BRPI0620938B1 - High voltage bushing and high voltage device understanding this bush - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "BUCHA DE ALTA TENSÃO E DISPOSITIVO DE ALTA TENSÃO COMPREENDENDO ESTA BUCHA".

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se geralmente a buchas de alta tensão e mais particularmente a uma bucha de alta tensão parcial mente submersa em um líquido de isolamento, tal como óleo, A invenção também refere-se a um dispositivo de alta tensão compreendendo tal bucha.

ANTECEDENTES

[002] É conhecido que equipamentos e dispositivos elétricos, tais como transformadores de alta tensão, são usual mente equipados com buchas, 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.

[003] Buchas de transformador de alta tensão 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 tensão obtida com um corpo de condensador compreendendo papel com óleo ou epóxi impregnado de resina através do qual o condutor elétrico passa, permitindo conectar o interior do dispositivo em que a bucha é ajustada ao exterior.

[004] Por conseguinte, o núcleo do condensador fornece uma distribuição de potencial elétrico uniforme entre a alta tensão e as partes ligadas à terra.

[005] Comum a buchas de transformador com um corpo de condensador é que a parte da bucha que está submersa no tanque do transformador contém óleo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

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

[007] 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 submersas no óleo do transformador em um tanque do transformador.

[008] De acordo com um primeiro aspecto da invenção uma bucha de alta tensão para um dispositivo de alta tensão contendo líquido de isolamento é fornecida compreendendo um alojamento de isolamento oco que compreende um primeiro lado do isolador disposto para ser fornecido do lado de fora do dispositivo de alta tensão e um segundo lado do isolador disposto para ser submerso no líquido de isolamento do dispositivo de alta tensão, e um condutor de alta tensão fornecido no alojamento do isolador oco; e sendo caracterizado por uma graduação da blindagem de tensão fornecido entre o condutor de alta tensão e o alojamento do isolador.

[009] De acordo com um segundo aspecto da invenção um dispositivo de alta tensão compreendendo pelo menos uma tal bucha é também fornecido.

[0010] Com a bucha inventiva, diversas vantagens são obtidas. Através do uso de um tubo de blindagem, a bucha pode ser feita completamente seca, 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, tomando a bucha adequada tanto para CA quanto para CC.

[0011] 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 ten- são. Isso fornece boas propriedades térmicas devido ao gás de isolamento e o desenho aberto que permite que o gás circule dentro da bucha.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

[0012] 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 tensão montada em um dispositivo de alta tensão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS

[0013] No que segue, será dada uma descrição detalhada de uma modalidade preferida da presente invenção. Nessa descrição, o termo "alta tensão11 será usado para voltagens de 50 kV e maiores. Hoje, o limite superior em dispositivos de alta tensão comerciais é 800 kV, mas até voltagens maiores, tais como 1000 kV ou mais, são desenvolvidas ou imaginadas no futuro próximo.

[0014] Também, nessa descrição o termo "graduação da blindagem de tensão" deve ser lido para excluir núcleos condensadores convencionalmente encontrados em buchas dispostas para serem submersas em líquido de isolamento.

[0015] Uma referência está sendo feita agora à figura.

[0016] A bucha, geralmente designada 1, compreende um condutor de alta tensão 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 condutor de alta tensão. A bucha tem dois lados, um primeiro lado ou lado de ar no exterior do dispositivo de alta tensão ao qual a bucha é montada, e um segundo lado ou lado transformador submerso em um líquido de isolamento no dispositivo de alta tensão ao qual a bucha é ajustada, no presente exemplo, um transformador geralmente designado 20. O transformador contém líquido de isolamento 22, tal como óleo de transformador, que é envolto por um tan- que, designado 24.

[0017] 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 tensão 2 e em um isolador lateral de ar 4a separando o gás dentro da bucha do ar circundante. Adicionalmente, o lado do transformador da bucha é separado do óleo 22 no transformador por um isolador lateral do transformador 4b.

[0018] O isolador, que é preferivelmente feito de um material compó-sito, 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.

[0019] Um flange 6 é fornecido para eletricamente conectar o alojamento da bucha à terra através do tanque 24 do transformador 20.

[0020] É fornecida assim a chamada blindagem de garganta ou graduação da blindagem de tensão na forma de um tubo 8 concêntrico ligado à terra dentro do isolador de bucha oco 4a, 4b em tomo 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 conden-sador. A graduação da blindagem de tensão 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.

