BRPI0708142A2 - disposição de proteção elétrica - Google Patents

Abstract

DISPOSIçãO DE PROTEçãO ELéTRICA. A presente invenção refere-se a uma disposição de proteção elétrica (1) de uma linha de alta voltagem tendo pelo menos dois elementosde acopíamento (2a, 2b), em que os elementos de acoplamento têm, cada um, um eletrodo de controle tubular (4a, 4b) em torno de um condutor de linha e são circundados por uma barreira (6a, 6b). Devido ao fato de que a redução nos diâmetros do eletrodo de controle e da barreira é adequada, uma em relação à outra, uma barreira desacoplada desse modo pode ser usada para tensionar, mecanicamente, os sistemas de acoplamento que foram empurrados um dentro para dentro do outro.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSIÇÃODE PROTEÇÃO ELÉTRICA".

A presente invenção refere-se a uma disposição de proteçãoelétrica de umá linha de alta voltagem tendo um primeiro elemento de aco-plamento e pelo menos um segundo elemento de acoplamento correspon-dente, em que os elementos de acoplamento podem ser empurrados umpara o outro e tem, em cada invólucro, um eletrodo de controle tubular emtorno de uma linha condutora, e os eletrodos de controle tubular estão, emcada invólucro, protegidos por pelo menos uma barreira de isolamento tubu-lar e estão conectados a ele.

Ao mesmo tempo, o objeto da presente invenção é um elementode acoplamento para uma disposição de proteção elétrica para uma linha dealta voltagem tendo um eletrodo de controle tubular e uma barreira de isola-mento tubular.

A conexão elétrica das instalações elétricas, particularmente ins-talações de alta voltagem, é muito dispendiosa no que se refere à proteçãoelétrica das linhas de voltagem de entrada e de saída. No caso de instala-ções elétricas de "lead-outs" e "lead-throughs", em particular, precisa-se pro-ver proteção elétrica o tempo todo e por todo o percurso da linha. Em parti-cular em casos em que a instalação elétrica é um transformador cheio deóleo, ou uma bobina estranguladora para voltagens de operação elevada,respectivamente, a rota da linha é disposta em uma cúpula arredondada econtendo óleo da instalação elétrica correspondente.

A proteção elétrica da linha condutora é indispensável, especi-almente para voltagens diretas elevadas, como ocorre no caso de transmis-sões de corrente direta de alta voltagem.

Se for necessário compensar o comprimento entre duas peçasde conexão, os assim chamados pontos desconectados consistindo em doiseletrodos deslocáveis, isolados com papel, podem ser localizados nos con-dutores dessas instalações elétricas. Além disso, esses pontos de descone-xão são preferivelmente equipados com um sistema de barreira que encerrao eletrodo de controle, em que um fluido de isolamento, particularmenteóleo, circula e, assim, suporta o efeito de proteção de isolamento.

Atualmente os pontos dé desconexão são conhecidos, nos quaisos eletrodos de controle correspondentes podem ser empurrados um paradentro do outro. Nessa disposição, porém, é problemático que as barreirassejam projetadas de modo tal que os elementos adicionais sejam integradosnas barreiras para fins de travamento. Em particular, os alargamentos emforma de cunha e os elementos geométricos similares são adaptados aosrequisitos elétricos e são usados, ao mesmo tempo, para cunhar a maiorparte do sistema de barreira de duas partes para além do ponto de descone-xão. Além disso, uma primeira peça de acoplamento do ponto de descone-xão é convenientemente equipada com um diâmetro menor do que o corres-pondente segundo elemento de acoplamento. O diâmetro alterado em cone-xão com os elementos adicionais do sistema de barreira localizados direta-mente no eletrodo de controle resulta em uma cunhagem dos elementos deacoplamento empurrados um para o outro. Porém, é problemático que oselementos de acoplamento sejam fechados precisamente em apenas umaposição, de modo que os elementos de acoplamento precisem se encaixarprecisamente um no outro com relação ao ponto de fechamento. Os com-primentos axiais excessivos, ou insuficientes das linhas podem, portanto, sercompensados apenas parcialmente, ou podem não ser absolutamente com-pensados com a tecnologia convencional, via os elementos de acoplamentono ponto de desconexão.

