BR112019017850B1 - Enrolamento de alta tensão e dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão - Google Patents

Abstract

A presente revelação refere-se a um enrolamento de alta tensão (1) para uma única fase elétrica de um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão, em que o enrolamento de alta tensão (1) compreende: uma primeira parte do enrolamento (3) e uma segunda parte do enrolamento (5), em que a primeira parte do enrolamento (3) compreende: um primeiro condutor, um primeiro isolador elétrico sólido que envolve de modo circunferencial o primeiro condutor, e um primeiro invólucro semicondutor que envolve na circunferência o primeiro isolador elétrico sólido, em que o primeiro invólucro semicondutor é aterrado ou conectado a um potencial elétrico que é menor do que a tensão nominal do enrolamento de alta tensão (1), e em que a segunda parte do enrolamento (5) compreende: um segundo condutor e um segundo isolador elétrico sólido que envolve na circunferência o segundo condutor e forma uma camada mais externa da segunda parte do enrolamento.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente revelação geralmente se refere a dispositivos de indução eletromagnética para aplicações de alta tensão. Em particular, ela refere-se a um enrolamento de alta tensão para um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão e a um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão compreendendo um enrolamento de alta tensão.

ANTECEDENTES

[0002] Dispositivos de indução eletromagnética, tais como transformadores e reatores, são usados em sistemas de energia para controle do nível de tensão. Um transformador é um dispositivo de indução eletromagnética usado para elevar e diminuir a tensão nos sistemas de energia elétrica, a fim de gerar, transmitir e utilizar a energia elétrica de um modo economicamente eficaz. Em um sentido mais genérico, um transformador tem duas partes principais, um circuito magnético, o núcleo magnético, feito de, por exemplo, ferro laminado e um circuito elétrico, enrolamentos.

[0003] Ao projetar um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão, cuidado deve ser tomado para que os enrolamentos de alta tensão sejam suficientemente isolados eletricamente do núcleo magnético, que está no potencial de terra, que o dispositivo de indução eletromagnética seja capaz de lidar com ambas as tensões de estado estável e as sobretensões transitórias. Este isolamento é tipicamente fornecido por uma abertura adequada entre o enrolamento e o núcleo magnético em combinação com um isolamento elétrico sólido fornecido em torno do condutor do enrolamento.

[0004] Sobretensões transitórias são principalmente um resultado de sobretensões induzidas por relâmpago ou induzidas por mudança para transformadores conectados às linhas aéreas e de operações do disjuntor. As frentes rápidas de sobretensões transitórias não são uniformemente distribuídas ao longo do enrolamento, mas acompanham a distribuição de tensão capacitiva dada pela relação entre a capacitância em série entre as espiras ao longo do enrolamento e a capacitância paralela distribuída ao chão. Quanto mais alta a capacitância de terra, mais não linear é a distribuição de tensão e quanto mais alta a capacitância em série, mais linear é a distribuição de tensão. A distribuição de tensão não linear sujeita as espiras do enrolamento perto do terminal de surto a uma tensão muito acima das tensões médias da espira. A parte inicial do enrolamento, ou seja, a parte mais próxima da bucha, é várias vezes mais tensionada eletricamente em comparação com a situação se a distribuição de tensão fosse linear.

[0005] De acordo com um tipo de categorização de transformadores, existem transformadores do tipo seco e transformadores cheios de óleo. O primeiro tipo não tem qualquer líquido no interior do tanque que forma o invólucro do transformador do tipo seco. Normalmente, há epóxi cobrindo o enrolamento de um transformador do tipo seco. O último tipo contém óleo que circula no interior do tanque, e atua como um dielétrico e líquido de refrigeração.

[0006] No caso dos transformadores do tipo seco, devido à limitada força de ruptura do ar, eles não são econômicos para aplicações de tensão muito alta. Embora um transformador do tipo seco possa ser concebido para classes de tensão um tanto altas pelo uso de um grande isolamento sólido em torno do condutor do enrolamento e / ou por prover uma grande abertura entre o enrolamento e o núcleo magnético, tal concepção é prejudicada pelo fraco fator de enchimento, baixa densidade de corrente e dificuldade para regular a tensão. Para obter uma abertura maior, um núcleo magnético maior tem que ser usado levando a enormes quantidades de perdas sem carga.

