BRPI0720691B1

BRPI0720691B1 - "unidade combinada de ajuste, dispositivo de proteção contra sobretensões e método de montar dispositivo de proteção contra sobretensões".

Info

Publication number: BRPI0720691B1
Application number: BRPI0720691-7A
Authority: BR
Inventors: Johansson Daniel
Original assignee: Abb Technology Ltd.
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2018-04-24
Also published as: US20100053837A1; CN101553887A; JP2010514179A; BRPI0720691B8; JP5329427B2; EP1936639A1; RU2009126103A; RU2427049C2; DE602006007864D1; US8107206B2; CN101553887B; BRPI0720691A2; WO2008077808A1; EP1936639B1

Description

(54) Título: UNIDADE COMBINADA DE AJUSTE, DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÕES E MÉTODO DE MONTAR DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÕES.

(51) Int.CI.: H01C 7/12 (30) Prioridade Unionista: 22/12/2006 EP 06 445076.0 (73) Titular(es): ABB TECHNOLOGY LTD.

(72) Inventor(es): DANIEL JOHANSSON

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para UNIDADE COMBINADA DE AJUSTE, DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÕES E MÉTODO DE MONTAR DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÕES.

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se geralmente a dispositivos de proteção contra sobretensões e mais especificamente é dirigida a protetores contra surtos de média e alta tensão, dotados de um número reduzido de componentes para facilitar a sua montagem.

Antecedentes

Os dispositivos de proteção contra sobretensões são usados para proteger equipamento elétrico dispendioso em sistemas de energia elétrica contra sobretensões. Um produto usual para esta finalidade é constituído de blocos cilíndricos de óxido metálico, por exemplo, de óxido de zinco, denominados de varistores. Estes exibem a propriedade de sua resistência ser alta sob baixa tensão, porém baixa sob alta-tensão.

Quando a tensão operacional é superior àquela que um único varistor pode resistir e ainda exibir uma alta resistência, vários blocos varistores são ligados em série em uma pilha. Para conduzir correntes intensas através de uma pilha, uma pressão de contato suficiente tem de ser realizada entre os blocos. Isto é realizado pela provisão de membros de fixação, que conectam os primeiro e segundo eletrodos extremos, e um dispositivo de ajuste de comprimento previsto entre o primeiro eletrodo e a pilha de varistores, que assegura que os membros de fixação exerçam pressão suficiente sobre os blocos varistores.

Para obter resistência aperfeiçoada à influência mecânica transversal, um membro pivô central é interposto entre o eletrodo extremo inferior e o bloco de óxido de zinco mais próximo na pilha.

Um exemplo de um dispositivo protetor anti-sobretensões da técnica precedentemente existente é apresentado na publicação de patente Européia EP 1625600 A1, que é aqui incorporada a título de referência. Sumário da Invenção

Segue-se folha 1a

1a

Um dos objetivos da presente invenção é apresentar um protetor

Segue-se folha 2 componentes é reduzido ao mínimo.

Outro objetivo é proporcionar um dispositivo de proteção contra sobretensões, que é fácil de montar.

A invenção baseia-se na realização de que o dispositivo de ajuste de comprimento e membro pivô da técnica anterior podem ser combinados em uma só unidade provida entre a pilha de bloco varistores e o eletrodo extremo inferior.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, uma unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô para um dispositivo protetor contra sobretensões é provida, que é caracterizada por uma primeira parte, e por uma segunda parte munida de uma superfície pivô, na qual a primeira e a segunda parte são mutuamente axialmente ajustáveis.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, um dispositivo de proteção contra sobretensões é previsto, compreendendo: uma pilha de uma pluralidade de blocos varistores cilíndricos, que são consecutivamente dispostos na direção axial dos blocos varistores, um primeiro eletrodo de extremidade, um segundo eletrodo de extremidade e dispositivos de fixação, que conectam o primeiro eletrodo extremo com o segundo eletrodo extremo, e uma caixa exterior eletricamente isolante, o dispositivo de proteção anti-sobretensões caracterizado por uma unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô fornecida entre a pilha de blocos varistores e o segundo eletrodo extremo.

