BR112018071985B1 - Arranjo para substituir um transformador multifásico - Google Patents

Abstract

A meta da invenção é a de produzir um conjunto (18) que permite que um transformador multifásico defeituoso (1) seja substituído rapidamente. Para esta finalidade, o conjunto (18) compreende vários transformadores monofásicos, cada um compreendendo: um alojamento, que é enchido com um fluido de isolamento, em que um núcleo tendo um enrolamento de tensão superior e inferior é montado; pelo menos um soquete de conexão de bucha (10), que é conectado ao enrolamento de tensão superior ou inferior, por meio de um linha de conexão de enrolamento se estendendo dentro do alojamento (2); pelo menos uma bucha de alta tensão (6, 7, 8) que pode ser inserida no soquete de bucha (10), e um módulo de resfriamento (3) que é enchido com o fluido de isolamento e é usado para o resfriamento do fluido de isolamento e pode ser conectado ao alojamento (2).

Description

[001] A invenção se refere a um arranjo para substituir um transformador multifásico.

[002] Em redes de fornecimento elétricas que transportam corrente alternada, transformadores são usados para converter uma tensão mais alta para uma tensão mais baixa ou vice-versa. Grandes transformadores de potência, em particular, são frequentemente do tamanho de um edifício de apartamentos. Além disso, os transformadores são projetados para corresponder às respectivas exigências de clientes e são, por conseguinte, usualmente fabricados como produtos individuais feitos sob medida. No caso de uma falha, tais transformadores representam um componente crítico para a confiabilidade do fornecimento de rede, uma vez que o fornecimento de potência é interrompido pela falha do transformador. Para permitir que o transformador defeituoso seja substituído, um transformador de substituição deve ser projetado - um processo envolvido - e produzido para satisfazer as exigências. Isto pode conduzir a atrasos de até um no ou mais. Graças a seu peso e seu tamanho, o transporte do transformador de substituição é, além disso, demorado e pode levar várias semanas, dependendo das condições do tempo. Atrasos adicionais aparecem no local, em virtude de longos tempos de entrada em funcionamento.

[003] Por conseguinte, o objetivo da invenção é o de prover um arranjo, com o qual transformadores defeituosos podem ser rapidamente substituídos. Um tempo de entrada em funcionamento de entre 48 e 72 goras deve preferivelmente ser possível.

[004] A invenção atinge este objetivo por meio de um arranjo tendo uma pluralidade de transformadores monofásicos. Os transformadores monofásicos têm, cada, um alojamento, que é enchido com um fluido de isolamento, e em que um núcleo tendo um enrolamento de tensão mais alta e um enrolamento de tensão mais baixa estão dispostos, pelo menos um soquete de bucha, que é conectado por um condutor de conexão de enrolamento se estendendo dentro do alojamento ao enrolamento de tensão mais alta ou mais baixa, pelo menos uma bucha de alta tensão, que pode ser inserida no soquete de bucha, e um módulo de resfriamento, que pode ser conectado de forma separável ao alojamento e é enchido com o fluido de isolamento, para o resfriamento do fluido de isolamento.

[005] De acordo com a invenção, um arranjo é provido, por meio do qual um transformador multifásico pode ser substituído rapidamente e facilmente, permitindo que o fornecimento de potência seja retomado rapidamente. O arranjo de acordo com a invenção pode ser transportado rapidamente e instalado no lugar dentro de poucos dias. Uma vez quando o arranjo de acordo com a invenção está em operação, o transformador multifásico defeituoso pode ser substituído sem pressa por um novo transformador. Uma vez quando o transformador multifásico defeituoso foi substituído por um novo transformador multifásico, depois de três anos, por exemplo, o arranjo de acordo com a invenção pode ser desmontado e está disponível para o reuso.

[006] Para permitir um transporte tão rápido quanto possível para o local do transformador defeituoso, uma construção modular foi escolhida no contexto da invenção. Assim, ao invés de um transformador de substituição que tem fases múltiplas e é, por conseguinte, pesado, uma pluralidade de transformadores monofásicos e, por conseguinte, mais leves, é provida. Aqui, o número de transformadores monofásicos corresponde ao número de fases do transformador defeituoso. Em outras palavras, um transformador trifásico é substituído por três transformadores monofásicos, por exemplo. Aqui, os transformadores monofásicos propriamente ditos são também de construção modular. Como um primeiro módulo, o alojamento enchido com o fluido de isolamento é provido, no qual o núcleo com os enrolamentos de tensão mais alta e de tensão mais baixa está disposto como o componente ativo. Em princípio, qualquer construção desejada do núcleo e dos enrolamentos de tensão mais alta e de tensão mais baixa é possível dentro do escopo da invenção.

[007] O alojamento é, além disso, equipado com soquetes de bucha, que são conectados na extremidade adjacente ao fluido de isolamento a um condutor de conexão de enrolamento. O condutor de conexão de enrolamento, por sua vez, é conectado a um dos enrolamentos. Se este for um soquete de bucha no lado de tensão mais alta, por exemplo, o condutor de conexão de enrolamento é conectado ao enrolamento de tensão mais alta. Todavia, se este for um soquete de bucha no lado de tensão mais baixa, por exemplo, ele é conectado ao enrolamento de tensão mais baixa pelo condutor de conexão de enrolamento.

[008] De acordo com a invenção, uma bucha de alta tensão de encaixe é provida como um módulo adicional. A bucha de alta tensão compreende um isolador se estendendo em uma direção longitudinal, através do qual, por sua vez, um condutor de alta tensão se estende. Neste caso, a bucha de alta tensão tem uma conexão de fixação, a partir da qual uma seção de inserção de formato complementar ao do soquete de bucha se estende para sua extremidade livre do lado do transformador. Durante a montagem, a seção de inserção é introduzida no soquete de bucha. A bucha de alta tensão é então fixada no alojamento por meio de a conexão de fixação. Na posição inserida, o condutor de alta tensão da bucha repousa sobre um perno de linha, que é mantido da forma isolada na extremidade fechada do soquete de bucha. O perno de linha faz contato com o condutor de conexão de enrolamento e se projeta através da parede interior, de outra maneira não condutora, do soquete de bucha. Os soquetes de bucha têm meios de vedação e vedam assim o interior do alojamento de uma maneira impermeável a fluido.

