serve para detectar uma corrente elétrica fluindo por meio da linha de conexão de enrolamento 20 para ou a partir do respectivo enrolamento.

[0023] A seção de encaixe 22 se estende a partir da seção de fixação 11 do condutor de alta tensão 8 para a seção receptora 16 do soquete para encaixe de condutor 10. A seção de encaixe 22 é constituída com um formato complementar à seção receptora 16, de modo que os dois componentes fiquem em um perfeito ajuste um contra o outro e ar ou outras inclusões possam ser prevenidos. A distância entre a seção de fixação e a extremidade livre do condutor de alta tensão 8 é denotada como L1.

[0024] A Figura 4 mostra o soquete para encaixe de condutor 10 em uma vista lateral não em recorte. Nessa vista, a modalidade da seção receptora 16 e do transformador de corrente 26 e sua posição em relação aos componentes remanescentes pode ser vista particularmente bem. Além disso, os comentários feitos em referência à figura 3 aplicam-se aqui correspondentemente.

[0025] A Figura 5 mostra o alojamento 2 do transformador 1 de acordo com a figura 1 em uma vista lateral. Nessa vista, podem-se ver os dois condutores de alta tensão 6 e 8, que são inseridos nos seus soquetes para encaixe de condutor 10 designados. Em particular, pode ser visto que a seção de coluna 12 se estende por um comprimento L2, que de acordo com a invenção é maior do que 3 metros, de modo que os condutores de alta tensão 6, 8 sejam equipados para tensões suficientemente altas e tenham uma resistência dielétrica suficientemente alta.

[0026] A Figura 6 ilustra a seção de encaixe 22 do condutor de alta tensão 8 a título de exemplo para todos os condutores de alta tensão 6, 7, 8 em uma vista lateral. Nessa vista, pode em particular ser visto que o condutor de alta tensão 8 compreende um elemento condutor de alta tensão 24, que se estende a partir do terminal de alta tensão 13 na outra extremidade livre do condutor de alta tensão 8 através de todo o corpo isolante do condutor de alta tensão 8. Em uma posição inserida, o elemento condutor de alta tensão 24 entra em sua extremidade inferior 26 em contato com a peça de contato 18 do soquete para encaixe de condutor 10. Além disso, a seção de fixação 11 do condutor de alta tensão 8 é delineada em esboço, sendo constituída como um flange no exemplo mostrado da modalidade. O flange 11 pode ser conectado rigidamente por uma conexão tipo parafuso à cobertura do alojamento 15. A distância L1 entre a extremidade inferior 26 e a seção de fixação 11 é vantajosamente menor do que 600 mm.

[0027] A seção de encaixe 22 compreende uma bainha 25 de um isolador viscoso, que fecha a seção de encaixe 22 para o exterior, em que o elemento condutor de alta tensão 24 sozinho se projeta da bainha 25. Após a seção de encaixe 22 ter sido introduzida, o isolador viscoso da bainha 25 fica adjacente ao lado interior da seção receptora 16, em que a bainha viscosa 25 preenche espaços livres entre o soquete de encaixe e a seção de encaixe do condutor de alta tensão, de modo que inclusões de ar e, portanto, altas intensidades de campo elétrico são prevenidas.

[0028] A Figura 6 mostra um soquete de encaixe 10 rotacionalmente simétrico a partir de cima. Nessa vista, a cobertura de alojamento 15 e a seção de fixação 14 do soquete de encaixe 10, em particular, podem ser vistas particularmente bem. A seção de fixação 14 é de novo constituída como uma conexão de flange padrão, em que pode também ser visto que a seção receptora 16 se estende a partir da seção de fixação 14 para baixo, isto é, para dentro da câmara de óleo ou do espaço interno 19, em que a seção receptora 16 se afunila em direção a uma extremidade fechada. A peça de contato 18 pode ser vista na extremidade fechada. A peça de contato 18 é constituída como uma manga e, assim, fechada em um lado. O diâmetro interno da manga 18 é um pouco maior do que o diâmetro externo do elemento condutor 24, em que encontradores de contato elásticos proveem um contato elétrico suficientemente bom. A seção receptora 16 compreende uma parede feita de um material isolante, que não é eletricamente condutivo. Durante o funcionamento, a peça de contato 18 fica em um potencial de alta tensão, em que o alojamento 2 e, portanto, também a cobertura de alojamento 15 e a seção de fixação 14 ficam em potencial de aterramento.

Claims

1. Dispositivo elétrico (1) configurado para tensões acima de 150 kV, para conexão a uma rede de alta tensão compreendendo - um alojamento (2) preenchível com um líquido isolante e em que um núcleo com pelo menos um enrolamento é arranjado, - um soquete para encaixe de bucha (10) fixado ao alojamento (2) e - uma bucha de alta tensão (6, 7, 8) inserível em um soquete para encaixe de bucha (10), caracterizado pelo fato de que a bucha de alta tensão (6, 7, 8) compreende uma seção de fixação (11), com a qual a bucha de alta tensão pode ser fixada de forma removível ao alojamento (2) ou ao soquete para encaixe de bucha (10) e a partir da qual a bucha de alta tensão se estende com uma seção de coluna (12) em uma direção longitudinal por um comprimento L2 em direção a uma conexão de alta tensão (13), o comprimento L2 sendo maior do que três metros.

2. Dispositivo elétrico (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bucha de alta tensão (6, 7, 8) introduzida no soquete para encaixe de bucha (10) se estende com uma seção de encaixe (22) estendendo- se na direção longitudinal para dentro do soquete para encaixe de bucha (10) por um comprimento L1, o comprimento L1 sendo menor do que 600 mm.

3. Dispositivo elétrico (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que cada soquete para encaixe de bucha (10) compreende uma seção de fixação (14) para a fixação ao alojamento (2), seção de fixação a partir da qual uma seção receptora oca (16) feita de um material isolante eletricamente não condutivo se estende para dentro do alojamento (2), em que uma peça metálica de contato (18) é arranjada em uma região de extremidade cônica fechada (17), a peça metálica de contato estendendo-se através do material isolante da seção receptora (16) ou alongando esta última até a região de extremidade fechada.

4. Dispositivo elétrico (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a peça de contato (18) é conectada a um enrolamento por meio de uma linha de conexão de enrolamento (20) estendendo-se dentro do alojamento (2).

5. Dispositivo elétrico (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a seção de encaixe (22) de cada bucha de alta tensão (6, 7, 8) compreende uma bainha (25) feita de um isolante viscoso, em que um elemento condutor de alta tensão (24) se estende através da bainha (25) na extremidade livre da seção de encaixe (22).