BRPI1106650A2

BRPI1106650A2 - suporte para condutores de extremidade de alta voltagem em transformadores de àleo

Info

Publication number: BRPI1106650A2
Application number: BRPI1106650-4A
Authority: BR
Inventors: Hartmut Brendel
Original assignee: Abb Technology Ag
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-01-29
Also published as: RU2011141827A; EP2445071A1; CN102456468B; US20120092118A1; EP2445071B1; KR20120039476A; CN102456468A

Abstract

Patente de Invenção: SUPORTE PARA CONDUTORES DE EXTREMIDADE DE ALTA VOLTAGEM EM TRANSFORMADORES DE àLEO. A invenção refere-se a um suporte (10) para condutores de extremidade de alta voltagem em transformadores de óleo, que compreende um módulo de isolamento básico alongado como placa (12,66) o qual tem dois lados externos planos e o qual tem um dispositivo de conexão (44) na sua primeira extremidade (14) e um dispositivo de acomodação (18) para um tubo de blindagem (20) que corre transversalmente na região de sua segunda extremidade (16). O módulo de isolamento básico (12,66) é inclinado (22) entre a primeira extremidade (14) e a segunda extremidade (16), de modo que uma borba de lado mais curto (24) e uma borda de lado mais longo (26) oposta sejam formadas. Uma pluralidade de fendas adjacentes (32+34), 36-38, 50+32) está provida transversalmente à extensão alongada (28,30) do módulo de isolamento básico (12,66), as ditas fendas (32+34, 36+38, 50+52) circundando o útlimo nos seus lados externos planos e na borda de lado mais curto (24) em um respectivo plano. Pelo menos uma placa de isolamento em forma de U (40,42,62) está montada dentro de uma das fendas (32,34, 36+38, 50+52) em um modo de travamento positivo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SUPORTE PARA CONDUTORES DE EXTREMIDADE DE ALTA VOLTAGEM EM TRANSFORMADORES DE ÓLEO".

DESCRIÇÃO

A invenção refere-se a um suporte para condutores de extremi-

dade de alta voltagem em transformadores de óleo, que compreende um módulo de isolamento básico alongado como placa o qual tem dois lados externos planos e o qual tem um dispositivo de conexão na sua primeira ex- tremidade e um dispositivo de acomodação para um tubo de blindagem que corre transversalmente na região de sua segunda extremidade.

É geralmente conhecido que os transformadores que têm uma saída nominal de, por exemplo, 100 MVA e acima a uma voltagem nominal de 110 kV e acima estão normalmente incorporados como transformadores de óleo, os quais podem ter um peso de 200 t. Neste caso, o transformador está disposto dentro de um tanque de transformador cheio de óleo, o óleo servindo tanto para o isolamento quanto para um resfriamento aperfeiçoado. Aqui, os respectivos terminais do transformador estão eletricamente conec- tados nos isoladores de saída no lado externo do tanque de óleo por condu- tores elétricos os quais, em altas voltagens, estão circundados por um tubo de blindagem isolado que está no mesmo potencial e o isolamento do qual é formado ou por materiais de isolamento sólidos ou por um sistema de barrei- ra. O sistema de barreira é neste caso construído radialmente simetricamen- te ao redor do condutor relevante e compreende um tubo de blindagem ele- tricamente condutivo com, se for necessário, uma pluralidade de barreiras de isolamento espaçadas. Os sistemas de barreira requeridos para cada condu- tor individual estão direcionados dentro do tanque de transformador cheio de óleo através de um espaço formado entre o transformador e a parede de tanque, apesar de distâncias mínimas requeridas do ponto de vista de iso- lamento precisarem ser mantidas. Por razões de estabilidade mecânica e resistência a curto circui-

to, os tubos de blindagem isolados devem ser suportados ou mantidos a cer- tas distâncias, isto quer dizer, estes devem ser conectados mecanicamente ou na parede externa do tanque ou em uma região adequada do transfor- mador. Utilizados para este propósito existem "suportes" os quais devem ser incorporados como isoladores e são produzidos, por exemplo, de cartão prensado. A capacidade isolante de um suporte como tal é menor do que a capacidade isolante do óleo puro em uma separação de isolamento idêntica.