[0007] Transformadores preenchidos com óleo também têm o problema de um fraco fator de enchimento devido a uma forte necessidade de isolamento por causa de uma distribuição de tensão de impulso por relâmpago não linear, embora em menor extensão.

[0008] O documento WO 9006584 revela um enrolamento de transformador que inclui dois tipos de condutores / enrolamentos. Um deles tem um revestimento de esmalte para fornecer isolamento de espira a espira. Para aumentar a resistência mecânica, existe também uma folha de papel revestido com adesivo enrolado entre as espiras. O outro tipo de enrolamento / condutor usado é um que compreende fios retangulares finos e está disposto em seções de feixes localizadas nas regiões de extremidade e de derivação. Cada fio é revestido de esmalte. Os condutores finamente torcidos, com fino isolamento entre eles, formados em seções de feixes asseguram uma alta capacitância em série na bobina e uma distribuição linear de tensão de impulso. Isto permite uma redução nas aberturas de isolamento de espira a espira, seção a seção e seção a terra. O tamanho total do transformador pode ser reduzido, uma vez que o número de dutos de seção a seção pode ser reduzido.

SUMÁRIO

[0009] Embora a capacitância em série no documento WO 9006584 proporcione alguma melhoria na resistência de impulso ao relâmpago como resultado da distribuição de tensão linear, seria desejável obter uma atenuação de impulso ao relâmpago mais eficiente, bem como uma abertura ainda menor entre o enrolamento e o núcleo magnético.

[0010] Tendo em conta o acima exposto, um objetivo da presente revelação é fornecer um enrolamento de alta tensão que resolva ou pelo menos mitigue os problemas com as soluções existentes.

[0011] Assim, de acordo com um primeiro aspecto da presente revelação é proporcionado um enrolamento de alta tensão para uma única fase elétrica de um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão, em que o enrolamento de alta tensão compreende: uma primeira parte do enrolamento e uma segunda parte do enrolamento, em que a primeira parte do enrolamento compreende: um primeiro condutor, um primeiro isolador elétrico sólido envolvendo na circunferência o primeiro condutor e um primeiro invólucro semicondutor envolvendo na circunferência o primeiro isolador elétrico sólido, em que o primeiro invólucro semicondutor é aterrado ou conectado a um potencial elétrico que é menor do que uma tensão nominal do enrolamento de alta tensão, e em que a segunda parte do enrolamento compreende: um segundo condutor e um segundo isolador elétrico sólido envolvendo na circunferência o segundo condutor e formando uma camada mais externa da segunda parte do enrolamento.

[0012] Na primeira parte do enrolamento, a tensão elétrica fica totalmente no primeiro isolador elétrico sólido, no caso em que o primeiro invólucro semicondutor esteja aterrado. A primeira parte do enrolamento age como uma capacitância em paralelo de modo a que uma tensão de impulso por raio que chegue seja rapidamente atenuada, até mesmo mais rápido do que tendo uma alta capacitância em série. Este efeito é obtido por causa da distribuição de tensão linear fornecida pela capacitância em paralelo ao chão.

[0013] Além disso, como a primeira parte do enrolamento é aterrada, a distância da primeira parte do enrolamento ao núcleo magnético, por exemplo, o jugo ou o membro que está em potencial de terra, pode ser reduzida.

[0014] Devido ao alto impulso suportável do enrolamento de alta tensão, o enrolamento de alta tensão pode ser montado em um dispositivo de indução eletromagnética que é do tipo seco, aumentando o regime de tensão do dispositivo de indução eletromagnética, tal que um regime de tensão na ordem de 500 kV pode ser alcançado, em comparação com os transformadores tradicionais do tipo seco, que podem ser projetados para um regime de tensão de cerca de 100 kV. Uma vez que o tamanho pode ser reduzido devido ao maior fator de enchimento, um dispositivo de indução eletromagnética com os regimes de tensão indicados compreendendo o enrolamento de alta tensão pode ser mais econômico.

[0015] Devido à menor distância de abertura entre a primeira parte do enrolamento e o núcleo magnético, o núcleo magnético torna-se menor e, portanto, as perdas sem carga, ou seja, as perdas do núcleo magnético, podem ser reduzidas.

