BRPI0621663A2 - terminação externa integrada para cabo de alta tensão - Google Patents

Abstract

TERMINAçãO EXTERNA INTEGRADA PARA CABO DE ALTA TENSãO. A presente invenção refere-se a um terminal externo integrado que reduz os efeitos das tensões ambientais e elétricas por meio da integração de uma primeira porção, de uma segunda porção e de uma pluralidade dos abrigos em um corpo de isolamento de uma peça só. A primeira porção inclui um primeiro conector integrado para a conexão do terminal externo a um cabo de alta tensão. A segunda porção funciona como um cone de tensão e se conecta a um segundo terminal para conexão à terra. A primeira porção tem um formato de modo geral cilíndrico e o cone de tensão tem um formato de modo geral cónico. A primeira porção transita para a segunda porção sem qualquer alteração brusca na área em seção transversal, evitando, assim, um aumento dos campos elétricos. A terminação externa integrada pode ser fabricada usando-se um material como o silicone. Os abrigos estendem-se aproximadamente perpendiculares ao e podem ser uniformemente distribuídas ao longo do eixo geométrico longitudinal do corpo de isolamento. Ao se distribuir uniformemente os abrigos, evita-se o risco de uma descarga disruptiva.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TERMINA- ÇÃO EXTERNA INTEGRADA PARA CABO DE ALTA TENSÃO".

Antecedentes da Invenção

Em muitos casos, a energia elétrica é transmitida através de ca- bos localizados ao ar livre. A fim de reduzir as perdas de força causadas pe- la resistência dos cabos, a força é com freqüência transmitida à medida que as tensões excedem 50 kV. Para terminar o cabo, uma transição deve ser conectada entre o condutor de cabo e a terra. Esta transição deve ser capaz de suportar a queda de tensão entre os condutores de cabo e a terra, Essas transições são geralmente referidas como "terminações". Devido à alta ten- são dos cabos e ao fato de os cabos e as terminações se localizarem ao ar livre, as terminações ficam sujeitas a tensões elétricas e ambientais. As ten- sões ambientais incluem água, sujeira, neve, vento e variações de tempera- tura. As tensões elétricas geralmente são causadas pela própria terminação e incluem a alta intensidade do campo elétrico, a corrente de fuga (,rfuga") e descarga disruptiva.

As terminações externas geralmente incluem uma estrutura de submontagem. Em uma estrutura de submontagem, múltiplos componentes são montados de modo a formar a terminação. Um exemplo de uma termi- nação externa para um cabo de alta tensão com uma estrutura de submon- tagem é mostrado na figura 2. A terminação externa 200 inclui três compo- nentes, dois kits de isolamento 202, 204, e um cone de tensão 208. O pri- meiro kit de isolamento 202 inclui um primeiro terminal para a conexão da terminação 200 a um cabo de alta tensão (não mostrado). O cabo de alta tensão entra na terminação 200 através do primeiro terminal 212. A porção do cabo alojado pelo primeiro kit de isolamento 202 é descontinuada de volta para o isolamento e conectada ao primeiro terminal 212 por meio de um co- nector. O cone de tensão 208 inclui um segundo terminal 214 para a cone- xão de um fio terra à terra (não mostrada). O segundo terminal 214 inclui um alojamento de entrada através do qual o fio terra entra na terminação 200, e um grampo que liga o fio terra no segundo terminal 214.

Os dois kits de isolamento 202, 204 incluem múltiplos abrigos 206. Os abrigos 206 reduzem a sujidade e/ou a água que se acumulam so- bre a terminação, o queTeduz a fuga e a ocorrência de descarga disruptiva. Os dois kits de isolamento 202, 204 são conectados entre si e o segundo kit de isolamento 204 é conectado ao cone de tensão 208. A terminação exter- na 200 pode ser pré-fabricada ou montada antes do uso.

Para melhorar o desempenho mecânico e elétrico da termina- ção, o corpo de isolamento pode ser feito de silicone. O silicone oferece ca- pacidades anti-sujeira e antiágua e pode reduzir a descarga disruptiva e a formação de arcos na terminação. Além disso, o silicone pode ampliar a fai- xa de temperaturas ou outros fatores ambientais que a terminação poderá suportar.

Mesmo com as vantagens proporcionadas pelo silicone, as ter- minações com uma estrutura de submontagem continuam a sofrer dos efei- tos das tensões elétricas e ambientais. Por exemplo, a intensidade mais for- te do campo elétrico da terminação 200 ocorre na junção entre o kit de iso- lamento 204 e o cone de tensão 208. Uma vez qüe não existem ao abrigos neste local, a sujeira e a água se acumulam, provocando descarga disrupti- va, principalmente quando o meio ambiente inclui chuva e umidade. Além disso, a falta dos abrigos provoca fuga de corrente na junção entre o kit de isolamento 204 e o cone de tensão 208 e na junção entre os kits de isola- mentos 202, 204.

