BRPI0620938A2

BRPI0620938A2 - bucha de alta voltagem e dispositivo de alta voltagem compreendendo esta bucha

Info

Publication number: BRPI0620938A2
Application number: BRPI0620938-6A
Authority: BR
Inventors: Ralf Hartings; Bjoern Jacobson; Dun G Gustavsson; Rutger Johansson; Olof Heyman
Original assignee: Abb Technology Ag
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2011-11-29
Also published as: ZA200805415B; EP1966806A1; CN101346778B; CA2633580A1; US8049108B2; RU2380777C1; WO2007078237A1; US20090000806A1; CN101346778A

Abstract

BUCHA DE ALTA VOLTAGEM E DISPOSITIVO DE ALTA VOLTAGEM COMPREENDENDO ESTA BUCHA. A presente invenção refere-se a uma bucha de alta voltagem (1) para um dispositivo de alta voltagem contendo um líquido de isolamento que compreende uma graduação da blindagem de voltagem (8), aperfeiçoando a performance e facilitando a fabricação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "BUCHA DE ALTA VOLTAGEM E DISPOSITIVO DE ALTA VOLTAGEM COMPREEN- DENDO ESTA BUCHA".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se geralmente a buchas de alta vol- tagem e mais particularmente a uma bucha de alta voltagem parcialmente submersa em um líquido de isolamento, tal como óleo. A invenção também refere-se a um dispositivo de alta voltagem compreendendo tal bucha.

ANTECEDENTES

É conhecido que equipamentos e dispositivos elétricos, tais co- mo transformadores de alta voltagem, são usualmente equipados com bu- chas, que são adequadas para transportar corrente em alto potencial através de uma barreira ligada à terra, por exemplo, um tanque de transformador ou uma parede.

Buchas de transformador de alta voltagem convencionais são constituídas por um isolador feito de cerâmica ou material compósito, que é fornecido com desviador de água e é geralmente oco, e no interior está a graduação de voltagem obtida com um corpo de condensador compreen- dendo papel com óleo ou epóxi impregnado de resina através do qual o con- dutor elétrico passa, permitindo conectar o interior do dispositivo em que a bucha é ajustada ao exterior.

Por conseguinte, o núcleo do condensador fornece uma distribu- ição de potencial elétrico uniforme entre a alta voltagem e as partes ligadas à terra.

Comum a buchas de transformador com um corpo de condensa- dor é que a parte da bucha que está submersa no tanque do transformador contém óleo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é fornecer uma bucha de alta voltagem que tem boas propriedades dielétricas e térmicas, que contém poucas partes e é facilmente adaptada a diferentes aplicações.

A invenção é baseada na realização de que uma bucha com um tubo de blindagem ligado à terra em vez de um núcleo de condensador pode ser usada em aplicações em que parte da bucha está submersa em óleo. Esse é o caso em, por exemplo, buchas de transformador, que são submer- sas no óleo do transformador em um tanque do transformador.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção uma bucha de alta voltagem para um dispositivo de alta voltagem contendo líquido de iso- lamento é fornecida compreendendo um alojamento de isolamento oco que compreende um primeiro lado do isolador disposto para ser fornecido do la- do de fora do dispositivo de alta voltagem e um segundo lado do isolador disposto para ser submerso no líquido de isolamento do dispositivo de alta voltagem, e um condutor de alta voltagem fornecido no alojamento do isola- dor oco; e sendo caracterizado por uma graduação da blindagem de volta- gem fornecido entre o condutor de alta voltagem e o alojamento do isolador.

De acordo com um segundo aspecto da invenção um dispositivo de alta voltagem compreendendo pelo menos uma tal bucha é também for- necido.

Com a bucha inventiva, diversas vantagens são obtidas. Através do uso de um tubo de blindagem, a bucha pode ser feita completamente se- ca, isto é, ela não contém óleo. Também, foi mostrado que o padrão de campo elétrico na bucha é quase idêntico para aplicações tanto para CA quanto para CC, tornando a bucha adequada tanto para CA quanto para CC.

Em uma modalidade preferida, um gás de isolamento, tal como SF6 ou N2 ou misturas deles, é usado como meio de isolamento dentro da parte da bucha que é conectada ao dispositivo de alta voltagem. Isso forne- ce boas propriedades térmicas devido ao gás de isolamento e o desenho aberto que permite que o gás circule dentro da bucha.

