PT90346B

PT90346B - Transformador seco com enrolamentos revestidos, condutores e instalacoes electricas analogas e processo de preparacao da sua resina de revestimento

Info

Publication number: PT90346B
Application number: PT90346A
Authority: PT
Inventors: Brigitte Pidancet; Miguel Vazquez; Philippe Cordier
Original assignee: France Transfo Sa
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1994-04-29
Also published as: JPH0212904A; JP2722405B2; CH678988A5; SE508250C2; ATA94689A; CA1325072C; ES2010928A6; NL8900954A; FR2630578A1; IE64367B1; DE3912874C2; GB2217719A; SE8901148L; BE1006158A4; AT402242B; IT1234438B; PT90346A; DK192089D0; DK192089A; LU87494A1

Description

TRANSFORMADOR SECO COM ENROLAMENTOS REVESTIDOS, CONDUTO RES Ξ INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS ANÁLOGAS E PROCESSO DE PREPARAÇÃO DA SUA RESINA DE REVESTIMENTO

A presente invenção refere-se ao aperfeiçoamento do comportamento ao fogo dos condutores eléctricos revestidos, postos em serviço a quente.

Aplica-se em particular aos transformadores secos de potência ou de distribuição, cujas temperaturas de trabalho ultrapassam normalmente em mais de 1OO°C a temperatura ambiente (temperatura de trabalho da ordem dos 140° a 150°C). Também, e por razões de comodidade apenas, será feita referência no seguimento da exposição ao exemplo dos trans formadores atrás mencionados.

Neste tipo de transformadores, reservados habitualmente a uma gama de tensões que vai dos 3 aos 3ó KV, as bobinas estão mergulhadas numa resina sintética isolante com propriedades dieléctricas e apresentando vários milímetros de espessura (de 2 a 5 mm, por exemplo). Recorda-se que, alêm da sua função de isolamento eléctrico, a resina desempenha uma função de protecção contra a humidade e as poeiras que poderiam fazer baixar a tensão de rotura. Ela protege igualmente as bobinas eléctricas contra um meio po2 luído por agentes químicos agressivos e desempenha um papel importante no comportamento mecânico assegurando a fixidez das espiras entre si, nas bobinas.

Sabe-se no entanto que, em condições de utili zação extremas acidentais, ou como consequência de uma anomalia, os transformadores podem arder.

estudo do seu comportamento ao fogo permitiu observar que, quando a resina de revestimento arde, muitas vezes continua a arder, mesmo que o incêndio que provocou a sua combustão tenha terminado, porque, a partir de uma temperatura crítica que lhe é própria, a resina toma-se inflamável ao ar.

Neste estádio, podem mostrar-se úteis algumas recordações relativamente a estas resinas.

Os revestimentos actuais para transformadores secos são resinas termoendurecíveis, obtidas por aquecimento de uma mistura inicial composta de uma resina propriamente dita (geralmente um epóxido) e um endurecedor, tal como um anidrido. Um exemplo clássico é fornecido pelos derivados éteres diglicídicos do bis-fenol A, mais correntemente designados por DGEBA, e formados por reacção entre o bis-fenol A e a epicloridrina (ver por exemplo a patente de invenção norte-americana N2 3 202 947). Estas resinas são na maioria das vezes reticuladas e tomadas infusíveis e insolúveis por adição de aminas e de polissulfuretos de baixo peso molecular (por exemplo a resina ARALDITE®). Encontram-se exemplos diferentes entre os poliésteres termoendurecíveis. As proporções ponderais são usualmente de 50% para a resina e 50% para o endurecedor.

Geralmente utilizam-se resinas com cargas: a resina líquida original recebe, antes da adição do endurecedor, uma carga, muitas vezes mineral, por exemplo de farinha de quartzo (sílica), ou de lã de vidro, em proporções ponderais que são da ordem de 3 de carga para 1 de farinha. Ter-se-á então na mistura inicial por exemplo 20% de resina, 60% de sílica e 20% de endurecedor.

Esta carga tem por função melhorar o comportamento termomecânico e absorver uma parte já do calor de polimerização da resina, o que permite evitar a formação de fissuras. Tem igualmente uma função de reforço mecânico, porque a resina sem carga pode ficar com uma consistência mole à temperatura de funcionamento dos transformadores.

Por outro lado, utilizam-se mais elastómeros, como resinas de silicone, ou resinas de poliésteres, que são termoplásticos, no caso em especial, de revestimento de cabos ou fios, a fim de permitir uma certa flexibilidade. Indicam-se como exemplos a borracha EPR (borracha de etileno-propileno) o EVA (acetato de etileno-vinilo) ou o polietileno reticulado.