Sumário

É apresentado um terminal externo integrado que reduz os efei- tos das tensões ambientais e elétricas às quais é submetido por meio da integração de uma primeira porção, de uma segunda porção e de uma plura- lidade dos abrigos em um corpo de isolamento de uma peça só. A primeira porção, a segunda porção e as estruturas do tipo shed podem ser moldadas em conjunto em uma única peça de modo que o corpo de isolamento não inclua emendas no sentido transversal. A primeira porção inclui um primeiro conector integrado para a conexão do terminal externo a um cabo de alta tensão. A segunda porção se conecta a um segundo terminal para conexão com a terra. A segunda porção funciona como um cone de tensão. A primeira porção tem um formato de modo geral cilíndrico e o cone dè tensão tem" um formato de modo geral cônico. A primeira porção transita para a segunda porção sem quaisquer alterações bruscas na área da seção transversal, evitando, assim, um aumento dos campos elétricos. A terminação externa integrada pode ser pré-fabricada usando-se um material como o silicone.

Ao abrigos estendem-se aproximadamente perpendiculares ao e podem ser uniformemente distribuídas ao longo do eixo geométrico longitu- dinal do corpo de isolamento. Ao se distribuir uniformemente os abrigos, evi- ta-se o risco de uma descarga disruptiva.

Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção pode ser mais bem entendida com referên- cia aos desenhos e descrição a seguir. Os componentes nas figuras não necessariamente se encontram em escala, sendo dada ênfase, em contra- partida, à ilustração dos princípios da presente invenção. Nas figuras, os mesmos símbolos de referência designam as mesmas peças, componentes, módulos ou etapas, salvo se e na medida do indicado de outra forma.

A figura 1 é uma vista isométrica de uma terminação externa;

A figura 2 é uma vista isométrica explodida de uma terminação externa de acordo com a técnica anterior;

A figura 3 é uma vista em planta frontal de uma terminação ex- terna; e

A figura 4 é uma vista em seção transversal da terminação ex- terna da figura 3.

Descrição Detalhada da Invenção

— São apresentadas terminações integradas de cabos de alta ten- são adequadas para utilização ao ar livre (cada qual uma "terminação exter- na integrada"). A terminação externa integrada inclui uma única peça que, em geral, elimina as emendas e descontinuidades entre o que de outra for- ma seriam componentes separados. Portanto, a terminação externa integra- da reduz os efeitos das tensões ambientais e elétricas. A figura 1 ilustra um exemplo de uma terminação externa integrada 100. A terminação externa integrada-100 demodo geral inclui, uma primeira porção 116 e uma segunda porção 114 que funciona como um cone de tensão. A terminação externa integrada 100 pode incluir também uma pluralidade dos abrigos 112 que se estendem aproximadamente perpendiculares à superfície externa 120 do corpo de isolamento 110. A primeira porção 116, o cone de tensão 114 e os abrigos 112 encontram-se completamente integradas de modo a formarem um corpo de isolamento de uma só peça 110.

O terminal externo integrado 100 pode incluir ainda um primeiro terminal 102. O primeiro terminal 102 pode ser integral com a primeira por- ção 116 e permite que o terminal externo integrado 100 se conecte a um cabo de alta tensão (não mostrado). O primeiro terminal 102 pode incluir um conector não blindado torcido (não mostrado). Para conectar o cabo de alta tensão à terminação 100, o isolamento do cabo de alta tensão pode ser des- continuado e o conector torcido enrolado sobre o cabo. No entanto, o primei- ro terminal 102 pode incluir outros tipos de conectores. O terminal externo integrado 100 pode incluir ainda um segundo terminal 104 que pode ser in- tegrado ao cone de tensão 114 (apenas uma porção do qual sendo mostra- da), que liga o terminal externo integrado 100 à terra (não mostrado).