Uma desvantagem, no entanto, é que os transformadores deste tamanho são itens exclusivos ou são pelo menos produzidos somente em pequenos lotes de produção, por meio disto resultando em diferentes requi- sitos para a configuração de um respectivo suporte para cada geometria de transformador. Os requisitos com relação a um suporte variam mesmo den- tro de uma pluralidade de suportes para um e o mesmo tipo de transforma- dor porque outras condições potenciais surgem durante a operação do trans- formador para cada local de fixação de um suporte dentro do tanque de transformador. Isto portanto resulta em uma grande diversidade de variantes na configuração dos suportes adaptados para as respectivas condições po- tenciais a serem esperadas.

Esta diversidade de variantes pode ser reduzida pela distância entre o transformador e o tanque sendo correspondentemente aumentada, como um resultado da qual os suportes os quais não estão otimamente a- daptados às respectivas condições potenciais podem também ser utilizados. No entanto, Isto tem a desvantagem considerável que o transformador jun- tamente com o seu tanque de óleo precisa ser projetado para ser maior do que é absolutamente necessário.

Procedendo desta técnica anterior, é o objeto da invenção pro- ver um suporte para os condutores de extremidade em transformadores de óleo o qual é especialmente flexível e economiza espaço.

Este objeto é conseguido por um suporte para condutores de ex- tremidade de alta voltagem do tipo mencionado no início. O dito suporte está caracterizado pelo fato de que o módulo de isolamento básico é inclinado entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, de modo que uma borda de lado mais curto e uma borda de lado mais longo oposta sejam for- madas, em que uma pluralidade de fendas adjacentes está provida transver- salmente à extensão alongada do módulo de isolamento básico, as ditas fendas circundando o último nos seus lados externos planos e na borda de lado mais curto em um respectivo plano, e em que pelo menos uma placa de isolamento em forma de U está montada dentro de uma das fendas em um modo de travamento positivo.

A idéia básica da invenção consiste em prover o suporte indivi- dualmente com respectivas placas de isolamento que estendem em percur- so de fuga transversalmente à extensão longitudinal do suporte de acordo com as condições limite do potencial a ser isolado. Isto é de preferência feito para cada suporte de acordo com uma avaliação individual da localização de instalação planejada, sendo enfatizado que um ótimo em termos de isola- mento não é apenas conseguido por um número de placas de isolamento tão grande quanto possível sendo utilizadas. Ao contrário, isto é conseguido pela utilização específica de poucas placas de isolamento em posições de- terminadas com antecedência.

Uma fenda de acordo com a invenção no módulo de isolamento básico circunda o último sobre pelo menos três lados da seção transversal em um plano, a saber, ao longo dos dois lados externos planos e, se existis- se, como uma fenda de conexão que fica transversalmente através da borda de lado mais curto. Uma placa de isolamento em forma de U corresponden- te, a espessura da qual é consequentemente apenas um pouco menor do que a espessura da fenda parcialmente circundante, por exemplo, 3 mm, pode facilmente ser empurrada da borda de lado mais curto por sobre a fen- da desejada e fixada utilizando um adesivo adequado, por meio disto pro- vendo uma conexão de atrito e de travamento positivo a qual é fixa em ter- mos de percurso de fuga. Neste caso, o adesivo primariamente serve para evitar uma situação na qual um percurso de fuga pode formar sobre a fenda. No entanto, como um resultado do rebaixo na placa de isolamento, o dito rebaixo apesar de tudo sendo requerido para este procedimento de manipu- lação especialmente simples, a borda de lado mais longo do módulo de iso- lamento básico não está realmente provida com uma barreira que estende o percurso de fuga. No entanto, isto é compensado pelo fato de que o módulo de isolamento básico é inclinado e como um resultado uma borda de lado mais curto e uma borda de lado mais longo oposta são formadas em cada caso. A borda de lado mais longo consequentemente tem um percurso de fuga mais longo do que a borda de lado mais curto de qualquer modo, e portanto uma extensão do percurso de fuga por meio de uma placa de isolamento disposta transversalmente a este não é absolutamente necessária para a borda de lado mais longa. Apesar de tudo, é conveniente fazer com que a respectiva fenda também circunde completamente a borda de lado mais longo do mó- dulo de isolamento básico e pelo menos estender o percurso de fuga na borda de lado mais longo a um certo grau por esta região de fenda, o que não é requerido mecanicamente. As fendas completamente não utilizadas também ajudam do mesmo modo aperfeiçoar o isolamento.