[009] É conveniente se a seção de coluna se estender perpendicularmente ou em ângulos retos em relação a uma cobertura de alojamento horizontal do alojamento, assegurando que o peso da bucha de alta tensão seja introduzido no soquete de bucha diretamente a partir de cima, isto é, perpendicularmente. O peso morto da bucha assegura assim uma grande força de contato dentro do soquete, e, por conseguinte, bom isolamento por uma junta de corpo sólido é provido desta maneira. É vantajoso se a bucha de alta tensão for conectada ao soquete de bucha por meio de uma conexão separável apropriada, por exemplo, uma conexão rosqueada.

[0010] Finalmente, dentro do escopo da invenção, um módulo de resfriamento que pode ser transportado independentemente dos outros componentes do respectivo transformador monofásico é provido, módulo este que pode ser conectado deforma separável ao alojamento e está, ou pode estar, enchido com o fluido de isolamento mesmo antes da instalação no lugar. Uma vez quando o módulo de resfriamento foi conectado ao interior ou à câmara de óleo do alojamento, o fluido de isolamento é passado através do módulo de resfriamento e assim resfriado da maneira desejada.

[0011] Em virtude da construção modular, uma pluralidade de módulos ou componentes mais leves é provida dentro do escopo da invenção em lugar de uma unidade central que é muito pesada e muito difícil de transportar, sendo possível transportar esses módulos ou componentes facilmente, a baixo custo e rapidamente para qualquer local desejado. Em virtude da configuração de encaixe da bucha de alta tensão e dos soquetes de bucha, a instalação rápida é, além disso, possibilitada no lugar.

[0012] Em uma modalidade vantajosa da invenção, tanto o alojamento quanto o módulo de resfriamento têm pelo menos uma entrada de fluido de resfriamento e pelo menos uma saída de fluido de resfriamento, que podem ser conectadas entre si para a troca de fluido de isolamento, em que cada saída de fluido de resfriamento e cada entrada de fluido de resfriamento são equipadas com uma válvula de fechamento impermeável a fluido. Em virtude do fato de que tanto o módulo de resfriamento quanto o alojamento são equipados com uma válvula de fechamento, esses módulos podem ser enchidos com um fluido de isolamento, por exemplo, um óleo de isolamento convencional, até mesmo antes de serem montados. Durante a montagem, cada saída de fluido de resfriamento do alojamento é conectada à entrada de fluido de resfriamento do módulo de resfriamento, e cada saída de fluido de resfriamento do módulo de resfriamento é, naturalmente, conectada a uma entrada de fluido de resfriamento associada do alojamento. Desta maneira, o fluido de isolamento aquecido pela parte ativa do alojamento, isto é, o núcleo e os enrolamentos de tensão mais alta e tensão mais baixa, pode ser passado através do módulo de resfriamento e assim resfriado.

[0013] Em princípio, o módulo de resfriamento pode ser de qualquer projeto desejado. Assim, por exemplo, o módulo de resfriamento pode ser um módulo de resfriamento passivo que tem aletas de resfriamento, pelas quais o fluido de isolamento é circulado. No exterior das aletas de resfriamento, o módulo de resfriamento está em contato de condução de calor com a atmosfera externa, e ocorre, por conseguinte, transferência de calor do fluido de isolamento para a atmosfera externa.

[0014] Para a conexão direta da saída de fluido de resfriamento à entrada de fluido de resfriamento, é possível, dentro do escopo da invenção, considerar uma simples conexão de flange com meios de vedação, por exemplo. A conexão entre a entrada de fluido de resfriamento e a saída de fluido de resfriamento é feita diretamente, por exemplo, em outras palavras, cada entrada de fluido de resfriamento está em contato direto com a saída de fluido de resfriamento, nesta modalidade da invenção.

[0015] Em uma modalidade vantajosa da invenção, todavia, uma peça intermediária para a conexão impermeável a fluido da saída de fluido de resfriamento e da entrada de fluido de resfriamento é provida, em que a peça intermediária delimita um canal de conexão e tem uma abertura de sangria para sangrar o canal de conexão. Nesta modalidade da invenção, o fluido de isolamento que emerge da saída de fluido de resfriamento é passado através do canal de conexão da peça intermediária para a entrada de fluido de resfriamento. A peça intermediária simplifica o suporte do módulo de resfriamento no alojamento ainda mais. A peça intermediária pode ser de projeto rígido ou pode ter uma seção móvel flexível. O canal de conexão, que é tubular, por exemplo, se estende de uma abertura de entrada da peça intermediária para a abertura de saída da mesma. Durante a instalação, a peça intermediária é conectada de uma maneira impermeável a fluido em uma extremidade à entrada de fluido de resfriamento e na outra extremidade à saída de fluido de resfriamento. Para prevenir que qualquer ar e/ou umidade cheguem ao fluido de isolamento, o canal de conexão da peça intermediária pode ser sangrado. Isto é realizado por intermédio da abertura de sangria e, por exemplo, por aplicação de um vácuo no canal de conexão com a ajuda de uma bomba de vácuo. Depois da aplicação do vácuo no canal de conexão, as válvulas de fechamento da entrada de fluido de resfriamento e da saída de fluido de resfriamento podem, cada, ser abertas. Em uma variante, a peça intermediária tem uma abertura de dreno que pode ser fechada de uma maneira impermeável a fluido e permite que fluido de isolamento seja drenado para fora do canal de conexão antes da instalação.

[0016] De acordo com uma modalidade preferida, cada transformador monofásico do arranjo de acordo com a invenção tem um tanque de expansão, que pode ser conectado ao alojamento por intermédio de uma conexão para a troca de fluido de isolamento, em que o tanque de expansão está disposto em uma armação de retenção separada. Em outras palavras, o tanque de expansão é retido mecanicamente por sua armação de retenção separada. Como o módulo de resfriamento, o tanque de expansão é também conectado ao interior do alojamento ou, em outras palavras, à câmara de óleo, permitindo que fluido de isolamento chegue o tanque de expansão e vice-versa por intermédio de dita conexão. O volume do fluido de isolamento é dependente da temperatura. Se a temperatura se elevar, o volume do fluido de isolamento aumenta. Graças ao volume interno constante do alojamento, um volume adicional na forma do tanque de expansão é, por conseguinte, requerido a fim de absorver o volume adicional do fluido de isolamento que se forma a temperaturas mais altas. O tanque de expansão pode ser equipado com um desumidificador de ar ou uma câmara de compressão de gás ou similar. A modalidade precisa do tanque de expansão é uma questão de escolha no contexto da invenção. O ponto essencial, todavia, é o arranjo separado e retenção na armação de retenção. Isto assegura a montagem simples e rápida.