De acordo com um terceiro aspecto da invenção, um processo de montar um dispositivo de proteção contra sobretensões, o dito processo que compreende as seguintes etapas: a provisão de um primeiro eletrodo extremo, de um segundo eletrodo extremo, o estabelecimento de uma pilha de uma pluralidade de blocos varistores cilíndricos, que são dispostos em relação consecutiva na direção axial dos blocos varistores entre o primeiro e segundo eletrodos extremos, o fornecimento de um dispositivo de ajuste de comprimento, o fornecimento de uma unidade pivô entre a pilha de blocos varistores e o segundo eletrodo extremo, o fornecimento de dispositivos de fixação, que ligam o primeiro eletrodo extremo com o segundo eletrodo ex3 tremo; e a presença de uma caixa de cobertura eletricamente isolante, o processo caracterizado pelo fato do dispositivo de ajuste de comprimento e da unidade pivô ser integrados como uma unidade única.

Pelo estabelecimento de uma unidade integrada de ajuste de comprimento e unidade pivô, várias vantagens são obtidas. O número de partes no dispositivo de proteção contra sobretensões é reduzido, uma vez que o dispositivo de ajuste de comprimento e a arruela pivô da técnica precedentemente existente são substituídos por uma só unidade. Também, nenhum orifício atravessante é necessário no primeiro eletrodo para manipular o dispositivo de ajuste de comprimento. Finalmente, a provisão de um conjunto combinado de ajuste de comprimento e unidade pivô habilita a extensão de uma rosca completa no segundo eletrodo extremo.

Modalidades preferenciais adicionais são definidas pelas reivindicações subordinadas.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção passa a ser descrita, a título de exemplo, com referência aos desenhos apensos, de acordo com os quais:

figura 1 mostra de maneira esquemática um dispositivo de proteção contra sobretensões embutido em uma caixa eletricamente isolante;

figura 2 mostra de maneira esquemática o dispositivo de proteção contra sobretensões da figura 1 antes de ser embutido na caixa eletricamente isolante; e figura 3 é uma seção axial tomada através de uma combinação de dispositivo de ajuste de comprimento e de membro pivô de acordo com a invenção.

Descrição Detalhada de Modalidades Preferenciais

A seguir será apresentada uma descrição detalhada de uma modalidade preferencial da presente invenção. Na presente descrição, o termo médias e altas tensões será usado para tensões de 1 kV e mais altas. Atualmente, o limite superior em dispositivos comerciais de alta-tensão é de 800 kV, porém mesmo tensões mais altas, tal como de 1000 kV ou maiores, já são construídas ou contempladas no futuro próximo.

Referências são feitas aqui a direções, tal como superior e inferior. Deve ser realizado que estas referências não são de natureza limitativa e somente se reportam ao que é ilustrado nas figuras.

A figura 1 mostra um dispositivo de proteção contra sobreten5 sões 1 com um primeiro eletrodo extremo superior 11 provido para ser conectado com uma tensão de linha, um segundo eletrodo extremo inferior 12 provido para ser ligado à terra, e uma caixa eletricamente isolante 19 encerrando o interior do dispositivo de proteção contra sobretensões 1. Os eletrodos de extremidade 11,12 são produzidos, de preferência, de algum metal apropriado, tal como alumínio.

A figura 2 mostra o dispositivo de proteção contra sobretensões 1 da figura 1 sem a caixa eletricamente isolante. Uma pilha constituída de dezesseis blocos varistor cilíndricos 10, de preferência produzidos de óxido metálico e de seção transversal circular, é interposta entre o eletrodo extre15 mo superior 11 e o eletrodo extremo inferior 12. Os eixos geométricos de simetria dos blocos varistor 10 coincidem de modo a formar uma pilha essencialmente vertical. A altura e o diâmetro dos blocos individuais 10 dependem da aplicação em questão. Um exemplo de dimensões é representado por um diâmetro de 60 nn e uma altura de 40 mm.