A primeira porção 116 pode incluir um formato de modo geral ci- líndrico e o cone de tensão 114 pode incluir um formato que é de modo geral cônico. Quando o corpo de isolamento 110 transita da primeira porção 116 para o cone de tensão 114, o cone de tensão 114 inclui um diâmetro em se- ção transversal praticamente equivalente ao da primeira porção 116 e au- menta na direção do segundo terminal 104. Deste modo, pode-se evitar uma brusca alteração de diâmetro entre a primeira porção 116 e a segunda por- ção 114, o que poderia resultar em um aumento dos campos elétricos. Além disso, o diâmetro em seção transversal do cone de tensão 114 pode atingir o seu maior valor em urn ponto entre a primeira porção 116 e o segundo ter- minal 104, e, em seguida, pode diminuir na direção do segundo terminal 104. No entanto, o diâmetro em seção transversal do cone de tensão 114 é de modo geral maior, em todos os locais, do que o diâmetro em seção transver- sal da primeira porção 116. O corpo denisolamento 110 incluLde modo: gerai os abrigos 112 localizadas ao longo da e integrais com a sua superfície externa 120. Sendo assim, tanto a primeira porção 116 como o cone de tensão 114 de modo ge- ral incluem múltiplos abrigos 112. Os abrigos 112 podem ser distribuídos uniformemente ao longo do eixo geométrico longitudinal 126 do corpo de isolamento 110. Ao se distribuir uniformemente os abrigos 112, particular- mente os abrigos 112 da área de maior densidade de campo elétrico 122, o risco de descarga disruptiva, tais como a provocada pela chuva ou pelo a- cúmulo de sujeira, é evitado.

Para a criação da terminação externa integrada de uma peça só 100, a primeira porção 116, a segunda porção 114 e os abrigos 112 são moldados em conjunto de modo a formar uma única peça. Deste modo, o corpo de isolamento 110 de modo geral não inclui emendas em seção trans- versal dentro da primeira porção 116 ou entre a primeira porção 116 e o co- ne de tensão 114. A terminação externa integrada 100 podem ser pré- fabricada utilizando um material como o silicone.

Um exemplo de uma terminação externa integrada é mostrado nas figuras 3 e 4. Conforme mostrado na figura 4, a terminação externa inte- grada 300 inclui um eixo geométrico longitudinal 378 e pode se encontrar aproximadamente simétrica ao longo deste eixo geométrico 378. O terminal inclui uma primeira porção 316, uma segunda porção 314, e múltiplos abri- gos 312. Estes elementos são integrados uns aos outros de modo a formar um corpo de isolamento de uma só peça 310. O corpo de isolamento 310 é integrado ao primeiro terminal 302 e ao segundo terminal 304 de modo a formar a terminação externa integrada 300 como uma única peça. Além dis- so, o primeiro terminal 302, a primeira porção 316, a segunda porção 314 e o segundo terminal 304 encontram-se integrados de modo que as transições entre as suas superfícies externas se tornem de modo geral lisas e sem e- mendas ou descontinuidades aproximadamente coaxiais. Deste modo, uma vez que a terminação externa 300 inclui uma peça de modo geral lisa, a fuga devido às emendas e/ou descontinuidades é evitada.

Os abrigos são integrados à superfície externa 320 do corpo de isalamento 310 de modoque possam ser distribuídos ao longo-da superfície externa 320 e aproximadamente perpendiculares ao eixo geométrico longi- tudinal 378 do terminal 300. Os abrigos 312 podem ser uniformemente dis- tribuídos. Uma vez que a terminação 300 inclui uma única peça, os abrigos tipo shed 312 podem se localizar ao longo da segunda porção 314, que fun- ciona como um cone de tensão, e ao longo da transição entre a primeira porção 316 e a segunda porção 314. Sendo assim, a fuga e a descarga dis- ruptiva podem ser reduzidas nestas áreas, as quais normalmente sofrem a mais alta intensidade de campo elétrico. (

O corpo de isolamento 310, o primeiro terminal 302 e o segundo terminal 304 incluem um furo 360 para o recebimento de um cabo de alta tensão e um fio terra. O primeiro terminal 302 pode incluir um conector torci- do que se dobra sobre o cabo de alta tensão. O segundo terminal 304 inclui um conector 370 e um furo de terra 374. O furo de terra 374 pode receber o fio terra com o seu isolamento exposto, e o furo pode receber o fio terra com o seu condutor exposto. O conector 370 prende o fio terra no segundo termi- nal 304.

