BRPI1001839B1 - Dispositivo de alta tensão, estação transformadora e estação de corrente contínua em alta tensão - Google Patents

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BRPI1001839B1
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David Emilsson
Ralf Hartings
Tommy Larsson
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Abb Technology Ltd.
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Abstract

dispositivo de alta tensão. a presente invenção refere-se a um dispositivo de alta tensão para fornecer isolamento elétrico de um condutor estendendo-se através do dispositivo. o dispositivo compreende um isolante oco; um condutor estendendo-se através do isolante oco; e uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensivo e uma blindagem de graduação de tensão. o núcleo condensivo e a blindagem de graduação de tensão são dispostos em torno do condutor dentro do isolante oco em uma maneira, tal que a blindagem de graduação de tensão esteja disposta em torno de pelo menos parte do núcleo de condensador.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE ALTA TENSÃO, ESTAÇÃO TRANSFORMADORA E ESTAÇÃO DE CORRENTE CONTÍNUA EM ALTA TENSÃO.
CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se ao campo de tecnologia de alta tensão, e em particular aos dispositivos de alta tensão, tais como buchas para fornecer isolamento elétrico de um condutor. ANTECEDENTES [002] Buchas de alta tensão são usadas para conduzir corrente em alto potencial através de um plano, frequentemente referido como um plano aterrado, onde o plano está a um potencial diferente da trajetória da corrente. As buchas são projetadas para isolar eletricamente um condutor de alta tensão, localizado dentro da bucha, do plano aterrado. O plano aterrado pode, por exemplo, ser um tanque de transformador ou uma parede, tal como, por exemplo, uma parede da sala válvulas de Corrente Contínua em Alta Tensão (HVDC).
[003] A fim de obter uma uniformidade da distribuição de potencial elétrico entre o condutor e o plano aterrado, uma bucha frequentemente compreende um núcleo condensador Um núcleo condensador é um corpo que compreende tipicamente um número de folhas metálicas coaxiais flutuantes, feitas de material condutor, onde as folhas metálicas são separadas por um material de espaçamento dielétrico, que poderia, por exemplo, ser um papel impregnado de óleo ou impregnado de resina. Exemplos de buchas compreendendo um núcleo condensador são descritas no Documento de Patente EP 1798740. SUMÁRIO [004] Vários aspectos da invenção são especificados nas concretizações em anexo.
[005] Uma modalidade fornece um dispositivo de alta tensão para fornecer isolamento elétrico de um condutor estendendo-se através do
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2/17 dispositivo. O dispositivo compreende um isolante oco; um condutor estendendo-se através do isolante oco; e uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador e uma blindagem de graduação de tensão. O núcleo condensador e a blindagem de graduação de tensão são dispostos em torno do condutor dentro do isolante oco em uma maneira, tal que a blindagem de graduação de tensão esteja disposta em torno de pelo menos parte do núcleo condensador. Com esta modalidade é concluído que pode ser usado um núcleo condensador menor que em uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador, mas nenhuma blindagem de graduação de tensão, enquanto obtém o mesmo efeito de graduação de.
[006] O núcleo condensador tipicamente compreende uma pluralidade de folhas metálicas dispostas coaxialmente estendendo-se ao longo da direção axial do condutor, em que pelo menos uma folha está disposta para ter um potencial que está fora dos potenciais da pluralidade de folhas metálicas, mais similar ao potencial de um flange para conectar o dispositivo de alta tensão a um plano aterrado. Tal(tais) folha(s) metálica(s) é frequentemente referida como a(s) folha(s) metálica(s) aterrada(s). De acordo com uma modalidade, a blindagem de graduação de tensão estende-se além de pelo menos uma extremidade da folha metálica aterrada na direção axial do condutor, enquanto pelo menos uma outra folha metálica do núcleo condensador estendese além da extremidade da blindagem de graduação de tensão na mesma direção. Assim, é concluído que o núcleo condensador, bem como a blindagem de graduação de tensão, contribui para a graduação da tensão para a terra fora do dispositivo de tensão. Além do mais, é concluído que o núcleo condensador fornece uma uniformidade do campo elétrico entre o condutor e a blindagem de graduação de tensão.
