PL66956Y1 - Cewka napieciowa wysokiego napiecia - Google Patents

Description

2 PL 66 956 Υ1

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest cewka napięciowa wysokiego napięcia, stanowiąca jeden z elementów przekładnika napięciowego, stosowanego w przekładniku kombinowanym, który składa się z przekładnika prądowego i przekładnika napięciowego, umieszczonych we wspólnej obudowie. Przekładnik kombinowany znajduje zastosowanie w pomiarowych układach energetycznych wysokiego napięcia.

Znany z opisu patentowego PL193711 przekładnik kombinowany zawiera indukcyjny przekładnik prądowy z rdzeniami toroidalnymi i indukcyjny przekładnik napięciowy z rdzeniem trójkolumnowym, umieszczone odpowiednio w górnej i dolnej części przekładnika w metalowych obudowach i ma izolator wypełniony medium izolacyjnym, w którym umieszczone są ekrany ekwipotencjalne z materiału przewodzącego prąd elektryczny. Uzwojenie pierwotne przekładnika napięciowego i uzwojenie wtórne przekładnika napięciowego nawinięte są na cylindrycznej rurze z materiału izolacyjnego, umieszczonej na środkowej kolumnie rdzenia, stanowiącego złożenie dwóch rdzeni prostokątnych. Ekrany ekwipotencjalne wbudowane są w materiał izolacyjny naniesiony na wyprowadzenie wysokiego napięcia przekładnika napięciowego i połączone są z ekranami ekwipotencjalnymi wbudowanymi w materiał izolacyjny naniesiony na rurę z wyprowadzeniami uzwojeń wtórnych przekładnika prądowego. W przestrzeni pomiędzy zaizolowanymi uzwojeniami przekładników prądowego i napięciowego i ich metalowymi obudowami oraz w przestrzeni pomiędzy zaizolowanymi wprowadzeniami uzwojeń przekładników przebiegających wzdłuż izolatora i wewnętrzną powierzchnią izolatora znajduje się medium izolacyjne.

Znany jest przekładnik kombinowany o podobnej konstrukcji JUK 123 produkowany przez ABB Sp. z o.o., w którym cewka prądowa przekładnika prądowego, otaczająca przewód prądowy umieszczona jest w metalowej osłonie. Wyprowadzenia uzwojeń cewki prądowej poprzez przepust prądowy w postaci metalowej rury doprowadzone są do skrzynki zaciskowej, przyłączonej do obudowy przekładnika napięciowego. Przepust prądowy połączony jest z metalową osłoną poprzez połączenie gwintowe, w którym gwint zewnętrzny wykonany jest na końcu rury przepustu, a gwint wewnętrzny wykonany jest w otworze tulejki łączeniowej, szczelnie osadzonej w otworze wykonanym w metalowej obudowie cewki prądowej. Połączenie gwintowe przepustu prądowego z tulejką łączeniową stwarza możliwość pojawienia się ostrzy z wystającego gwintu i brzegów tulejki, które mogą osłabiać wytrzymałość izolacji papierowo-olejowej w miejscu połączenia przepustu z osłoną cewki prądowej. Przekładnik napięciowy zawiera cewkę napięciową w której uzwojenie pierwotne nawinięte jest na uzwojenie wtórne, które są nawinięte na cylindryczną rurę z materiału izolacyjnego. Wewnątrz rury umieszczone są kolumny dwóch rdzeni magnetycznych, które stanowią układ rdzenia płaszczowego dla uzwojeń przekładnika napięciowego. Od dołu przekładnik napięciowy zamknięty jest dolną częścią metalowej obudowy z czterema otworami służącymi do mocowania przekładnika do podłoża przy pomocy śrub. W znanym z katalogów ABB przekładniku kombinowanym JUK 123, uzwojenia cewki napięciowej zaopatrzone są w ekran górny, umiejscowiony wewnątrz cewki napięciowej w kształcie cylindra okrywający ostatnią warstwę uzwojenia, wykonany z blachy miedzianej z przylutowanymi do krawędzi blachy drutami, w celu uniknięcia ostrych krawędzi. Wyprowadzenie cewki napięciowej stanowi przepust wysokiego napięcia cewki, który umieszczony jest w materiale izolacyjnym z ekranami ekwipotencjalnymi, wykonanymi z aluminiowych arkuszy, które po wwinięciu w materiał izolacyjny tworzą cylindryczne osłony umieszczone centrycznie wokół osi wzdłużnej przepustu napięciowego. W przedstawionym przekładniku JUK 123 ekran zewnętrzny cewki napięciowej był utworzony z folii aluminiowej i był połączony z ostatnim ekranem aluminiowym usytuowanym na przepuście napięciowym. Znany jest również ekran zewnętrzny, wykonany z czarnego papieru półprzewodzącego, który umieszczony jest na zewnątrz cewki napięciowej i połączony jest elektrycznie z ostatnim, nawiniętym na największej średnicy, ekranem aluminiowym usytuowanym na przepuście napięciowym.

