RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 199285 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 355194 (51) Int.Cl. H01F 27/36 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 25.07.2002 (54) Ekran elektrostatyczny transformatora rdzeniowego (43) Zgłoszenie ogłoszono: 26.01.2004 BUP 02/04 (73) Uprawniony z patentu: Przedsiębiorstwo Produkcyjno-Remontowe Energetyki ENERGOSERWIS S.A.,Lubliniec,PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.2008 WUP 09/08 (72) Twórca(y) wynalazku: Stefan Sieradzki,Lubliniec,PL Władysław Pewca,Łódź,PL Michał Mnich,Lubliniec,PL PL 199285 B1 (57) Ekran służy do ekranowania uzwojeń, szczególnie w transformatorach energetycznych. W jednej z odmian składa się on z otoczonej osłoną (28) i zaopatrzonej w przewód uziemiający tulei ekranującej (25) oraz z dwóch, otoczonych warstwą osłonową (30a, 30b) i zaopatrzonych w przewody uziemiające elementów przewodzących (33, 34) prąd elektryczny, które to elementy przewodzące (33, 34) maja kształt pierścienia (35, 36) o szerszej części górnej (33a, 34a), z półkolistym zakończeniem (33b, 34b), przechodzącej stopniowo w węższą część dolną (33c, 34c), z łukowym zakończeniem (33d, 34d). Pierwszy element przewodzący (33) znajduje się nad tuleją ekranującą (25), a drugi element przewodzący 934) znajduje się pod tuleją ekranującą (25) i elementy te zwrócone są częścią dolną (33c, 34c) w kierunku tulei ekranującej (25), a ich warstwa osłonowa (30a, 30b) styka się z osłoną (28) tulei ekranującej (25).
2 PL 199 285 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest ekran elektrostatyczny transformatora rdzeniowego, służący do ekranowania uzwojeń, szczególnie w transformatorach energetycznych. Ekran elektrostatyczny stanowi osłonę urządzenia elektrycznego lub jego części, zmniejszającą przenikanie pola elektrycznego z jednego obszaru do drugiego. Jednym z urządzeń elektrycznych, w którym ekran lub ekrany takie są stosowane, jest transformator. Rodzaj i miejsce usytuowania ekranu zależy od typu transformatora. W transformatorach rdzeniowych, mających cylindryczne uzwojenia umieszczone współosiowo dookoła rdzenia, znanymi i najczęściej stosowanymi ekranami są: ekran przyrdzeniowy i ekran międzyuzwojeniowy. Obydwa ekrany są uziemione. Ekran przyrdzeniowy usytuowany jest między rdzeniem transformatora i uzwojeniem wewnętrznym (położonym najbliżej rdzenia). Ekran ten wyrównuje pole elektryczne w szczelinie między rdzeniem i uzwojeniem oraz eliminuje lokalne spiętrzenia natężeń pola elektrycznego, które przy braku ekranu powstają na stopniach kolumny rdzenia transformatora. Ekran miedzyuzwojeniowy usytuowany jest - przy użyciu klinów - na tulei izolacyjnej w szczelinie pomiędzy uzwojeniem o niższym napięciu znamionowym i uzwojeniem o wyższym napięciu znamionowym. Nad ekranem i pod ekranem znajdują się pierścienie prasujące. Ekran ten separuje elektromagnetycznie uzwojenia, ograniczając przenikanie pola elektrycznego jednego uzwojenia do drugiego uzwojenia. Usytuowanie ekranu elektrostatycznego na tulei izolacyjnej przy użyciu klinów umożliwia cyrkulację stosowanego w transformatorze czynnika chłodzącego (oleju), a więc zapewnia