BRPI0806852A2

BRPI0806852A2 - Transformador

Info

Publication number: BRPI0806852A2
Application number: BRPI0806852-6A
Authority: BR
Inventors: Volker Werner Hanser
Original assignee: Volker Werner Hanser
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2014-04-29
Also published as: DE102007006005B3; CN101606209A; JP2010518612A; EA015163B1; AU2008213339A1; ZA200904525B; EP2115754A1; KR20090114373A; EA200970730A1; CA2675502A1; WO2008095660A1; US20100109830A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TRANSFOR- MADOR".

A presente invenção refere-se a um transformador compreen- dendo um isolamento de tensão entre um enrolamento de tensão superior e um enrolamento de tensão inferior para separação de potencial. Em particu- lar, a invenção refere-se a um transformador de alta-tensão, em particular ao isolamento para separação de potencial entre enrolamento de tensão supe- rior e enrolamento de tensão inferior. Além disso, a invenção refere-se a um arranjo de isolamento para separação de potencial entre um enrolamento de tensão superior e um enrolamento de tensão inferior de um transformador.

Transformadores de alta-tensão são necessários para correla- cionar diferentes níveis de tensão. Por exemplo, um transformador de forno do tipo óleo transforma uma tensão de 110 kV em uma tensão de 1,5 kV, um transformador de rede elétrica do tipo óleo transforma uma tensão de 110 kV em 0,4 kV, e um transformador de distribuição do tipo seco transforma uma tensão de 33 kV em 0,4 kV. As potências para tais transformadores iniciam em aproximadamente 0,4 megawatt e podem atingir a mais que 100 mega- watts.

Um problema consiste em que, com transformadores de alta- tensão na faixa de potência, isolamento de óleo se torna necessário tal como com uma tensão de aproximadamente 36 kV, ou com isolamento seco abai- xo de 36 kV, grandes distâncias de ar entre enrolamento de tensão superior e enrolamento de tensão inferior têm que ser fornecidas, ou uma fundição total muito cara usando material de resina se torna necessária. Usando iso- lamentos secos conhecidos, descarga parcial acontece na superfície do iso- lamento no caso de altas-tensões, restringindo a segurança operacional do transformador ou tornando a construção do mesmo impossível.

Hoje em dia, não existem transformadores de alta-tensão co- nhecidos na faixa de alta potência que possam trabalhar sem isolamento de óleo acima de 36 kV. Transformadores de núcleo seco são construídos sem isolamento de óleo até uma tensão de 36 kV. Estes são transformado- res fundidos de resina nos quais uma resina de fundição é usada para isso- lamento. Além disto, materiais isolantes usando uma estrutura de múltiplas camadas são conhecidos. Entretanto, estes não têm camadas condutoras eletricamente de potencial definido em combinação com camadas isolantes e camadas semicondutoras. Além do mais, existem transformadores de nú- 5 cleo seco puros até 20 kV, entretanto, com a desvantagem em que estes exigem distâncias de ar muito grandes que por sua vez exigem grandes di- mensões e são muito caros.

O documento DE 17 63 515 A revela um transformador de alta- tensão no qual uma estrutura de camadas do isolamento de alta-tensão 10 compreende uma camada condutora eletricamente em potencial de tensão superior e uma camada condutora eletricamente adicional em potencial de tensão inferior. Por causa das relações de potencial, descargas parciais o- correm na superfície tendo a tensão inferior aplicada a ela, causando destru- ição do isolamento.

É um objetivo da invenção fornecer um arranjo de isolamento

para separação de potencial entre o enrolamento de tensão superior e o en- rolamento de tensão inferior de um transformador e, respectivamente, um transformador tendo um arranjo de isolamento correspondente que, em mai- ores tensões, por exemplo, acima de 36 kV, não necessite isolamento de 20 óleo e com o qual as distâncias de ar em tensões inferiores, por exemplo, abaixo de 36 kV, possam ser reduzidas, respectivamente.

A invenção refere-se a um transformador de acordo com os re- cursos da reivindicação 1. Além disso, a invenção refere-se a um arranjo de isolamento de acordo com os recursos da reivindicação 21. Aperfeiçoamen- tos e modalidades vantajosas da invenção estão indicados nas reivindica- ções dependentes.

Em particular, a invenção refere-se a um transformador tendo um arranjo de isolamento entre um enrolamento de tensão superior e um enrolamento de tensão inferior para separação de potencial, o dito arranjo 30 tendo uma estrutura de camadas, compreendendo um isolamento interno fornecido entre o enrolamento de tensão superior e o enrolamento de tensão inferior e tendo pelo menos uma camada semicondutora adjacente a ele, isto é, estando contígua ao mesmo.