[0021] Nas aplicações CC, o interior do isolador lateral do transformador 4b, isto é, a superfície do isolador lateral do transformador faceando o gás de isolamento dentro do isolador, pode ser coberto com um material dielétrico (não mostrado) com uma resistividade relativamente baixa, tal como borracha de silicone, material compósito ou verniz. Uma vez que a resistividade da borracha de silicone é quase da mesma ordem de magnitude que a do interior do óleo dentro do transformador, é obtida uma aperfeiçoada distribuição 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 potencial ao longo do isolador lateral do transformador 4b entre a alta tensão e o flange ligado à terra 6 e, dessa maneira, aumenta a resistência dielé-trica do isolador 4b.

[0022] Uma performance ótima é obtida através de um projeto geométrico do isolador lateral do transformador 4b. Na modalidade preferida, o isolador lateral do transformador tem uma conformação essencialmente troncônica. Isso podería ser suplementado pela espessura da cobertura no interior da bucha ou pela espessura do alojamento do isolador 4b. De modo a adicionalmente aperfeiçoar a performance, a espessura da cobertura pode variar ao longo do lado do transformador da bucha.

[0023] Um anel de blindagem 12 fornecido na extremidade do lado do transformador da bucha e um sistema de barreira 26 correspondente na conexão do transformador podem adicionalmente intensificar a performance.

[0024] Em ambas as aplicações de CA e CC, de modo a obter uma graduação uniforme do potencial ao longo do isolador lateral do transformador 4b entre a alta tensão 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.

[0025] Foi descrita uma modalidade preferida de uma bucha de alta tensão e de um dispositivo de alta tensão de acordo com a invenção. Alguém versado na técnica percebe que isto pode ser variado dentro do escopo da invenção. Por conseguinte, embora o dispositivo de alta tensão ao qual a bucha de alta tensão inventiva é anexada foi descrito como um transformador, será apreciado que isso poderia ser outros dispositivos contendo líquido de isolamento, tal como reatores ou disjuntores.

[0026] 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.

[0027] O transformador 20 foi descrito com uma barreira 26. É percebido que essa barreira é opcional.

[0028] A bucha foi mostrada com um segundo isolador lateral, que tem conformação essencialmente troncônica. Será percebido que as conformações 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.

REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. Bucha de alta tensão para um dispositivo de alta tensão contendo um líquido dielétrico, a bucha de alta tensão (1) compreendendo: - um alojamento do isolador oco compreendendo um primeiro isolador lateral (4a) disposto para ser fornecido no exterior do dispositivo de alta tensão e um segundo isolador lateral (4b) disposto para estar submerso no líquido de isolamento do dispositivo de alta tensão; - um condutor de alta tensão (2) fornecido no alojamento do isolador oco; e - uma blindagem de nivelamento de tensão (8) fornecida entre o condutor de alta tensão e o alojamento do isolador; caracterizada pelo fato de que a blindagem de nivelamento de tensão (8) é um tubo concêntrico ligado à terra.

2. Bucha de alta tensão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a blindagem de nivelamento de tensão (8) é feita de um material condutivo tal como alumínio.

3. Bucha de alta tensão de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que compreende um flange (6) disposto para eletricamente conectar o alojamento da bucha à terra.

4. Bucha de alta tensão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que compreende um gás de isolamento, tal como SF6 ou N2 ou suas misturas, dentro do alojamento do isolador oco (4a, 4b) e circundando a blindagem de nivelamento de tensão (8).

5. Bucha de alta tensão de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de 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.

6. Bucha de alta tensão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que compreende uma camada de material dielétrico com uma resistividade relativamente baixa fornecida na superfície interna do segundo isolador lateral (4b).

7. Bucha de alta tensão de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a camada de material dielétrico compreende qualquer um de borracha de silicone, material compósito ou verniz. ô. Bucha de alta tensão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o segundo isolador lateral (4b) tem uma conformação essencialmente troncônica.

8. Bucha de alta tensão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o segundo isolador lateral (4b) compreende um material de isolamento, tal como um material compósito ou porcelana.

9. Bucha de alta tensão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o primeiro isolador lateral (4a) é disposto para ser circundado por qualquer do seguinte: ar, óleo e gás.

10. Dispositivo de alta tensão compreendendo pelo menos uma bucha, cada uma da 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 tensão e um segundo isolador lateral (4b) disposto para estar submerso no líquido de isolamento do dispositivo de alta tensão; - um condutor de alta tensão (2) fornecido no alojamento do isolador oco; e- uma blindagem de nivelamento de tensão (8) fornecida entre o condutor de alta tensão e o alojamento do isolador; caracterizado pelo fato de que a blindagem de nivelamento de tensão (8) é um tubo concêntrico ligado à terra.