skuteczniejsze chłodzenie. Takie usytuowanie ekranu umożliwia również zwiększenie wytrzymałości elektrycznej izolacji międzyuzwojeniowej. Znany jest ekran elektrostatyczny transformatora rdzeniowego, służący do ekranowania uzwojeń, którego głównym elementem składowym jest cylinder z materiału przewodzącego prąd elektryczny. Cylinder złożony jest z szeregu taśm obwodowych, połączonych z taśmą osiową lub z szeregu taśm osiowych, połączonych z taśmą kołową. Taśmy przełożone są arkuszami materiału izolacyjnego. Cylinder zaopatrzony jest w przewód uziemiający. Znany jest również ekran elektrostatyczny transformatora rdzeniowego, służący do ekranowania uzwojeń, składający się z tulei ekranującej. Tuleja utworzona jest ze zwiniętego w rulon płaskiego elementu izolacyjnego i z umieszczonych podłużnie na tym elemencie - w stałych odległościach od siebie, naprzemian po obu stronach elementu - taśm z materiału przewodzącego prąd elektryczny. Tuleja otoczona jest osłoną z materiału izolacyjnego i zaopatrzona w przewód uziemiający. Dla lepszego umocowania osłonięty ekran owija się często taśmą izolacyjną. Znane ekrany elektrostatyczne, służące do ekranowania uzwojeń w transformatorach rdzeniowych, mają mniej lub bardziej ostre krawędzie brzegowe. Ostre krawędzie powodują występowanie efektu brzegowego, związanego z lokalnym wzrostem natężenia pola elektrycznego. Taki wzrost natężenia pola jest szczególnie niebezpieczny w transformatorach energetycznych, gdzie wysokie natężenie pola elektrycznego może doprowadzić do wyładowania, a w dalszej konsekwencji do uszkodzenia izolacji transformatora. Ekran elektrostatyczny według wynalazku służy do ekranowania uzwojeń, szczególnie w transformatorach energetycznych i usytuowany jest - przy użyciu klinów - na tulei izolacyjnej w szczelinie pomiędzy uzwojeniem o niższym napięciu znamionowym i uzwojeniem o wyższym napięciu znamionowym, a w jego skład wchodzi tuleja ekranująca, utworzona ze zwiniętego w rulon płaskiego elementu izolacyjnego i z umieszczonych podłużnie na tym elemencie - w stałych odległościach od siebie, na przemian po obu jego stronach - taśm z materiału przewodzącego prąd elektryczny i ekran ten jest zaopatrzony w osłonę z materiału izolacyjnego i uziemiony, przy czym ma dwa elementy przewodzące prąd elektryczny, każdy w kształcie pierścienia o szerszej części górnej z półkolistym zakończeniem, przechodzącej stopniowo w węższą część dolną z łukowym zakończeniem, które to elementy przewodzące stykają się z krawędziami tulei ekranującej. Pierwszy element przewodzący styka się częścią dolną z górną krawędzią tulei ekranującej, a drugi element przewodzący styka się częścią dolną z dolną krawędzią tulei ekranującej. Natomiast osłona z materiału izolacyjnego otacza tuleję ekranującą i elementy przewodzące, a tuleja ekranująca połączona jest z przewodem uziemiającym. Każdy z elementów przewodzących może składać się z powłoki z materiału przewodzącego prąd elektryczny i z umieszczonych pod tą powłoką co najmniej dwóch kształtowników, z materiału przewodzącego prąd elektryczny oraz wypełnienia z materiału izolacyjnego, a kształtowniki mogą być połączone ze sobą nierozłącznie.