Além disto, a invenção refere-se em particular a um arranjo de isolamento para separação de potencial entre um enrolamento de tensão superior e um enrolamento de tensão inferior de um transformador, o dito 5 arranjo tendo uma estrutura de camadas, compreendendo um isolamento interno para ser arranjado entre o enrolamento de tensão superior e o enro- lamento de tensão inferior e tendo pelo menos uma camada semicondutora adjacente a ele.

A vantagem da invenção consiste em que ela torna possível 10 concretizar um transformador acima de uma tensão relativamente alta, por exemplo, de 36 kV, sem um projeto do tipo de óleo arriscado e, respectiva- mente, reduzir descarga parcial e as distâncias de ar no caso de tensões relativamente baixas, por exemplo, abaixo de 36 kV, e assim reduzir as di- mensões do transformador. Em particular, descargas parciais para o exterior 15 podem ser reduzidas de forma considerável ou podem ser impedidas com- pletamente.

Em uma modalidade, o isolamento interno, em um primeiro lado e em um segundo lado do mesmo, estes sendo em particular lados opostos, pode ser adjacente a cada uma camada semicondutora.

Em uma modalidade adicional, o transformador compreende

uma primeira camada condutora eletricamente que tem um primeiro potenci- al definido aplicado a ela e é arranjada entre o enrolamento de tensão supe- rior e o isolamento interno. Em particular, a primeira camada condutora ele- tricamente tem um primeiro potencial definido aplicado a ela que é igual ou pelo menos próximo à tensão superior do enrolamento de tensão superior.

Em uma outra modalidade, o transformador como uma alternati- va ou além do mais compreende uma segunda camada condutora eletrica- mente que tem um segundo potencial definido aplicado a ela e que é arran- jada entre o enrolamento de tensão inferior e o isolamento interno. Em parti- 30 cular, a segunda camada condutora eletricamente tem um segundo potencial definido aplicado a ela que é igual ou pelo menos próximo à tensão inferior do enrolamento de tensão inferior. As camadas condutoras eletricamente podem ser alimentadas a partir de uma fonte de tensão externa, a qual pode ter um dispositivo de limi- tação de corrente, ou pelas tensões de enrolamento do transformador.

Em uma modalidade adicional da invenção, o transformador 5 compreende um primeiro isolamento interno fornecido entre o enrolamento de tensão superior e o enrolamento de tensão inferior e tendo pelo menos uma primeira camada semicondutora adjacente a ele, assim como um se- gundo isolamento interno fornecido entre o enrolamento de tensão superior e o enrolamento de tensão inferior e tendo pelo menos uma segunda camada 10 semicondutora adjacente a ele.

Nesta modalidade, pode ser fornecida uma primeira camada condutora eletricamente que tem um primeiro potencial definido aplicado a ela e é arranjada entre o enrolamento de tensão superior e o primeiro isola- mento interno e, além disso, uma segunda camada condutora eletricamente 15 que tem um segundo potencial definido aplicado a ela e é arranjada entre o primeiro isolamento interno e o segundo isolamento interno, assim como uma terceira camada condutora eletricamente que tem um terceiro potencial definido aplicado a ela e é arranjada entre o enrolamento de tensão inferior e o segundo isolamento interno.

Em particular, a primeira camada condutora eletricamente tem

um primeiro potencial definido aplicado a ela que é igual ou pelo menos pró- ximo à tensão superior do enrolamento de tensão superior, e a terceira ca- mada condutora eletricamente tem um terceiro potencial definido aplicado a ela que é igual ou pelo menos próximo à tensão inferior do enrolamento de 25 tensão inferior. A segunda camada condutora eletricamente preferivelmente é de aproximadamente a metade da diferença de potencial total entre o en- rolamento de tensão superior e o enrolamento de tensão inferior. As primeira e terceira camadas condutoras eletricamente podem ser isoladas da tensão superior e dos enrolamentos de tensão inferior, respectivamente, por meio 30 de uma respectiva camada isolante.

Em um desenvolvimento da invenção, a primeira camada condu- tora eletricamente é seguida pelo primeiro isolamento interno, seguida pela primeira camada semicondutora e pela segunda camada condutora eletri- camente seguida pelo segundo isolamento interno, seguida pela segunda camada semicondutora e pela terceira camada condutora eletricamente.