[0016] Além disso, uma vez que a primeira parte do enrolamento atenua a tensão de impulso por raios, a segunda parte do enrolamento pode ter exigências mais baixas na espessura do segundo isolamento elétrico sólido, e pode, por conseguinte, prover melhor transferência de calor. Portanto, o segundo condutor pode ser projetado com uma densidade de corrente mais alta, levando a economias no metal do condutor.

[0017] No caso de o primeiro invólucro semicondutor estar conectado a um potencial elétrico que é menor do que uma tensão nominal do enrolamento de alta tensão, então o primeiro isolador elétrico sólido pode ser mais fino do que no caso aterrado. A primeira parte do enrolamento deve, nesse caso, ser colocada mais longe do núcleo magnético do que no caso quando o primeiro invólucro semicondutor está aterrado, mas o menor volume ocupado pelo primeiro isolador elétrico sólido compensará esse requisito de espaçamento do núcleo magnético.

[0018] Com a tensão nominal entende-se a mais alta tensão de fase a fase de carga eficaz (RMS) em um sistema trifásico para o qual o enrolamento de alta tensão é projetado em relação ao seu isolamento.

[0019] A primeira parte do enrolamento e a segunda parte do enrolamento têm diferentes estruturas transversais. O primeiro invólucro semicondutor tipicamente forma uma superfície externa da primeira parte do enrolamento e o segundo isolador elétrico sólido forma uma superfície externa da segunda parte do enrolamento. O primeiro isolador elétrico sólido forma um dielétrico entre o primeiro invólucro semicondutor aterrado / ligado à terra e o primeiro condutor, através do que capacitâncias em paralelo no sentido da espira são obtidas. A segunda parte do enrolamento, por outro lado, não possui um invólucro condutor externo.

[0020] A proporção da primeira parte do enrolamento e da segunda parte do enrolamento em relação ao número total de espiras do enrolamento de alta tensão, por exemplo, pode estar na faixa de 1 a 70% e 99 a 30%, respectivamente. Por exemplo, a primeira parte do enrolamento pode formar 10 a 20% do número total de espiras e a segunda parte do enrolamento pode formar, correspondentemente, 90 a 80% do número total de espiras.

[0021] O enrolamento de alta tensão pode ser um enrolamento primário ou um enrolamento secundário. Alternativamente, uma entre a primeira parte do enrolamento e a segunda parte do enrolamento pode formar parte do enrolamento primário enquanto que a outra entre a primeira parte do enrolamento e a segunda parte do enrolamento pode fazer parte do enrolamento secundário. Por exemplo, a primeira parte do enrolamento pode fazer parte do enrolamento primário e a segunda parte do enrolamento pode fazer parte do enrolamento secundário da mesma fase elétrica.

[0022] O termo “alta tensão” deve ser interpretado como uma tensão igual ou superior a 22 kV.

[0023] A segunda parte do enrolamento pode ser conectada em série com a primeira parte do enrolamento.

[0024] O segundo condutor é eletricamente conectado ao primeiro condutor, no caso de a primeira parte do enrolamento e da segunda parte do enrolamento estarem conectadas em série. O primeiro condutor e o segundo condutor são conectados eletromagneticamente no caso de uma entre a primeira parte do enrolamento e a segunda parte do enrolamento formar parte do enrolamento primário e a outra entre a primeira parte do enrolamento e a segunda parte do enrolamento formar parte do enrolamento secundário.

[0025] De acordo com uma modalidade, o primeiro condutor tem uma extremidade de conexão de bucha configurada para ser conectada a uma bucha, sendo a primeira parte do enrolamento configurada para ser conectada entre uma bucha e a segunda parte do enrolamento.

[0026] A primeira parte do enrolamento, portanto, atua como um nó de surto. A primeira parte do enrolamento fica vantajosamente localizada a montante da segunda parte do enrolamento quando instalada em um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão. Desta maneira, pode ser assegurado que uma tensão de impulso por raio possa ser suficientemente atenuada antes de atingir a segunda parte do enrolamento. O segundo isolamento elétrico sólido pode, assim, ser reduzido em comparação com se a segunda parte do enrolamento tivesse que absorver a frente de uma tensão de impulso por raio.