Istotą cewki napięciowej wysokiego napięcia, zawierającej rdzeń magnetyczny, uzwojenie pierwotne, nawinięte na uzwojenie wtórne i otoczone ekranem górnym, do którego zamocowany jest przepust przekładnika wysokonapięciowego w postaci pręta przewodzącego umieszczonego w materiale izolacyjnym, w którym usytuowane są na różnych poziomach cylindryczne, osiowe ekrany ekwipotencjalne, przy czym uzwojenie pierwotne wraz z ekranem górnym umieszczone sąw izolacji cewki, która to izolacja pokryta jest ekranem zewnętrznym, jest to, że ekran górny ma kształt pierścienia ze szczeliną zintegrowanego z elementem łączącym (19) w postaci stożka ściętego. Podstawa stożka 3 PL 66 956 Υ1 ściętego o większej średnicy umiejscowiona jest na zewnętrznej powierzchni pierścienia. Stożek wyposażony jest w osiowy otwór, do którego wkręca się nagwintowany koniec pręta przewodzącego. Ekrany ekwipotencjalne usytuowane są centrycznie wokół pręta przewodzącego i mają zachodzące na siebie krawędzie wzdłużne, które nie stykają się ze sobą w żadnym punkcie. Ponadto na izolację cewki napięciowej i na ekran zewnętrzny cewki napięciowej nawinięta jest taśma miedziana.

Korzystnie krawędzie wewnętrzne oraz zewnętrzne pierścienia ekranu górnego są zaokrąglone, a promień zaokrąglenia „R1" krawędzi zewnętrznej jest większy od promienia zaokrąglenia „R2" krawędzi wewnętrznej.

Korzystnie ekran górny wykonany jest jako odlew aluminiowy.

Korzystnie ekrany ekwipotencjalne przepustu są tak usytuowane względem osi pręta, że linia łącząca górne krawędzie ekranów umieszczonych w materiale izolacyjnym usytuowana jest pod kątem ostrym względem osi pręta i jednocześnie równolegle do linii łączącej dolne krawędzie tych ekranów.

Korzystnie kąt (a) wzajemnego zachodzenia na siebie krawędzi wzdłużnych ekranów ekwipo-tencjalnych przepustu jest mniejszy od 60°.

Korzystnie materiał izolacyjny przepustu stanowi izolacja papierowa, której wstęgi nawinięte są na pręt przepustu schodkowo, zwężając się w kierunku obu końców pręta.

Korzystnie ostatni ekran z materiału przewodzącego przepustu połączony jest trwale z taśmą miedzianą na zewnętrzny obrys boczny cewki napięciowej.

Korzystnie wyprowadzenia taśmy miedzianej stanowi końcówka taśmy w postaci plecionki miedzianej, która zamocowana jest trwale do izolacyjnego łącznika.

Korzystnie ekran zewnętrzny cewki, odzwierciedlający powierzchnię zewnętrzną cewki, wykonany jest z papieru półprzewodzącego.

Korzystnie cewka według dowolnego zastrz. od 1 - 9, stanowi element przekładnika napięciowego, który wraz z przekładnikiem prądowym i izolatorem stanowią przekładnik kombinowany.

Przedmiot wzoru użytkowego pokazany jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekładnik kombinowany w półwidoku i półprzekroju czołowym z wyrwaniem ukazującym izolator w przekroju, fig. 2 - cewkę napięciową w przekroju bocznym, fig. 3 - cewkę napięciową w widoku czołowym z częściowym wyrwaniem, fig. 4 - ekran górny cewki napięciowej w widoku czołowym, fig. 5 - ekran górny cewki napięciowej w widoku bocznym, fig. 6 - przepust napięciowy z zaznaczeniem ekranów ekwipotencjalnych w półwidoku i półprzekroju, fig. 7 - przepust napięciowy wraz z ekranami ekwipotencjalnymi z fig. 6 w przekroju poprzecznym wzdłuż linii C-C, fig. 8 - izolację cewki napięciowej z ekranem zewnętrznym w rzucie czołowym od strony bez wyprowadzenia na zewnątrz taśmy miedzianej, fig. 9 - izolację cewki napięciowej z ekranem zewnętrznym z fig. 8 w rzucie bocznym, fig. 10 - izolację cewki napięciowej z ekranem zewnętrznym w rzucie czołowym od strony z wyprowadzeniem na zewnątrz taśmy miedzianej, a fig. 11 - izolację cewki napięciowej z ekranem zewnętrznym z fig. 10 w rzucie bocznym.