A presente invenção não distingue o tipo de resina (termoendurecivel, termoplástica ou elastómero), na medida em que esta resina é um material isolante destinado a ser utilizado a quente e apresenta portanto um comportamento termomecânico às temperaturas de trabalho elevadas indicadas atrás. Também, por comodidade de linguagem, chamar-se-á indiferentemente resina de revestimento ou resina com carga ao material constitutivo do revestimento isolante final formado pela mistura: resina propriamente dita,

- 4 carga de reforço (caso exista) e endurecedor eventual (inclu indo os adjuvantes habituais, tais como um acelerador, um flexibilizador, etc.).

objecto da presente invenção consiste em melhorar o comportamento ao fogo dos condutores eléctricos revestidos, em especial dos enrolamentos dos transformadores secos, aumentando, à sua temperatura de serviço, a estabilidade térmica da resina de revestimento ignífuga utilizada.

Para isso, a presente invenção tem por objecto um condutor ou enrolamento eléctricos revestidos com uma resina isolante carregada contendo uma substância ignífuga por formação de égua quando a temperatura se eleva, tal como alumina hidratada , caracterizados por uma fracção da carga, pelo menos igual a 20% do peso da resina de revestimento, ser constituída pela referida substância ignífuga, que foi previamente desidratada parcialmente de uma quantidade tal que não provoca formação intempestiva de água na resina desde que o condutor revestido esteja em serviço nas suas condições normais de temperatura.

A presente invenção tem ainda por objecto um processo de preparação de uma resina isolante carregada deste tipo para o revestimento dos enrolamentos dos transformadores secos, segundo o qual se adiciona à resina inicial líquida uma carga de que uma fracção, igual a pelo menos 20% do peso total da resina de revestimento, é constituída por uma substância que tem características ignífugas por formação de água quando a temperatura sobe, tal como alumina hidratada, mas isso depois de se ter previamente desidratado parcialmente a substância ignífuga, de preferência por aque- 5 cimento, a fim de que, quando da utilização do transformador à sua temperatura de funcionamento nominal, não haja formação intempestiva de água no seio da resina que possa prejudicar a sua qualidade.

A presente invenção tem também por objecto um transformador seco revestido, um de cujos enrolamentos eléctricos pelo menos está envolvido numa massa de resina isolante ignífuga segundo o processo atrás referido.

A função ignífuga da alumina tri-hidratada, enquanto aditivo das resinas de revestimento para cabos elê£ tricôs ou para transformadores, é já conhecida, por exemplo da patente de invenção norte-americana N2 3 202 947 já mencionada (e cujos ensinamentos aqui se incluem por referência). Mas, numca até agora, do conhecimento dos inventores, se pode pôr em evidência a vantagem que paradoxalmente poderia esperar-se de uma melhor estabilidade térmica da resina desidratando previamente parcialmente um tal aditivo, quando ele actua como ignífugo precisamente formando água.

A presente invenção será bem compreendida, e outros aspectos e vantagens ficarão mais claros, em face da descrição pormenorizada que se segue feita com referência:

- aos quadrados I, II e III apresentados no corpo do texto e exprimindo o bom comportamento ao fogo de uma resina de revestimento segundo a presente invenção;

- ao quadro IV, também apresentado no corpo da descrição, e dando as características principais do perfil de eliminação da água com a subida da temperatura para um certo número de substâncias ignífugas;

- às figuras 1 e 2, que mostram a variação

- 6 no tempo da perda de peso de diferentes substâncias ignífugas utilizáveis, por formação e eliminação de água, resultante da sua instabilidade a quente quando se aquecem a temperatura constante.

Retomam-se sucessivamente as duas características essenciais da presente invenção atrás enunciadas:

1) ADIÇÃO Em QUANTIDADE SUFICIENTE DE UMA SUBSTÂNCIA IGNÍFUGA POR FORMAÇÃO DE AGUA DEVIDA A UMA INSTABILIDADE A QUENTE

A substância ignífuga adicionada pode ser alumina hidratada Al^O^, n H₂0, com n = 1,2 ou 3, magnésia bi-hidratada, borato de zinco ou qualquer outra substância conhecida pelas suas propriedades de autoextinguibilidade por eliminação de ãgua e, de preferência, susceptível, além disso, de, como a sílica, reforçar a resina. Poderá dar-se preferência à alumina tri-hidratada, que se mostrou ser o ignífugo mais eficaz e que, além disso, não liberta ou liberta pouco fumo.

A reacção de formação de água pode escrever-se:

A1(OH)₃ ->A1₂O₃+3H₂O

A velocidade desta reacção aumenta no sentido da seta com a temperaturae a sua endotermicidade retarda, ou impede mesmo, que se atinja o limiar de imflamação da resina.