[0027] De acordo com uma modalidade, o primeiro isolador elétrico sólido é feito de polietileno reticulado, XLPE.

[0028] De acordo com uma modalidade, o primeiro isolador elétrico sólido é feito de borracha de silicone ou epóxi.

[0029] De acordo com uma modalidade, o segundo isolador elétrico sólido é fundido em um material eletricamente isolante.

[0030] De acordo com uma modalidade, o segundo isolador elétrico sólido compreende uma resina.

[0031] De acordo com uma modalidade, o segundo isolador elétrico sólido é feito de Nomex. 

[0032] Uma modalidade compreende um segundo invólucro semicondutor que envolve na circunferência o primeiro condutor, em que o segundo invólucro semicondutor é disposto radialmente para o interior do primeiro isolador elétrico sólido.

[0033] É provido, de acordo com um segundo aspecto da presente revelação, um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão compreendendo: um núcleo magnético compreendendo um membro, e um enrolamento de alta tensão de acordo com o primeiro aspecto aqui apresentado disposto em torno do membro.

[0034] O dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão pode, por exemplo, ser um transformador, tal como um transformador de energia, ou um reator. O dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão pode, por exemplo, ser um tipo seco de transformador ou reator ou um transformador ou reator cheio de óleo.

[0035] Uma modalidade compreende uma bucha, em que a primeira parte do enrolamento é conectada entre a bucha e a segunda parte do enrolamento.

[0036] Uma modalidade compreende um enrolamento secundário, em que o enrolamento de alta tensão é um enrolamento primário e o enrolamento do lado secundário é disposto ao redor do membro.

[0037] De acordo com uma modalidade, o enrolamento primário é disposto radialmente para fora do enrolamento secundário ou o enrolamento primário é disposto radialmente para dentro do enrolamento secundário.

[0038] Uma modalidade compreende uma terminação de cabo configurada para conectar a primeira parte do enrolamento com a segunda parte do enrolamento.

[0039] Geralmente, todos os termos usados nas reivindicações devem ser interpretados de acordo com seu significado comum no campo técnico, a menos que explicitamente definido de outra forma neste documento. Todas as referências a um / o elemento, aparelho, componente, recurso, etc. devem ser interpretadas abertamente como referindo-se a pelo menos uma instância do elemento, aparelho, componente, recurso, etc., a menos que explicitamente indicado em contrário.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0040] As modalidades específicas do conceito inventivo serão agora descritas, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0041] a figura 1 mostra esquematicamente um circuito elétrico de um enrolamento de alta tensão para um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão,

[0042] a figura 2a mostra um corte transversal de um exemplo de uma primeira parte do enrolamento,

[0043] a figura 2b mostra um corte transversal de um exemplo de uma pluralidade de espiras de uma segunda parte do enrolamento,

[0044] as figuras 3a-3c representam seções longitudinais ao longo da extensão axial de um membro de um núcleo magnético de vários exemplos diferentes de um enrolamento de alta tensão e

[0045] a figura 4 é uma vista esquemática em corte de um exemplo de um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão incluindo um enrolamento de alta tensão.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0046] O conceito inventivo será agora descrito mais detalhadamente a seguir com referência aos desenhos anexos, nos quais são ilustradas as modalidades exemplificativas. O conceito inventivo pode, no entanto, ser incorporado em muitas formas diferentes e não deve ser interpretado como limitado às modalidades apresentadas aqui; em vez disso, estas modalidades são proporcionadas a título de exemplo, de modo que esta revelação será minuciosa e completa, e transmitirá completamente o âmbito do conceito inventivo para aqueles versados na técnica. Números semelhantes referem-se a elementos semelhantes em toda a descrição.

[0047] A figura 1 mostra a configuração elétrica de um exemplo de um enrolamento de alta tensão para fase elétrica única de um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão.

[0048] O enrolamento de alta tensão 1 compreende uma primeira parte do enrolamento 3 e uma segunda parte do enrolamento 5. No exemplo, a primeira parte do enrolamento 3 e a segunda parte do enrolamento 5 são conectadas em série. Nesse caso, a primeira parte do enrolamento 3 e a segunda parte do enrolamento 5 formam parte do mesmo enrolamento primário ou do mesmo enrolamento secundário.