No estado instalado, o módulo de isolamento básico está dispos- to horizontalmente na sua primeira extremidade dentro do tanque de trans- formador e está inclinado para cima na sua segunda extremidade. Um com- primento aumentado do módulo de isolamento básico a uma distância prede- terminada entre o transformador e a parede de tanque é conseguido pela configuração inclinada, o que tem um efeito positivo sobre tanto a capacida- de de isolamento quanto um requisito de espaço reduzido.

A adaptabilidade individual do suporte de acordo com a invenção vantajosamente torna possível que uma variante a qual é otimizada do ponto de vista de isolamento e portanto economiza muito espaço seja provida para cada localização de instalação de um suporte, de modo que finalmente o volume do espaço cheio de óleo dentro do tanque de óleo ou o tamanho do tanque de óleo possa ser reduzido na mesma saída de transformador.

De acordo com uma configuração preferida da invenção, uma primeira região que tem uma extensão principalmente reta está provida na região da primeira extremidade do módulo de isolamento básico, dentro de cuja região as fendas adjacentes estão dispostas paralelas umas às outras. Esta região linear prova ser vantajosa do ponto de vista de isolamento e de produção e compreende, por exemplo, pelo menos cinco fendas paralelas, as quais estão dispostas a uma distância de 1 cm a 1,5 cm em cada caso.

De acordo com uma variante adicional, pelo menos uma fenda inclinada em relação às fendas na primeira região está provida na região inclinada do módulo de isolamento básico. Isto assegura que pelo menos uma placa de isolamento esteja também disposta aproximadamente trans- versalmente ao percurso de fuga ao longo da borda de lado curto na região inclinada. Isto é especialmente favorável para um aumento na capacidade de isolamento. O mesmo correspondentemente aplica-se a variantes de con- figuração adicionais, de acordo com as quais uma pluralidade de fendas in- clinadas umas em relação às outras está provida na região inclinada do mó- dulo de isolamento básico.

Provou ser favorável se o módulo de isolamento básico estiver disposto dentro de uma faixa angular de 45° a 135°, a faixa maior do que 90° sendo especialmente preferida. Como um resultado do curso então como curva e, no caso extremo, já virtualmente como espiral do módulo de isola- mento básico, o seu comprimento inclinado é notadamente aumentado em relação a uma largura disponível dentro do tanque de óleo, como um resul- tado do qual uma capacidade de isolamento aperfeiçoada é conseguida em um modo de economia de espaço. Em um modo similar, a capacidade de isolamento pode também ser aumentada por seções do módulo de isola- mento básico sendo estreitadas em largura entre a borda de lado mais curto e a borda de lado mais longo. Outras configurações de extensão de percurso de fuga das duas bordas laterais são, é claro, também possíveis.

De modo a assegurar uma montagem especialmente simples do suporte de acordo com a invenção, o dispositivo de conexão é plugável, isto quer dizer, este pode ser conectado em um modo de travamento positivo em uma contraparte correspondente sobre o transformador ou o tanque de transformador e, se for necessário, pode também ser fixo, por exemplo, por um parafuso de retenção. No caso mais simples, o dispositivo de conexão está incorporado como uma extensão fresada do módulo de isolamento bá- sico com, por exemplo, uma seção transversal cilíndrica ou retangular.