[0017] De acordo com um desenvolvimento que é conveniente a este respeito, a armação de retenção é projetada para reter o tanque de expansão acima do módulo de resfriamento, conectado de forma separável ao alojamento. A título de exemplo, a armação de retenção tem um lado inferior que está voltado para uma fundação ou base e um lado de topo superior que está voltado para longe da mesma, que é conectado diretamente ao tanque de expansão. Se estendendo entre esses dois lados, existem, por exemplo, colunas de metal, que são conectadas entre si de uma tal maneira que um espaço livre requerido para acomodar o módulo de resfriamento seja provido, dito módulo de resfriamento igualmente sendo preso no alojamento ou na armação de retenção.

[0018] A armação de retenção é convenientemente parte do módulo de resfriamento, em que o módulo de resfriamento é conectado ao alojamento por intermédio da armação de retenção.

[0019] Vantagens adicionais são obtidas, se o módulo de resfriamento tiver uma armação de retenção que é equipada com um preensor de elevação para elevar a armação de retenção e uma parte de gancho para enganchar em uma parte conjugada presa ao alojamento. O preensor de elevação é, por exemplo, uma orelha de elevação na forma de um anel fechado que tem um diâmetro interno que permite que um gancho convencional de guindaste seja enganchado em e assim permite que a armação de retenção e assim o módulo de resfriamento inteiro sejam elevados facilmente. Na qualidade de um desvio disto, o preensor de elevação é igualmente de projeto em formato de gancho. A parte de gancho e a parte conjugada, por exemplo, um simples pino, formam uma junta de gancho, que permite que o módulo de resfriamento seja enganchado no alojamento e assim permite a instalação rápida do módulo de resfriamento. A parte conjugada é, por exemplo, um pino que se estende em paralelo a uma parede de alojamento, por exemplo, a cobertura, e é mantido a uma distância a partir de dita parede de alojamento.

[0020] De acordo com um desenvolvimento vantajoso, cada transformador monofásico pode ser conectado a um módulo de corrente auxiliar, no qual um transformador auxiliar para produzir uma potência de fornecimento está disposto. De acordo com este desenvolvimento vantajoso, um módulo de corrente auxiliar é provido, que é conectado à parte ativa e, por exemplo, a um enrolamento de estabilização ou terciário do respectivo transformador. Quando o transformador monofásico é conectado à rede, o enrolamento de tensão mais alta do transformador auxiliar é excitado, com o resultado que a tensão de fornecimento requerida pelos componentes elétricos dos transformadores monofásicos para a operação dos mesmos é tornada disponível no lado de secundário de dito transformador. Esses componentes elétricos compreendem motores, bombas, ventoinhas, sistemas de ventilação e similares, por exemplo.

[0021] É vantajoso se pelo menos três soquetes de bucha forem providos. É vantajoso se os soquetes de bucha forem presos de forma impermeável a ar e impermeável a líquido no alojamento. Eles permitem, cada, a rápida inserção das buchas de alta tensão associadas com os mesmos e assim permitem a rápida instalação no lugar. Em virtude da provisão de pelo menos três soquetes de bucha, o arranjo pode ser operado com várias tensões de entrada e pode assim ser usado de uma maneira mais flexível. Os soquetes de bucha são projetados para ter um formato complementar àquele da seção de encaixe do respectivo soquete de alta tensão. Neste arranjo, a bucha de alta tensão é dimensionada de acordo com sua tensão de operação.

[0022] De acordo com uma modalidade preferida, cada condutor de conexão de enrolamento é equipado com um transformador de corrente. De acordo com esta modalidade, o suporte dos transformadores de corrente durante a instalação no local é evitado. De acordo com esta modalidade, os transformadores de corrente são instalados de uma maneira fixa dentro do alojamento. Isto conduz a uma redução adicional do tempo de instalação no local.

[0023] É conveniente se o módulo de resfriamento for equipado com uma ventoinha e puder ser conectado ao módulo de corrente auxiliar. De acordo com esta modalidade vantajosa, um módulo de resfriamento ativo é escolhido, que provê uma taxa de resfriamento mais alta que um módulo de resfriamento passivo de dimensões comparáveis. Para fornecer potência à ventoinha, o módulo de resfriamento é conectado ao módulo de corrente auxiliar, que torna disponível no lado de saída a tensão de fornecimento para as ventoinhas e outros componentes eletrônicos do módulo de resfriamento.

[0024] Em outra modalidade do arranjo de acordo com a invenção, pelo menos uma abertura de ajuste fechável é formada no alojamento, dita abertura permitindo o acesso a um dispositivo de seleção disposto no alojamento, em que o dispositivo de seleção forma uma pluralidade de terminais de tensão, que são conectados, cada, a um soquete de bucha associado, uma saída de cabo ou um enrolamento, em que dois dos terminais de tensão podem ser conectados de forma seletiva um ao outro por meio de uma unidade de comutação. De acordo com este desenvolvimento vantajoso, os transformadores monofásicos podem ser ajustados a entradas ou saídas particulares. Para este fim, um terminal de tensão de cada unidade de seleção é conectado a um enrolamento. Os outros terminais de tensão da unidade de seleção são, cada, conectados a um soquete de bucha associado ou uma conexão de cabo. Por meio da unidade de comutação, uma entrada ou saída selecionada do transformador monofásico é conectada a um dos enrolamentos. A unidade de comutação é, por exemplo, um interruptor de projeto apropriado ou, alternativamente, um condutor de conexão de baixo custo que pode ser plugado em ambas as extremidades, referido abaixo como um condutor de ajuste. Por meio da simples reconexão do condutor de ajuste, o enrolamento respectivo é conectado a um soquete de bucha diferente. Desta maneira, as entradas e saídas podem ser ajustadas de uma maneira flexível. O dispositivo de seleção está disposto dentro do alojamento e é assim completamente circundado por fluido de isolamento durante a operação do arranjo. Todavia, ele é diretamente adjacente à abertura de ajuste no alojamento. Esta abertura de ajuste está preferivelmente situada na "cobertura" do alojamento. Por exemplo, para conectar um soquete de bucha particular, projetado para uma tensão mais alta para o enrolamento de tensão mais alta, algum fluido de isolamento é drenado para fora do alojamento, permitindo a um usuário acessar o dispositivo de seleção por intermédio da abertura de ajuste. O condutor de ajuste pode então conectar os correspondentes terminais de tensão do dispositivo de seleção uns aos outros.

