BR102017022300B1 - Isolador de linha elétrica suspensa com um detector de proteção de corrente de fuga - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um isolador de linha elétrica suspensa que compreende um elemento dielétrico (4) contendo uma superfície externa que forma uma saia (5) com uma cabeça estendida por um encaixe de fixação metálico (7) para fixar o isolador, e um dispositivo para detectar corrente elétrica com vazamento em superfície que flui sobre o elemento dielétrico (4), o dispositivo compreendendo um anel condutivo (8) que circunda o encaixe (7) e está em contato com a superfície externa do elemento dielétrico (4). Um elemento de proteção eletricamente isolante (10) é provido na forma de uma bucha isolante que circunda o encaixe (7), sendo interposto entre o anel (8) e o encaixe (7) e se estendendo radialmente para cobrir o anel (8) de modo a protegê-lo da poluição ambiental.
Description
[001] A presente invenção pertence ao campo de isoladores para linhas elétricas de alta tensão e tensão muito alta.
[002] A presente invenção refere-se, em particular, a um isolador para linhas de eletricidade suspensas, o isolador compreendendo tanto um elemento dielétrico terminal que possui uma superfície externa no formato de uma saia e se estende axialmente por um encaixe de fixação metálico para fixar o isolador, quanto um dispositivo para detectar corrente elétrica de fuga de superfície que flui sobre a superfície externa do elemento dielétrico, o dispositivo compreendendo um anel de metal eletricamente em contato com a superfície externa do elemento dielétrico para interceptar a corrente elétrica de fuga de superfície.
[003] O isolador pode ser um isolador de cadeia compreendendo elementos dielétricos, por exemplo, feitos de vidro temperado, o isolador sendo do tipo casquilho e pino e os elementos dielétricos sendo montados juntos para formar uma cadeia, ou ele pode ser um isolador composto com elementos dielétricos do tipo telhado feitos de material sintético moldado e organizados em série em torno de um núcleo feito de fibra de vidro e resina.
[004] O isolador também pode ser um isolador rígido que possui um troco com elementos dielétricos feitos de porcelana.
[005] Tais isoladores podem ser suspensos a partir de um pilar para sustentarem uma linha elétrica no ar. Eles também podem ser usados para ancorar uma linha elétrica.
[006] Sabe-se que tais isoladores para linhas de eletricidade suspensas estão sujeitos ao mau tempo, por exemplo, chuva ou névoa salina, e à poluição do ar, seja de origem natural, seja de origem industrial e que grãos de material podem se acumular sobre as superfícies externas dos elementos dielétricos.
[007] Quando a camada de sujeira se torna úmida, ela se transforma em um eletrólito condutivo que pode dar origem a uma corrente elétrica de fuga de superfície que flui sobre a superfície do isolador.
[008] Uma alta corrente de fuga pode levar a uma perda de isolamento elétrico.
[009] Desse modo, a indústria procura detectar e medir corrente elétrica de fuga de superfície sobre isoladores desse tipo.
[0010] O documento de patente EP 2 884 292 descreve um dispositivo para detectar correntes elétricas de fuga de superfície sobre isoladores de cadeia feitos de vidro ou porcelana do tipo casquilho e pino.
[0011] Esse dispositivo compreende uma unidade de detector que pode ser montada sobre o primeiro elemento dielétrico de tipo casquilho e pino na cadeia.
[0012] A unidade de detector compreende um primeiro anel de metal que é preso em torno do casquilho do primeiro elemento dielétrico e que está em contato com a superfície dielétrica de vidro por meio de uma malha metálica.
[0013] A unidade de detector também inclui um segundo anel de metal para aterramento, o qual é preso em torno do casquilho acima do primeiro anel, e uma unidade de medição eletrônica que está conectada a ambos os anéis condutivos de metal de modo a detectar e medir a corrente de fuga.
[0014] Esse arranjo apresenta a desvantagem de também estar sujeito a poluição do ar e chuva, em particular, os anéis de metal que ficam diretamente expostos às condições do tempo, por exemplo, chuva.
[0015] Como um resultado, o dispositivo para detectar e medir correntes elétricas de fuga de superfície pode apresentar falhas de detecção e medição.