Um arranjo como este de acordo com a invenção basicamente pode ser estendido em maneira modular para diversos isolamentos internos com respectivas camadas semicondutoras. Em outras palavras, a estrutura de camadas pode ser conectada em série. Deste modo, 2, 3, 5, etc. cama- das sucessivas são igualmente possíveis. Por exemplo, um desenvolvimento adicional compreende um arranjo no qual a terceira camada condutora ele- tricamente é seguida por um terceiro isolamento interno, seguida por uma terceira camada semicondutora e por uma quarta camada condutora eletri- camente que está em um quarto potencial definido que é igual ou pelo me- nos próximo à tensão inferior. As segunda e terceira camadas condutoras eletricamente desta maneira estão em um respectivo potencial intermediário entre tensão superior e tensão inferior, por exemplo, em dois terços e um terço, respectivamente, da diferença de potencial total entre enrolamento de tensão superior e enrolamento de tensão inferior.

Um aspecto da invenção reside em particular em um isolamento de alta-tensão para separação de potencial, tendo uma estrutura de cama- 20 das conectadas firmemente, compreendendo uma camada condutora eletri- camente que é conectada eletricamente à tensão superior ou isolada dela, e no caso de um projeto isolado, a camada condutora eletricamente tem um potencial definido aplicado a ela que é próximo à tensão superior, seguida por um isolamento interno, seguida por uma camada semicondutora para 25 impedir descargas parciais na superfície do isolamento, assim como por uma camada condutora eletricamente adicional que é conectada à tensão inferior ou isolada dela, na qual no caso de um projeto isolado, a camada condutora eletricamente tem um potencial definido aplicado a ela que é próximo à ten- são inferior.

As camadas condutoras eletricamente podem ser alimentadas a

partir de uma fonte de tensão externa que pode ter um dispositivo de limita- ção de corrente, ou pelas tensões de enrolamento do transformador. No caso de tensões muito altas, a estrutura de camadas pode ser conectada em série em múltiplos números, com as camadas condutoras eletricamente tendo um potencial definido aplicado a elas a partir de uma fonte de tensão. Por exemplo, com uma alta-tensão de 60 kV, a primeira 5 camada condutora tem o potencial da tensão inferior de 400 V aplicado a ela, a segunda camada condutora eletricamente tem um potencial de 30 kV aplicado a ela, e a terceira camada condutora tem um potencial de 60 kV aplicado a ela.

Por causa das camadas condutoras eletricamente com um po- 10 tencial definido, não existe virtualmente mais diferença de potencial com re- lação ao enrolamento adjacente. O caminho de tensão do enrolamento de tensão superior é igual ao caminho de tensão da camada condutora eletri- camente associada com a tensão superior ou está próximo a este caminho de tensão no caso de um projeto isolado. O mesmo se aplica à tensão inferi- 15 or.

As camadas condutoras eletricamente, dependendo da aplica- ção particular, podem ser conectadas à tensão superior e aos enrolamentos de tensão inferior, respectivamente, em maneira condutora eletricamente e/ou podem ser conectadas a uma fonte de tensão externa. Com esta finali- 20 dade, também podem ser usados divisores de tensão, transformadores ou similares que são acoplados de forma direta ou indireta à tensão superior e aos enrolamentos de tensão inferior, respectivamente. Tais componentes podem alterar a quantidade de tensão da respectiva camada condutora ele- tricamente com relação à tensão superior e enrolamentos de tensão inferior 25 respectivamente ou, com a mesma quantidade de tensão, podem assegurar desacoplamento de potência da tensão superior e enrolamentos de tensão inferior, respectivamente.

O arranjo de isolamento, por causa da construção do mesmo, pode ter um projeto muito fino quando comparado às distâncias de ar usuais. Além disso, descarga parcial na superfície do isolamento é impedida pela camada semicondutora.

Dependendo da aplicação particular, a resistência da camada semicondutora pode ser projetada para todos os valores que estejam entre a resistência de um condutor elétrico, por exemplo, cobre, e a resistência de um não-condutor elétrico, por exemplo, silício. Uma variante favorável para a camada semicondutora é pulverização em uma película de carbono fina ten- 5 do uma resistência definida. Esta resistência pode estar, por exemplo, entre

0,1 Ω e 1 ΜΩ, em particular 2 Ω a 10 kQ, por exemplo, aproximadamente 5 kn.