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3/17 [007] Em outra modalidade, a blindagem de graduação de tensão estende além de pelo menos uma extremidade do núcleo condensador na direção axial do condutor. Assim é concluído que a distribuição do campo elétrico, dentro da blindagem de graduação de tensão na direção radial do condutor, é principalmente obtida pelo núcleo condensador, enquanto a distribuição do campo elétrico para o solo fora do dispositivo é principalmente obtida pela blindagem de graduação de tensão.
[008] O dispositivo de alta tensão pode compreender um flange para conectar o dispositivo de alta tensão a um plano aterrado. A blindagem de graduação de tensão pode estar disposta para estender em ambos os lados do flange na direção axial do condutor, ou a blindagem de graduação de tensão pode ser confinada a um lado do flange na direção axial do condutor. Se a blindagem de graduação de tensão estende-se em ambos os lados do flange, o tamanho do núcleo do condensador pode ser reduzido em ambos os lados do flange comparado com um núcleo condensador de uma disposição de diminuição de gradiente de campo não tendo blindagem de graduação de tensão, desse modo aumentando a redução de tamanho possível do núcleo do condensador.
[009] Em uma modalidade, o dispositivo de alta tensão compreende uma blindagem de alta tensão disposta em torno do condutor em pelo menos uma extremidade do núcleo condensador. A blindagem de alta tensão contribui para a redução do gradiente de campo na vizinhança da extremidade do núcleo do condensador. A blindagem de alta tensão poderia, por exemplo, estar disposta na extremidade do núcleo condensador em um lado de um flange, na direção axial do condutor, em que a blindagem de graduação e tensão se estende.
[0010] O dispositivo de alta tensão poderia, por exemplo, ser uma bucha. Em um aspecto, uma estação de transformador compreende tal
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4/17 bucha. Em outro aspecto, uma estação de corrente contínua de alta tensão compreende tal bucha.
[0011] Embora vários aspectos da invenção sejam especificados nas concretizações principais em anexo, outros aspectos da invenção incluem a combinação de quaisquer aspectos apresentados nas modalidades descritas e/ou nas concretizações em anexo, e não somente as combinações explicitamente descritas nas concretizações em anexo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0012] A figura 1 é uma ilustração esquemática de um exemplo de uma bucha tendo a disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador.
[0013] A figura 2 é uma ilustração esquemática de um exemplo de uma bucha tendo uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador e uma blindagem de graduação de tensão.
[0014] A figura 3 é uma ilustração esquemática de outro exemplo de uma bucha tendo uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador e uma blindagem de graduação de tensão.
[0015] A figura 4 é uma ilustração esquemática de um exemplo de uma blindagem de graduação de tensão.
[0016] A figura 5a é uma ilustração esquemática de um exemplo de uma bucha em que a blindagem de graduação de tensão estendese além do núcleo condensador na direção axial do condutor em pelo menos uma extremidade do núcleo condensador.
[0017] A figura 5b é uma ilustração esquemática de exemplo de uma bucha em que a blindagem de graduação de tensão é mais curta que o núcleo condensador na direção axial do condutor enquanto a blindagem de graduação de tensão estende-se além da folha metálica
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5/17 aterrada na direção axial do condutor em pelo menos uma extremidade do núcleo condensado r.
[0018] A figura 6 é uma ilustração esquemática de um exemplo de uma bucha compreendendo uma blindagem de alta tensão disposta em uma extremidade do núcleo condensador.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0019] A figura 1 ilustra esquematicamente uma bucha 100 compreendendo um isolante alongado, oco 105 através do qual estende-se um condutor 110. Em cada extremidade do condutor 110 é fornecido um terminal elétrico 112 para conectar o condutor 110 aos dispositivos elétricos. A bucha 100 da figura 1 além do mais compreende um núcleo condensador 115.
[0020] Um núcleo condensador 115 compreende um número de folhas metálicas 120 que são separadas por um material dielétrico sólido, tal como papel impregnado com óleo ou resina. As folhas metálicas 120 são tipicamente dispostas coaxialmente. As folhas metálicas 120 poderiam, por exemplo, ser feitas de alumínio ou outro material condutor. As folhas metálicas 120 poderiam ser integradas ao material dielétrico, por exemplo, como tinta condutora em papel, ou separadas do material dielétrico. As folhas metálicas 120 e o material elétrico separado podem ser, por exemplo, no formato de um cilindro, ou de um cilindro tendo uma parte de extremidade cônica como mostrado na figura 1, etc. Tipicamente, o comprimento axial de uma folha metálica externa 120 é menor que o comprimento axial de uma folha metálica interna 120 a fim de manter uma área similar das folhas metálicas diferentes 120 em um núcleo condensador 115. Assim uma parte de extremidade cônica do núcleo condensador 115 é frequentemente prática.