[0016] Por essa razão os fabricantes de isoladores de linha elétrica suspensa procuram desenvolver isoladores que tenham dispositivos detectores de corrente elétrica de fuga de superfície que sejam mais confiáveis.
[0017] Desse modo, o objetivo da invenção é propor um isolador de linha elétrica suspensa que possui um dispositivo detector aprimorado de corrente elétrica de fuga de superfície.
[0018] Para essa finalidade, a presente invenção provê um isolador para linhas de eletricidade suspensas, o isolador compreendendo tanto um elemento dielétrico terminal que possui uma superfície externa no formato de uma saia e se estende axialmente por um encaixe de fixação metálico para fixar o isolador, quanto um dispositivo para detectar corrente elétrica de fuga de superfície que flui sobre a superfície externa do elemento dielétrico, o dispositivo compreendendo um anel de metal eletricamente em contato com a superfície externa do elemento dielétrico para interceptar a corrente elétrica de fuga de superfície, o isolador sendo caracterizado pelo fato de que ele também compreende um elemento de proteção eletricamente isolante na forma de uma bucha isolante, a bucha do elemento de proteção sendo interposta entre o anel e o encaixe, e o colar do elemento de proteção se estendendo radialmente para cobrir o anel e formar um guarda-chuva de proteção.
[0019] O isolador da invenção pode apresentar as seguintes características:
[0020] - o anel pode ser adesivamente ligado à superfície externa em formato de saia do elemento dielétrico por um adesivo eletricamente condutivo;
[0021] - o elemento de proteção pode ser feito de monômero de etileno, propileno e dieno (EPDM) ou de silicone;
[0022] - o dispositivo detector pode compreender um conversor para converter a corrente de fuga em tensão;
[0023] - o conversor pode ser embutido no elemento de proteção;
[0024] - o conversor pode ser embutido no encaixe metálico;
[0025] - o conversor pode ser remoto em relação ao isolador;
[0026] - o elemento dielétrico pode ser feito de vidro;
[0027] - o elemento dielétrico pode ser feito de porcelana;
[0028] - o elemento dielétrico pode ser feito de material sintético;
[0029] - o colar do elemento dielétrico pode ter format frustocônico; e
[0030] - o colar do elemento de proteção pode ter um cabo elétrico que é conectado ao anel passando através do mesmo de um modo à prova de vazamentos.
[0031] A ideia na qual a invenção é baseada consiste, desse modo, na colocação de um tipo de guarda-chuva acima do anel condutivo, o qual coleta a corrente elétrica de fuga de superfície de modo a protegê-la da poluição ambiental, servindo assim para limitar as falhas do dispositivo na detecção e medição das correntes elétricas de fuga de superfície.
[0032] Conforme mencionado acima, o dispositivo de detecção e medição compreende um conversor para converter as correntes de fuga detectadas (poucos miliamperes) em tensão de modo a facilitar a medição análoga do sinal.
[0033] O elemento de proteção da invenção pode ser visto como um tipo de conexão flexível e elástica que pode ser encaixada, a título de exemplo, sobre o casquilho de metal do primeiro elemento dielétrico em uma cadeia de elementos dielétricos do tipo casquilho e pino.
[0034] Desse modo, o elemento de proteção pode ser instalado inicialmente ou ele pode ser retroencaixado. Tal encaixe não muda o comprimento da linha de vazamento do isolador de cadeia de maneira significativa.
[0035] A presente invenção pode ser melhor compreendida e outras vantagens podem surgir durante a leitura da descrição a seguir e a partir dos desenhos em anexo, nos quais:
[0036] - A figura 1 é uma vista diagramática de um isolador de suspensão da invenção do tipo casquilho e pino instalado sobre um pilar para sustentar uma linha elétrica suspensa;
[0037] - A figura 2 é uma vista diagramática de um elemento dielétrico feito de vidro do tipo casquilho e pino encaixado com um detector para detectar correntes elétricas de fuga de superfície;
[0038] - A figura 3A é uma vista da seção axial do elemento dielétrico da figura 2;
[0039] - A figura 3B é uma vista da seção axial que mostra em mais detalhes o anel condutivo com o elemento de proteção na forma de uma bucha isolante;
[0040] - A figura 4 é um diagrama que mostra uma unidade para converter corrente de fuga em tensão, unidade essa que é embutida no elemento de proteção, o qual tem a forma de uma bucha isolante;
[0041] - A figura 5 é um diagrama que mostra uma unidade para converter corrente de fuga em tensão, unidade essa que é embutida ou afundada na superfície do casquilho metálico do elemento dielétrico do tipo casquilho e pino, atrás do elemento de proteção; e
[0042] - A figura 6 mostra um isolador composto da invenção encaixado com um dispositivo detector de corrente de fuga que é protegido por um elemento de proteção na forma de uma bucha isolante.