[0049] Alternativamente, a primeira parte do enrolamento e a segunda parte do enrolamento podem ser somente eletromagneticamente acopladas, por exemplo, se uma entre a primeira parte do enrolamento e a segunda parte do enrolamento forma parte do enrolamento primário e a outra entre a primeira parte do enrolamento e a segunda parte do enrolamento forma parte do enrolamento secundário.

[0050] De volta às figuras 2a e 2b, são mostrados exemplos da primeira parte do enrolamento 3 e da segunda parte do enrolamento 5. Na figura 2a, a primeira parte do enrolamento 3 exemplificada compreende um primeiro condutor 3a. O primeiro condutor 3a é configurado para transportar a corrente através da primeira parte do enrolamento 3. O primeiro condutor 3a pode, por exemplo, ser composto de cobre ou alumínio. O primeiro condutor 3a pode ser torcido ou ele pode ser sólido.

[0051] A primeira parte do enrolamento 3 compreende ainda um primeiro invólucro semicondutor 3b. O primeiro invólucro semicondutor 3b é conectado à terra ou à massa. O primeiro invólucro semicondutor 3b tem, portanto, potencial de terra. Em alternativa, o primeiro invólucro semicondutor 3b pode ser conectado a um potencial elétrico que é inferior a uma tensão nominal do enrolamento de alta tensão.

[0052] A primeira parte do enrolamento 3 também compreende um primeiro isolador elétrico sólido 3c. O primeiro isolador elétrico sólido pode, por exemplo, ser feito de polietileno reticulado (XLPE), borracha de silicone, epóxi, borracha de etileno propileno (EPR) ou qualquer material com boas propriedades isolantes térmica e elétrica.

[0053] O primeiro isolador elétrico sólido 3c envolve na circunferência o primeiro condutor 3a. O primeiro isolador elétrico sólido 3c é disposto, portanto, radialmente do lado de fora do primeiro condutor 3a. O primeiro isolador elétrico sólido 3c se estende ao longo da maior parte de, ou ao longo de todo, o comprimento do primeiro condutor 3a.

[0054] O primeiro invólucro semicondutor 3b envolve na circunferência o primeiro isolador elétrico sólido 3c. O primeiro invólucro semicondutor 3b é, portanto, disposto radialmente do lado de fora do primeiro isolador elétrico sólido 3c. O primeiro invólucro semicondutor 3b estende-se ao longo da maior parte de, ou ao longo de todo, o comprimento do primeiro isolador elétrico sólido 3c.

[0055] Por meio da disposição concêntrica acima descrita, em que o primeiro condutor 3a é disposto mais interno, o primeiro isolador elétrico sólido 3c é disposto entre o primeiro condutor 3a e o primeiro invólucro semicondutor 3b, e o primeiro invólucro semicondutor 3b aterrado disposto radialmente mais externo, pode ser obtida uma capacitância em paralelo ao aterramento. O primeiro isolador elétrico sólido 3c age como um dielétrico entre o primeiro condutor 3a e o primeiro invólucro semicondutor 3b.

[0056] De acordo com o exemplo mostrado na figura 2a, a primeira parte do enrolamento 3 também compreende um segundo invólucro semicondutor 3d. O segundo invólucro semicondutor 3d pode, por exemplo, ser feito de um material semicondutor ou de um material metálico condutor, tal como cobre ou alumínio. O segundo invólucro semicondutor 3d circunda de forma circunferencial o primeiro condutor 3a. O segundo invólucro semicondutor 3d estende-se ao longo da maior parte de, ou ao longo de todo, o comprimento do primeiro condutor 3a. O segundo invólucro semicondutor 3d é disposto radialmente para dentro do primeiro isolador elétrico sólido 3c. Aqui, é proporcionado um arranjo concêntrico com o segundo invólucro semicondutor 3d sendo disposto radialmente entre o primeiro condutor 3a e o primeiro isolador elétrico sólido 3c.