Em uma variante especialmente preferida, o dispositivo de aco- modação tem a forma de um segmento de círculo inverso ou concavamente formado. O raio deste segmento de círculo está orientado principalmente de acordo com o raio do tubo de blindagem ou aquele do sistema de barreira o qual deve ser seguro pelo suporte no estado instalado. Os raios típicos estão entre, por exemplo, 5 cm e 12 cm. No caso mais simples, o dispositivo de acomodação pode ser produzido como uma extensão fresada do módulo de isolamento básico. Por razões mecânicas, o segmento de círculo deve ser aberto no topo no estado instalado do suporte, por meio disto resultando em um equilíbrio estável em um tubo de blindagem ali suportado. Apesar de tudo, prova ser conveniente se um dispositivo de re-

tenção como cinta for provido na região da segunda extremidade, pelo me- nos sobre um dos dois lados externos planos do módulo de isolamento bási- co, com cujo dispositivo de retenção um tubo de blindagem pode ser fixo dentro do segmento de círculo inverso ou côncavo. Neste caso, a cinta ou a banda como cinta envolve uma maior parte da circunferência do tubo de blindagem e no processo exerce uma força de fixação na direção do seg- mento de círculo. Consequentemente, sobre o seu outro lado, a cinta envol- ve, por exemplo, um montante transversal como eixo o qual está conectado no módulo de isolamento básico. Como um resultado, a cinta é tensionada. O dispositivo de retenção como cinta disposto sobre ambos os lados do mó- dulo de isolamento básico de, por exemplo, 3 cm de espessura é muito sim- ples para produzir em termos de construção e reduz quaisquer momentos torcionais sobre o montante transversal como eixo, o qual é então guiado pelo módulo de isolamento básico. Em um modo especialmente vantajoso, a cinta pode ser tensionada por um dispositivo correspondente o qual é ajus- tável em comprimento. Isto permite uma montagem especialmente simples de um tubo de blindagem e a sua subsequente fixação.

Em uma modalidade especialmente preferida do suporte, o dito suporte é produzido pelo menos parcialmente de cartão prensado fresado. Isto refere especificamente ao módulo de isolamento básico e às placas de isolamento em forma de U. De acordo com a invenção, o módulo de isola- mento básico é como placa e pode portanto também ser prontamente produ- zido de uma placa de espessura correspondente, a fresagem sendo um mé- todo de usinagem especialmente adequado e flexível aqui. Uma espessura de placa adequada é, por exemplo, 3 cm, em cujo caso as fendas precisam ser fresadas, por exemplo, a uma profundidade de 1 cm. Uma conexão para as placas de isolamento a qual é especialmente favorável do ponto de vista de isolamento e mecanicamente é por meio disto tornada possível. As ditas placas de isolamento tem precisam ter uma estrutura como placa de espes- sura de uns poucos milímetros para assegurar a conexão plugável. Indepen- dentemente do tipo de processamento, o cartão prensado por si é um mate- rial de isolamento provado para utilização em componentes cheios de óleo; mas, é claro, outros materiais de isolamento são também concebíveis.

As vantagens de acordo com a invenção de um suporte de acor- do com a invenção também têm um efeito, no estado instalado, sobre um transformador de óleo que compreende um tanque de óleo e que compreen- de um condutor de extremidade de alta voltagem disposto no mesmo e que tem um tubo de blindagem. Isto é porque o tanque de óleo pode então ser vantajosamente projetado para ser menor por conta do menor requisito de espaço, como já acima explicado.

Configurações possíveis vantajosas adicionais podem ser vistas das reivindicações dependentes adicionais.