[0025] De acordo com um desenvolvimento que é conveniente a este respeito, uma abertura de ajuste de entrada e uma abertura de ajuste de saída são providas, em que o dispositivo de seleção adjacente à abertura de ajuste de entrada é conectado a pelo menos dois soquetes de bucha, e o dispositivo de seleção adjacente à abertura de ajuste de saída é conectado a um soquete de bucha adicional e a uma ou cada, saída de cabo. Em outras palavras, portanto, é possível assim que o arranjo de acordo com a invenção seja ajustado tanto para certas altas tensões no lado de entrada quanto, além disso, para várias saídas a serem também ocupadas. Por exemplo, o enrolamento de tensão mais baixa pode ser conectado de forma seletiva a uma bucha ou a uma saída de cabo por intermédio da abertura de ajuste de saída.

[0026] É conveniente se cada bucha de alta tensão for equipada com uma conexão de fixação para o suporte no alojamento, a partir do qual a conexão se estende de uma seção de coluna formando, em sua extremidade livre remota à conexão de fixação, um terminal de alta tensão, em que a seção de coluna tem um comprimento de pelo menos três metros. De acordo com esta modalidade, buchas de encaixe em uma faixa de tensão maior que 245 kV são tornadas possíveis. Buchas de encaixe nesta faixa de tensão não são atualmente conhecidas.

[0027] É conveniente se pelo menos uma conexão de cabo for provida para a conexão de um condutor de cabo. É vantajoso se o alojamento tiver duas conexões de cabos.

[0028] É conveniente se uma parede externa do arranjo de acordo com a invenção for incorporada de forma a ser pelo menos parcialmente à prova de bala. Se o arranjo de acordo com a invenção for usado em uma rede de fornecimento de potência, por exemplo, dito arranjo, como um ponto central, tipicamente representa um alvo potencial para ataques externos destrutivos. Um tal ataque é proveniente, por exemplo, de revólveres ou rifles, e do uso de dispositivos explosivos, com estilhaços de granada ou fragmentos de bomba resultantes. A parede externa à prova de bala, que é feita de uma substância ou material à prova de bala, por exemplo, serve como uma proteção contra tais ataques. A parede externa forma a delimitação externa de um componente do arranjo, por exemplo. A parede externa forma em particular o respectivo alojamento ou o tanque dos transformadores monofásicos que é enchido com o líquido de isolamento, por exemplo. O mesmo se aplica de uma maneira análoga às buchas, ao tanque de expansão, à unidade de resfriamento, ou a outros componentes dos transformadores monofásicos. Em desvio a isto, a parede externa está disposta em um espaçamento a partir do alojamento dos transformadores monofásicos e é incorporada como uma cerca blindada.

[0029] É conveniente se a parede externa for composta de um material à prova de bala tendo uma resistência à tração maior que 1000 MPa. Aço de blindagem deve ser aqui considerado, por exemplo.

[0030] De acordo com uma variante divergente desta modalidade da invenção, a parede externa compreende uma parede do lado externo e uma parede do lado interno, um meio de amortecimento estando disposto entre as mesmas. No caso de um tiro ser disparado no arranjo, a bala penetra a parede exterior da parede externa, em que a energia da bala é subsequentemente absorvida e dissipada pelo meio de amortecimento.

[0031] É conveniente se o meio de amortecimento for um líquido ou uma espuma seca.

[0032] A invenção também se refere a um método para substituir um transformador multifásico. No método, um número de alojamentos de transformadores monofásicos correspondente ao número de fases do transformador multifásico é instalado na vizinhança do transformador multifásico, os alojamentos de transformador são conectados a um módulo de resfriamento e a um tanque de expansão, soquetes de bucha de alta tensão do alojamento de transformador são instalados, os enrolamentos do alojamentos de transformadores monofásicos são interconectados, e a bucha de alta tensão é conectada nos terminais da mesma a uma rede de fornecimento e a uma carga.

[0033] Como já explicado em conexão com o arranjo de acordo com a invenção, o tempo de transporte e instalação são consideravelmente reduzidos tanto através da construção modular quanto através da seleção de um número de transformadores monofásicos modulares, tornando possível reconectar rapidamente o fornecimento a consumidores públicos ou domésticos depois de uma falha de um transformador multifásico.

[0034] Modalidades e vantagens convenientes adicionais da invenção formam a matéria da seguinte descrição de modalidades ilustrativas da invenção com referência às figuras do desenho, em que os mesmos sinais de referência se referem a componentes que têm a mesma ação.

[0035] As figuras 1, 2 mostram um transformador monofásico em uma modalidade ilustrativa do arranjo de acordo com a invenção em uma vista em perspectiva, a figura 3 ilustra esquematicamente um transformador multifásico defeituoso durante a operação, a figura 4 mostra o arranjo de acordo com a invenção como uma substituição para o transformador multifásico defeituoso mostrado na figura 3, a figura 5 ilustra o alojamento de um transformador monofásico em uma vista em perspectiva, a figura 6 mostra o alojamento de acordo com a figura 5 em uma vista plana, a figura 7 representa o alojamento de acordo com a figura 5 juntamente com o tanque de expansão disposto sobre uma armação de retenção e conectado ao alojamento, a figura 8 mostra uma modalidade ilustrativa de um módulo de resfriamento em uma vista dianteira, a figura 9 mostra o módulo de resfriamento de acordo com a figura 8, conectado ao alojamento de acordo com a figura 5 em uma vista plana, a figura 10 ilustra uma modalidade ilustrativa de uma peça intermediária para conexão do módulo de resfriamento, a figura 11 mostra o alojamento com o módulo de corrente auxiliar conectado, em uma vista lateral, a figura 12 ilustra o alojamento com buchas de alta tensão inseridas, as figuras 13, 14 e 15 mostram modalidades ilustrativas de dispositivos de seleção de tensão, a figura 16 mostra uma modalidade ilustrativa de um transformador monofásico do arranjo de acordo com a invenção, que foi configurado para uma tensão de entrada de 345 kV e uma tensão de saída de 138 kV, e a figura 17 ilustra uma modalidade ilustrativa de um transformador monofásico do arranjo de acordo com a invenção com uma tensão de entrada de 330 kV e uma tensão de saída de 115 kV.