Uma variante adicional consiste em que o isolamento de tensão com sua estrutura de camadas é de projeto muito estável de maneira que ele é capaz de formar por si mesmo um carregador de enrolamento para acolher o enrolamento de tensão, com o carregador de enrolamento para a tensão superior tendo no lado interno uma camada condutora eletricamente que tem o mesmo potencial que o enrolamento de tensão superior ou, res- pectivamente, é próximo ao mesmo embora estando separada por um iso- lamento, que na direção do lado de fora existe concretizado um isolamento interno seguida por uma camada semicondutora e por uma camada conduto- ra eletricamente adicional, com o potencial desta camada condutora eletri- camente sendo igual ao potencial do enrolamento de tensão inferior ou, res- pectivamente, é próximo ao mesmo embora sendo separada por um isola- mento, e as camadas são conectadas umas com as outras firmemente e sem inclusões de ar.

Além disso, existe a possibilidade de conectar o isolamento de tensão em série no caso de diferenças de potencial muito altas. Neste caso, o enrolamento de tensão superior é conectado eletricamente à primeira ca- 25 mada condutora eletricamente ou é isolado da tensão superior, e com um projeto isolado, a camada condutora eletricamente tem um potencial definido aplicado a ela que é próximo à tensão superior; esta é seguida pelo primeiro isolamento interno, então pela primeira camada semicondutora, em seguida por uma camada condutora eletricamente adicional que tem um potencial 30 definido aplicado a ela, por exemplo, metade da diferença de potencial total, então por uma terceira camada condutora eletricamente, então por um se- gundo isolamento interno, então por uma segunda camada semicondutora, em seguida por uma quarta camada condutora eletricamente que é conecta- da eletricamente ao enrolamento de tensão inferior ou, respectivamente, tem um isolamento com relação à quarta camada condutora eletricamente. No caso de um isolamento com relação à tensão inferior, a quarta camada con- 5 dutora eletricamente tem um potencial definido aplicado a ela que é próximo à tensão inferior.

Em particular, além do mais a invenção refere-se aos seguintes

aspectos:

Um desenvolvimento compreende um transformador de alta- 10 tensão compreendendo um isolamento de alta-tensão fornecido entre um enrolamento de tensão superior e um enrolamento de tensão inferior para separação de potencial e tendo uma estrutura de camadas conectadas fir- memente, compreendendo ou consistindo em uma camada condutora eletri- camente tendo um potencial definido aplicado a ela que é igual ou pelo me- 15 nos próximo à tensão superior, seguida por um isolamento interno, seguida por uma camada semicondutora e por uma camada condutora eletricamente adicional tendo um potencial definido aplicado a ela que é igual ou pelo me- nos próximo à tensão inferior.

A camada condutora eletricamente e/ou a camada condutora 20 eletricamente adicional podem ser conectadas ao enrolamento de tensão superior e ao enrolamento de tensão inferior, respectivamente, em maneira condutora eletricamente. A camada condutora eletricamente e/ou a camada condutora eletricamente adicional podem ser isoladas eletricamente do enro- lamento de tensão superior e do enrolamento de tensão inferior, respectiva- 25 mente. O isolamento interno pode ter uma camada semicondutora em am- bos os lados do mesmo. Em um desenvolvimento adicional, a camada con- dutora eletricamente e/ou a camada condutora eletricamente adicional têm um isolamento com relação ao enrolamento de tensão superior e ao enrola- mento de tensão inferior, respectivamente.

Em uma modalidade, a estrutura de camadas constitui um car-

regador de enrolamento para acolher o enrolamento de tensão superior.

Uma modalidade adicional da invenção compreende um trans- formador de alta-tensão com um isolamento de alta-tensão fornecido entre um enrolamento de tensão superior e um enrolamento de tensão inferior pa- ra separação de potencial e tendo uma estrutura de camadas conectadas firmemente, compreendendo ou consistindo em uma primeira camada con- 5 dutora eletricamente tendo um potencial definido aplicado a ela que é igual ou pelo menos próximo à tensão superior, seguida por um primeiro isola- mento interno, seguida por uma primeira camada semicondutora e por uma segunda camada condutora eletricamente que tem um segundo potencial definido aplicado a ela, seguida por um segundo isolamento interno, seguida 10 por uma segunda camada semicondutora e por uma terceira camada condu- tora eletricamente que tem um terceiro potencial definido aplicado a ela, se- guida por um terceiro isolamento interno, seguida por uma terceira camada semicondutora e por uma quarta camada condutora eletricamente que tem um quarto potencial definido aplicado a ela que é igual ou pelo menos pró- 15 ximo à tensão inferior. Sob este aspecto, a segunda camada condutora ele- tricamente pode ter um potencial aplicado a ela que é metade da diferença de potencial total entre o enrolamento de tensão superior e o enrolamento de tensão inferior.