[0021] A(s) folha(s) metálica(s) 120 que terá um potencial que é mais similar àquela do plano aterrado 130 quando a bucha 100 está
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6/17 em uso daqui em diante será referida como a folha metálica aterrada 120a (embora a folha metálica aterrada 120a não tem que estar em potencial terrestre). A folha metálica aterrada 120a é frequentemente a(s) folha(s) metálica(s) mais externa de um núcleo condensador 115. [0022] A bucha da figura 1 ainda compreende um flange 125 no qual o isolante 105 é fixado. O flange 125 pode ser usado para conectar a bucha 100 a um plano 130 através do qual o condutor 110 deve estender-se, tal plano 130 referido como o plano aterrado. Deve ser notado que o plano aterrado 130 não tem que ser conectado a terra, mas pode ter um potencial que difere da terra. No entanto, o termo plano aterrado daqui em diante será usado para facilidade de descrição.
[0023] Quando a bucha 100 está em uso, o núcleo condensador
115 atua como um divisor de tensão e distribui o campo ao longo do comprimento do isolante 110, desse modo fornecendo uma uniformidade da distribuição de potencial elétrico. Quanto maior a diferença de potencial entre o condutor 110 e o plano aterrado 130, maior é o tamanho do núcleo condensador 115 que convencionalmente seria exigido a fim de obter uniformidade suficiente da distribuição de potencial elétrico.
[0024] Na figura 2, uma modalidade alternativa de uma bucha 100 é ilustrada esquematicamente. A bucha 100 da figura 2 compreende uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador 115 em combinação com uma blindagem de graduação de tensão 205 que está disposta em torno de pelo menos parte do núcleo condensador 115 e o condutor 110 dentro do isolante oco 105. A blindagem de graduação de tensão 205 está disposta para ter potencial similar a, ou o mesmo potencial que, o flange 125 (e, portanto, um potencial similar a, ou o mesmo que, o plano aterrado 130 quando a bucha 100 está em uso). Assim, usando uma terminologia
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7/17 similar como para a folha metálica aterrada 120a e o plano aterrado 130, uma blindagem de graduação de tensão 205 poderia ser referida como uma blindagem de graduação de tensão aterrada 205. A blindagem de graduação de tensão 205 e o núcleo condensador 115 poderiam ser vantajosamente dispostos coaxialmente.
[0025] A bucha 100 da figura 2 poderia, por exemplo, ser usada como uma bucha de parede. Uma bucha de parede é tipicamente usada em aplicações onde ambos os lados do plano aterrado 130 estão em contato com o ar, tal como quando um condutor 110 deve estender-se através de uma parede de um hall de válvula HVDC. Uma bucha de parede poderia, portanto, ser dita ter duas partes de lado de ar 210.
[0026] Usando uma combinação de um núcleo condensador 115 e uma blindagem de graduação de tensão 205, quando a disposição de diminuição de gradiente de campo em uma bucha 100, as demandas de diminuição de gradiente de campo no núcleo condensador 115 serão reduzidas, desde que a blindagem de graduação de tensão 205 fornece redução de gradiente de campo geométrica em torno de pelo menos um lado do plano aterrado 130. Assim, parte da uniformidade da distribuição de potencial elétrico é obtida pelo núcleo do condensador 115, e arte pela blindagem de graduação de tensão 205. Portanto, o tamanho de um núcleo condensador 115 exigido para certa diferença de potencial entre o condutor 110 e o plano aterrado 130 será menor que o tamanho correspondente de um núcleo condensador 115 em uma bucha 100 que não inclui uma blindagem de graduação de tensão 205. Assim, o núcleo condensador 115 de tal disposição de diminuição de gradiente de campo pode ser reduzido em tamanho comparado com um núcleo condensador 115 de uma disposição de diminuição de gradiente de campo convencional compreendendo um núcleo condensador 115 nenhuma blindagem de graduação de tensão.