[0036] A figura 1 mostra uma modalidade ilustrativa de um transformador monofásico 1 de um arranjo de acordo com a invenção em uma vista em perspectiva. O transformador 1 mostrado na mesma tem um alojamento 2, que é equipado com um módulo de resfriamento 3, um tanque de expansão 4, um módulo de corrente auxiliar 5 e buchas de alta tensão 6, 7, 8. Ditos componentes ou módulos são conectados de forma separável uns aos outros e podem assim ser removidos facilmente e transportados independentemente uns dos outros. Para a proteção das buchas de alta tensão 6, 7 e 8 e da parte ativa do transformador 1, que está disposta no alojamento, isto é, o enrolamento de tensão mais alta, que é conectada à bucha de alta tensão 6 ou 7, e o enrolamento de tensão mais baixa, que é conectado à bucha de alta tensão 8, e o núcleo, cujas pernas são encerradas por enrolamentos respectivos, são usados protetores 9, os quais, dentro do alojamento de protetor dos mesmos, têm um resistor não linear que transfere a partir de um estado não condutor para um estado condutor na presença de sobretensões e protege assim os componentes conectados em paralelo com os mesmos.

[0037] As buchas de alta tensão 6, 7 e 8 são, cada, projetadas como buchas de alta tensão de encaixe e podem ser introduzidas por meio da extremidade de encaixe das mesmas em correspondentes soquetes de bucha 10. Como a extremidade de encaixe, os soquetes de bucha 10 são de projeto rotacionalmente simétrico e delimitam uma cavidade, que é aberta na direção para a cobertura de alojamento, mas fechada em uma extremidade, e o formato da qual é complementar àquele da extremidade de encaixe da respectiva bucha de alta tensão 6, 7, 8. Os soquetes de bucha 10 são, além disso, conectados de forma impermeável a fluido ao alojamento 2, com o resultado que a câmara de óleo do transformador monofásico 1 é vedada hermeticamente, isto é, de forma impermeável a ar e a líquido, a partir da atmosfera externa. Um perno de condução de corrente (não visível nas figuras) é retido na extremidade fechada do soquete de bucha, e, quando a bucha de alta tensão 6, 7 ou 8 é introduzida no respectivo soquete de bucha 10, dito perno está em contato de condução com o condutor de alta tensão se estendendo através da respectiva bucha de alta tensão 6, 7, 8. Dito perno de condução se estende para dentro do interior do alojamento 2, isto é, para dentro da câmara de óleo do mesmo, onde está em contato com um condutor de conexão de enrolamento, que conecta assim os soquetes de bucha eletricamente ao respectivo enrolamento de tensão mais alta ou de tensão mais baixa do transformador 1.

[0038] Para suportar e fixar a bucha de alta tensão 6, 7 ou 8, cada uma de ditas buchas tem uma conexão de fixação 11. Uma seção de coluna 12 se estende a partir da conexão de fixação 11 para um terminal de alta tensão 13, que é um terminal a ar aberto na modalidade ilustrativa mostrada. Na modalidade ilustrativa mostrada, a distância entre a conexão de fixação 11 e o terminal de alta tensão 13 é maior que 2 metros e, em particular, maior que 3 metros.

[0039] A figura 2 mostra o transformador monofásico 1 de acordo com a figura 1 em uma vista em perspectiva, em que o módulo de resfriamento é mais facilmente visível. Em outros aspectos, as mesmas declarações feitas com relação à figura 1 se aplicam aqui de forma correspondente.

[0040] A figura 3 mostra um transformador trifásico 14 em uma vista plana, dito transformador estando disposto sobre uma fundação feita de concreto 15. No lado de hipertensão, o transformador 14 é conectado a uma rede de fornecimento de alta tensão 16, que tem três fases. Uma rede de consumidor 17 é indicada no lado de tensão mais baixa. Se o transformador multifásico 14 falhar, o fornecimento de potência para a rede de consumidor 17 pela rede de fornecimento 16 não pode mais ser mantido. A substituição rápida do transformador multifásico 14 deve, por conseguinte, ser assegurada. Todavia, o transformador multifásico 14 é um transformador de potência, cuja produção personalizada geralmente leva vários meses, por exemplo, 10-15 meses. Em adição, é necessário o transporte caro e, finalmente, a instalação no lugar ou local, que igualmente leva várias semanas.

[0041] A figura 4 mostra o uso de um arranjo 18 de acordo com a invenção para substituir o transformador multifásico 14. É evidente que o arranjo 18 consiste em uma pluralidade de transformadores monofásicos 1, como mostrado nas figuras 1 e 2. Os transformadores monofásicos 1 são, cada, conectados no lado de tensão mais alta, isto é, por exemplo, por meio do terminal a ar aberto 13 da bucha 6, à rede de fornecimento 16 e, no lado de tensão mais baixa dos mesmos, por intermédio de uma conexão de cabo e um terminal a ar aberto, à rede de consumidor 17. O arranjo 18 de acordo com a invenção é de projeto flexível e pode, por conseguinte, ser configurado para corresponder às exigências respectivas. O arranjo 18 de acordo com a invenção pode, por conseguinte, ser construído até mesmo antes da ocorrência de uma falha. Graças à sua construção modular e ao uso de transformadores monofásicos 1, o arranjo 18 de acordo com a invenção consiste em componentes individuais que são leves em comparação com o transformador multifásico 14 e pode ser transportado para o respectivo local de instalação desejado em um tempo consideravelmente menor. Em virtude da construção modular, o tempo de instalação é, além disso, consideravelmente menor, e, por conseguinte, o arranjo 18 de acordo com a invenção pode ser montado dentro de poucos dias, permitindo assim que o fornecimento à rede de consumidor seja retomado rapidamente. É então possível pesquisar uma solução de substituição permanente para o transformador multifásico 14. Por exemplo, um novo transformador multifásico pode ser projetado e produzido. O transformador multifásico defeituoso 14 pode ser removido da fundação 15 e o novo transformador multifásico pode ser configurado ali. A rede de fornecimento 16 e a rede de consumidor 17 são então conectadas ao novo transformador multifásico, e o último, por conseguinte, então provê a conversão de tensão desejada, em lugar do arranjo 18 de acordo com a invenção. O arranjo 18 de acordo com a invenção pode então ser desmontado e usado para novas tarefas.