O corpo de bobina ou carregador de enrolamento para receber o enrolamento de tensão superior, em uma variante do mesmo, é girável em volta do núcleo de transformador de maneira que material condutor eletrica- mente, assim como material de isolamento, pode ser enrolado no mesmo. Ao fazer assim, o corpo de bobina é acionado externamente.

Em uma variante adicional, as camadas condutoras eletricamen- te são alimentadas a partir de uma fonte de tensão externa de maneira que limitação de corrente é possível. Entretanto, isto não é forçosamente neces- sário.

O corpo de bobina ou carregador de enrolamento para acolher o enrolamento de tensão superior pode ser pré-fabricado e dividido ou pode ser fabricado de maneira integral diretamente em volta do núcleo de anel.

O isolamento compacto também pode ser arranjado como um cilindro entre o enrolamento de tensão superior e o enrolamento de tensão inferior, com a possibilidade de fornecer uma distância de ar aproximada- mente na forma de uma folga de ar entre o enrolamento de tensão superior e o enrolamento de tensão inferior.

Em uma modalidade, flanges laterais do corpo de bobina podem 5 ter uma superfície de encaixe de forma friccional ou positiva.

Na descrição a seguir a invenção será esclarecida com mais de- talhes com referência às figuras mostradas nos desenhos que ilustram es- quematicamente modalidades, nos quais:

A figura 1 mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um transformador com um arranjo de isolamento de acordo com uma moda- lidade da invenção;

A figura 2 mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um transformador com um arranjo de isolamento de acordo com uma outra modalidade da invenção;

A figura 3 mostra uma vista seccional transversal esquemática

de uma operação de enrolamento exemplar do enrolamento de tensão supe- rior de uma modalidade de um transformador de acordo com a invenção em um carregador de enrolamento na forma de um núcleo de anel.

A figura 1 mostra uma vista esquemática de uma modalidade de um transformador com um arranjo de isolamento de acordo com uma moda- lidade da invenção. Para efeito de clareza, o transformador está mostrado somente de maneira totalmente esquemática. Entre um enrolamento de ten- são superior 4 e um enrolamento de tensão inferior 8 é disposto um arranjo de isolamento. Este arranjo pode ser projetado em diferentes maneiras de acordo com os princípios da invenção, com uma variante estando mostrada na figura 1. Em particular, a estrutura de camadas de acordo com a inven- ção, que, por exemplo, é conectada firmemente, não está restringida à se- qüência de camadas descrita em seguida, mas pode ser modificada em si mesma e também pode ser estendida de maneira modular de acordo com a aplicação particular. Nas modalidades explicadas nas figuras, está mostrado um transformador de alta-tensão no qual as vantagens da invenção se tor- nam particularmente evidentes. Entretanto, a invenção e as vantagens da mesma são basicamente aplicáveis a uma grande variedade de tipos de transformadores, em particular também nas faixas de média e baixa tensão.

A figura 1 mostra um transformador 10 tendo um arranjo de iso- lamento entre um enrolamento de tensão superior 4 e um enrolamento de 5 tensão inferior 8 para separação de potencial entre tensão superior e tensão inferior. O arranjo de isolamento tem uma estrutura de camadas compreen- dendo um isolamento interno 2 do transformador. Além disso, uma camada isolante 3 é arranjada entre o enrolamento de tensão superior 4 e uma pri- meira camada condutora eletricamente 1. A primeira camada condutora ele- 10 tricamente 1 está em um potencial definido A que é igual ao potencial do enrolamento de tensão superior 4 ou próximo ao mesmo. Assim, não existe diferença de potencial essencial entre a camada condutora eletricamente 1 e o enrolamento de tensão superior 4. O isolamento interno 2 constitui a ca- mada isolante apropriada para separação de potencial e compreende ou 15 consiste em, por exemplo, silício ou um outro material não-condutor adequa- do. O isolamento interno 2 é seguido por uma camada semicondutora 6, por exemplo, incluindo ou feita de um material contendo carbono. Descarga par- cial na superfície do isolamento interno 2 na direção do exterior é assim im- pedida. Uma camada condutora eletricamente adicional 5 é conectada ao 20 potencial B que é igual ao potencial do enrolamento de tensão inferior 8 ou, separada do mesmo por uma camada isolante 7, é próxima ao mesmo. Esta é seguida pela camada isolante 7 e em seguida pelo enrolamento de tensão inferior 8. As camadas 3, 1, 2, 6, 5 e 7 são conectadas firmemente umas com as outras a fim de formar uma unidade.