[0043] A figura 1 é um diagrama que mostra um isolador de suspensão 1 compreendendo elementos dielétricos 1A em série e servindo para sustentar uma linha elétrica suspensa de alta tensão 2 erguida no ar a partir de um pilar 3.
[0044] Na figura 1, o isolador 1 mostrado compreende uma série de oito elementos dielétricos 1A, a título de exemplo.
[0045] O elemento dielétrico 1A na extremidade superior do isolador 1 possui um anel de metal 8 para coletar a corrente elétrica de fuga de superfície que flui sobre a superfície do elemento dielétrico 1A e uma unidade eletrônica 9 para detectar e medir a corrente de fuga residual, unidade essa que é conectada ao anel 8 por um cabo elétrico 11.
[0046] A unidade eletrônica 9 pode ser presa ao pilar 3, por exemplo.
[0047] A título de exemplo, os valores de medição podem ser então transmitidos de um modo sem fio a partir da unidade 9 para uma estação de monitoramento remoto, não mostrada.
[0048] A invenção se aplica a vários tipos de isoladores de linha elétrica suspensa, tal como isolador de cadeia do tipo casquilho e pino que possui elementos dielétricos feitos de vidro ou porcelana, ou isoladores rígidos feitos de porcelana, ou até mesmo isoladores compostos.
[0049] A título de exemplo, a figura 2 mostra apenas um elemento dielétrico 1A a partir da extremidade de um isolador de cadeia 1 do tipo casquilho e pino, isolador esse que compreende uma porção isolante 4 feito de vidro temperado contendo uma superfície externa que forma um tipo de saia ou sino 5 para prover uma linha de vazamento longa.
[0050] A porção isolante 4 apresenta uma cabeça côncava 6 que possui vedada sobre si um casquilho metálico 7 feito de ferro fundido galvanizado que é estendido axialmente neste exemplo por um encaixe de fixação metálico 6A do isolador 1, o qual está preso ao pilar 3. Neste exemplo, em relação ao elemento dielétrico terminal 1A, o casquilho 7 faz parte do encaixe por fixação 6A.
[0051] Um pino (não mostrado) feito de aço galvanizado é vedado dentro da cabeça côncava 6. Esse pino se estende axialmente ao longo do eixo geométrico A para se encaixar no casquilho 7 do elemento dielétrico 1A adjacente ao elemento dielétrico terminal 1A.
[0052] A figura 2 mostra o anel de metal 8 circundando o casquilho metálico 7 e sendo protegido por um elemento de proteção 10 na forma de uma bucha isolante que forma um tipo de guarda-chuva de proteção para o anel 8.
[0053] As figuras 3A e 3B mostram o anel 8 com o elemento de proteção 10 em mais detalhes.
[0054] Como pode ser visto nessas figuras, o anel 8 é um anel de metal eletricamente condutivo posicionado coaxialmente em torno do eixo geométrico A sobre a superfície externa da porção isolante de vidro 4 para interceptar a corrente elétrica de fuga de superfície que flui na superfície da porção isolante de vidro 4.
[0055] Como pode ser visto na figura 3B, a bucha 10A do elemento de proteção 10 se estende axialmente ao longo do casquilho 7. Ela é interposta em sua extremidade entre o anel 8 e o casquilho 7 para que o anel 8 não esteja eletricamente em contato com o casquilho 7.
[0056] O colar 10B do elemento de proteção 10 se estende radialmente para fora sobre o anel 8 para formar um tipo de guarda- chuva de proteção que impede a sujeira e umidade de se depositarem sobre o anel 8.