[0042] A figura 5 mostra o alojamento 2 de um transformador monofásico 1 em uma ilustração em perspectiva. Aqui, os soquetes de bucha 10 são visíveis de forma particularmente clara. Também ilustrado está um tubo 18, que é usado para conectar o alojamento 2 ao módulo de resfriamento 3. Para este fim, o tubo 18 forma uma abertura 19, que pode ser fechada de forma impermeável a fluido por meio de uma válvula de fechamento 20. Além disso, um perno de conexão 21 para conexão ao tanque de expansão 4 é ilustrado.

[0043] Na figura 6, o alojamento 2 de acordo com a figura 5 é mostrado em uma vista plana. Em particular, a figura 6 ilustras aberturas de ajuste 22, 36, que podem ser fechadas de forma impermeável a fluido por meio de uma aba. As aberturas de ajuste 22 e 33, cada, permitem o acesso a um dispositivo de seleção, detalhes adicionais do qual serão dados abaixo. Na figura 6, a ilustração do tubo 18 foi omitida, e, por conseguinte, somente um perno de conexão 25 pode ser visto, no qual, por sua vez, uma abertura 19 é formada, que, novamente, pode ser fechada por meio de uma válvula de fechamento. Assim, a emergência indesejada de fluido de isolamento a partir do alojamento 2 durante o transporte é evitada.

[0044] A figura 7 mostra o alojamento 2 de acordo com as figuras 5 e 6, embora aqui o tanque de expansão 4 seja conectado por um tubo 24 a um perno de conexão 21 e assim à câmara de óleo do alojamento 2. Em outras palavras, conforme a temperatura aumenta, o fluido de isolamento em expansão pode passar por intermédio de uma conexão compreendendo um perno de conexão 21 e tubo de conexão 24 para dentro do tanque de expansão 4. Além disso, pode ser visto na figura 7 que o tanque de expansão 4 está disposto sobre uma armação erguida separadamente 25. O peso total do tanque de expansão 4 é assim introduzido na armação 25 e não no alojamento 4. A armação de retenção 25 é conectada ao alojamento 2 por meio de uma junta de gancho, evitando assim que a armação de retenção 25 acidentalmente deslize para o lado, para fora do alojamento 2. A junta de gancho compreende uma parte de gancho 26 que é conectada de uma maneira fixa à armação de retenção 25 e engata em uma parte conjugada fixa no alojamento 2. A parte conjugada é, por exemplo, um pino se estendendo em paralelo à cobertura de alojamento e conectada à cobertura de alojamento por meio de duas pernas laterais, em que as pernas laterais e o pino têm a forma de um "U" invertido.

[0045] A figura 8 mostra o módulo de resfriamento 3 em uma vista dianteira, na qual pode ser visto que o módulo de resfriamento 3 tem ventoinhas 27, por meio das quais a capacidade de resfriamento do módulo de resfriamento 3 pode ser aumentado. As ventoinhas 27 produzem um fluxo de ar, que é guiado para depois do exterior de um arranjo de trocador de calor (não mostrado nas figuras) do módulo de resfriamento 3. O fluido de isolamento circula dentro do arranjo de trocador de calor, e ocorre troca de calor entre o fluido de isolamento aquecido e o fluxo de ar fluido para depois. Em outras palavras, calor é transferido do fluido de isolamento para o fluxo de ar e pode assim ser dissipado para a atmosfera externa. O módulo de resfriamento 3 é igualmente retido na armação 25. Como já descrito, a armação 25 forma uma parte de gancho 26 para uma junta de gancho com o alojamento 2, permitido que a armação 23 e assim o módulo de resfriamento 3 sejam enganchados facilmente ao alojamento. Para permitir que ele seja elevado com um guindaste de elevação, a armação de retenção 25, além disso, forma orelhas de elevação 46. Além disso, o módulo de resfriamento 3 compreende uma unidade de controle 47, que é integrada de uma maneira fixa ao módulo de resfriamento 3. A conexão fixa simplifica e acelera o suporte do módulo de resfriamento 3 no alojamento 2.

[0046] Além disso, pode ser visto na figura 9 que o módulo de resfriamento 3 forma uma peça de conexão 28 na região superior do mesmo, dita peça de conexão sendo conectada por meio de uma peça intermediária 29 ao tubo 18 e assim a um perno de conexão 23 do alojamento 2. Uma peça de conexão 28 forma a entrada de fluido de resfriamento do módulo de resfriamento 3, enquanto que o tubo 18 forma a saída de fluido de resfriamento do alojamento 2. Na região inferior do módulo de resfriamento, a figura 8 mostra uma parte de saída 30, que delimita a saída de fluido de resfriamento do módulo de resfriamento 3. Por intermédio de uma peça intermediária adicional 29, a saída de fluido de resfriamento 30 do módulo de resfriamento 3 é conectada à entrada de fluido de resfriamento (não mostrada nas figuras) do alojamento 2, na região inferior do mesmo, permitido a circulação de fluido de isolamento através do módulo de resfriamento 3. Uma peça de conexão 28, o tubo 18, a parte de saída 30 e a entrada de fluido de resfriamento (não mostrada) do alojamento 2 são, cada, equipados com uma válvula de fechamento 44, por meio da qual a saída ou entrada respectiva pode ser fechada de uma maneira impermeável a fluido.