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8/17 [0027] Um exemplo de uma bucha 100 de acordo com outra modalidade é esquematicamente ilustrado na figura 3. A bucha 100 da figura 3 é adequada para uso como uma bucha de transformador, em cujo caso o plano aterrado 130, do qual a bucha 100 fornece isolamento ao condutor 110, será um tanque de transformador 300. A bucha 100 da figura 3 pode estender-se do ar no exterior de um tanque de transformador 300 dentro do tanque de transformador 300. A bucha 100 da figura 3 está disposta para ser fixada ao tanque de transformador 300 por meio de um flange 125, o flange 25 separando assim a bucha dentro da parte do lado de ar 307 no lado de ar da bucha 100 e uma parte de lado de transformador 310 no lado de transformador da bucha 100. Na bucha 100 da figura 3, um isolante oco 105 estende-se principalmente no lado de ar do flange 125. A parte do lado do transformador 310 da bucha 100 da figura 3 tipicamente será imersa em óleo do transformador ou outra substância eletricamente isolante usada em transformadores. A bucha 100 da figura 3 poderia alternativamente ser usada em outros arredores, de modo que a parte do lado de ar 307 da bucha 100 esteja em contato com alguma coisa diferente de ar, e/ou de modo que a parte do lado de transformador 310 esteja em contato com alguma coisa diferente de óleo de transformador. Na extremidade do lado de ar do condutor 110 da bucha 100 da figura 3 é fornecido um terminal elétrico 112a para conexão do condutor 110 para outros dispositivos elétricos. Na extremidade do lado de transformador do condutor 110 é fornecido um terminal elétrico 112b para conexão do condutor 110 para os enrolamentos do transformador.
[0028] A bucha 100 da figura 3 compreende uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador 115, disposto em conjunto com uma blindagem de graduação de tensão 205. Na bucha 100 da figura 3, a blindagem de graduação de tensão 205 estende-se do flange 125 dentro da parte do lado
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9/17 de ar 307 da bucha somente. No entanto, em outra implementação, a blindagem de graduação de tensão 205 poderia estender-se para dentro da parte do lado de ar 307 e da parte do lado do transformador 310 da bucha.
[0029] Como discutido acima, o uso de uma blindagem de graduação de tensão 205 em combinação a um núcleo condensador 115 reduz as demandas de graduação de tensão em um núcleo condensador 115, assim permitindo a redução de tamanho do núcleo condensador 115. A dimensão do núcleo condensador 115 da figura 3, é consideravelmente reduzida na parte do lado de ar 307 da bucha 100, onde a blindagem de graduação de tensão 205 está presente, quando comparado a um desenho de núcleo condensador convencional para um propósito similar, enquanto a dimensão do núcleo condensador 115 na parte do lado do transformador 310 da bucha 100 da figura 3 corresponde basicamente com a dimensão da parte do lado de transformador de um núcleo condensador 115 de uma bucha convencional.
[0030] Uma blindagem de graduação de tensão 205 poderia ser feita de um material condutor tal como metal, por exemplo, alumínio, o de plástico revestido com tinta condutora, ou de qualquer outra estrutura pelo menos parcialmente condutora adequada. A blindagem de graduação de tensão 205 poderia, por exemplo, ser no formato de uma blindagem de garganta ou tubo, e poderia, por exemplo, ser fabricada de metal laminado, por meio de torneamento de pressão de um metal, fundição de um metal, fundição de plástico, ou de qualquer outra maneira adequada.
[0031] Um exemplo de uma blindagem de graduação de tensão
205 é mostrado na figura 4. Uma blindagem de graduação de tensão 205, que estende-se em ambos os lados de um flange 125 de uma bucha 100, poderia ser fabricada como uma parte única, ou como duas ou mais partes como descrito na WO2008/027004. Uma blindagem de
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10/17 graduação de tensão 205 poderia vantajosamente ser de um formato rotacional simétrico. Poderia, por exemplo, ser formatado como um cilindro, ter partes convexas, poderia ser formatado como um cilindro com uma ou mais partes cônicas como é ilustrado na figura 4, etc. Uma extremidade de uma blindagem de graduação de tensão 205 que está disposta para voltar-se para longe do plano aterrado 130 poderia vantajosamente ter uma borda arredondada 400, a fim de assegurar uma distribuição de potencial uniforme em torno da borda 400.