A figura 3 inclui as dimensões exemplares, em milímetros, para uma terminação externa integrada 300 adequada para usos a 138 quilovolts (kV). No entanto, a terminação integrada 300 pode ser projetada para clas- ses maiores de tensão, como, por exemplo, de 220 kV e 500 kV, ou dimen- sionada para aplicações menores, com tensões mais baixas, como, por e- xemplo, de 69 kV. O comprimento total da terminação externa integrada 300, incluindo o primeiro 302 e o segundo 304 conectores é de cerca de 1400 mm. O diâmetro do primeiro terminal é de aproximadamente 86 mm, a dis- tância a partir da extremidade do segundo conector 304 (apenas uma porção do qual sendo mostrada) para o primeiro abrigo sobre o cone de tensão 314 é de aproximadamente.141 mm, sendo a parte mais larga do cone de tensão 314, incluindo o abrigo 312, é 332 mm. Os abrigos 312 da terminação 300 formam um ângulo de 8 graus a partir de uma linha horizontal aproximada- mente perpendicular ao eixo geométrico longitudinal 326 da terminação 300. A porção de extremidade 311 dos abrigos 312 é de modo geral côncava com relação ao segundo conector 304 para que a porção-de extremidade 311 aponte para o segundo conector 304 com um raio de aproximadamente 2,5 mm. Os abrigos 312 incluem uma porção de modo geral convexa 321 com um raio de aproximadamente 12 mm, o que provê uma transição a partir dos abrigos 312 para a superfície externa 320 do corpo de isolamento 310. Além disso, os abrigos 312 se estendem a partir da superfície externa 320 do cor- po de isolamento 310 cerca de 45 mm ou 70 mm e ficam espaçadas aproxi- madamente eqüidistantes ao longo da superfície externa 320 do corpo de isolamento 310 cerca de 48 mm a aproximadamente 52 mm.

Embora várias modalidades da-presente-invenção tenham sido descritas, tornar-se-á aparente àqueles versados na técnica que muitas ou- tras modalidades e implementações são possíveis dentro do âmbito de apli- cação da presente invenção. Assim sendo, a presente invenção não deve ser limitada, exceto em função das reivindicações em anexo e seus equivalentes.

Claims (18)

1. Terminação de uma só peça para cabo de alta tensão, com- preendendo: - um cone de tensão configurado de modo a se conectar à terra; e - uma porção integrada ao cone de tensão e configurada de mo- do a se conectar ao cabo de alta tensão.

2. Terminação, de acordo com a reivindicação 1, compreenden- do ainda um primeiro terminal integrado à porção.

3. Terminação, de acordo com a reivindicação 2, na qual o pri- meiro terminal é configurado de modo à receber o cabo de alta tensão.

4. Terminação, de acordo com a reivindicação 1, compreenden- do ainda um segundo terminal integrado ao cone de tensão.

5. Terminação, de acordo com a reivindicação 4, na qual o se- gundo terminal é configurado de modo a receber um fio terra.

6. Terminação, de acordo com a reivindicação 1, compreenden- do ainda uma pluralidade dos abrigos.

7. Terminação, de acordo com a reivindicação 6, na qual a plura- lidade dos abrigos é integrada à porção.

8. Terminação, de acordo com a reivindicação 6, na qual a plura- lidade dos abrigos se encontra distribuída de uma maneira aproximadamen- te uniforme ao longo da porção.

9. Terminação, de acordo com a reivindicação 6, na qual a plura- lidade dos abrigos é integrada ao cone de tensão.

10. Terminação, de acordo com a reivindicação 6, na qual a plu- ralidade dos abrigos se encontra distribuída de uma maneira aproximada- mente uniforme ao longo do cone de tensão.

11. Terminação, de acordo com a reivindicação 1, na qual a por- ção inclui um formato aproximadamente cilíndrico.

12. Terminação, de acordo com a reivindicação 1, na qual o co- ne de tensão inclui um formato aproximadamente cônico.

13. Terminação, de acordo com a reivindicação 1, compreen- dendo ainda-silicone..

14. Terminação, de acordo com a reivindicação 1, na qual a por- ção transita suavemente para o cone de tensão.

15. Terminação, de acordo com a reivindicação 1, na qual o ca- bo de alta tensão é configurado de modo a suportar uma tensão de, pelo menos, cerca de 69 kV.

16. Terminação para cabo de alta tensão, compreendendo: - um cone de tensão configurado de modo a se conectar à terra; - uma porção configurada de modo a se conectar ao cabo de alta tensão; e - uma pluralidade dos abrigos; em que o cone de tensão, a por- ção e a pluralidade dos abrigos são integrados de modo a formarem uma única peça.

17. Método de fabricação de uma terminação para um cabo de alta tensão, o método compreendendo as etapas de: - moldar um cone de tensão configurado de modo a se conectar à terra; - moldar uma porção configurada de modo a se conectar ao ca- bo de alta tensão; e - moldar uma pluralidade dos abrigos em que o cone de tensão, a porção e a pluralidade dos abrigos são moldados de modo a formar uma única peça integrada.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, no qual a termi- nação é fabricada antes da instalação.