[0057] A figura 2b mostra um exemplo da segunda parte do enrolamento 5, com uma pluralidade de espiras sendo mostradas em cada plano transversal ao eixo y. O eixo y indica a direção axial do membro em torno do qual está disposta a segunda parte do enrolamento 5. A segunda parte do enrolamento 5 compreende um segundo condutor 5a e um segundo isolador elétrico sólido 5b que envolve na circunferência o segundo condutor 5a. O segundo isolador elétrico sólido 5b forma a camada mais externa da segunda parte do enrolamento 5. Em particular, o segundo isolador elétrico sólido 5b tem uma superfície que forma a superfície externa da segunda parte do enrolamento 5.

[0058] O segundo isolador elétrico sólido 5b pode ser realizado de várias maneiras. O segundo isolador elétrico sólido 5b pode, por exemplo, ser uma fundição de um material eletricamente isolante, tal como uma resina, por exemplo, epóxi. Neste caso, o segundo isolador elétrico sólido 5b pode ser referido como fechado porque todas as espiras são isoladas por um bloco formado pelo segundo isolador elétrico sólido 5b. Um exemplo fechado é mostrado na figura 2b. Outros exemplos do isolador elétrico sólido 5b são Nomex®, ou um isolador à base de celulose, ambos os quais fornecem uma segunda parte do enrolamento aberta no sentido em que cada espira é isolada individualmente.

[0059] A topologia em corte transversal, ou a estrutura em corte transversal, portanto, difere entre a primeira parte do enrolamento 3 e a segunda parte do enrolamento 5. A primeira parte do enrolamento 3 tem apenas uma capacitância de terra obtida pela configuração do primeiro condutor 3a, do primeiro isolador elétrico sólido 3c e do primeiro invólucro semicondutor aterrado 3b. A segunda parte do enrolamento 5 não tem essa estrutura do tipo de capacitor de terra, mas apenas uma capacitância em série entre as espiras. No caso em que o primeiro invólucro semicondutor é conectado a um potencial elétrico que é menor do que a tensão nominal do enrolamento de alta tensão, então a rede capacitiva será semelhante à essa de um enrolamento tradicional, isto é, ela tem a capacitância tanto em série quanto de terra.

[0060] A figura 3a mostra um exemplo de um enrolamento de alta tensão 1 disposto ao redor de um membro 7a de um núcleo magnético de um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão provido de uma bucha. Neste exemplo, existe um enrolamento secundário 9 proporcionado mais próximo e adjacente ao membro 7a e uma primeira barreira 11 disposta radialmente fora do enrolamento secundário 9. O enrolamento de alta tensão 1 é disposto radialmente do lado de fora da barreira 11. Assim, a primeira barreira 11 separa o enrolamento de alta tensão 1 do enrolamento secundário 9.

[0061] A primeira parte do enrolamento 3 forma uma primeira seção do enrolamento de alta tensão 1 na direção y, isto é, a direção axial do membro 7. A segunda parte do enrolamento 5 forma uma segunda seção do enrolamento de alta tensão 1, disposta axialmente afastada da primeira seção e, assim, da primeira parte do enrolamento 3. A primeira parte do enrolamento 3 pode ser disposta verticalmente acima da segunda parte do enrolamento 5. A primeira parte do enrolamento 3 pode, em particular, ser disposta mais perto de um terminal de bucha. A primeira parte do enrolamento 3 fica vantajosamente localizada entre o terminal de bucha da bucha e a segunda parte do enrolamento 5. A primeira parte do enrolamento 3 pode ter uma extremidade de conexão de bucha, que é conectada no terminal de bucha e a outra extremidade conectada à segunda parte do enrolamento 5. A primeira parte do enrolamento 3, dessa forma, irá atenuar uma tensão de impulso por raio ou outro transiente que entra no dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão através da bucha antes que ela atinja a segunda parte do enrolamento 5.

[0062] A figura 3b mostra outro exemplo do enrolamento de alta tensão 1 disposto em torno do membro 7a de um núcleo magnético de um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão. Neste exemplo, o enrolamento secundário 9 é disposto mais próximo e adjacente ao membro 7a e a primeira barreira 11 é disposta radialmente para fora do enrolamento secundário 9. A primeira parte do enrolamento 3 é disposta radialmente para fora da primeira barreira 11 e uma segunda barreira 13 é disposta radialmente para fora da primeira parte do enrolamento 3. A segunda parte do enrolamento 5 é disposta radialmente para fora da segunda barreira 13. A segunda parte do enrolamento 5 é, deste modo, colocada na posição mais externa na configuração representada na figura 3b.