[0032] Além de fornecer uma uniformização do campo elétrico, um núcleo condensador 115 atua como um suporte mecânico para o condutor 110 de uma bucha 100, de modo que uma folga adequada seja assegurada entre o condutor 110 e quaisquer partes da bucha 100 para a qual uma folga do condutor 110 é exigida (por exemplo, o isolante 105 e a blindagem de graduação de tensão 205), mesmo no caso de terremotos ou qualquer outra tensão mecânica aplicada na bucha 100. Um núcleo condensador de dimensão reduzida 115, que em combinação a uma blindagem de graduação de tensão 205 fornece redução de gradiente de campo suficiente, em geral também fornece suporte mecânico eficiente para o condutor 110.
[0033] Uma disposição de diminuição de gradiente de campo , compreendendo um núcleo condensador 115 e uma blindagem de graduação de tensão 205 terá menos peso que uma disposição de diminuição de gradiente de campo usada para obter a mesma redução de gradiente de campo e que consiste em um núcleo condensador 115, e nenhuma blindagem de graduação de tensão 205, desde que o núcleo condensador 115 usado em combinação à blindagem de graduação de tensão 205 pode ser consideravelmente menor. Assim, a combinação de um núcleo condensador menor 115 e uma blindagem de graduação de tensão 205 gerará menos tensão mecânica a um plano aterrado 130 no qual será fixado. Além do mais, o transporte de
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11/17 uma bucha 100 tendo uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador 115 em combinação a uma blindagem de graduação de tensão 205 demanda menos em termos de consumo de combustível e facilidade de manipular.
[0034] Além do mais, a fabricação de um núcleo condensador menor 115 é em geral mais fácil e mais rápido que a fabricação de um núcleo condensador maior 115. As ferramentas usadas no processo de fabricação de grandes núcleos de condensador 115 precisam tipicamente ser inconvenientemente grandes. Além do mais, o tempo exigido para a fabricação de núcleos de condensador impregnados de resina 115 aumenta com o tamanho crescente, desde que o tempo de cura da resina (por exemplo, epóxi) aumenta com o volume do núcleo condensador. Assim, desde que o núcleo condensador 115 possa ser consideravelmente menor quando combinado a uma blindagem de graduação de tensão 205, a fabricação de uma bucha 100 tendo uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador 115, em combinação a uma blindagem de graduação de tensão 205, pode ser mais fácil e mais rápida que a fabricação de uma bucha 100 tendo uma disposição de diminuição de gradiente de campo com um núcleo condensador 115 e nenhuma blindagem de graduação de tensão 205.
[0035] Como mencionado acima, o isolante oco 105 de um lado de ar de uma bucha 100 pode, por exemplo, conter um gás tendo propriedades térmicas e dielétricas boas, tal como SF6. Alternativamente, um gel ou um líquido, tal como óleo, pode substituir completa ou parcialmente o gás como um meio de enchimento. O gás, gel ou líquido que o isolante oco 105 contém tipicamente fornece isolamento elétrico, bem como resfriamento térmico, do condutor 110. Se o núcleo condensador 115 compreende material dielétrico impregnado de óleo e o isolante oco 105 contém gás, uma barreia que impede o gás e o óleo
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12/17 de se misturarem poderia estar disposta em torno do núcleo condensador 115. Tal barreira poderia, por exemplo, ser feita de um material polimérico tal com o epóxi.
[0036] Desde que o comprimento axial do núcleo condensador 115 possa ser reduzido quando o núcleo condensador 115 é combinado a uma blindagem de graduação de tensão 205, o resfriamento térmico do condutor 110 pode ser aperfeiçoado comparado a uma bucha 100 tendo a mesmas propriedades de diminuição de gradiente de campo , mas nenhuma blindagem de graduação de tensão 205. O gás, gel ou líquido que ocupa o espaço dentro do isolante oco 105 pode transferir mais calor, desde que acessará uma parte maior do condutor 110, quando o núcleo condensador 115 é menor. O efeito de resfriamento do gás, gel ou líquido é assim aperfeiçoado.
[0037] A blindagem de graduação de tensão 205 e o núcleo condensador 115 poderiam, por exemplo, ser fixados ao flange 125. Alternativamente, a blindagem de graduação de tensão 205 poderia ser fabricada como uma parte integrada do flange 125. A blindagem de graduação de tensão 205 poderia juntar na folha metálica aterrada 120a do núcleo condensador 115, ou a blindagem de graduação de tensão 205 poderia estar disposta tal que existe um espaço entre a blindagem de graduação de tensão 205 e o núcleo condensador 115.