Modalidades adicionais são definidas nas reivindicações em a- nexo.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

A invenção é agora descrita, a título de exemplo, com referência ao desenho em anexo, em que a única fugura 1 é uma vista em corte de uma bucha de alta voltagem montada em um dispositivo de alta voltagem. DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS

No que segue, será dada uma descrição detalhada de uma mo- dalidade preferida da presente invenção. Nessa descrição, o termo "alta vol- tagem" será usado para voltagens de 50 kV e maiores. Hoje, o limite superi- or em dispositivos de alta voltagem comerciais é 800 kV, mas até voltagens maiores, tais como 1000 kV ou mais, são desenvolvidas ou imaginadas no futuro próximo.

Também, nessa descrição o termo "graduação da blindagem de voltagem" deve ser lido para excluir núcleos condensadores convencional- mente encontrados em buchas dispostas para serem submersas em líquido de isolamento.

Uma referência está sendo feita agora à figura.

A bucha, geralmente designada 1, compreende um condutor de alta voltagem 2 que se estende através do centro de um isolador de bucha oco preenchido com gás 4a, 4b que forma um alojamento em torno do con- dutor de alta voltagem. A bucha tem dois lados, um primeiro lado ou lado de ar no exterior do dispositivo de alta voltagem ao qual a bucha é montada, e um segundo lado ou lado transformador submerso em um líquido de isola- mento no dispositivo de alta voltagem ao qual a bucha é ajustada, no pre- sente exemplo, um transformador geralmente designado 20. O transforma- dor contém líquido de isolamento 22, tal como óleo de transformador, que é envolto por um tanque, designado 24.

O lado de ar da bucha do transformador é similar a uma bucha de gás para ar isolada por gás convencional, consistindo, principalmente em condutor de alta voltagem 2 e em um isolador lateral de ar 4a separando o gás dentro da bucha do ar circundante. Adicionalmente, o lado do transfor- mador da bucha é separado do óleo 22 no transformador por um isolador lateral do transformador 4b.

O isolador, que é preferivelmente feito de um material compósito, tal como epóxi, mas poderia também ser feito de porcelana, por conseguinte, compreende duas porções: um isolador lateral de ar 4a no lado de ar da bucha e um isolador lateral do transformador 4b no lado do transformador da bucha. Um flange 6 é fornecido para eletricamente conectar o alojamen- to da bucha à terra através do tanque 24 do transformador 20.

É fornecida assim a chamada blindagem de garganta ou gradua- ção da blindagem de voltagem na forma de um tubo 8 concêntrico ligado à terra dentro do isolador de bucha oco 4a, 4b em torno da porção da bucha que está indo para o tanque 24. Essa blindagem 8, que é feita de um material condutivo adequado, tal como alumínio, realiza a graduação do campo elétrico na bucha e é usado em vez de um núcleo de condensador. A graduação da blindagem de voltagem 8 é circundada pelo gás de isolamento, tal como SF6 ou N2 ou misturas deles, que é fornecido no espaço 10a dentro do isolador de bucha oco 4a e no escopo 10b dentro do isolador lateral do transformador 4b. É preferido que esses dois espaços 10a, 10b estejam em comunicação um com o outro para fornecer circulação do gás de isolamento, aperfeiçoando, dessa maneira, o resfriamento do lado do transformador da bucha 1.

Nas aplicações CC, o interior do isolador lateral do transforma- dor 4b, isto é, a superfície do isolador lateral do transformador faceando o gás de isolamento dentro do isolador, pode ser coberto com um material die- létrico (não mostrado) com uma resistividade relativamente baixa, tal como borracha de silicone, material compósito ou verniz. Uma vez que a resistivi- dade da borracha de silicone é quase da mesma ordem de magnitude que a do interior do óleo dentro do transformador, é obtida uma aperfeiçoada dis- tribuição no campo elétrico. Esta camada minimiza tensões no campo radial interno no isolador lateral do transformador 4b separando o gás na bucha 1 do óleo 22 no transformador 20 e fornece uma graduação uniforme do po- tencial ao longo do isolador lateral do transformador 4b entre a alta voltagem e o flange ligado à terra 6 e, dessa maneira, aumenta a resistência dielétrica do isolador 4b.

Uma performance ótima é obtida através de um projeto geomé- trico do isolador lateral do transformador 4b. Na modalidade preferida, o iso- lador lateral do transformador tem uma conformação essencialmente troncô- nica. Isso poderia ser suplementado pela espessura da cobertura no interior da bucha ou pela espessura do alojamento do isolador 4b. De modo a adi- cionalmente aperfeiçoar a performance, a espessura da cobertura pode vari- ar ao longo do lado do transformador da bucha.

Um anel de blindagem 12 fornecido na extremidade do lado do transformador da bucha e um sistema de barreira 26 correspondente na co- nexão do transformador podem adicionalmente intensificar a performance.