Przekładnik kombinowany, zawiera przekładnik prądowy 1 oraz przekładnik napięciowy 2, umieszczone odpowiednio w górnej i dolnej części przekładnika w metalowych obudowach 1a i 2a, 2b oraz ma izolator 3 wypełniony medium izolacyjnym 4. Przekładnik prądowy 1 umieszczony jest w metalowej głowicy 5, w której znajduje się przynajmniej jeden cylindryczny rdzeń 6. Na rdzeniu 6 nawinięte są uzwojenia wtórne 7 przekładnika prądowego 1. Uzwojenia 7 wraz z rdzeniem 6 umieszczone są w metalowej osłonie 8. Poprzez środek rdzeni przebiega uzwojenie pierwotne 9, którego zacisk przyłączony jest do metalowej głowicy 5 przekładnika. Wyprowadzenia uzwojeń wtórnych 7 przekładnika 1, wprowadzone są do metalowej rury 10, stanowiącej przepust prądowy przekładnika 1, który umieszczony jest wewnątrz izolatora 3. Wyprowadzenia uzwojeń wtórnych 7, wyprowadzone są na zewnątrz rury 10 na drugim jej końcu i połączone są z zaciskami zewnętrznymi umieszczonymi w skrzynce zaciskowej, przymocowanej do dolnej części obudowy 2b przekładnika napięciowego 2, co nie jest uwidocznione na rysunku. W górnej części obudowy 1a przekładnika prądowego umieszczony jest mieszek kompensacyjny 11, służący do kompensacji objętościowych zmian medium izolacyjnego 4, którym może być olej izolacyjny, sześciofluorek siarki czy też azot. Przekładnik napięciowy zawiera cewkę napięciową 12, z uzwojeniem pierwotnym 13 nawiniętym na uzwojenie wtórne 14, które nawinięte są na cylindryczną rurę 15 z materiału izolacyjnego. Wewnątrz rury 15 umieszczone są kolumny dwóch rdzeni magnetycznych 16, które stanowią układ rdzenia płaszczowego dla uzwojeń przekładnika napięciowego 2. Uzwojenia cewki 12 w przekroju bocznym mają kształt trapezu, co jest uwidocznione na fig. 2. Krótsza podstawa trapezu jest połączona galwanicznie z powierzchnią 4 PL 66 956 Υ1 wewnętrzną ekranu górnego 17 cewki napięciowej. Ekran górny 17 uformowany jest w kształcie metalowego pierścienia ze szczeliną 18, która uniemożliwia utworzenie zwartego zwoju, i zawiera element łączący 19 uformowany w postaci stożka ściętego, którego podstawa o większej średnicy umiejscowiona jest na powierzchni zewnętrznej pierścienia. W osi stożka wykonany jest gwintowany przelotowy otwór 20, do którego wkręcony jest nagwintowany koniec pręta przewodzącego 21, stanowiącego przepust napięciowy cewki napięciowej. Cały ekran górny 17 wykonany jest jako odlew aluminiowy. Krawędzie pierścienia są zaokrąglone, przy czym promień zaokrąglenia krawędzi zewnętrznej R1 jest większy od promienia zaokrąglenia krawędzi wewnętrznej R2, co pozwala na zminimalizowanie natężenia pola elektrycznego na brzegach ekranu 17. Element łączący 20 zawiera również przelotowy otwór poprzeczny 22, służący do wprowadzenia do niego wkrętu dociskowego. Uzwojenia przekładni-ka napięciowego 2 wraz z ekranem górnym 17, zaizolowane są materiałem izolacyjnym 23, w postaci izolacji papierowo-olejowej. Wkręcony do otworu 20 pręt przewodzący 21 umieszczony jest wzdłuż swojej długości w izolacji przepustu 24, w postaci wstęg z papieru nawiniętych na pręt 21. W izolacji 24 umieszczone są osiowe ekrany ekwipotencjalne 25, w postaci arkuszy, wykonanych z materiału przewodzącego, tworzących cylindryczne ekrany o jednakowej długości, za wyjątkiem krótszego ekranu zewnętrznego, które umieszczone są równolegle względem siebie i względem osi pręta 22. Linia łącząca górne krawędzie ekranów ekwipotencjalnych, za wyjątkiem ekranu zewnętrznego, który jest krótszy od ekranów pozostałych, usytuowana jest pod kątem ostrym względem osi pręta 21 i jednocześnie równolegle do linii łączącej dolne krawędzie ekranów potencjalnych. Krawędzie wzdłużne ekranów ekwipotencjalnych po utworzeniu cylindrycznych ekranów zachodzą na siebie nawzajem, co jest uwidocznione na fig. 7, jednakże krawędzie te nie stykają się ze sobą ponieważ pomiędzy zachodzącymi warstwami ekranów usytuowana jest warstwa o grubości jednego arkusza papieru izolacji. Kąt a pod jakim krawędzie ekranów zachodzą na siebie nie powinien przekraczać 60°, a korzystnie zawierać się w granicach 15-45°. Przedstawiony układ cylindrycznych ekranów ekwipotencjalnych 25, wykonanych z folii aluminiowej oraz ich wzajemne rozmieszczenie w izolacji papierowej 24, umożliwia uzyskanie dużej jednorodności pola elektrycznego w przepuście napięciowym cewki napięciowej, przez co poprawia się znacznie jakość przekładnika kombinowanego. Izolacja przepustu 24 jest stopniowana z obu stron górnej i dolnej oraz połączona jest z materiałem izolacyjnym 23 cewki napięciowej, tworząc izolację główną przekładnika napięciowego 2, w której dolna stopniowana strona izolacji 24 jest zawarta.