[0057] As figuras 3A e 3B mostram o cabo elétrico 11 que conecta o anel 8 à unidade eletrônica 9.
[0058] Neste exemplo, a seção do anel 8 é quadrada, mas ele poderia igualmente ter uma seção retangular ou similar.
[0059] O anel 8 possui uma base anular achatada que está diretamente em contato com a superfície externa da porção isolante de vidro 4.
[0060] De maneira vantajosa, o anel 8 pode ser adesivamente ligado à superfície externa da porção isolante de vidro 4 e ao mesmo tempo prover condutividade elétrica, por exemplo, usando-se um adesivo epóxi enchido com prata ou cobre.
[0061] O elemento de proteção 10 é feito de material flexível, elástico e eletricamente isolante, por exemplo, a partir de silicone vulcanizado de alta temperatura (HTV) ou a partir de monômero de etileno, propileno e dieno (EPDM).
[0062] Como pode ser visto na figura 3B, a circunferência externa do fundo da bucha do elemento de proteção 10 apresenta uma ranhura angulada 10C em sua periferia externa, na qual o anel 8 é recebido.
[0063] O anel 8 pode ser adesivamente ligado por ranhura angulada 10C.
[0064] A face plana e inferior do anel 8 está nivelada com a base de a bucha 10A do elemento de proteção 10.
[0065] O elemento de proteção 10 pode ser encaixado sobre o casquilho 7 ao longo da seta F mostrada na figura 2 até que sua beira inferior se encoste na porção isolante de vidro 4.
[0066] O elemento de proteção 10 pode ser preferidamente encaixado com o anel 8 ligado à ranhura angulada 10C.
[0067] Assim como o anel 8, abeira anular inferior do elemento de proteção 10 também pode ser adesivamente ligada à superfície externa da porção isolante de vidro 4 de modo a impedir a infiltração de água a partir do casquilho 7 e em direção ao anel 8.
[0068] O elemento de proteção 10 pode ser igualmente feito de uma pluralidade de porções, por exemplo, com uma bucha 10A composta por duas porções semicilíndricas, as quais podem ser acomodadas separadamente em torno do casquilho 7 e unidas subsequentemente.
[0069] Esse arranjo pode ser vantajoso para o retroencaixe do elemento de proteção 10 sobre um isolador 1 que já foi disposto sobre um pilar.
[0070] Além disso, o colar 10B do elemento de proteção 10 é formatado como um cone truncado, como pode ser visto na figura 3B, para que a porção inferior do colar permaneça seca e desse modo, isolada independentemente das condições do tempo.
[0071] Em particular, a água da chuva pode fluir naturalmente por meio da gravidade sobre a porção superior do colar na forma de um cone truncado sem chegar à porção inferior do colar.
[0072] As figuras 3A e 3B mostram o cabo elétrico 11 seguindo apartir do anel 8 e passando através do colar 10B do elemento de proteção 10 de modo a se estender por cima do casquilho 7 e se conectar à unidade remota 9.
[0073] O orifício no colar 10B através do qual o cabo elétrico 11 passa é vantajosamente fechado com silicone para que o cabo 11 passe pelo colar 10B de um modo à prova de vazamentos.
[0074] Na figura 4, o anel 8 está eletricamente conectado a um conversor 9A para converter corrente de fuga em tensão. Neste exemplo, o conversor 9A é embutido na espessura do colar 10B do elemento de proteção 10.
[0075] O conversor 9A é conectado ao chão pelo cabo 12 através do casquilho metálico 7 e o sinal de tensão é transmitido a partir do conversor 9A pelo cabo elétrico 13 para longe do isolador 1.
[0076] Na figura 5, o conversor 9A é afundado na superfície no casquilho 7 que está conectado ao chão e coberto pelo elemento de proteção 10. Ele fornece o sinal de tensão sobre o cabo elétrico 14 que passa através do colar 10B do elemento de proteção 10.
[0077] Conforme mencionado acima, a invenção também se aplica a um isolador composto 1' conforme mostrado na seção axial da figura 6.
[0078] O isolador composto 1' também pode ser usado para suspender uma linha elétrica suspensa 2.
