PT82388B - Elemento bobinado para condensadores de potencia de media e de alta tensao - Google Patents

Description

presente invento refere-se a um. elemento (10) bobinado para condensadores de potência de média ou de alta tensão,tendo filmes dieléctricos em material sintético, intercalados entre as duas armaduras (16, 18). As armaduras (16, 18) estão respec. tivamente deslocadas de um lado e outro do elemento (10) para fazer sobressair um dos seus bordos da face frontal do elemento (10), sendo o outro bordo (30, 32), interno ao elemento. Os bor dos internos (30, 32) são cortados por um meio que assegura uma fusão local do metal para realizar um bordo arredondado de fraca sobre-espessura. 0 dieléctrico líquido apresenta uma taxa de aromaticidade superior a 75/100.

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-2MEMÓRIA DESCRITIVA invento diz respeito a um elemento bobinado para um con densador de potência de média ou de alta tensão, compreendendo duas armaduras com a forma de fitas metálicas e filmes dieléctri. cos intercalados entre as fitas metálicas durante o enrolamento, sendo as duas fitas metálicas deslocadas lateralmente de modo a fazer sair um dos bordos de uma das fitas para além de uma face frontal do elemento ficando o bordo oposto no interior do enrola mento, e um dos bordos da outra fita sobressaído para além da ou tra face frontal do elemento, ficando o bordo oposto no interior do enrolamento, sendo os bordos que sobressaem da mesma face frontal ligados electricamente para formar uma ligação da armadu ra.

Os condensadores de potência de média ou de alta tensão sáo realizados com o auxílio de bobinagens compostas de folhas ou fi. tas de alumínio para os eléctrodos ou armaduras e de uma ou mais folhas ou filmes de dieléctrico sólido de material plástico, nomeadamente o polipropileno.

Cada uma destas bobinagens formam um elemento de condensador cuja capacidade e tensão de serviço estão limitadas pelas proprie_ dades dos materiais utilizados e a montagem desses materiais.

TTm condensador de potência é constituído por uma associação série-paralelo de elementos de modo a poder suportar a tensão de funcionamento e ter a capacidade requerida Estes elementos estão alojados numa cuba estanque cheia de um líquido dieléctrico.

Tanto na média como na alta tensão, é preciso evitar a presença de gás no qual aparecem descargas parciais que levam à degradação do isolamento e à destruição eléctrica. Isto evita-se com uma impregnação no vácuo da parte activa do condensador com um líquido dieléctrico.

As técnicas de fabricação evoluíram no sentido de aumentar as condiçoes eléctricas admissíveis para o dieléctrico sólido e de reduzir as perdas dieléctricas.

Um gradiente elevado conduz a um aumento da capacidade por unidade de volume e permite a construção de equipamentos que tem

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Ref: KERN/kb 1485 uma maior potência reactiva num mesmo volume. Pelo Pacto de di. minuirem as perdas por efeito de Joule, o risco de aquecimento não é um obstáculo para a redução dos volumes.

Actualmente, a utilização do polipropileno permite encarar gradientes eléctricos muito elevados, mas associados ao facto de que a tensão por elemento aumenta igualmente, levantam-se proble. mas de resistência dieléctrica dos líquidos. Com efeito, numa associação líquida, polímera, o líquido é o ponto fraco do isola mento. Em especial, perto dos sítios onde o campo eléctrico e reforçado e onde há acumulação de líquido, podem aparecer descar gas parciais no líquido, que vão provocar a deterioração dos fil mes plásticos e a destruição nos casos de solicitações excepcionais.

C presente invento tem por fim permitir a ^ealizaçao de um condensador com gradiente eléctrico elevadoe can redução do efeito dos bordos das armaduras.

elemento bobinado de acordo com o invento é caracterizado por os referidos bordos opostos no interior do enrolamento apresentarem uma borda arredondada de pequena sobrespessura que favorece uma boa repartição do campo eléctrico.

já foi proposto reduzir os efeitos dos bordos pela dobragem desse bordo de modo a formar uma orla, mas esta solução tem o in conveniente de introduzir uma sobrespessura num lado da bobinagem, o que provoca a acumulação de líquido entre as folhas e um risco de deterioração mecânica dos filmes de polímero.