Ver-se-á mais adiante que esta velocidade não evolui linearmente com a temperatura, mas que se forma um pico inicial intenso de âgua, característico da substância, sendo um dos interesses determinantes do mesmo o facto

de aparecer a temperaturas situadas precisamente na zona de sobreaquecimento de risco, portanto aquém da temperatura crítica de inflamabilidade da resina de revestimento.

A Al(OH)^ pode ser facilmente misturada com a carga mineral inicial, pois ambas se apresentam sob a forma de substância sólida em pó ou grãos finos.

Em vez de 60% em peso de SiOg na resina final, substitui-se aí, na maior parte, a substância ignífuga. Realiza-se assim por exemplo, uma mistura que representa 50% de Al(OH)^ e 10% apenas de SiC^. A experiência demonstrou, no entanto que se pode diminuir a quantidade de Al(OH)^, até 25% (portanto 35% de SÍO2), sem prejudicar de maneira significativa as qualidades de bom comportamento ao fogo do revestimento, devidas à presença da substância ignífuga.

Estes valores, estabelecidos para uma carga inicial de 60%, em peso, podem evidentemente ser modificadas se essa proporção variar.

Os quadros I, XI e III seguintes fornecem indicações e resultados numéricos de ensaios realizados no laboratório num transformador seco, mostrando a acção de substâncias ignífugas /aqui ΑΙ(ΟΗ)-^ e borato de zinco7 sobre os valores de parâmetros reconhecidos como representativos do comportamento ao fogo dos materiais e em particular das resinas de revestimento dos enrolamentos dos transformadores secos, designadamente o índice de oxigénio, a velocidade de combustão e 0 poder calorífico superior.

(1.0.)

QUADRO I índices de oxigénio

Temperatura de medição	20°C	80°C	150°C	200°C
índice de 0₂ (1.0.) mínimo imposto	30	27	23,5	21
ALUMINA TRI-HIDRATADA
Percentagem de carga total 70%	70% de Si0₂	-30	— 28	— 24	— 18
20% de Si0₂ e 50% de A1(OHX	— 39	-37	32	- 31
Percentagem de carga total 60%	60% de Si0₂	— 26	/	/	/
50% de SiO₂ e 10% de A1(OH)₃	~>25	/	/	/
40% de Si0₂ e 20% de Al(0H)₃	— 27	/	/	/
35% de Si0₂ e 25% de Al(0H)₃	/-30	-28	— 25	— 20
25% de Si0₂ e 35% de Al(0H)₃	28-31	28-31	24-27	19-22
20% de SiO₂ e 40% de Al(0H)₃	30-33	29-33	25-23	23-24
10% de Si0₂ e 50% de A1(OH)₃	32-35	30-32	27-29	24-26

QUADRO I (cont.)

BORATO DE ZINCO
Percentagem de carga total 65%	10% de Si0₂ e 55% de borato	->32,5	não há valores
Percentagem de carga total 60%	10% de SiO₂ e 50% de borato	->30,3	não há valores
60% de Borato	~33,6	não há valores

material de revestimento foi preparado da seguinte maneira: amassou-se metade da carga mineral (aqui sílica ), depois de ter sido misturada com a substância ignífuga em uma quantidade apropriada, com a resina líquida (resina epoxídica comercializada pela firms suíça CIBA-GEIGY com a denominação ARALDITE CY 225), θ a outra metade com o endurecedor, também no estado líquido (anidrido comercializado pela mesma firma atrás citada com a denominação DURCISSEUR HY 227”). Juntaram-se em seguida as duas misturas e amassou-se tudo e em seguida pôs-se no forno (80 a 150°C) para formar uma massa.

Para estes ensaios, os processos usados foram segundo as normas UTE NE T51-O71 a 20°C e EDP HN20 M40 a 80, 150 e 200°C.

Nota - A divergência de valores traduz o facto de que o 1.0. medido dependia, neste caso, da origem da alumina comercial que foi utilizada.

- Os casos marcados com traduzem medidas julgadas inúteis. Os valores correspondentes, tendo em conta o obtido a 20°C, são logo à primeira vista não aceitáveis, por estarem muito aquém do valor do 1.0. mínimo imposto.