Em ambas as aplicações de CA e CC1 de modo a obter uma graduação uniforme do potencial ao longo do isolador lateral do transforma- dor 4b entre a alta voltagem e o flange ligado à terra, a geometria do isolador lateral do transformador 4b é otimizada. Também, em aplicações de CC a geometria do sistema de barreira 26 no transformador é levada em conta quando otimizando a bucha.

Foi descrita uma modalidade preferida de uma bucha de alta volta- gem e de um dispositivo de alta voltagem de acordo com a invenção. Alguém versado na técnica percebe que isto pode ser variado dentro do escopo das reivindicações apensas. Por conseguinte, embora o dispositivo de alta voltagem ao qual a bucha de alta voltagem inventiva é anexada foi descrito como um transformador, será apreciado que isso poderia ser outros dispositivos conten- do líquido de isolamento, tal como reatores ou disjuntores.

A bucha inventiva foi descrita como uma bucha de ar-óleo, isto é, em que o primeiro lado da bucha é circundado por ar no exterior de um transformador, por exemplo. É percebido que esse primeiro lado pode ser fornecido em outros ambientes, tais como em óleo em uma bucha óleo-óleo ou em gás em uma bucha gás-óleo.

O transformador 20 foi descrito com uma barreira 26. É percebi- do que essa barreira é opcional.

A bucha foi mostrada com um segundo isolador lateral, que tem conformação essencialmente troncônica. Será percebido que as conforma- ções dos isoladores podem desviar dessa conformação sem se afastar do conceito inventivo. Por conseguinte, uma bucha inventiva com um isolador que é pelo menos parcialmente cilíndrico será uma possibilidade.

Claims

1. Bucha de alta voltagem para um dispositivo de alta voltagem contendo um líquido dielétrico, a bucha de alta voltagem (1) compreendendo: - um alojamento do isolador oco compreendendo um primeiro isolador lateral (4a) disposto para ser fornecido no exterior do dispositivo de alta voltagem e um segundo isolador lateral (4b) disposto para estar sub- merso no líquido de isolamento do dispositivo de alta voltagem, e - um condutor de alta voltagem (2) fornecido no alojamento do isolador oco; caracterizado por - uma graduação da blindagem de voltagem (8) fornecida entre o condutor de alta voltagem e o alojamento do isolador.

2. Bucha de alta voltagem de acordo com a reivindicação 1, em que a graduação da blindagem de voltagem (8) é um tubo concêntrico ligado à terra.

3. Bucha de alta voltagem de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a graduação da blindagem de voltagem (8) é feita de um material condutivo tal como alumínio.

4. Bucha de alta voltagem de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1-3, compreendendo um flange (6) disposto para eletricamente conectar o alojamento da bucha à terra.

5. Bucha de alta voltagem de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 -4, compreendendo um gás de isolamento, tal como SF6 ou N2 ou suas misturas, dentro do alojamento do isolador oco (4a, 4b) e circun- dando a graduação da blindagem de voltagem (8).

6. Bucha de alta voltagem de acordo com a reivindicação 5, em que um espaço (10a) dentro do primeiro isolador lateral (4a) e um espaço (10b) dentro do segundo isolador lateral (4b) estão em comunicação um com o outro.

7. Bucha de alta voltagem de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1-6, compreendendo uma camada de material dielétrico com uma resistividade relativamente baixa fornecida na superfície interna do se- gundo isolador lateral (4b).

8. Bucha de alta voltagem de acordo com a reivindicação 7, em que a camada de material dielétrico compreende qualquer um de borracha de silicone, material compósito ou verniz.

9. Bucha de alta voltagem de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 -8, em que o segundo isolador lateral (4b) tem uma conforma- ção essencialmente troncônica.

10. Bucha de alta voltagem de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9, em que o segundo isolador lateral (4b) compreende um material de isolamento, tal como um material compósito ou porcelana.

11. Bucha de alta voltagem de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-10, em que o primeiro isolador lateral (4a) é disposto para ser circundado por qualquer do seguinte: ar, óleo e gás.

12. Dispositivo de alta voltagem compreendendo pelo menos uma bucha, cada de pelo menos uma bucha compreendendo: - um alojamento do isolador oco compreendendo um primeiro isolador lateral (4a) disposto para ser fornecido no exterior do dispositivo de alta voltagem e um segundo isolador lateral (4b) disposto para estar sub- merso no líquido de isolamento do dispositivo de alta voltagem, e - um condutor de alta voltagem (2) fornecido no alojamento do isolador oco; caracterizado por - uma graduação da blindagem de voltagem (8) fornecida entre o condutor de alta voltagem e o alojamento do isolador.