Assim, a patente DE 690 24 335 T2 descreve um soquete paravoltagens diretas elevadas. De acordo com a invenção, um controle capaciti-vo do campo elétrico é obtido por meio de um corpo capacitor disposto emtorno do ponto de desconexão. Nessa disposição, uma posição é definida nadireção axial com relação ao condutor de linha, o qual é construído como umtipo de cone truncado reto, apontado para fora, é definido na dependênciados raios do corpo capacitor que são dispostos um dentro do outro.

Além disso, a patente DE 690 12 258 T2 apresenta uma paredede capacitor interna para controlar o campo da conexão de linha de um con-dutor de transformador. De acordo com a presente invenção, a parede deisolamento do capacitar irá impedir o arqueamento da voltagem elétrica, emque essa barreira é adequada para controlar, em termos de capacidade deresistência, o campo elétrico e é dimensionada de modo tal que as voltagense as resistências do campo que ocorrem na área respectiva não levem àdestruição das barreiras.

Além disso, a patente DE 690 12 258 T2 apresenta um elementode isolamento para dispositivos de voltagem elevada. De acordo com a pre-sente invenção, um cilindro de isolamento é reduzido com relação à sua es-pessura de parede e chanfrado em uma área de sobreposição, de modo queum cilindro de isolamento correspondente com correspondente redução naespessura da parede e uma parte chanfrada na área de sobreposição é u-sada na área de sobreposição.

O fator desvantajoso em todas as soluções da técnica anterior éque um tensionamento mecânico das barreiras um no outro não permitequalquer tolerância, ou apenas uma ligeira tolerância com relação ao pontode fechamento dos elementos de acoplamento um contra o outro. Devido àposição dos elementos de inclinação no sistema de barreira e devido à partechanfrada das barreiras correspondentes, respectivamente, não é possívelselecionar, livremente, a distância axial entre as barreiras e, assim, tambémos eletrodos de controle, dentro de uma certa faixa. Porém, isso é necessá-rio se, quando subseqüencialmente, duas linhas são conectadas, nenhumaprecisão completa de encaixe é dada aqui e, também porque esse ponto dedesconexão também é usado para compensar os elementos de proteçãocorrespondentes dispostos em torno do ponto de desconexão.

Portanto, um objeto da presente invenção é evitar as desvanta-gens acima mencionadas da técnica anterior e prover a proteção que podeser rápida e simplesmente produzida e garante uma grande tolerância comrelação aos elementos de acoplamento um em relação ao outro. Ao mesmotempo, as duas rotas de linha devem ser plugáveis.

O objeto é obtido pelos aspectos caracterizantes da reivindica-ção 1 da patente. De acordo com a invenção, é provido que, em uma áreade sobreposição, pelo menos uma barreira de isolamento tubular não é me-canicamente conectada ao respectivo eletrodo de controle e o eletrodo decontrole tubular e a barreira de isolamento tubular têm um diâmetro variávelcomparado com o diâmetro externo fora da área de sobreposição, os diâme-tros das barreiras de isolamento tubular dos dois elementos de acoplamentosendo encaixados um no outro de modo tal que as barreiras de isolamentotubular se sobreponham quando são empurradas uma para a outra e tensio-nam, mecanicamente, uma a outra. Devido ao desacoplamento de um ele-mento de acoplamento na área de sobreposição, a resistência mecânica po-de ser garantida por meio da barreira, levando-se em consideração as carac-terísticas de isolamento. Ao mesmo tempo, isso permite que os diâmetrosbásicos da rota de linha, dos eletrodos de controle e das barreiras permane-çam idênticos na área externa das respectivas disposições de proteção e,até esse ponto, o gasto para a produção de eletrodos de controle e das bar-reiras que os protegem, com diferentes diâmetros, não estão presentes. A-demais, isso garante que a circulação de um meio de circulação entre a bar-reira e o eletrodo de controle tubular, o meio de isolamento é usado aquicomo isolamento adicional e para orientação do campo elétrico. O objetivoda disposição de proteção, de acordo com a invenção, é obter um controlede resistência do campo de voltagem direta elétrico pela forma dos eletro-dos, a forma e a espessura do material de isolamento e a disposição e es-pessura das barreiras que obedecem aos parâmetros de dimensionamentoelétrico, tal como resistências do campo de voltagem direta máximo e resis-tências do campo de voltagem tangencial elétrico permissível.