Membros de fixação 15 são dispostos em torno da pilha 10 na forma de uma pluralidade de aneis, das quais um anel 15 é mostrado na figura. Os aneis 15 são produto do enrolamento de uma fibra de vidro contínua e impregnada de resina epóxi. Os aneis 15 se estendem em torno dos rebordos 11a do eletrodo extremo superior 11 e dos rebordos 12a do eletro25 do extremo inferior e sujeitam os eletrodos extremos 11, 12 contra a pilha 10, assim gerando a pressão de contato desejada entre os blocos de varistores 10.

No exterior dos aneis 15 existe uma bandagem protetora contrarruptura na forma de uma pluralidade de anéis 16, dois dos quais são mostrados na figura. As bandagens são aplicadas essencialmente no centro da altura para os respectivos blocos de varistor 10. Os anéis 16 são produto do enrolamento de fibras, tais como fibras de aramida em uma matriz de re5 sina epoxídica; e estabelecem estreito contato com os aneis 15 para que estes sejam pressionados contra os blocos de varistores 10. A altura dos anéis 16 depende da aplicação e dimensão apropriada para o exemplo acima mencionado é de 20 mm com uma espessura de 5 mm. Entre dois anéis 16 adjacentes, opostos à superfície de contato entre os blocos varistor 10 em questão, existe uma abertura anular 17, com cerca de 20 mm em altura, para permitir o alívio de pressão no caso da ocorrência de um curto circuito.

Acima do eletrodo extremo inferior 12, entre o eletrodo e a pilha de varistores 10, é provida uma unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô 13, 14. Uma vista seccional detalhada desta unidade é mostrada na figura3. A unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô 13, 14 têm um perfil em seção transversal essencialmente circular, correspondente àquele dos blocos varistor 10, e compreende duas partes interligadas: uma primeira parte superior 13 e uma segunda parte inferior 14 que são mutuamente e axialmente ajustáveis. Estas duas partes são interligadas por intermédio de filetes de rosca cooperantes 13a, 14a sobre a parte superior e inferior, respectivamente. Por intermédio de rotação entre as partes superior e inferior, a extensão total ou altura da unidade 13, 14 pode ser ajustada. A função do ajuste de comprimento é aumentar a extensão da pilha entre os dois eletrodos extremos, isto é, a pilha de varistores e o ajuste de comprimento combinado e a unidade pivô, para que a força de fixação nos aneis 15 efetivamente imprima a pressão de contato desejada entre os blocos varistor na pilha 10.

A superfície do fundo da parte inferior 14 é munida de um pivô de maneira a descarregar a pilha de varistores e reduzir a ocorrência de intervalos entre blocos durante tensões mecânicas horizontais sobre o dispositivo de proteção contra sobretensões. O pivô se apresenta na forma de uma parte externa em declive 14b da superfície do fundo. A condição em declive habilita um determinado grau de inclinação da unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô 13, 14 que evita ou pelo menos reduz a tensão mecânica sobre a pilha de varistor 10, o raio do pivô pode ser determinado de alguma maneira apropriada, tal como por simulações.

A parte inferior 14 é munida de um orifício atravessante axial central 14c alinhado com um orifício axial 13b na superfície de fundo da parte superior 13. O orifício axial 13b tem uma configuração em seção transversal não-circular, de preferência um perfil em seção transversal não-circular. Este orifício não circular é usado durante a montagem, conforme será explicado abaixo.