[0063] A figura 3c mostra ainda outro exemplo de um enrolamento de alta tensão 1 disposto em torno do membro 7a de um núcleo magnético de um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão. Neste exemplo, o enrolamento secundário 9 é disposto mais perto e adjacente ao membro 7a e a primeira barreira 11 é disposta radialmente para fora do enrolamento secundário 9. A segunda parte do enrolamento 5 é disposta radialmente para fora da primeira barreira 11 e uma segunda barreira 13 é disposta radialmente para fora da segunda parte do enrolamento 5. A primeira parte do enrolamento 3 é disposta radialmente para fora da segunda barreira 13. A primeira parte do enrolamento 3 é, deste modo, disposta mais externamente na configuração ilustrada na figura 3c. Uma vez que a primeira parte do enrolamento 3 tem o primeiro invólucro semicondutor 3b como sua camada mais externa, a superfície externa da primeira parte do enrolamento 3 ficará no potencial de terra. A primeira parte do enrolamento 3 não precisará essencialmente, por conseguinte, de abertura em direção ao membro adjacente, não mostrado, do núcleo magnético.

[0064] Deve ser notado que uma grande pluralidade de variações de como o enrolamento de alta tensão é disposto ao redor do membro é considerada. Por exemplo, o enrolamento de alta tensão aqui descrito pode formar o enrolamento secundário ou o enrolamento primário ou ambos. Além disso, de acordo com um exemplo, a primeira parte do enrolamento pode fazer parte do enrolamento primário e a segunda parte do enrolamento pode formar o enrolamento secundário. Adicionalmente, o enrolamento primário pode alternativamente ficar localizado radialmente para dentro do enrolamento secundário, em vez da configuração mostrada nas figuras 3a-3c.

[0065] Além disso, de acordo com um exemplo, um determinado potencial de tensão pode ser alcançado no primeiro invólucro semicondutor ligando uma derivação intermediária do enrolamento de alta tensão ao invólucro condutor para obter uma distribuição de tensão diferente. A espessura do primeiro isolamento elétrico sólido pode, desse modo, ser reduzida, e a capacitância da primeira parte do enrolamento pode ser aumentada.

[0066] Adicionalmente, de acordo com uma variação, o enrolamento de alta tensão pode compreender duas primeiras partes do enrolamento e uma segunda parte do enrolamento. Neste caso, a segunda parte do enrolamento pode ser comprimida entre as duas primeiras partes do enrolamento. Essa configuração é particularmente útil no caso de um dispositivo de indução eletromagnética com isolamento uniforme, porque as duas primeiras partes do enrolamento fornecerão atenuação transitória de ambas as direções em direção à segunda parte do enrolamento.

[0067] No caso da primeira parte do enrolamento 3 e da segunda parte do enrolamento 5 ambas formarem parte do mesmo enrolamento primário ou enrolamento secundário, a primeira parte do enrolamento 3 e a segunda parte do enrolamento 5 podem ser conectadas por meio de uma terminação de cabo.

[0068] A figura 4 mostra um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão 15, tipicamente um transformador de energia ou um reator. O dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão 15 compreende o tanque ou invólucro 16, uma bucha 17 que se estende para dentro do tanque 16, um núcleo magnético 7 compreendendo os membros 7a e jugos 7b, e um enrolamento de alta tensão 1. O enrolamento de alta tensão 1 é disposto em torno de um membro 7a, neste exemplo, o membro central. O primeiro invólucro semicondutor 3b da primeira parte do enrolamento 3 é aterrado / ligado à massa e tipicamente tem o mesmo potencial de tensão que o núcleo magnético 7.

[0069] Os enrolamentos de cada fase elétrica de um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão podem beneficamente ter a estrutura como aqui revelada.