Tubular, no sentido da invenção, significa que os elementos as-sim correspondentemente designados têm uma extensão longitudinal e sãoconstruídos sobre uma seção transversal quase circular. Porém, nessa dis-posição, o elemento em cada caso designado desse modo não precisa sercompletamente construído como um tipo de tubo, mas também tem abertu-ras e aberturas parciais segmento por segmento. A definição "circular" tam-bém inclui seções transversais que desviam disso, tal, como, por exemplo,estruturas elípticas, triangulares ou multiangulares.

O número de elementos de acoplamento em um ponto de des-conexão não é limitado. Assim, três ou quatro elementos de acoplamentopodem também ser combinados em cada caso, para formar um ponto deconexão. As adaptações necessárias das barreiras e os eletrodos de contro-le para empurrar, correspondentemente, um para o outro e tensionar emuma disposição de quatro elementos são, então, possíveis por meio de ele-mentos adicionais adequados tais como, por exemplo, elementos em formade L nas barreiras e nos eletrodos de controle para elementos de acopla-mento em cada caso dispostos em ângulos retos um do outro.

Em uma modalidade vantajosa, as barreiras de isolamento tubu-lar são construídas para serem quase paralelas na direção do deslocamentodos elementos de acoplamento com relação à rota de linha na área de so-breposição. Isso garante que, quando os elementos de acoplamento sãoempurrados um para o outro, as barreiras que se estendem paralelas à rotade linha e empurradas uma para a outra, são simultaneamente empurradasuma para a outra e podem ser tensionadas uma em relação à outra.

As barreiras de isolamento tubular são vantajosamente construí-das na área de sobreposição. A construção escalonada das barreiras na á-rea de sobreposição garante que, por um lado, é dada uma maior estabilida-de mecânica com relação às barreiras que ficam fora da área de sobreposi-ção. Ao mesmo tempo, isso provê um alinhamento paralelo da área de ex-tremidade das barreiras na área de sobreposição.

As barreiras de isolamento tubular consistem, vantajosamente,pelo menos parcialmente, em placa prensada.

As barreiras de isolamento tubular dos respectivos elementos deacoplamento são vantajosamente construídas como um sistema de barreirana área de sobreposição em que as barreiras individuais dos elementos deacoplamento se sobrepõem, pelo menos parcialmente, e/ou mecanicamentetensionam uma à outra e um fluido de isolamento, particularmente um óleo,pode ser circulado dentro do sistema de barreira. Isso garante que a orienta-ção do campo seja garantida também nas áreas distantes da linha por meiode um sistema de barreira de etapas múltiplas. O uso do placa prensada eda sobreposição parcial correspondente dos componentes individuais dosistema de barreira um em relação ao outro, em particular, garante que ofluxo do fluido de isolamento, particularmente de um óleo de isolamento,permaneça garantido dentro dos dutos assim formados.

O eletrodo de controle tem, vantajosamente, um isolamento, pre-ferivelmente de papel, o isolamento, em particular, sendo disposto entre oeletrodo de controle tubular e a respectiva barreira de isolamento tubular.

Em uma modalidade vantajosa, as barreiras de isolamento tubu-lar, empurradas umas contra as outras, dos elementos de acoplamento sesobrepõem em até 500 mm, preferivelmente 10 mm. No caso de transmis-sões de corrente direta, de alta voltagem, em particular, uma área grande desobreposição é vantajosa para a orientação de campo resistivo elétrico.

O objeto também é obtido pelos aspectos caracterizantes da rei-vindicação 9. Provê-se que a barreira de isolamento tubular não é conectadaao eletrodo de controle tubular em uma área de acoplamento do elementode acoplamento e tem um diâmetro reduzido, comparado com o diâmetrofora da área de acoplamento. Essas medidas garantem que nenhum diâme-tro diferente de tubo seja necessário para os eletrodos de controle ou paraas barreiras, respectivamente. Ao mesmo tempo, isso provê uma possibili-dade de conectar a barreira como um elemento de acoplamento mecânicoem conjunto com as características de isolamento.