Na dolnej części izolacji głównej przekładnika napięciowego usytuowany jest ekran zewnętrzny 26, o kształcie odzwierciedlającym powierzchnię cewki. Na ekran zewnętrzny 26 nawinięta jest równomiernie przewodząca taśma miedziana 27, co jest uwidocznione na fig. 8, 9, 10 i 11. Taśma 27 oplata powierzchnie czołowe cewki oraz obejmuje zewnętrzny obrys boczny cewki, przy czym miejsca taśmy krzyżujące się ze sobą na obrysie bocznym cewki są ze sobą trwale połączone np. przez lutowanie. Jeden koniec taśmy 27 wyprowadzony jest na zewnętrz izolacji i zamocowany jest do izolacyjnego łącznika 28, do którego zamocowana jest również końcówka taśmy 29, w postaci plecionki miedzianej, stanowiąca przewodzące wyprowadzenia ekranu zewnętrznego 26. Ostatni, krótszy ekran 25 materiału przewodzącego połączony jest trwale z taśmą miedzianą 27, co nie jest uwidocznione na rysunku. W celu ułatwienia równomiernego rozkładu taśmy 27 na ekranie zewnętrznym, do obu boków cewki napięciowej zamocowane są krążki preszpanowe 30, przez które przewleka się taśmę. Taśma miedziana 27 służy do odprowadzenia ładunku elektrycznego do ziemi oraz do wyrównywania potencjałów na cewce napięciowej. Dzięki zastosowaniu taśmy miedzianej 27 uzyskuje się równomierne rozłożenie potencjału na cewce napięciowej. Od dołu przekładnik kombinowany zamknięty jest dolną częścią obudowy 2b z czterema otworami służącymi do mocowania przekładnika do podłoża przy pomocy śrub, nie pokazanymi na rysunku. W przekładniku kombinowanym, ekrany ekwipotencjalne 25 wbudowane w izolację 24 otaczającą pręt przewodzący 21 przekładnika napięciowego, nie są połączone galwanicznie. Konstrukcja i kształt ekranu górnego 17 znajdującego się w cewce napięciowej 12 w izolacji papierowo olejowej 23, a także sposób połączenia go z przepustem napięciowym nawiniętym na pręt metalowy 21, gdzie gwint pręta metalowego 21 całkowicie jest schowany w elemencie łączącym 19 oraz kształt uzwojenia pierwotnego przekładnika napięciowego 13 zapewniają optymalny rozkład pola elektrycznego. Ponadto ekran górny 17 pełni rolą konstrukcji wsporczej dla przepustu cewki napięciowej. Połączenie gwintowe może stanowić gwint metryczny, calowy lub inny w zależności od potrzeb konstrukcyjnych. Układ ekranów 25 o konstrukcji, w której boki dłuższe ekranów zachodzą na siebie powoduje równomierny rozkład naprężeń elektrycznych na krańcach ekranów. Również zastosowanie ekranu zewnętrznego 26 z papieru półprzewodzącego i zastosowanie taśmy miedzianej 27