A invenção, modalidades adicionais e vantagens adicionais se- rão descritas em mais detalhes com referência às modalidades exemplares mostradas nos desenhos, nos quais:

Figura 1 mostra uma vista lateral exemplar de um suporte com um tubo de blindagem, e

Figura 2 mostra uma terceira placa de isolamento em forma de U sobre um módulo de isolamento básico.

A Figura 1 mostra uma vista lateral exemplar 10 de um suporte com um tubo de blindagem. O elemento de núcleo de suporte é um módulo de isolamento básico 12 o qual estende de sua primeira extremidade 14 para a segunda extremidade 16 ao longo de uma região reta 28 e uma região in- clinada ou curva 30 contígua. O ângulo de dobramento total ao longo da Ii- nha tracejada 28, 30 que indica o curso alongado chega a aproximadamente 130°, como indicado pelo número de referência 22. Pode facilmente ser visto como o comprimento do módulo de isolamento básico 12 e assim também a sua capacidade de isolamento são consideravelmente aumentados pela re- gião curva 30 sem isto levar a um requisito de espaço significativamente maior. De acordo com a dobra, uma borda de lado mais curto 24 e uma bor- da de lado mais longo 26 são obtidas, a última consequentemente também tendo um percurso de fuga mais longo.

O módulo de isolamento básico 12 é produzido de um cartão prensado de poucos centímetros de espessura, em que uma pluralidade de fendas completamente circundantes está provida principalmente transver- salmente à extensão alongada 28, 30, três das quais estão providas, como exemplo, com os números de referência 32+34, 36+38, 50+52. Estas fendas sozinhas já levam a uma capacidade de isolamento aperfeiçoada do módulo de isolamento básico 12. Para um aperfeiçoamento adicional na capacidade de isolamento do suporte, especificamente na região da borda de lado mais curto 24, duas placas de isolamento em forma de U 40, 42 são empurradas para dentro de duas das fendas circundantes da borda de lado mais curto 24 e são adesivamente ali aderidas. Um dispositivo de conexão 44, o qual está incorporado como

uma conexão de plug-in, está provido na primeira extremidade 14 do módulo de isolamento básico 12 como uma sua extensão. Um segmento de círculo côncavo 18 está fresado na segunda extremidade 16 do módulo de isola- mento básico 12, do mesmo modo como a sua extensão, o dito segmento de círculo 18 tendo aproximadamente o mesmo diâmetro que o tubo 20 preso este. O dito tubo 20 está envolvido por um dispositivo como cinta 46, está prensado dentro do segmento de círculo côncavo e está assim seguramente fixo. Além disso, o dispositivo como cinta 46 envolve, em um modo como laço, um dispositivo de tensionamento como eixo o qual pode ser ajustado no comprimento utilizando um parafuso de ajuste 48 e portanto determina a pressão aplicada do dispositivo como cinta 46.

A Figura 2 mostra uma terceira placa de isolamento em forma de U 62 sobre um módulo de isolamento básico em uma vista 60. De modo a ser capaz de empurrar a forma realmente retangular da placa de isolamento 62, a qual tem, por exemplo, uma área de superfície de 20 cm por 35 cm, para dentro de uma fenda provida no módulo de isolamento básico, um re- baixo 64 está provido, a extremidade aberta do qual fica na região da borda de lado mais longo do módulo de isolamento básico, a qual neste caso está indicada com uma seção transversal que tem um número de referência 66. Todas as fendas do módulo de isolamento básico são de preferência forma- das de tal modo que uma placa de isolamento 62 possa ser empurrada para dentro de cada fenda circundante e se ali adesivamente aderido. LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA

Vista lateral exemplar de um suporte com um tubo de blindagem

12 Módulo de isolamento básico

14 Primeira extremidade do módulo de isolamento básico

16 Segunda extremidade do módulo de isolamento básico

18 Dispositivo de acomodação na forma de um segmento de círculo

inverso

Tubo de blindagem

22 Ângulo

24 Borda de lado mais curto

26 Borda de lado mais longo

28 Extensão alongada na região reta

Extensão alongada na região inclinada

32 Primeira fenda na borda de lado mais curto

34 Primeirafendanoprimeiroladoexternoplano

36 Segunda fenda na borda de lado mais curto

38 Segunda fenda no primeiro lado externo plano

40 Primeira placa de isolamento em forma de U

42 Segunda placa de isolamento em forma de U

44 Dispositivo de conexão

46 Dispositivo de retenção como cinta

48 Dispositivo de tensionamento

50 Terceira fenda na borda de lado curto na região inclinada

52 Terceira fenda no primeiro lado externo plano na região inclinada

60 Terceira placa de isolamento em forma de U no módulo de isolamen- to básico

62 Terceira placa de isolamento em forma de U

64 Rebaixo

66 Seção transversal do módulo de isolamento básico

Claims

1. Suporte (10) para condutores de extremidade de alta volta- gem em transformadores de óleo, que compreende um módulo de isolamen- to básico alongado como placa (12, 66) o qual tem dois lados externos pla- nos e o qual tem um dispositivo de conexão (44) na sua primeira extremida- de (14) e um dispositivo de acomodação (18) para um tubo de blindagem (20) que corre transversalmente na região de sua segunda extremidade (16), caracterizado pelo fato de que o módulo de isolamento básico (12, 66) é in- clinado (22) entre a primeira extremidade (14) e a segunda extremidade (16), de modo que uma borda de lado mais curto (24) e uma borda de lado mais longo (26) oposta sejam formadas, em que uma pluralidade de fendas adja- centes (32+34, 36+38, 50+52) está provida transversalmente à extensão alongada (28, 30) do módulo de isolamento básico (12, 66), as ditas fendas (32+34, 36+38, 50+52) circundando o último nos seus lados externos planos 15 e na borda de lado mais curto (24) em um respectivo plano, e em que pelo menos uma placa de isolamento em forma de U (40, 42, 62) está montada dentro de uma das fendas (32+34, 36+38, 50+52) em um modo de trava- mento positivo.

2. Suporte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma primeira região que tem uma extensão principalmente reta (28) está provida na região da primeira extremidade do módulo de isolamen- to básico (12, 66), dentro de cuja região as fendas adjacentes (32+34, 36+38) estão dispostas paralelas umas às outras.

3. Suporte de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma fenda (50+52) inclinada em relação às fendas (32+34, 36+38) na primeira região (28) está provida na região inclinada (30) do módulo de isolamento básico (12, 66).

4. Suporte de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de fendas inclinadas umas em relação às outras está provida na região inclinada (30) do módulo de isolamento básico (12, 66).

5. Suporte de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o módulo de isolamento básico (12, 66) está disposto dentro de uma faixa angular de 45° a 135° (22).

6. Suporte de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o módulo de isolamento básico (12, 66) é es- treitado na sua largura entre a borda de lado mais curto (24) e a borda de lado mais longo (26), pelo menos em seções, na direção de sua segunda extremidade (16).

7. Suporte de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de conexão (44) é plugável.

8. Suporte de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de acomodação (18) tem a for- ma de um segmento de círculo inverso.

9. Suporte de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de retenção como cinta (46) está provido na regi- ão da segunda extremidade (16), pelo menos sobre um dos dois lados ex- ternos planos do módulo de isolamento básico (12, 66), com cujo dispositivo de retenção (46) um tubo de blindagem (20) pode ser fixo dentro do segmen- to de círculo inverso (18).

10. Suporte de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de retenção como cinta (46) pode ser tensionado (48).

11. Suporte de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito suporte é produzido pelo menos parci- almente de cartão prensado fresado.

12. Transformador de óleo que compreende um tanque de óleo e um condutor de extremidade de alta voltagem disposto dentro do último e que tem um tubo de blindagem (20) caracterizado pelo fato de que o tubo de blindagem (20) está seguro, pelo menos em seções, por pelo menos um su- porte (10) de acordo com uma das reivindicações 1 a 11.