Vê-se imediatamente que para uma carga total de 60%, o teor mínimo de Al(OH)^ a respeitar é de 20-25%. Abaixo disso os valores mínimos impostos ao índice de oxigénio já não são assegurados eficazmente. Medidas complementares, não consignadas aqui, permitiram mostrar que, com uma carga global de 70%, em peso, (1- parte do quadro), o valor de limiar de Al(OH)^ desce para 20%. Observa-se igual mente que, no que respeita ao borato de zinco, o limiar mí11 nimo é muito mais elevado; 50%, em peso, no mínimo, o que traduz, como se sabia, uma eficácia maior da alumina tri-hidratada.

As velocidades de combustão indicadas no Quadro II a seguir foram medidas no aparelho utilizado para a determinação de índices de oxigénio em provetas com a forma de plaquetas alongadas, com 100 mm de comprimento, 6,5 mm de largura e 4 mm de espessura. As provetas incluem duas referências uma a seguir â outra ao longo do comprimento, estando a primeira situada a 10 mm de uma extremidade e a segunda a 60 mm. Anota-se, à temperatura ambiente, o tempo de combustão da proveta entre as duas referências e daí deduz-se a velocidade média de combustão (em mm/s) em função da percentagem de oxigénio numa mistura comburente de oxigénio e azoto.

QUADRO II

Velocidades de combustão

Percentagem, de	35%	{ 40% 45% i	50%	60%
Velocidade de combustão máxima autorizada (em mm/s)	0,15 0,30 r r	0,45	0,6	0,9
ALUlíINA TRI-HIDRATADA
Percentagem de carga total 70%	70% de SiO₂	0,28	0,37	0,47	0,58	1,05
20% de SiO₂ + 50% de À1(O$₃	0,06	0,10	0,13	0,19	0,25
Percentagem de carga total 60%	60% de' SiO₂	~0,35	^0,50	— 0,60	-0,75	~l,0
50% de SiO₂ + 10% deAl(OH), rf·	-70,35	^0,45	—7θ,60	-0,75	^1,0
40% de SiO₂ + 20% cfeAl(OH)₃	/~Ό,20	^0,35	—0,45	-0,55	p/L,0
35% de SiO₂ + '25% deAl(OH)^	/V0,18	-0,28	— 0,38	-0,49	-0,95
25% de SiO₂ + 39% de A1(OH)₃	0,14- 0,17	0,20- 0,23	0,27- 0,30	0,34- 0,37	0,56- 0,59
20% de SiO₉ + 4C% de A1(OH)₃	0,13- 0,16	0,19- 0,20	0,24- 0,27	0,30- 0,35	0,13- 0,56
10% de SiO₂ + 5C% fe Al(OH).j	0,07- 0,10	0,14- 0,16	0,20- 0,23	0,26- 0,29	0,37- 0,40

QUADRO II (cont.)

BORATO DS ZINCO
Percentagem de carga total 65%	10% de SiO₂ + 55% de borato		•—0,16	—0,21	-0,30	-0,3
Percentagem de carga total 60%	10% de SiO₂50% de borato		~>0,25	0,43	O,65	-0,99
60% de borato		<o0,25	—0,31	-0,52	-0,96

Nota: As indicações de pares de valores têm o mesmo significado que no quadro anterior.

Como pode facilmente constatar-se, os valores dados no Quadro II corroboram os valores do Quadro I, mostrando que, no que respeita ao critério velocidade de combustão igualmente o valor de limiar a respeitar para a quantidade de Al(OH)^ na mistura inicial é sensivelmente igual a 25% em peso (um pouco menos de 50% para o borato).

Estas conclusões permanecem completamente válidas em face do Quadro III seguinte, que regista os resultados da série de ensaios efectuados no 3^e parâmetro retido, o poder calorífico superior (PCS). Como poderã ser constatado, o valor máximo admitido de 11 IvíJ/kg de material não ê nunca ultrapassado.

QUADRO III ; Poder calorífico superior (PC5) (Método de ensaio: calorimetria adiabâtica segundo Norma UTE NR M 03-005)

Percentagem de carga total 70%	Percentagem de c 60%	arga total:

	ALUMINA TRI-HIDRATADA
70%Si0₂ 20%Sí0₂	60% SiO₂ 40%Si0₂	35% SiO₂ 25%SiO₂ 10%Si0₂
+	+	+ + +
50% Al	10% Al.	25% Al. 35% Al. 50% Al.
^8 r-> 7	11 ^11	11 ~ 11 11
	BORATO DE ZINCO
10%Si0₂+55%Bor.	10% SiO₂ + 50% de borato 60% de borato
10	11	rO 11

Vê-se claramente surgir nestes quadros a influência sobre o comportamento ao fogo da adição à resina inicial, nas proporções apropriadas, de um material ignífugo por formação e eliminação de água, segundo a presente invenção.