[0070] De acordo com um exemplo, o dispositivo de indução eletromagnética pode compreender um comutador de derivação e um enrolamento de regulação ligado ao comutador de derivação por meio de uma pluralidade de cabos do comutador de derivação. Cada um destes cabos do comutador de derivação pode, de acordo com este exemplo, ser do mesmo tipo que a primeira parte do enrolamento. Para esse fim, cada cabo do comutador de derivação compreende um condutor, um isolador elétrico sólido disposto ao redor do condutor e um invólucro semicondutor disposto ao redor do isolador elétrico sólido. O invólucro semicondutor de cada cabo do comutador de derivação pode ser aterrado ou conectado a um potencial elétrico comum. Os cabos do comutador de derivação podem ser agrupados, desde que a sua superfície externa esteja no mesmo potencial elétrico. O feixe de cabos do comutador de derivação assim obtido irá, desse modo, ocupar menos espaço dentro do invólucro do dispositivo de indução eletromagnética. [0071] O conceito inventivo foi principalmente descrito acima com referência a alguns exemplos. No entanto, como é facilmente verificado por um versado na técnica, outras modalidades diferentes das reveladas acima são igualmente possíveis dentro do âmbito do conceito inventivo, como definido pelas reivindicações anexas.

Claims (13)

1. Enrolamento de alta tensão (1) para uma única fase elétrica de um dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão (15), caracterizado pelo fato de que o enrolamento de alta tensão (1) compreende: uma primeira parte do enrolamento (3) e uma segunda parte do enrolamento (5), em que a primeira parte do enrolamento (3) compreende: - um primeiro condutor (3a), - um primeiro isolador elétrico sólido (3c) envolvendo na circunferência o primeiro condutor (3a) e - um primeiro invólucro semicondutor (3b) envolvendo na circunferência o primeiro isolador elétrico sólido (3c), em que o primeiro invólucro semicondutor (3b) é aterrado ou conectado a um potencial elétrico que é inferior a uma tensão nominal do enrolamento de alta tensão (1) e em que a segunda parte do enrolamento (5) compreende: - um segundo condutor (5a) e - um segundo isolador elétrico sólido (5b) envolvendo na circunferência o segundo condutor (5a) e formando uma camada mais externa da segunda parte do enrolamento (5).

2. Enrolamento de alta tensão (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro condutor (3a) tem uma extremidade de conexão de bucha configurada para ser conectada a uma bucha, a primeira parte do enrolamento (3) sendo configurada para ser conectada entre uma bucha e a segunda parte do enrolamento (5).

3. Enrolamento de alta tensão (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro isolador elétrico sólido (3c) é feito de polietileno reticulado, XLPE.

4. Enrolamento de alta tensão (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro isolador elétrico sólido (3c) é feito de borracha de silicone ou epóxi.

5. Enrolamento de alta tensão (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo isolador elétrico sólido (5b) é fundido em um material eletricamente isolante.

6. Enrolamento de alta tensão (1) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o segundo isolador elétrico sólido (5b) compreende uma resina.

7. Enrolamento de alta tensão (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o segundo isolador elétrico sólido (5b) é feito de Nomex®.

8. Enrolamento de alta tensão (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende um segundo invólucro semicondutor (3d) que envolve na circunferência o primeiro condutor (3a), em que o segundo invólucro semicondutor (3d) é disposto radialmente para dentro do primeiro isolador elétrico sólido (3c).

9. Dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão (15), caracterizado pelo fato de que compreende: um núcleo magnético (7) compreendendo um membro (7a) e um enrolamento de alta tensão (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, disposto em torno do membro (7a).

10. Dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão (15) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende uma bucha (17), em que a primeira parte do enrolamento (3) é conectada entre a bucha (17) e a segunda parte do enrolamento (5).

11. Dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão (15) de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que compreende um enrolamento secundário (9), em que o enrolamento de alta tensão (1) é um enrolamento primário e o enrolamento do lado secundário (9) é disposto em torno do membro (7a).

12. Dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão (15) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o enrolamento primário é disposto radialmente para fora do enrolamento secundário (9) ou o enrolamento primário é disposto radialmente para dentro do enrolamento secundário (9).

13. Dispositivo de indução eletromagnética de alta tensão (15) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende uma terminação de cabo configurada para conectar a primeira parte do enrolamento (3) com a segunda parte do enrolamento (5).