[0038] A combinação de um núcleo condensador 115 e uma blindagem de graduação de tensão 205 pode também fornecer vantagens sobre uma bucha tendo uma blindagem de graduação de tensão 205 e nenhum núcleo condensador 115.
[0039] O flange 125 e o núcleo condensador 115 podem fornecer conjuntamente a separação eficiente das duas partes da bucha 100 estendendo-se em ambos os lados do flange 125. Assim, o meio de enchimento que circunda nos lados respectivos do flange 125 pode ser separado de modo eficiente, sem a necessidade de qualquer barreira
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13/17 adicional. Por exemplo, em uma bucha de transformador 100 em que o núcleo condensador 115 é circundado por SF6 na parte de lado de ar 307 da bucha e por óleo de transformador na parte do lado de transformador 310, o núcleo condensador 115 pode separar de modo eficiente o SF6 do óleo de transformador. Uma vedação pode ser aplicada entre o flange 125 e o núcleo condensador 115 para aperfeiçoar o efeito de vedação.
[0040] Desde que o núcleo condensador 115 estabiliza mecanicamente o condutor 110, um condutor 110 de diâmetro menor poderia ser usado que em uma bucha 100 com nenhum núcleo condensador 115, permitindo um diâmetro menor da bucha 100.
[0041] Também quando o condutor 110 é circundado por um núcleo condensador 115, as exigências de uniformidade no condutor 110 são reduzidas na parte do condutor 110 coberta pelo núcleo condensador 115. A resistência dielétrica de um gás dielétrico, tal como SF6 é altamente sensível a heterogeneidades nas superfícies com as quais o gás está em contato. No entanto, se uma junta do condutor é coberta pelo núcleo condensador 115, o risco de redução de desempenho dielétrico do gás é eliminado. Portanto, duas ou mais peças de condutor podem ser unidas, em uma maneira de modo que as juntas estejam ocultas sob o núcleo condensador 115, facilitando assim a fabricação de uma bucha 100 compreendendo um gás dielétrico. Em uma bucha 100 onde nenhum núcleo condensador 115 está presente e em que o isolante é enchido com um gás tal co mo SF6, a sensibilidade do gás limita a imperfeição do condutor 110, e em geral será difícil introduzir juntas no condutor 110.
[0042] Um lado de exemplos diferentes de uma bucha 100 tendo uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador 115 e uma blindagem de graduação de tensão 205 são esquematicamente mostrados nas figuras 5a e 5b. As bu
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14/17 chas 100 das figuras 5a e 5b poderiam, por exemplo, ser buchas de parede ou buchas de transformador das quais um lado é ilustrado. Na figura 5a, a blindagem de graduação de tensão 205 estende-se além do núcleo condensador 115 na direção axial do condutor 110. Nesta modalidade, o núcleo condensador 115 distribui o campo elétrico em uma maneira uniforme na região entre o condutor 110 e a blindagem de graduação de tensão 205, enquanto a graduação de tensão para o exterior da bucha 100 é principalmente obtida pela blindagem de graduação de tensão 115. A uniformidade do campo elétrico entre o condutor 110 e a blindagem de graduação de tensão 205 que é obtida pelo núcleo condensador 115 assegura que a tensão elétrica do condutor 110 no condutor 110 é reduzida. Desse modo, menos considerações em relação à resistência do condutor 110 a tensão elétrica terão que ser feitas, e um condutor 110 de diâmetro menor poderia em geral ser usado, se desejado, comparado a uma bucha 100 em que nenhum núcleo condensador 115 está presente.
[0043] Na figura 5b, a blindagem de graduação de tensão 205 estende-se além da folha metálica aterrada 120a do núcleo condensador na direção axial do condutor 110, uma parte do núcleo condensador 115 estende-se além da blindagem de graduação de tensão 205 nesta direção. O núcleo condensador 115 obtém uma uniformidade do campo elétrico entre o condutor 110 e a blindagem de graduação de tensão 205 também nesta modalidade. Além do mais, o núcleo condensador 115, bem como a blindagem de graduação de tensão 205, contribui para a graduação da tensão para o exterior da bucha 100. Embora não mostrada, a blindagem de graduação de tensão 205 das buchas 100, ilustradas nas figuras 5a e 5b, poderia ter uma borda arredondada 400 como mostrado na figura 4.