Estes resultados traduzem uma forte libertação de água da parte da resina de revestimento, quando esta atinge temperaturas anormalmente elevadas. Um tal fenômeno funciona como absorvedor de calor autocontrolado, que re- 16 tarda e trava a combustão da resina com carga e confere a esta última o carácter de autoextinguibilidade procurado.

claro que uma formação abundante de moléculas de água no seio da própria massa não deixa de ter consequências sobre a qualidade da resina de revestimento. 3sta degrada-se no decurso de um tal processo, e geralmente, não pode continuar a ser usada. 0 transformador deve então ser substituído o recondicionado.

A. perda, em peso, da substância ignífuga no decursoda subida de temperatura é um bom indicador da sua capacidade para formar água. Notar-se-á, como mostram as especificações dos fornecedores, que, nocaso da Al(OH)^, a perda de peso é já próxima de 30% a 300°C. Aliás ela dá-se praticamente apenas a esta temperatura sob a forma de um pico estreito e de grande amplitude, o que testemunha a vivacidade e a intensidade do fenómeno, quando o nível de temperatura, caracteristica do agente ignífugo utilizado, é atingido.

Isto verifica-se qualquer que seja a variedade de alumina tri-hidratada do comércio utilizada, como mostra mais precisamente o Quadro IV seguinte.

Este quadro de valores é dado a título meramente informativo, a partir das indicações dos fornecedores da Al(OH)^ vendida com a designação ALCOA segundo variedades, cujas referências comerciais são indicadas nas colunas do quadro para as identificar.

QUADRO IV : Análise dos picos endotérmicos de formação de água (as subidas de temperatura foram feitas de 25 a 600°C numa progressão constante de 10°C/m)

	M15	S65/4O	C31	M6	M15S	S65/15O	SODA MSDIA
Temperatura de início do pico (°c)	196	205	216	180	195	188	197
Temperatura de fim do pico (°C)	372	385	353	382	355	370	353
Temperatura máxima do pico (°c)	316	312	314	314	311	309	312
ΔΗ do pico (Kj:/_g)	1,03	1,01	1,07	1,06	1,03	1,0	1,02

Para que os efeitos esperados para o tipo de substância ignífuga preconizada pela presente invenção sejam plenamente satisfatórios, é necessário, não só que 0 pico inicial intenso de água se desenvolva a temperaturas apropriadas, isto é entre o ponto de funcionamento normal a quente e o ponto em que o revestimento pode inflamar-se, mas ainda que uma formação de água se realize apenas no caso de sobreaquecimento anormal. Por outras palavras, convém evitar qualquer risco de degradação prematura da resina de revestimento que poderia ser provocada por uma formação intempestiva de água desde.· a temperatura ambiente até à de funcionamento normal a quente do transformador.

Poi esta dificuldade que foi resolvida pela segunda característica principal da presente invenção, ou seja, um envelhicimento prévio moderado da resina, como se verá com mais pormenor a seguir:

2) DESIDRATAÇÃO PARCIAL· PREVIA DA QUANTIDADE DE SUBSTÂNCIA

IGNlFUGA ADICIONADA

Trata-se aqui de provocar uma desidratação prévia para evitar que ela se produza ulteriormente no trans formador. Mas esta desidratação não deve ser senão parcial, pois ela ê pretendida aliás a alta temperatura, quando o transformador aquecer anormalmente e haja riscos de inflamação a temer.

Esta desidratação pode vantajosamente fazer-se por aquecimento prévio da Al(OH)^. 0 objectivo a atingir é, não uma eliminação total da água susceptível de se formar numa gama de temperaturas que vão da temperatura ambiente até à temperatura de funcionamento a quente do trans formador (e que se chamará figuradamente água volátil, para assinalar o facto de que ela deve libertar-se a baixa temperatura), mas uma eliminação suficiente a fim de que a água volátil residual esteja presente em uma quantidade muito reduzida para conduzir a uma degradação da resina.

Pôde com efeito observar-se que, quando a alumina tri-hidratada não tinha sido pré-aquecida antes de ser adicionada â carga mineral, a resina que envolve as bobinas eléctricas do transformador de ensaio estava à temperatura de funcionamento, o que obrigava a lançar os transformadores para a sucata.

Uma maneira cómoda de conseguir realizar a desidratação parcial da substância ignífuga por pré-aquecimento é considerar a sua curva de perda de peso em função do tempo. Para uma substância utilizada pela primeira vez, poderá vantajosamente proceder-se em duas fases:

- uma primeira, numa amostra de análise, destinada a determinar a quantidade de água que se elimina quan do de uma permanência prolongada a temperatura constante, que é a temperatura de funcionamento normal a quente do transformador (ou próxima dessa temperatura);

- uma segunda fase de tratamento, agora de todo o material, que consiste em aquecer o mesmo a uma temperatura relativamente elevada a fim de se atingir rapidamente, portanto em condições industriais, uma perda de peso correspondente ao valor de eliminação de água determinada na fase anterior.

claro que esta segunda fase será repetida em cada preparação de resina, enquanto a primeira apenas ê realmente necessária uma vez, pura caracterizar um tipo de substâncias ignífuga que numca tenha sido usada anteriormente.