A área de acoplamento de um elemento de acoplamento no sen-tido da presente invenção é menor do que a área de sobreposição da dispo-sição de proteção, a área de acoplamento sendo aproximadamente metadeda extensão da área de sobreposição em uma primeira aproximação.

Alem disso, provê-se, de acordo com a invenção, que a barreirade isolamento tubular tenha uma resistência mecânica na área de acopla-mento e/ou consiste em, pelo menos parcialmente, em placa prensada.

De acordo com a invenção, o elemento de acoplamento é cons-truído de modo tal que o eletrodo de controle tubular e/ou a barreira de iso-lamento tubular são construídos para serem escalonados e, em particular,são alinhados em paralelo com a extensão longitudinal da linha condutora.

De acordo com a invenção, provê-se que a barreira de isolamen-to tubular seja construída como um sistema de barreira que é circundadopelo menos na área de acoplamento. Em uma modalidade vantajosa, a bar-reira de isolamento tubular é mecanicamente reforçada na direção longitudi-nal, pelo menos na área de acoplamento. O reforço pode ser produzido en-volvendo-se a barreira de isolamento com uma fita de reforço na área deacoplamento e aplicando-se materiais adicionais e/ou pela impregnação pormeio de uma resina.

Em uma modalidade vantajosa, o eletrodo de controle tubular ea barreira de isolamento tubular tem um diâmetro reduzido na área de aco-plamento comparado com o diâmetro na área externa, o diâmetro da barreirade isolamento tubular sendo maior na área de acoplamento do que o diâme-tro do eletrodo de controle tubular. Isso garante que a barreira circunda oeletrodo de controle com relação ao condutor de linha.

Outras modalidades vantajosas são obtidas a partir das sub-reivindicações. Algumas modalidades exemplificativas são explicadas pormeio das figuras, nas quais:

A figura 1 mostra um lado de vista diagramática da disposiçãode proteção elétrica de acordo com a invenção;

As figuras 2a, 2b mostra uma vista diagramática das disposiçõesde proteção elétrica, de acordo com a invenção, para os dois estados quan-do os elementos de acoplamento são empurrados;

A figura 3 mostra uma vista diagramática de uma disposição deproteção elétrica, de acordo com a invenção, como ponto de desconexãoentre dois enrolamentos.

A figura 1 mostra uma disposição de proteção elétrica 1, de a-cordo com a invenção, na qual os elementos de acoplamento 2a, 2b sãoempurrados um contra o outro. O eletrodo de controle 4a do primeiro ele-mento de acoplamento 2a tem uma pequena distância radial comparadacom o eletrodo de controle 4b do segundo elemento de acoplamento 2b. Oseletrodos de controle 4a, 4b têm uma camada de isolamento 10. Na área desobreposição, tanto as barreiras de isolamento 6a, 6b têm um diâmetro dife-rente do que os eletrodos de controle 4a, 4b. ao mesmo tempo, pelo menosum eletrodo de controle 4a não é conectado mecanicamente à barreira as-sociada 6a. Isso resulta na vantagem de que a barreira tubular 6a η área desobreposição 7, diferente das características de isolamento e controle docampo elétrico, também é usada para tensionar, mecanicamente, os respec-tivos elementos de acoplamento 2a, 2b. O condutor de linha 11 é localizadono centro do desenho. A vista do lado diagramático representa uma repre-sentação rotacionalmente simétrica da disposição de proteção 1, de acordocom a invenção. Em desacordo, o eletrodo de controle tubular 4a e/ou a bar-reira de isolamento tubular 6 a também tem aberturas e aberturas parciais,de modo que nenhuma simetria rotacional completa do desenho da figura 1e das figuras subseqüentes 2a e 2b possam existir.