Um método de montagem do dispositivo de proteção antisobretensões passa a ser descrito. Primeiramente, os blocos varistores 10, os eletrodos extremos 11, 12 e a unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô 13, 14 são providos em um berço da maneira mostrada na figura 2. A unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô tem seu comprimento mínimo quando colocada no berço. Ao aneis 15 são então afixados aos eletrodos extremos e os dois eletrodos extremos 11,12 são mutuamente afastados, de modo a estender os aneis flexíveis 15. A parte superior 13 da unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô é então girada, enquanto a parte inferior 14 é mantida fixada contra rotação. O comprimento da unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô é estendido tanto quanto possível, com os aneis flexíveis estendidos para conferir uma força de protensão sobre a pilha de blocos 10. A rotação da parte superior 13 é efetuada de preferência por intermédio de uma chave de parafuso com cabeça de encaixe sextavada, que é inserida no interior do orifício 13b através de um orifício axial (não-mostrado), através do eletrodo inferior 12 e do orifício atravessante 14c na parte inferior 14.

Após a unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô ter sido estendida, os dois eletrodos extremos são liberados para que exerçam uma pressão sobre a pilha de varistor 10 por intermédio da força nos aneis 15. A bandagem protetora de resistência ao arrebentamento 16 é aplicada à pilha de varistor, onde, após a montagem compreendendo a pilha de varistor, a unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô, e os eletrodos extremos, é fornecida na caixa protetora 19.

Uma modalidade preferencial do dispositivo de proteção contra sobretensões de acordo com a invenção foi descrita. Aqueles versados na técnica percebem que esta modalidade poderia ser variada dentro do âmbito das reivindicações apensas. Assim, embora um único dispositivo de proteção anti-sobretensões tenha sido mostrado e descrito, será realizado que dois ou mais dispositivos de proteção contra-sobretensões podem ser liga5 dos em série para o controle de tensões mais elevadas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô para um dispositivo de proteção contra sobretensões, caracterizada por:

- uma primeira parte (13);

- uma segunda parte (14) dotada de uma superfície pivô;

- em que as primeira e segunda partes são mutuamente axialmente ajustáveis.
2. Unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato das primeira e segunda partes (13, 14) serem interligadas por intermédio de filetes de rosca cooperantes (13a, 14a) sobre as primeira e segunda partes, respectivamente.
3. Unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato da superfície pivô compreender uma parte externa em declive (14b) da superfície do fundo da segunda parte (14).
4. Unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, caracterizada pelo fato da segunda parte (14) ser provida de orifício atravessante central axial (14c) alinhado com um orifício axial não-circular (13b) na superfície do fundo da primeira parte (13).
5. Dispositivo de proteção contra sobretensões (1) que compreende:

- um primeiro eletrodo de extremidade (11);

- um segundo eletrodo de extremidade (12);

- uma pilha (10) de uma pluralidade de blocos varistores cilíndricos (10), que são dispostos consecutivamente na direção axial dos blocos varistor (10) entre os primeiro e segundo eletrodos extremos;

- dispositivos de fixação (15), que conectam o primeiro eletrodo extremo (11) com o segundo eletrodo extremo (12); e

- uma caixa externa (19), eletricamente isolante; caracterizado por uma unidade combinada de ajuste de comprimento e pivô como definida em qualquer uma das reivindicações 1-4 providas entre a pilha de blocos varistores e o segundo eletrodo extremo.
6. Método de montar um dispositivo de proteção contra sobretensões, o dito método compreendendo as seguintes etapas:

5 - fornecimento de um primeiro eletrodo extremo (11); e

- fornecimento de um segundo eletrodo extremo (12);

- fornecimento de uma pilha (10) de uma pluralidade de blocos varistores cilindros (10), que são consecutivamente dispostos na direção axial dos blocos varistores (10) entre o primeiro e segundo eletrodos extre10 mos;

- fornecimento de um dispositivo de ajuste de comprimento (13);

- fornecimento de uma unidade pivô (14) entre a pilha de blocos varistores e o segundo eletrodo extremo;

- fornecimento de dispositivos de fixação (15), que conectam o 15 primeiro eletrodo extremo (11) com o segundo eletrodo extremo (12); e

- fornecimento de uma caixa externa eletricamente isolante (19); caracterizado pelo fato do dispositivo de ajuste de comprimento e a unidade pivô serem interligados e providos como uma só unidade integrada.

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