[0044] Aplicando uma blindagem de graduação de tensão 205 em conjunto a um núcleo condensador 115 a fim de obter redução de gra
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15/17 diente de campo eficiente, o comprimento do núcleo condensador 115 pode ser consideravelmente reduzido quando comparado a um núcleo condensador 115 de uma bucha em que nenhuma blindagem de graduação de tensão 205 está presente. As reduções em comprimento de tipicamente 10 a 20%, ou mais, são previstas. O comprimento da folha metálica aterrada 120a poderia ser reduzido consideravelmente comparado a um núcleo condensador convencional 115, por exemplo, em uma maneira de modo que a folha metálica aterrada 120a não estenda-se consideravelmente além de uma conexão elétrica entre a folha metálica aterrada 120a e o flange 125 (ou outra parte da bucha 100 tendo um potencial que é adequado para a folha metálica aterrada 120a). Alternativamente, a folha metálica aterrada 120a poderia estender-se além de tal conexão elétrica. O comprimento axial do núcleo condensador 115 poderia ser reduzido pela redução de comprimento da folha metálica aterrada 120a, mais uma redução de comprimento do resto das folhas metálicas 120 tornada possível como uma consequência da redução de comprimento da folha metálica aterrada 120a (tipicamente, uma área similar das folhas metálicas diferentes 120 de um núcleo condensador 115 é desejada). No entanto, os núcleos de condensador 115 de comprimento maior podem alternativamente ser usados.
[0045] A fim de aperfeiçoar o gradiente de campo em torno da extremidade do núcleo condensador 115, uma blindagem de alta tensão poderia ser aplicada. Isto é, mostrado na figura 6, em que um lado de uma bucha 100 tendo uma blindagem de alta tensão 600 é esquematicamente ilustrado. A blindagem de alta tensão 600 da figura 6 está disposta em uma extremidade 605 do núcleo condensador 115, e fornece uma redução do campo na extremidade do núcleo condensador 605. A blindagem de alta tensão 600 poderia, por exemplo, ser feita de um metal adequado, tal como alumínio, ou de outro material condutor.
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A blindagem de alta tensão 600 poderia, por exemplo, ser fixado no núcleo condensador 115 ou o condutor 110. A blindagem de alta tensão 600 poderia vantajosamente ser de um formato simétrico rotacional tendo uma superfície lisa voltada para longe do condutor 110. A blindagem de alta tensão 600 poderia, por exemplo, ser um anel circundando o condutor 110, ou a blindagem de alta tensão 600 poderia ser de um formato de anel alongado em que a circunferência interna do anel é plana e junta o condutor 110, como ilustrado na figura 6, etc. Na bucha 100 ilustrada na figura 6, a blindagem de graduação de tensão 205 se estende além da blindagem de graduação de tensão 600 na direção axial do condutor 110. Uma blindagem de alta tensão 600 poderia também estar disposta em uma extremidade 605 de um núcleo condensador 115 que estende-se além da blindagem de graduação de tensão 205.
[0046] A blindagem de graduação de tensão 205 e a folha metálica aterrada 120a do núcleo condensador 115 poderia, por exemplo, ser disposta para estar no mesmo potencial elétrico, que poderia ser o mesmo potencial que o flange 125, e desse modo do plano aterrado 130, quando a bucha está em uso. No entanto, a blindagem de graduação de tensão 205 e a folha metálica aterrada 120a poderiam alternativamente ser conectadas em potenciais diferentes. Por exemplo, a folha metálica aterrada 120a, ou a blindagem de graduação de tensão 205, ou ambas, poderiam ser conectadas a um ponto de medição eletricamente separado do potencial do flange 125.
[0047] Nas figuras 1 a 6, o isolante oco 105 foi mostrado para ser de formato cônico nas figuras 1 a 6. No entanto, o isolante oco 105 poderia ser formatado de qualquer maneira adequada, por exemplo, como um cilindro, como um cilindro com extremidade(s) cônica, etc.. [0048] A descrição acima foi feita em termos de buchas de alta tensão para isolamento de um condutor 110. No entanto, uma disposi
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17/17 ção de diminuição de gradiente de campo compreendendo uma combinação de um núcleo condensador 115 e uma blindagem de graduação de tensão 205 como descrita acima pode também ser usada em outros dispositivos para isolamento de um condutor de alta tensão 110, nem sempre referidos como buchas. Tal disposição de diminuição de gradiente de campo poderia, por exemplo, ser útil em uma interface de cabo de alta tensão, ou em uma interface de mecanismo de distribuição para interfacear um mecanismo de distribuição isolado por gás como, por exemplo, um transformador, etc. Um dispositivo de alta tensão compreendendo tal dispositivo de diminuição de gradiente de campo poderia compreender o que na descrição acima foi referido como uma parte do lado de ar 210, 307, em que a parte do lado de ar 210, 307 poderia ser conectada a, por exemplo, um cabo ou um mecanismo de distribuição isolado a gás, em vez de ser conectado a outra parte do lado do ar 210 (como na figura 2) ou a uma parte do lado do transformador 310 (como na figura 3).