O arranjo de camada de acordo com a figura 1 também pode ser

variado para o efeito em que a camada semicondutora 6 é disposta no outro lado do isolamento interno 2 e assim no lado de tensão superior do isola- mento interno 2, ou em que uma camada semicondutora é disposta em am- bos os lados opostos do isolamento interno 2. Além disso, também é possí- 30 vel em certas aplicações não fornecer ou fornecer somente um dos pares de camadas 3, 1 e 5, 7 respectivamente, e alimentar somente uma das cama- das condutoras eletricamente 1,5 a partir de uma fonte de tensão externa. A figura 2 mostra uma vista esquemática de uma outra modali- dade de um transformador com um arranjo de isolamento de acordo com uma modalidade estendida da invenção. Em particular, a figura 2 mostra uma estrutura de um transformador 20 compreendendo os dois isolamentos 5 internos 2a e 2b entre o enrolamento de tensão superior 4 e o enrolamento de tensão inferior 8 e uma fonte de tensão externa SP. O transformador 20 compreende uma primeira camada condutora eletricamente 1 que tem um potencial definido A aplicado a ela e que é disposta entre o enrolamento de tensão superior 4 e o primeiro isolamento interno 2a, uma segunda camada 10 condutora eletricamente 5 que tem um segundo potencial definido B aplicado a ela e que é disposta entre o primeiro isolamento interno 2a e o segundo isolamento interno 2b, assim como uma terceira camada condutora eletrica- mente 11 que tem um terceiro potencial definido C aplicado a ela e que é disposta entre o enrolamento de tensão inferior 8 e o segundo isolamento 15 interno 2b. Uma primeira camada semicondutora 6a está em contato com o primeiro isolamento interno 2a, e uma segunda camada semicondutora 6b está em contato com o segundo isolamento interno 3b.

A estrutura de múltiplas camadas é vantajosa no caso de altas- tensões tais como a tensão, por exemplo, de 60 kV ser dividida em metades 20 dentro do arranjo de isolamento. Por meio da fonte de tensão externa SP, por exemplo, o potencial A de 60 kV é aplicado à primeira camada condutora eletricamente 1, o potencial B de 30 kV é aplicado à segunda camada con- dutora eletricamente 5, e o potencial C de 0,4 kV é aplicado à terceira cama- da condutora eletricamente 11. As camadas semicondutoras 6a e 6b servem 25 para redução de potencial definida. A camada isolante 7 forma uma separa- ção com relação ao enrolamento de tensão inferior 8, e a camada isolante 3 forma uma separação com relação ao enrolamento de tensão superior 4 do transformador 20.

O arranjo de camada de acordo com a figura 2 também pode ser variado para o efeito em que cada uma das camadas semicondutoras 6a, 6b é disposta no outro lado do isolamento interno 2a e 2b, respectivamente, e assim no lado de tensão superior do isolamento interno 2a e 2b, respectiva- mente, ou em que uma camada semicondutora é fornecida em ambos os lados opostos do respectivo isolamento interno 2a, 2b. Também é possível em certas aplicações não fornecer ou fornecer somente um dos pares de camada 3, 1 e 11, 7, respectivamente, e alimentar somente uma ou cama- 5 das selecionadas das camadas condutoras eletricamente 1, 5, 11 a partir de uma fonte de tensão externa. Em certos casos, a camada condutora eletri- camente 5 também pode ser omitida.

Além disso, é igualmente possível estender o arranjo de acordo com a figura 2 de maneira modular por meio de camadas sucessivas adicio- 10 nais. Isto será explicado em seguida com base na figura 2, sem uma repre- sentação mais detalhada nos desenhos. Por exemplo, a terceira camada condutora eletricamente 11 é seguida por um terceiro isolamento interno, seguida por uma terceira camada semicondutora e por uma quarta camada condutora eletricamente tendo um quarto potencial definido aplicado a ela 15 que é igual ou pelo menos próximo à tensão inferior. Neste caso, o potencial C corresponde a um potencial intermediário adequado entre tensão superior e tensão inferior, por exemplo, cerca de um terço da diferença de potencial total (no exemplo numérico indicado anteriormente, por exemplo, 20 kV), enquanto que o potencial B corresponde então, por exemplo, a cerca de dois 20 terços da diferença de potencial total entre tensão superior e tensão inferior (no exemplo numérico indicado anteriormente, por exemplo, 40 kV). As vari- ações descritas anteriormente com referência às figuras 1 e 2 podem ser igualmente aplicadas nesta modalidade.