As curvas das fig. 1 e 2 ilustram bem esta primeira fase de estudo em amostras, mostrando o andamento, para certos valores de temperatura, da evolução da perda de peso, em função do tempo, para certos valores da temperatura. As curvas têm indicação dos parâmetros para certas variedades de alumina tri-hidratada ALCOA do Quadro IV, referenciadas pelas suas designações comerciais na extremidade da direita de cada curva. Poram considerados três va20 lores de temperaturas: 140, 160 e 180°C, para cobrir bem as condições de marcha habitual a quente dos transformadores. Para evitar sobrecargas inúteis, separaram-se as três famílias correspondentes de curvas nas duas figuras: a £ig. 1 reagrupa as famílias a 140°C (tracejado)e a 16O°C (cheio); a família a 180°C aparece apenas na fig. 2 a cheio.

Como se vê, todas estas curvas têm vantajosamente um andamento geral logarítmico, com um crescimento muito rápido no início, seguido de um patamar ligeiramente inclinado em relação à horizontal, sendo este patamar atingido tanto mais cedo quanto mais elevada for a temperatura de trabalho. Assim, a 180°C(fig. 2) a maior parte da água volátil (cerca de 80%) está formada ao fim de 140 h apenas, das mais de 700 horas de duração total dos ensaios.

A perda de peso escolona-se então entre 5,3% e 2,5% aproximadamente, conforme o tipo de alumina.

Verifica-se a existência e a estabilidade dos patamares ensaiando aluminas previamente aquecidas a temperatura mais elevada. Foram assim feitos ensaios em duas amostras da variedade Γ.Ι15 mantidas durante 18 h, uma a 180°C e a outra a 200°C. Os resultados aparecem na fig. 1 sob a forma de duas rectas (A) e (3) com ordenadas na origem de 1,6% e 4,2% de perda de peso para 180°C e 200°C, respectivamente. Constata-se a sua quase horizontabililade, o que reflecte bem a isensibilidade das amostras a um segundo aquecimento a temperatura mais baixa, devido ao facto de a quase totalidade da sua água volátil a 140°C ou a 16O°C ter efectivarnente sido eliminada no decurso do primeiro aquecimento.

Observa-se, por outro lado,na fig. 2, que ao fim de 18 h a 180°C, uma amostra M15 se encontra apenas a meia altura da sua curva de crescimento rápido de perda de peso por eliminação de água.

Ter-se-á imediatamente compreendido que estas curvas têm um andamento característico favorável que permite deduzir muito facilmente o grau de desidratação parcial prévia a que se deve chegar. Poder-se-á assim, por exem pio, escolher como critério o início do patamar e reter, como proporção de água volátil” a eliminar, o valor dado pela ordenada deste início do patamar.

Assim, as figuras mostram que, para a variedade S65/40, poderá reter-se 2,5% de perda de peso, para a temperatura de funcionamento do transformador de 150°C, de 4% a 16O°G e de 5,5% a 18O°G.

Do mesmo modo, a variedade M15 terá apropriadamente uma perda de peso prévia de 2%, para um funcionamento do transformador a 16O°C e de 3,5% a 180°C.

A 140°C, a curva desta variedade tem um andamento menos tipificado. Notar-se-á, no entanto, que o valor de 0,7% obtido ao fim de 500 h aproximadamente poderá perfeitamente convir.

Para fixar as ideias, pode portanto dizer-se globalmente que a perda de peso prévia a visar se escalona entre 0,5% θ 10%, aproximadamente, para o conjunto das substâncias ignífugas retidas para a realização da presente invenção.

A passagem seguinte à fase industrial consiste simplesmente em desidratar por consequência a massa de

substância ignífuga por técnicas de aquecimento rápido no forno, com vigilância da perda de peso, por exemplo por gravimetria, com o auxílio de uma balança automática cujo prato é colocado no recinto do forno.

A título de informação, no caso de aluminas do tipo 1,115, a perda de peso de 3,5%, procurada para um funcionamento do transformador a 180°C, pode ser atingida ao fim de 6 horas de aquecimento apenas a 200°C.