[0049] Alguém versado na técnica apreciará que a tecnologia apresentada aqui que não é limitada às modalidades descritas nos desenhos em anexo e na descrição detalhada seguinte, que são apresentados para propósitos de ilustração somente, mas podem ser implementadas em um número de maneiras diferentes, e é definida pelas concretizações seguintes.

Claims (12)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo de alta tensão (100) para fornecer isolamento elétrico de um condutor estendendo-se através do dispositivo (100), o dispositivo (100) compreendendo:
    um isolante oco (105);
    um condutor (110) estendendo-se através do isolante oco (105);
    uma disposição de diminuição de gradiente de campo compreendendo um núcleo condensador (115), o dispositivo de alta tensão (100) caracterizado pelo fato de que:
    a disposição de diminuição de gradiente de campo compreende ainda uma blindagem de graduação de tensão (205), o núcleo condensador (115) e a blindagem de graduação de tensão (205) sendo dispostos em torno do condutor (110) dentro do isolante oco (105) em uma maneira, tal que a blindagem de graduação de tensão (205) esteja disposta em torno de pelo menos parte do núcleo condensador (115).
  2. 2. Dispositivo de alta tensão de acordo com a reivindicação
    1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    um flange (125) para conectar o dispositivo de alta tensão (100) a um plano aterrado; sendo que o núcleo condensador (115) compreende uma pluralidade de folhas metálicas (120) dispostas coaxialmente estendendo-se ao longo da direção axial do condutor (110), sendo que pelo menos uma folha metálica (120) está disposta para ter um potencial que está fora dos potenciais da pluralidade de folhas metálicas (120), mais semelhante ao potencial do flange (125); e sendo que a blindagem de graduação de tensão (205) estende-se, na direção axial do condutor (110), além de pelo menos uma extremidade da pelo menos uma folha metálica (120) disposta para ter um potencial
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    2/3 que é mais similar ao potencial do flange (125).
  3. 3. Dispositivo de alta tensão (100) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que:
    a blindagem de graduação de tensão (205) estende-se além de pelo menos uma extremidade do núcleo condensador (115) na direção axial do condutor (110).
  4. 4. Dispositivo de alta tensão (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    uma blindagem de alta tensão (600) disposta em torno do condutor (110) em pelo menos uma extremidade do núcleo condensador (115).
  5. 5. Dispositivo de alta tensão (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    um flange (125) para conectar o dispositivo de alta tensão (100) a um plano aterrado; sendo que a blindagem de graduação de tensão (205) está disposta para estender em ambos os lados do flange (125) na direção axial do condutor (110).
  6. 6. Dispositivo de alta tensão (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
    um flange (125) para conectar o dispositivo de alta tensão (100) a um plano aterrado; sendo que a blindagem de graduação de tensão (205) é confinada a um lado do flange (125) na direção axial do condutor (110).
  7. 7. Dispositivo de alta tensão (100) de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a blindagem de graduação de tensão (205) é eletricamente conectada ao flange (125).
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    3/3
  8. 8. Dispositivo de alta tensão (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que:
    o isolante oco (105) contém um gás isolante, tal como SF6.
  9. 9. Dispositivo de alta tensão (100) de acordo com qualquer uma reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que:
    o núcleo condensador (115) compreende papel impregnado de resina fornecendo isolamento entre as folhas metálicas (120).
  10. 10. Dispositivo de alta tensão (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de alta tensão (100) é uma bucha, tal como uma bucha de parede ou uma bucha de transformador.
  11. 11. Estação transformadora, caracterizada pelo fato de que compreende um dispositivo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
  12. 12. Estação de Corrente Contínua em Alta Tensão, caracterizada pelo fato de que compreende um dispositivo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
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