A figura 3 mostra uma vista seccional transversal esquemática 25 de uma operação de enrolamento exemplar do enrolamento de tensão supe- rior de uma modalidade de um transformador de acordo com a invenção em um carregador de enrolamento na forma de um núcleo de anel 24. Em parti- cular, a figura 3 mostra um arranjo no qual dois carregadores de enrolamen- to 21 têm estruturas de camadas de acordo com a invenção enroladas sobre 30 os mesmos simultaneamente. Os carregadores de enrolamento de tensão superior 21 são giráveis em volta do núcleo de transformador 24 e são acio- nados na direção das setas a fim de enrolar o material de enrolamento de material condutor eletricamente (no presente caso faixa de alumínio plana) 22 e o material isolante 23 nos carregadores de enrolamento 21. Diversos segmentos de tensão superior são conectados em série e constituem o enro- lamento de tensão superior do transformador de núcleo de anel.

A estrutura de camadas de isolamento de acordo com a inven-

ção, constituindo um carregador de enrolamento 21 (assim chamado de cor- po de bobina) para acolher o enrolamento de tensão superior 4, pode ser pré-fabricada e dividida ou pode ser fabricada de maneira integral diretamen- te em volta do núcleo de transformador 24.

A estrutura de camadas pode ser aplicada na forma de cilindro

entre o enrolamento de tensão superior 4 e o enrolamento de tensão inferior

8, e pelo menos uma folga de ar (não mostrada) para propósitos de resfria- mento pode estar presente entre o enrolamento de tensão superior e o enro- lamento de tensão inferior. Uma folga de ar como esta em princípio pode ser 15 disposta entre duas camadas arbitrárias da estrutura de camadas, mas em geral será disposta relativamente próxima à tensão superior e/ou enrolamen- to de tensão inferior.

O carregador de enrolamento 21 pode ter flanges laterais (não mostrados) tendo uma superfície de encaixe de forma friccional ou positiva. Isto é vantajoso para a operação de enrolamento.

Claims

1. Transformador (10) tendo um arranjo de isolamento entre um enrolamento de tensão superior (4) e um enrolamento de tensão inferior (8) para separação de potencial, o dito arranjo tendo uma estrutura de camadas, compreendendo um isolamento interno (2; 2a, 2b) fornecido entre o enrola- mento de tensão superior (4) e o enrolamento de tensão inferior (8) e tendo pelo menos uma camada semicondutora (6, 6a, 6b) adjacente a ele, a dita camada semicondutora sendo conectada a uma camada condutora eletrica- mente (5) a qual tem um potencial definido (B) aplicado a ela que é igual ou pelo menos próximo à tensão inferior do enrolamento de tensão inferior, e é arranjada entre o enrolamento de tensão inferior (8) e o isolamento interno (2, 2a).

2. Transformador de acordo com a reivindicação 1, em que o isolamento interno (2, 2a, 2b) em um primeiro lado e em um segundo lado do mesmo é adjacente a cada uma camada semicondutora (6, 6a, 6b).

3. Transformador de acordo com a reivindicação 1 ou 2, com- preendendo adicionalmente uma camada condutora eletricamente adicional (1) tendo um potencial definido adicional (A) aplicado a ela e sendo disposta entre o enrolamento de tensão superior (4) e o isolamento interno (2, 2a, 2b).

4. Transformador de acordo com a reivindicação 3, em que a dita camada condutora eletricamente adicional (1) tem um potencial definido adicional (A) aplicado a ela que é igual ou pelo menos próximo à tensão su- perior do enrolamento de tensão superior (4).

5. Transformador de acordo com a reivindicação 3 ou 4, em que uma primeira camada isolante (3) é arranjada entre a dita camada condutora eletricamente adicional (1) e o enrolamento de tensão superior (4).

6. Transformador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 5, em que uma segunda camada isolante (7) é arranjada entre a dita camada condutora eletricamente (5) e o enrolamento de tensão inferior (8).

7. Transformador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 6, em que a estrutura de camadas forma um carregador de enrola- mento para acolher o enrolamento de tensão superior (4).