De acordo com uma melhoria deste invento, os filmes de polipropileno são rugosos e associados a um dieléctrico líquido de alta qualidade. Entre as duas armaduras estão intercalados um ou mais filmes de polipropileno rugoso numa ou nas duas faces a fim de evitar que as diferentes camadas adiram entre elas, impedindo assim que fiquem, depois da impregnação, cavidades sem líquido. 0 dieléctrico líquido tem uma taxa de aromaticidade, definida pela relação do número de átomos de carbono contidos nos grupos fenil pelo número total de átomos de carbono, superior a 75/lCO, o que assegura um limiar de descargas parciais e uma taxa

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de desgaseificação, propriedade de absorver os gases, snficien. temente elevada. À duração dieléctrica do líouido, no tempo, é assegurada pela junção de uma quantidade suficiente de capto res de protões do tipo resina epóxida, por exemplo, com uma ta xa superior a 1,5 mg de equivalente Hcl/g. 0 líquido é um Fenil-Xilil-Etano, um Li- ou Monobenzilt olueno ou análogo.

emprego de uma fita de alumínio que pelo menos uma das bordas é cortada por um melo que assegure a fusão local do metal, permite limitar os efeitos de borda apresentando uma so brespessura inferior a 15/. ^TTm tal processo assegura um corte sem asperezas e com um raio de curvatura quase constante. 0 limite de escorva^ento das descargas parciais é deste modo aumentado em cerca de 3C/· em relação aooue seria obtido com as fi. tas cortadas por meios mecânicos. C corte da armadura é vantajosamente realizado com raios laser.

A ligação faz-se sem a utilização de linguetas metálicas inseridas no rolo de modo a evitar deformações do filme isolante, uma sobrespessura do líquido e uma circulação de corrente no sentido da bobinagem. Estes inconvenientes são evitados dei. xando sobressair dos lados de cada uma das armaduras nas quais são directamente soldadas as ligações. As perdas de Joule devi, das aos eléctrodos são, deste modo, reduzidas ao mínimo e respei. | tada a integridade da parte activa da bobinagem.

Outras vantagens e características ressaltarão m.ais claramente da descrição que se vai'seguir sobre o modo de realização do invento, dado a título de exemplo não limitativo e representado nos desenhos anexos, nos quais:

Fig-. 1 é uma vista esquemática, em perspectiva, parcialmente cortada, de um condensador, de acordo com 0 invento;

Fig2 é uma vista esquemática de um elemento bobinado do condensador de acordo com. a Figura 1, representada parcialmente desenrolada;

Fig5. 3 mostra 0 esquema interno de um condensador de acordo com o invento;

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-5Fig⁵. 4 é um corte, em escala ampliada, segundo a linha

IV-IV da Figura 2;

Fig9. 5 é uma vista em perspectiva do bordo interno de uma armadura.

Nas Figuras, diversos elementos do condensador 10 estão em pilhados no interior de uma cuba estanque 12 cheia de um líquido dieléctrico de impregnação e tendo montados na parte superior dois isoladores de travessia 14. Cada elemento do condensador 10 é constituído por duas armaduras metálicas 16, 18, em forma de fita enrolada, com interposição de um filme dieléctrico constituído, no exemplo representado na Figura 2, por duas fitas em material sintético 20, nomeadamente em polipropileno, podendo o filme dieléctrico, bem entendido, compreender uma só fita ou um número superior de fitas. ^TTma das armaduras 16 está deslocada para cima na Figura 2, de modo a ultrapassar o seu bordo 22 da face frontal do enrolamento 10. De u® modo simétri, co, a outra armadura 18 é deslocada para baixo para fazer ultra passar o seu bordo 24 da face frontal oposta do elemento 1C. As armaduras salientes 22, 24 são ligadas às barras 26, 28, on de são electricamente ligadas por soldadura para assegurar uma ligação eléctrica entre as espiras do enrolamento. 0 deslocamento das armaduras 16, 18 leva o bordo oposto 30, 32 das arma duras 16, 18 para o interior do elemento bobinado 10. Depois do enrolamento, numa máquina normal, o elemento do condensador 10 é achatado e munido das ligações eléctricas. Estes elementos de condensador 10 são empilhados na cuba 12 e ligados electricamente em paralelo e em série, nomeadamente do modo indicado na Figura 3, para responder às características de tensão e de capa cidade do condensador. Depois de colocado no vácuo e cheia a cuba 12 por um líquido dieléctrico de impregnação a cuba 12 é selada. Tais condensadores são bem conhecidos dos especialistas e é inútil descrevê-los com mais pormenor.