[0047] Pode igualmente ser visto a partir das figuras 8 e 9 que o módulo de resfriamento 3 mostrado é dividido em duas partes e, por esta razão, uma peça de conexão 28 é conectada a um coletor superior 31 se estendendo na direção transversal, que é conectado, por sua vez, a dois tubos 32 e 33, permitindo que o resfriamento seja dividido entre duas seções de resfriamento. Um coletor inferior 34 pode ser visto abaixo das ventoinhas 27 na figura 8, dito coletor unificando as duas correntes de fluido de isolamento e alimentando-as à parte de saída 30.

[0048] A figura 9 mostra o módulo de resfriamento 3 a partir de cima, em que ele está enganchado firmemente ao alojamento 2 por meio de uma junta de gancho. Ao mesmo tempo, ele está disposto na armação de retenção 25.

[0049] A peça intermediária 29 está ilustrada em detalhe na figura 10. Pode ser visto que a peça intermediária 29 é de projeto angulado. Ela é internamente oca ou tubular e delimita um canal de conexão, que pode ser sangrado por meio de uma conexão de sangria 34. Uma conexão de mangueira, por exemplo, pode ser configurada na conexão de sangria 34, dita conexão de mangueira sendo conectada a uma bomba de vácuo apropriada, tornando assim possível sangrar o canal de conexão da peça intermediária 29, que se estende entre as válvulas de fechamento do tubo 18 e uma peça de conexão 28. Depois da aplicação do vácuo, as válvulas de fechamento podem ser abertas, em que a contaminação do fluido de isolamento por inclusões de ar e/ou água é evitada. A peça intermediária 29 é, além disso, equipada com uma abertura de dreno 45 para drenar para fora fluido de isolamento a partir do canal de conexão antes da desmontagem.

[0050] A figura 11 mostra o suporte do módulo de corrente auxiliar 5 no alojamento 2 por meio de uma unidade de conexão mecânica 42. Por meio de uma conexão elétrica (não mostrada nas figuras), o módulo de corrente auxiliar 5 é conectado a um ramal de um enrolamento de estabilização ou terciário do alojamento 2, desta maneira assegurando que uma tensão seja aplicada à entrada do módulo de corrente auxiliar 5 durante a operação do respectivo transformador monofásico 1. O módulo de corrente auxiliar 5 tem um transformador auxiliar (não mostrado nas figuras), que é conectado por meio de seu enrolamento de tensão mais alta à entrada do módulo de corrente auxiliar 5 e, no lado de saída, disponibiliza uma tensão de fornecimento que pode ser usada, por exemplo, para acionar as ventoinhas 27 do módulo de resfriamento 5. Para este fim, o módulo de corrente auxiliar 5 é conectado ao módulo de resfriamento por condutores elétricos de conexão (não mostrados).

[0051] A unidade de conexão 42 é uma conexão mecânica separável que torna possível conectar o módulo de corrente auxiliar 5 de forma simples, rápida e confiável ao alojamento 2. Uma junta de encaixe, de aperto, gancho, flange, ou outra, pode ser considerada aqui, por exemplo.

[0052] As figuras 12 a 17 ilustram a flexibilidade do arranjo 18 de acordo com a invenção e, em particular, indicam que o arranjo 18 pode ser usado de forma variável em diferentes níveis de tensão. Na figura 12, o alojamento 2 está ilustrado com todas das buchas de alta tensão de encaixe 6, 7 e 8, como mostrado na figura 1. Em adição, a conexão de cabo 35 de projeto redundante pode ser vista, permitido que dois condutores de cabo sejam conectados. Além disso, pode ser visto que o alojamento 2 tem uma abertura de ajuste de saída 22 e uma abertura de ajuste de entrada 36. Ambas as abertura de ajuste de entrada 36 e abertura de ajuste de saída 22 são fechadas de forma impermeável a fluido por uma cobertura.

[0053] Na figura 13, é possível ver dentro da abertura de ajuste de entrada 36, permitido que o dispositivo de seleção 37 adjacente à mesma seja visto. O dispositivo de seleção 37 tem terminais de tensão 38, 39 e 40. Com a ajuda de um condutor de ajuste em formato de U 41, dois dos terminais de tensão 38 e 39 são conectados entre si. Por meio deste ajuste, o enrolamento de tensão mais alta do transformador 1 é conectado ao soquete de bucha 10 de bucha de alta tensão 6 e é assim configurado para uma tensão de entrada de 345 kV. A saída de uma tensão de, por exemplo, 138 kV tem lugar na bucha de alta tensão 8. No modo de operação assim ajustado, a bucha de alta tensão 7 pode ser omitida.

[0054] A figura 16 ilustra a modalidade do alojamento 2 com o módulo de resfriamento 5, tanque de expansão 4 e as duas buchas de alta tensão 6 e 7, esta sendo a modalidade obtida com um ajuste de entrada de acordo com a figura 13.

[0055] A figura 14 ilustra uma vista dentro da abertura de ajuste de entrada 22, em que, novamente, um dispositivo de seleção 37 com seus três terminais de tensão 38, 39 e 40 pode ser visto. Na figura 14, o condutor de conexão 41 conecta os terminais de tensão 38 e 39, assegurando que tensão seja gerada na bucha de alta tensão 8. A figura 15 mostra um ajuste no qual o condutor de conexão 41 conecta os terminais 39 e 40. No ajuste assim mostrado, a tensão na conexão de cabo 35 cai, e, por conseguinte, a bucha de alta tensão 8 pode também ser omitida.

[0056] A figura 17 mostra uma configuração do transformador 1, na qual o condutor de conexão 41 do dispositivo de seleção 22 conecta terminais de tensão 39 e 40. Neste ajuste, o transformador é configurado para tensões mais altas de 230 kV, em que uma tensão de 115 kV pode ser derivada para fora na bucha de alta tensão 8 ou na conexão de cabo.

Claims (14)

1. Arranjo (18) para substituir um transformador multifásico (14) caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de transformadores monofásicos (1), cada um incluindo um alojamento (2) preenchido com um fluido de isolamento e um núcleo tendo um enrolamento de tensão mais alta e um enrolamento de tensão mais baixa dispostos no alojamento (2); pelo menos um soquete de bucha (10) conectado por um condutor de conexão de enrolamento se estendendo dentro do alojamento (2) ao enrolamento de tensão mais alta ou mais baixa, o pelo menos um soquete de bucha (10) conectado ao condutor de conexão de enrolamento em uma extremidade adjacente ao fluido isolante; pelo menos uma bucha de alta tensão (6, 7, 8), que pode ser inserida no pelo menos um soquete de bucha (10), o soquete de bucha sendo em forma complementar a uma extremidade de inserção das buchas de alta tensão; e um módulo de resfriamento (3) para resfriar o fluido de isolamento, o módulo de resfriamento (3) sendo conectado de forma separável ao alojamento (2) e sendo preenchido com o fluido de isolamento, o módulo de resfriamento configurado para reter o fluido de isolamento no módulo de resfriamento (3) mesmo quando o módulo de resfriamento (3) é destacado do alojamento (2).