As figuras 2a e 2b mostram dois estados de tensionamento dife-rentes da disposição de proteção 1. Na figura superior, como a figura 2a,mostra-se que as áreas de sobreposição 7 das barreiras 3, 6a, 6b e dos ele-trodos de controle 4a, 4b é pequeno. Empurrando os elementos de acopla-mento 2a, 2b um para o outro, de acordo com a figura 2b também garanteproteção elétrica da disposição de proteção 1 na área de sobreposição 7 e,ao mesmo tempo, provê a possibilidade de compensação na direção axial.Porém, em ambos os estados mostrados, o tensionamento mecânico e aproteção elétrica da disposição de proteção 1, de acordo com a invenção, jáestão garantidos. Os elementos de acoplamento 2a, 2b podem ser adicio-nalmente fixados um em relação ao outro por meio de elementos de fixaçãoexterna (não-mostrados).

A figura 3 mostra a disposição de proteção elétrica 1, de acordocom a invenção, como um ponto de desconexão entre dois enrolamentos 9de um transformador, particularmente um transformador de corrente diretade alta voltagem. A possibilidade de compensação axial para os comprimen-tos excessivos, ou insuficientes, das linhas 10 ao longo da rota da linha pro-porciona a possibilidade de encaixe dos "lead-outs" a partir dos enrolamen-tos correspondentes 9 precisamente um no outro. Portanto, nenhum pós-tratamento correspondente e encaixe preciso dos elementos de acoplamento2a, 2b um no outro, na área de sobreposição, é necessário.Nessa disposição, também é vantajoso que os eletrodos de con-trole 4a, 4b precisem de um revestimento de papel de isolamento reduzidono ponto de desconexão. O resultado é que ocorre um campo de voltagemdireta menor nò papel da área de ponto de desconexão e os parâmetros dedesign elétrico permissível são mantidos. O gasto com produção é reduzido,uma vez que os elementos geométricos correspondentemente adicionaispara o tensionamento são desnecessários, os que, ao mesmo tempo, nãopermite qualquer variabilidade com relação à compensação axial dos ele-mentos de acoplamento 2a, 2b um em relação ao outro. A primeira barrreira6a é fixada no respectivo eletrodo de controle tubular 4a. Um sistema de bar-reira correspondente 3, 6a, 5b pode conduzir um campo de voltagem direta.

Claims (16)

1. Disposição de proteção elétrica (1) de uma linha de alta volta-gem tendo um primeiro elemento de acoplamento (2a) e pelo menos um se-gundo elemento de acoplamento correspondente (2b), em que os elementosde acoplamento (2a, 2b) podem ser empurrados um para o outro e tem, emcada invólucro, um eletrodo de controle tubular (4a, 4b) em torno de umalinha condutora (11), e os eletrodos de controle tubular estão, em cada invó-lucro, protegidos por pelo menos uma barreira de isolamento tubular (6a, 6b)e estão conectados a ela, caracterizada pelo fato de que pelo menos umadas barreiras dé isolamento tubular (6a) não está conectada ao respectivoeletrodo de controle (4a) na área de sobreposição (7) e o eletrodo de contro-le tubular (4 a)e a barreira de isolamento tubular (6a) têm um diâmetro variá-vel, os diâmetros das barreiras de isolamento tubular (6a, 6b) dos dois ele-mentos de acoplamento (2a, 2b) sendo encaixados um ao outro de modo talque as barreiras de isolamento tubular (6a, 6b) se sobrepõem quando sãoempurradas uma para a outra e tensionam, mecanicamente, uma a outra.

2. Disposição de proteção elétrica (1), de acordo com a reivindi-cação 1, caracterizada pelo fato de que as barreiras de isolamento tubular(6, 6b) são construídas para serem quase paralelas à direção de desloca-mento dos elementos de acoplamento (2a, 2b) com relação à linha conduto-ra (11 )na área de sobreposição (7).

3. Disposição de proteção elétrica (1), de acordo com as reivin-dicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as barreiras de isolamentotubular (6a, 6b) são construídas para serem escalonadas na área de sobre-posição (7).

4. Disposição de proteção elétrica (1), de acordo com qualqueruma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que as barrei-ras de isolamento tubular (6a, 6b) consistem, pelo menos parcialmente, emplaca prensada.