Esta operação de aquecimento será, bem entendido, tanto mais rápida quanto mais elevada for a temperatura de aquecimento. Todavia, por razões evidentes de preservação de um forte potencial de formação de água, necessário em caso de sobreaquecimento anormal, ter-se-á o cuidado de não ultrapassar muito, de preferencia ficando aquém, a temperatura de início do pico de eliminação intensa de água caracteristica da substância ignífuga utilizada, de que são indicados alguns valores no quadro IV anterior.

Se não se achar conveniente operar por gravimetria, devido em especial a quantidades demasiadamente importantes de material que seria necessário eventualmente tratar, seria vantajoso proceder por uma fase intermédia que permita traduzir a perda de peso visada por uma duração de aquecimento. Isso poderá fazer-se com o auxílio de uma segun da amostra de medição da substância ignífuga em causa, da qual se conhece a proporção ponderai de água a eliminar e que se submete a um aquecimento rápido a uma temperatura ele vada determinada. Este aquecimento far-se-á com uma pesagem contínua da amostra, a fim de se poder medir o tempo necessário para atingir uma perda de peso correspondente à propor ção conhecida de água a eliminar. 0 valor da medida define a duração da operação de aquecimento, a uma temperatura rigoro. samente idêntica d da operação intermédia anterior, a qual se submeterá a massa de substância ignífuga que deve ser tratada.

Em caso de necessidade, poder-se-á assegurar a boa execução da operação determinando por gravimetria a temperatura elevada, por exemplo, 1 200°C, o teor de água restante de uma amostra retirada para esse fim da massa de substância ignífuga tratada. Por comparação com o teor de água total inicial (habitualmente da ordem de 20 a 35% em peso, aproximadamente) que terá sido previamente determinado de maneira análoga numa amostra de referência, deduz-se que a quantidade de água ”volátil efectivamente eliminada está bem em conformidade com a pretendida.

Notar-se-á que o tempo de aquecimento não é completamente independente da granulometria do material. Pode observar-se, no decurso de ensaio, que ume granulometria grosseira provocaria uma perda de peso maior qúe uma granulometria fina, para um tempo de aquecimento dado.

Observar-se-á igualmente que os valores de perda de peso determinados anteriormente, por leitura das curvas de ensaios a partir de amostras, não representam de modo nenhum um limite superior que não deva ser ultrapassado. Somente, como estes valores correspondem ao início do patamar, não há em princípio qualquer utilidade em prosseguir por muito tempo o aquecimento para ganhar alguns décimos por cento que, de qualquer modo, são provavelmente demasiadamente pouco significativos para provocar um libertação de água capaz de prejudicar a qualidade da resina de revestimento.

Ter-se-á certamente compreendido que estas curvas, válidas para as temperaturas de funcionamento normal do transformador a quente, reflectem o comportamento da âgua dita volátil” a estas temperaturas. A temperaturas superiores, os patamares situam-se a níveis mais elevados e são atingidos mais rapidamente, em especial â temperatura do pico característico da substância ignífuga utilizada e que, como se viu, se situa na vizinhança de 300°C para todas as variedades de Al(OH)^ estudadas.

A substância ignífuga assim pré-tratada fica pronta para se utilizada. Basta acabar a preparação da resina de revestimento da maneira habitual: a carga mineral, depois de ter sido intimamente misturada com uma quantidade apropriada de substância ignífuga parcialmente prê-desidratada, é dividida em duas partes iguais. Introduz-se então uma delas no banho de resina pura e a outra no endurecedor, também no estado líquido. Amassam-se separadamente as duas misturas para formar duas suspensões sólido-líquido, juntando-se depois numa mistura única que se amassa por sua vez para assegurar uma boa homogeneidade. A polpa resultante é em seguida vazada num molde no qual se colocou previamen»· te a bobina eléctrica do transformador que se deseja revestir. Depois do vazamento, coloca-se o molde no forno para presa em massa da resina. Depois da retirada do forno e do arrefecimento, desmolda-se o bloco de resina incorporando a bobina, podendo então montar-se no transformador previsto para o receber.

S evidente que a presente invenção não pode limitar-se aos exemplos atrás descritos, estendendo-se sim a numerosas variantes ou equivalentes, desde que sejam respeitadas as características enunciadas nas reivindicações anexas.

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Em particular, a presente invenção não se limita aos transformadores propriamente ditos. Deve de facto entender-se por esta designação aqui usada, mais amplamente, o conjunto dos aparelhos ou equipamentos eléctricos indutivos que podem trabalhar a temperaturas relativamente elevadas, de 100 a 200°C, como se viu, e cujos enrolamentos eléctricos podem ser mergulhados num bloco de resina isolante.