De acordo com este invento, as armaduras 16, 18, nomeadamen. te em alumínio, são cortadas do lado do seu bordo 30, 32, por um raio laser, que provoca uma fusão parcial do metal e realizando um bordo arredondado representado na Figura 5· θ bordo arredondado 30, 32, apresenta uma fraca sobrespessura em relação à espes-

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-6sura da armadura 18, sendo esta sobrespessura inferior a 15/. 0 raio de curvatura do bordo arredondado é quase constante e não apresenta qualquer aspereza susceptível de afectar a repartição do campo eléctrico. A fraca sobrespessura permite obter um melhor arredondamento limitando o espaçamento dos filmes dieléctri, cos adjacentes 20, e evitando um aumento do líquido dieléctrico nesta zona. Os bordos arredondados 30, 32, das armaduras 16, 18 permitem uma redução das condições eléctricas nestas zonas críticas e, combinadas com o emprego de um líquido dieléctrico com tensão de destruição elevada, permitem a realização de um conden. sador com gradiente elevado. Para este efeito, a taxa de aromaticidade do dieléctrico líquido é escolhido com um valor superior a 75/1θθ· Som o fim de favorecer a penetração do líquido dieléctrico, os filmes dieléctricos 20 apresentam, sobre uma ou sobre as duas faces uma rugosidade que evita qualquer colagem dos filmes. A rugosidade pode igualmente ser feita nas armaduras 16, 18.

líquido dieléctrico é um Fenil-Xilil-Etano ou da família dos Dibenziltoluenos, Monobenziltoluenos e análogos. A combinação, de acordo com 0 invento, de um tal líquido dieléctrico θ o bordo arredondado assegura a redução das descargas parciais e per mite a realização de um condensador só com filme com característi, cas melhoradas.

invento não está limitado ao modo de realização mais parti, cularmente descrito.

Claims (3)

1. -REI VIM EI CAÇÕES1^. - Elemento (10) bobinado para condensadores de potência, de média ou de alta tensão formado por duas armaduras (16, 18) com a forma de fitas metálicas e por filmes dieléctricos (20) intercalados entre as fitas metálicas (16, 18) durante o enrolamento, sendo as duas fitas metálicas deslocadas lateralmente para fazer sobressair um dos bordos (22) de urna (16) das fitas de uma das faces frontais do elemento (10) ficando o bordo oposto (30) no interior do enrolamento, e um dos bordos (24) da outra fita (18) da. outra face frontal do elemento, ficando o bordo oposto (32) no

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   -7interior do elemento, sendo os bordos que ultrapassam a mesma fa ce frontal ligados electricamente para formar uma ligação de armadura, caracterizado por os referidos bordos opostos (50, 52) internos ao enrolamento (10) apresentarem um bordo arredondado de pequena sobrespessura que é favorável a uma boa repartição do campo eléctrico.
2. 2 5. - Elemento de acordo com a reivindicação 1, caracteriza· do por o referido bordo arredondado (50, 52) apresentar um raio de curvatura quase constante.
3. 5 - Elemento de acordo com. a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o referido elemento (10) bobinado estar impregnado com um líquido dieléctrico que tem uma taxa de aromaticidade superior a 75/100.

   45. - Elemento de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 5» caracterizado por os referidos filmes dieléctricos (20) serem filmes rugosos.

   55. - Elemento de acordo com a reivindicação 1, 2,5 ou 4, caracterizado por o bordo arredondado (50, 52) da armadura (16, 18) ser obtido por um corte da fita metálica que assegura uma fusão local do metal.

   65. - Elemento de acordo com a reivindicação 5> caracterizado por 0 referido corte ser realizado por meio de raios laser.

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