8. Transformador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 7, compreendendo - um primeiro isolamento interno (2a) fornecido entre o enrola- mento de tensão superior (4) e o enrolamento de tensão inferior (8) e tendo pelo menos uma primeira camada semicondutora (6a) adjacente a ele, - um segundo isolamento interno (2b) fornecido entre o enrola- mento de tensão superior (4) e o enrolamento de tensão inferior (8) e tendo pelo menos uma camada semicondutora (6b) adjacente a ele.

9. Transformador de acordo com a reivindicação 8, compreen- dendo adicionalmente - uma primeira camada condutora eletricamente (1) tendo um primeiro potencial definido (A) aplicado a ela e sendo disposta entre o enro- lamento de tensão superior (4) e o primeiro isolamento interno (2a), - uma segunda camada condutora eletricamente (5) tendo um segundo potencial definido (B) aplicado a ela e sendo disposta entre o pri- meiro isolamento interno (2a) e o segundo isolamento interno (2b), - uma terceira camada condutora eletricamente (11) tendo um terceiro potencial definido (C) aplicado a ela e sendo disposta entre o enro- lamento de tensão inferior (8) e o segundo isolamento interno (2b).

10. Transformador de acordo com a reivindicação 9, em que a primeira camada condutora eletricamente (1) é seguida pelo primeiro isola- mento interno (2a), seguida pela primeira camada semicondutora (6a) e pela segunda camada condutora eletricamente (5), seguida pelo segundo isola- mento interno (2b), seguida pela segunda camada semicondutora (6b) e pela terceira camada condutora eletricamente (11).

11. Transformador de acordo com a reivindicação 9 ou 10, em que a segunda camada condutora eletricamente (5) tem um potencial apli- cado a ela que é aproximadamente metade da diferença de potencial total entre o enrolamento de tensão superior (4) e o enrolamento de tensão inferi- or (8).

12. Transformador de acordo com a reivindicação 10, em que a terceira camada condutora eletricamente (11) é seguida por um terceiro iso- lamento interno, seguida por uma terceira camada semicondutora e por uma quarta camada condutora eletricamente tendo um quarto potencial aplicado a ela que é igual ou pelo menos próximo à tensão inferior.

13. Transformador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 12, em que a estrutura de camadas forma um carregador de enro- lamento para acolher o enrolamento de tensão superior (4), o dito carregador sendo girável em volta de um núcleo de transformador (24) de maneira que material condutor eletricamente (22) e material isolante (23) podem ser enro- lados sobre o mesmo.

14. Transformador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 3 a 13, em que pelo menos uma ou diversas camadas das camadas condutoras eletricamente (1, 5, 11) são alimentadas a partir de uma fonte de tensão externa (SP).

15. Transformador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 14, em que a estrutura de camadas forma um carregador de enro- lamento para acolher o enrolamento de tensão superior (4), o dito carregador sendo pré-fabricado e dividido ou sendo fabricado de maneira integral dire- tamente em volta de um núcleo de transformador (24).

16. Transformador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 15, em que a estrutura de camadas é na forma de um cilindro apli- cado entre o enrolamento de tensão superior (4) e o enrolamento de tensão inferior (8), com pelo menos uma folga de ar estando presente entre o enro- lamento de tensão superior e o enrolamento de tensão inferior.

17. Transformador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 16, em que a estrutura de camadas forma um carregador de enro- lamento para acolher o enrolamento de tensão superior (4), o dito carregador incluindo flanges laterais tendo uma superfície de encaixe de forma friccional ou positiva.

18. Transformador de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 17, sendo projetado como um transformador de alta-tensão, com o arranjo de isolamento sendo projetado como isolamento de alta-tensão.

19. Arranjo de isolamento para separação de potencial entre um enrolamento de tensão superior (4) e um enrolamento de tensão inferior (8) de um transformador, o dito arranjo tendo uma estrutura de camadas, com- preendendo um isolamento interno (2; 2a, 2b) para ser arranjado entre o en- rolamento de tensão superior (4) e o enrolamento de tensão inferior (8) do transformador e tendo pelo menos uma camada semicondutora (6, 6a, 6b) adjacente a ele, a camada semicondutora sendo conectada a uma camada condutora eletricamente (5) a qual tem um potencial definido (B) aplicado a ela que é igual ou pelo menos próximo à tensão inferior do enrolamento de tensão inferior (8), e é arranjada entre o enrolamento de tensão inferior (8) e o isolamento interno (2, 2a).