Também, embora a presente invenção tenha ini. cialmente sido conhecida para as aplicações das resinas termoendurecíveis (revestimento de bobinas indutivas, em particular nos transformadores) ela refere-se de facto a todos os materiais dieléctricos de revestimento. Apresenta um interesse especialmente notável no caso de instalações eléctricas com um funcionamento nominal de grande duração a uma temperatura elevada ou medianamente elevada. E claro que harerá uma vantagem particular em utilizar como resinas de revestimento resinas com um bom comportamento termomecânico.

Claims

1.- Transformador seco revestido, ou instalação eléctri^ ca análoga, dos quais pelo menos um enrolamento é revestido com uma resina isolante com carga contendo uma substância ignífuga por formação de ãgua quando a temperatura se eleva, caracterizados por uma fracção da carga, pelo menos igual a 20 % do peso total da resina de revestimento, ser constituída pela referida substância ignífuga, que foi previamente desidratada parcialmente numa quantidade tal que não provoca formação intempestiva de água na resina de revestimento que possa degradar a qual idade desta última, enquanto o transformador for utilizado nas suas condições normais de temperatura.

2.- Condutor eléctrico revestido com uma resina isolante com carga contendo uma substância ignífuga por formação de ãgua quando a temperatura se eleva, caracterizado por uma fracção da carga, pelo menos igual a 20 % do peso total da resina de revestimento, ser constituída pela referida substância ignífuga, que foi previamente desidratada parcialmente numa quantidade tal que não provoca formação intempestiva de ãgua na resina de revestimento que possa degradar a qualidade desta última enquanto o condutor for utilizado nas suas condições normais de temperatura.

3. - Transformador seco, ou condutor, revestidos de acordo com a reivindicação 1 ou de acordo com a reivindicação 2, caracterizados por a referida substância ignífuga apresentar, em relação ao seu estado inicial não desidratado, uma perda de peso de 0,5 a

10 % aproximadamente.

4. - Transformador seco, ou condutor, revestidos de acordo com a reivindicação 1 ou de acordo com a reivindicação 2, caracterizados por a substância ignífuga ser alumina trihidratada.

5. - Processo para a preparação de uma resina isolante com carga para o revestimento de condutores ou de enrolamentos eléctricos de transformadores secos revestidos, ou de outras instalações eléctricas análogas, de acordo com o qual se adiciona â resina inicial, além da carga, uma substância ignífuga por formação de ãgua quando a temperatura se eleva, caracterizado por se adicionar a referida substância ã razão de pelo menos 20 % do oeso total da resina de revestimento e por de antemão se ter desi dratado parcialmente a referida substância numa quantidade tal que não se verifique na mesma a formação intempestiva de água que possa prejudicar o comportamento da resina de revestimento enquanto a instalação eléctrica continuar em serviço ã sua temperatura nominal de funcionamento.

6. - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por se submeter a substância ignífuga a um tratamento prévio de desidratação parcial até que ela apresente uma perda de peso compreendida entre cerca de 0,5 e 10 % do seu peso inicial.

7. - Processo de acordo com as reivindicações 5 e 6, caracterizado por se utilizar, como substância ignífuga, alumina trihidratada.

8. - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por se determinar o grau de desidratação parcial prévia da substância ignífuga que se utiliza pela primeira vez, retirando uma amostra de medição que se submete a um aquecimento prolongado a temperatura constante, inferior ã do pico de eliminação de água próprio da substância ignífuga utilizada, e considerando o andamento da evolução da perda de peso da referida amostra no tempo.

9. - Processo de acordo com as reivindicações 5 ou 8, caracterizado por se efectuar a desidratação parcial prévia da substância ignífuga submetendo-a a um aquecimento rápido que a sua perda de peso corresponda ã quantidade de água a eliminar de acordo com uma proporção determinada previamente numa amostra de medição cuja evolução da perda de peso em função do tempo se seguiu, quando de um aquecimento prolongado a uma temperatura inferior ã do pico de eliminação de ãgua próprio da substância ignífuga utilizada.

10.- Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por se efectuar o referido aquecimento rápido durante um tempo que foi pré-determinado por uma operação de aquecimento conduzida a uma temperatura idêntica e efectuada com pesagem de uma amostra da substância ignífuga utilizada atê que esta apresente uma perda de peso correspondente ã quantidade de ãgua que se pretende eliminar.

11.- Processo de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por se determinar previamente a referida quantidade de ãgua a eliminar por um seguimento da evolução no tempo da perda de peso de uma amostra de medição que se submeteu a um aquecimento prolongado a temperatura constante, inferior ã do pico de eliminação de ãgua próprio da substância ignífuga utilizada,