5. Disposição de proteção elétrica (1), de acordo com qualqueruma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que as barrei-ras de isolamento tubular (6a, 6b) são construídas como um sistema de bar-reira (3, 6a, 6b) que circunda a área de sobreposição (7), em que as barreirasindividuais (3, 6a, 6b) dos elementos de acoplamento (2a, 2b), pelo menosparcialmente, se sobrepõem e/ou tensionam, mecanicamente, uma a outra, e umfluido de isolamento, particularmente óleo, podem ser circulados dentro doSistema de barreira (3, 6a, 6b).

6. Disposição de proteção elétrica (1), de acordo com uma dasreivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o eletrodo de con-trole tubular (4a) tem um isolamento (10), preferivelmente de papel, o isola-mento (10), em particular, sendo disposto entre o eletrodo de controle tubu-lar (4a) e a barreira de isolamento tubular associada (6a).

7. Disposição de proteção elétrica (1), de acordo com a reivindi-cação 1, caracterizada pelo fato de que as barreiras de isolamento (3, 6a,-6b), empurradas uma contra a outra, dos elementos de acoplamento (2a, 2b)se sobrepõem até 500 mm, preferivelmente 10 mm.

8. Disposição de proteção elétrica (1), de acordo com qualqueruma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os eletro-dos de controle tubular (4a, 4b) empurrados um contra o outro têm uma dis-tância radial de até 20 mm.

9. Elemento de acoplamento (2a) de uma disposição de prote-ção elétrica (1) para uma linha de alta voltagem tendo um eletrodo de contro-Ie tubular (4a) e uma barreira de isolamento tubular (6a), a barreira de isola-mento tubular (6a) sendo conectada ao eletrodo de controle tubular (4a),caracterizado pelo fato de que a barreira de isolamento tubular (6a) não éconectada ao eletrodo de controle tubular (4a) em uma área de acoplamento(8) do elemento de acoplamento (2a) e tem um diâmetro variável comparadocom o diâmetro da barreira de isolamento tubular (6 a)fora da área de aco-plamento (8).

10. Elemento de acoplamento (2a), de acordo com a reivindica-ção 9, caracterizado pelo fato de que a barreira de isolamento tubular (6a)tem uma resistência mecânica e/ou, pelo menos parcialmente, contém placaprensada na área de acoplamento (8).

11. Elemento de acoplamento (2a), de acordo com as reivindica-ções 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o eletrodo de controle tubular(4a) tem um diâmetro variável na área de acoplamento (8) comparado com oeletrodo de controle tubular (4a) fora da área de acoplamento (8).

12. Elemento de acoplamento (2a), de acordo com uma das rei-vindicações de 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o eletrodo de controletubular (4a) e/ou a barreira de isolamento tubular (6a) são construídos paraserem escalonados e, em particular, em paralelo com a extensão longitudi-nal de um condutor de linha (11).

13. Elemento de acoplamento (2a), de acordo com uma das rei-vindicações de 9 a 12, caracterizado pelo fato de que a barreira de isolamen-to tubular (6a) é construída como um sistema de barreira (6a, 3) que pelomenos circunda a área de acoplamento (8).

14. Elemento de acoplamento (2a), de acordo com uma das rei-vindicações de 9 a 13, caracterizado pelo fato de que a barreira de isolamen-to tubular (6a) é mecanicamente reforçada pelo menos na área de acopla-mento (8).

15. Elemento de acoplamento (2a), de acordo com uma das rei-vindicações de 9 a 14, caracterizado pelo fato de que o eletrodo de controletubular (4a) e a barreira de isolamento tubular (6a) tem um diâmetro reduzi-do comparado com a área externa na área de acoplamento (8), o diâmetroda barreira de isolamento tubular (6a) sendo maior na área de acoplamento(8) do que o diâmetro do eletrodo de controle tubular (4a).

16. Elemento de acoplamento (2a), de acordo com uma das rei-vindicações de 9 a 15, caracterizado pelo fato de que o eletrodo de controletubular (4a) tem um elemento arredondado que é isolado.