2. Arranjo (18) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tanto o alojamento (2) quanto o módulo de resfriamento (3) têm pelo menos uma entrada de fluido de resfriamento (28) e pelo menos uma saída de fluido de resfriamento (18) a serem conectadas entre si para a troca de fluido de isolamento, cada saída de fluido de resfriamento (18) e cada entrada de fluido de resfriamento (28) sendo equipadas com uma válvula de fechamento impermeável a fluido.

3. Arranjo (18) de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma peça intermediária (28) para a conexão impermeável a fluido da pelo menos uma saída de fluido de resfriamento (18) e da pelo menos uma entrada de fluido de resfriamento (28), a peça intermediária (29) delimitando um canal de conexão e tendo uma abertura de sangria (34) para sangrar o canal de conexão.

4. Arranjo (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que uma armação de retenção (25) separada do alojamento (2); um tanque de expansão (4) disposto na armação de retenção (25) uma conexão (24) para conectar o tanque de expansão (4) ao alojamento (2) para troca de fluido de isolamento.

5. Arranjo (18) de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que a armação de retenção (25) é configurada para reter o tanque de expansão (4) acima do módulo de resfriamento (3), conectado de forma separável ao alojamento (2).

6. Arranjo (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma pluralidade de módulos de corrente auxiliares (5), cada um tendo um respectivo transformador auxiliar disposto neles para produzir uma alimentação de energia, cada um dos módulos de corrente auxiliares (5) configurado para ser conectado a um respectivo transformador monofásico (1) da pluralidade de transformadores monofásicos (1).

7. Arranjo (18) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o módulo de resfriamento (3) é um de uma pluralidade de módulos de resfriamento (3), cada um equipado com uma respectiva ventoinha (17) e cada um configurado para ser conectado a um módulo de corrente auxiliar (5) da pluralidade de módulos de corrente auxiliares (5).

8. Arranjo (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um soquete de bucha (10) inclui pelo menos três soquetes de bucha (10).

9. Arranjo (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que cada condutor de conexão de enrolamento é equipado com um respectivo transformador de corrente.

10. Arranjo (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que: o pelo menos um soquete de bucha (10) inclui uma pluralidade de soquetes de bucha (10); o alojamento (2) tem saídas de cabos; um dispositivo de seleção (37) está disposto no alojamento (2), o dispositivo de seleção (37) tendo uma pluralidade de terminais de tensão (38, 39, 40), cada um sendo conectado a um respectivo soquete de bucha (10) da pluralidade de soquetes de bucha (10), a uma respectiva saída de cabo da pluralidade de saídas de cabo ou um respectivo enrolamento da pluralidade de enrolamentos; o alojamento (2) tendo pelo menos uma abertura de ajuste fechável formada nele permitindo o acesso ao dispositivo de seleção (36, 42); e uma unidade de comutação (41) para conectar seletivamente dois dos terminais de tensão (38, 39, 40) um ao outro.

11. Arranjo (18) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que: a pelo menos uma abertura de ajuste fechável inclui uma abertura de ajuste de entrada (36) e uma abertura de ajuste de saída (22); o dispositivo de seleção (37) é um de dois dispositivos de seleção (37); um dos dispositivos de seleção (37) é adjacente à abertura de ajuste de entrada (36) e está conectado ao referido enrolamento de tensão mais alta e a pelo menos dois dos referidos soquetes de bucha (10); e outro dos dispositivos de seleção (37) é adjacente à abertura de ajuste de saída (22) e está conectado ao enrolamento de tensão mais baixa, a pelo menos um dos soquetes de bucha (10) e a uma ou cada uma das saídas de cabo.

12. Arranjo (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que: a pelo menos uma bucha de alta tensão (6, 7, 8) inclui uma pluralidade de buchas de alta tensão; cada uma das buchas de alta tensão está equipada com uma respectiva conexão de fixação (11) para montagem no alojamento (2), cada bucha de alta tensão incluindo adicionalmente uma seção de coluna (12) que se estende da respectiva conexão de fixação (11); cada coluna (12) tem um comprimento de pelo menos três metros e cada uma tem uma respectiva extremidade livre voltada para longe da respectiva conexão de fixação (11); e terminais de alta tensão estão dispostos cada um em uma das referidas extremidades livres.

13. Arranjo (18) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma conexão de cabo (35) configurada para conectar em um condutor de cabo.

14. Arranjo (18) para substituir um transformador multifásico (14) caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de transformadores monofásicos (1), cada um incluindo um alojamento (2) preenchido com um fluido de isolamento e um núcleo tendo um enrolamento de tensão mais alta e um enrolamento de tensão mais baixa dispostos no alojamento (2); pelo menos um soquete de bucha (10) conectado por um condutor de conexão de enrolamento se estendendo dentro do alojamento (2) ao enrolamento de tensão mais alta ou mais baixa, o pelo menos um soquete de bucha (10) conectado ao condutor de conexão de enrolamento em uma extremidade adjacente ao fluido isolante; pelo menos uma bucha de alta tensão (6, 7, 8), que pode ser inserida no pelo menos um soquete de bucha (10), o soquete de bucha sendo em forma complementar a uma extremidade de inserção das buchas de alta tensão, sendo a pelo menos uma bucha de alta tensão configurada para uso com uma faixa de tensão superior a 245 kV; e um módulo de resfriamento (3) para resfriar o fluido de isolamento, o módulo de resfriamento (3) sendo conectado de forma separável ao alojamento (2) e sendo preenchido com o fluido de isolamento, o módulo de resfriamento configurado para reter o fluido de isolamento no módulo de resfriamento (3) mesmo quando o módulo de resfriamento (3) é destacado do alojamento (2).

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