Claims (10)

1. 5 PL 66 956 Υ1 oplatającej ten ekran zapewnia równomierny rozkład potencjału na cewce napięciowej. Wszystkie wymienione nowe cechy cewki napięciowej przyczyniają się do poniesienia jakości przekładnika napięciowego i zapewnienia większego bezpieczeństwa pracy przekładnika kombinowanego. Zastrzeżenia ochronne 1. Cewka napięciowa wysokiego napięcia, zawierająca rdzeń magnetyczny, uzwojenie pierwotne, nawinięte na uzwojenie wtórne i otoczone ekranem górnym, do którego zamocowany jest przepust przekładnika wysokonapięciowego w postaci pręta przewodzącego umieszczonego w materiale izolacyjnym, w którym usytuowane są na różnych poziomach cylindryczne, osiowe ekrany ekwi-potencjalne, przy czym uzwojenie pierwotne wraz z ekranem górnym umieszczone są w izolacji cewki, która to izolacja pokryta jest ekranem zewnętrznym, znamienna tym, że ekran górny (17) ma kształt pierścienia ze szczeliną (18), zintegrowanego z elementem łączącym (19) w postaci stożka ściętego, którego podstawa o większej średnicy umiejscowiona jest na zewnętrznej powierzchni pierścienia, przy czym stożek wyposażony jest w osiowy otwór (20), do którego wkręca się nagwintowany koniec pręta przewodzącego (21), a ekrany ekwipotencjalne (25) usytuowane centrycznie wokół pręta (21) mają zachodzące na siebie krawędzie wzdłużne, które nie stykają się ze sobą w żadnym punkcie, a ponadto na izolację (23) i ekran zewnętrzny (26) cewki napięciowej nawinięta jest taśma miedziana (27).
2. 2. Cewka według zastrz. 1, znamienna tym, że krawędzie wewnętrzne oraz zewnętrzne pierścienia ekranu górnego (17) są zaokrąglone, a promień zaokrąglenia (R1) krawędzi zewnętrznej jest większy od promienia zaokrąglenia (R2) krawędzi wewnętrznej.
3. 3. Cewka według zastrz. 2, znamienna tym, że ekran górny (17) wykonany jest jako odlew aluminiowy.
4. 4. Cewka według zastrz. 1, znamienna tym, że ekrany ekwipotencjalne (25) są tak usytuowane względem osi pręta, że linia łącząca górne krawędzie ekranów (25) umieszczonych w materiale izolacyjnym (24) usytuowana jest pod kątem ostrym względem osi pręta (21) i jednocześnie równolegle do linii łączącej dolne krawędzie tych ekranów.
5. 5. Cewka według zastrz. 4, znamienna tym, że kąt (a) wzajemnego zachodzenia na siebie krawędzi wzdłużnych ekranów ekwipotencjalnych (25) jest mniejszy od 60°.
6. 6. Cewka według zastrz. 1, znamienna tym, że materiał izolacyjny (24) przepustu cewki stanowi izolacja papierowa, której wstęgi nawinięte są na pręt (21) schodkowo, zwężając się w kierunku obu końców pręta (21).
7. 7. Cewka według zastrz. 1, znamienna tym, że ostatni ekran z materiału przewodzącego (25) połączony jest trwale z taśmą miedzianą (27) nawiniętą na zewnętrzny obrys boczny cewki napięciowej.
8. 8. Cewka według zastrz. 1, znamienna tym, że wyprowadzenia taśmy miedzianej (27) stanowi końcówka taśmy (29) w postaci plecionki miedzianej, która zamocowana jest trwale do izolacyjnego łącznika (28).
9. 9. Cewka według zastrz. 1, znamienna tym, że ekran zewnętrzny (26) odzwierciedlający powierzchnię zewnętrzną cewki wykonany jest z papieru półprzewodzącego.
10. 10. Cewka według dowolnego zastrz. od 1 - 9, znamienna tym, że stanowi element przekładnika napięciowego (2), który wraz z przekładnikiem prądowym (1) i izolatorem (3) stanowią przekładnik kombinowany.