[0079] Neste exemplo, o isolador composto 1' compreende uma série de elementos dielétricos 1A' feitos de material sintético, tal como EPDM ou silicone, disposta em torno de uma haste 15 que forma um núcleo de fibra de vidro. Esses elementos dielétricos 1A' formam telhados ao longo da haste e, ao todo, cada telhado tem o formato de uma saia.
[0080] Os elementos dielétricos 1A' podem ser de um tipo diretamente moldado sobre a haste 15, ou então eles podem ser empilhados sobre a haste 15.
[0081] O elemento dielétrico terminal 1A' é estendido por um encaixe de fixação metálico 7' para se fixar a um pilar 3, por exemplo. Esse encaixe metálico 7' está preso à extremidade da haste 15, neste exemplo.
[0082] Como pode ser visto na figura 6, o encaixe 7' é circundado a uma distância por um anel de metal 8' e protegido por um elemento de proteção 10' na forma de uma bucha isolante da invenção que possui formato análogo ao elemento de proteção 10 das figuras de 2 a 5.
[0083] A figura 6 mostra uma unidade eletrônica 9 para detectar e medir o sinal da superfície vazamento, unidade essa que está conectada pelo cabo elétrico 11 ao anel condutivo 8.
Claims (11)
1. Isolador para linhas de eletricidade suspensas, o isolador compreendendo tanto um elemento dielétrico terminal (4, 4') que possui uma superfície externa no formato de uma saia e se estende axialmente por um encaixe de fixação metálico (7, 7') para fixar o isolador, quanto um dispositivo para detectar corrente elétrica de fuga de superfície que flui sobre a dita superfície externa do dito elemento dielétrico, o dispositivo compreendendo um anel de metal (8) eletricamente em contato com a dita superfície externa do dito elemento dielétrico (4, 4') para interceptar a dita corrente elétrica de fuga de superfície e um elemento de proteção elástico e eletricamente isolante (10) interposto entre o dito anel de metal (8) e o dito encaixe de fixação metálico (7, 7’) de modo que o dito anel metálico (8) não está eletricamente em contato com o dito encaixe de fixação metálico (7, 7’), caracterizado pelo fato de que o dito elemento de proteção (10) é projetado na forma de uma bucha isolante tendo uma bucha (10A) e um colar (10B), o dito colar (10B) tendo a forma de um cone truncado que se estende radialmente para fora sobre o dito anel de metal (8) para formar um guarda-chuva de proteção para o dito anel de metal (8), a dita bucha (10A) se estendendo axialmente e tendo uma ranhura angulada (10C) em sua periferia externa inferior na qual o dito anel de metal (8) é recebido, e em que o dito anel de metal (8) tem uma base anular achatada que está em contato com a dita superfície externa no formato de uma saia do elemento dielétrico terminal e a qual é nivelada com a porção inferior do dito elemento de proteção (10).
2. Isolador de linha elétrica suspensa de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito anel (8) é adesivamente ligado à dita superfície externa em formato de saia do dito elemento dielétrico com um adesivo eletricamente condutivo.
3. Isolador de linha elétrica suspensa de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de proteção (10) é feito de monômero de etileno, propileno e dieno (EPDM) ou de silicone.
4. Isolador de linha elétrica suspensa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo detector compreende um conversor (9A) para converter a corrente de fuga em tensão.
5. Isolador de linha elétrica suspensa de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito conversor (9A) é embutido no dito elemento de proteção (10).
6. Isolador de linha elétrica suspensa de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito conversor (9A) é embutido no dito encaixe metálico.
7. Isolador de linha elétrica suspensa de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito conversor (9A) é remoto em relação ao dito isolador.
8. Isolador de linha elétrica suspensa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o dito elemento dielétrico (4) é feito de vidro.
9. Isolador de linha elétrica suspensa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 para 7, caracterizado pelo fato de que o dito elemento dielétrico (4) é feito de porcelana.
10. Isolador de linha elétrica suspensa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o dito elemento dielétrico (4') é feito de material sintético.
11. Isolador de linha elétrica suspensa de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito colar (10B) do dito elemento de proteção possui um cabo elétrico (11) que é conectado ao dito anel (8) passando através do mesmo de um modo à prova de fugas.
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