PL 199 285 B1 3 Odmiana ekranu elektrostatycznego według wynalazku składa się z otoczonej osłoną i zaopatrzonej w przewód uziemiający tulei ekranującej oraz z dwóch, otoczonych warstwą osłonową i zaopatrzonych w przewody uziemiające, elementów przewodzących prąd elektryczny, które to elementy przewodzące mają kształt pierścienia o szerszej części górnej z półkolistym zakończeniem, przechodzącej stopniowo w węższą część dolną z łukowym zakończeniem. Pierwszy element przewodzący znajduje się nad tuleją ekranującą, a drugi element przewodzący znajduje się pod tuleją ekranującą i elementy te zwrócone są częścią dolną w kierunku tulei ekranującej, a ich warstwa osłonowa styka się z osłoną tulei ekranującej. Każdy z elementów przewodzących może składać się z powłoki z materiału przewodzącego prąd elektryczny i z umieszczonych pod tą powłoką co najmniej dwóch kształtowników, z materiału przewodzącego prąd elektryczny oraz wypełnienia z materiału izolacyjnego, a kształtowniki mogą być połączone ze sobą nierozłącznie. Rozwiązanie według wynalazku umożliwia uzyskanie bezpiecznego natężenia pola elektrycznego na krańcach ekranu, a więc takiego, które nie spowoduje uszkodzenia izolacji transformatora. Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ekran w widoku z boku, z częściowo usuniętą osłoną z materiału izolacyjnego, fig. 2 - przekrój poprzeczny (w rozwinięciu) nieosłoniętego odcinka tulei ekranującej, fig. 3 - przekrój podłużny ekranu, fig. 4 - przekrój podłużny ekranu z innym wykonaniem elementów przewodzących, fig. 5 - odmianę ekranu w widoku z boku, z częściowo usuniętą osłoną z materiału izolacyjnego, fig. 6 - przekrój poprzeczny (w rozwinięciu) nieosłoniętego odcinka tulei ekranującej dla odmiany ekranu, fig. 7 - przekrój podłużny odmiany ekranu, a fig. 8 - przekrój podłużny odmiany ekranu z innym wykonaniem elementów przewodzących. Ekran elektrostatyczny 1 według wynalazku usytuowany jest przy użyciu klinów 2 na tulei izolacyjnej 3. Nad i pod ekranem 1 znajdują się pierścienie prasujące 4. W skład ekranu 1 wchodzi tuleja ekranująca 5, utworzona ze zwiniętego w rulon płaskiego elementu izolacyjnego 6 i z umieszczonych podłużnie na tym elemencie 6 w stałych odległościach od siebie, na przemian po obu stronach elementu 6 - taśm 7 z materiału przewodzącego prąd elektryczny. Ekran 1, jest zaopatrzony w osłonę 8 z materiału izolacyjnego.ekran 1 ma dwa elementy przewodzące prąd elektryczny 9, 10, każdy w kształcie pierścienia 11, 12 o szerszej części górnej 9a, 10a z półkolistym zakończeniem 9b, 10b przechodzącej stopniowo w węższą część dolną 9c, 10c z łukowym zakończeniem 9d, 10d, które to elementy przewodzące 9, 10 stykają się z krawędziami 5a, 5b tulei ekranującej 5. Pierwszy element przewodzący 9 styka się częścią dolną 9c z górną krawędzią 5a tulei ekranującej 5, a drugi element przewodzący 10 styka się częścią dolną 10c z dolną krawędzią 5b tulei ekranującej 5. Osłona 8 z materiału izolacyjnego otacza tuleję ekranującą 5 i elementy przewodzące 9, 10. Tuleja ekranująca 5 połączona jest z przewodem uziemiającym 13. W ekranie, przedstawionym na fig. 4, każdy z elementów przewodzących 9, 10 składa się z powłoki 14 z materiału przewodzącego prąd elektryczny i z umieszczonych pod tą powłoką 14 dwóch kształtowników 15a, 15b z materiału przewodzącego prąd elektryczny oraz wypełnienia 16 z materiału izolacyjnego. Kształtowniki 15a, 15b połączone są ze sobą nierozłącznie. Odmiana ekranu elektrostatycznego 21 według wynalazku usytuowana jest przy użyciu klinów 22 na tulei izolacyjnej 23. Nad i pod ekranem 21 znajdują się pierścienie prasujące 24. W skład ekranu 21 wchodzi tuleja ekranująca 25, utworzona ze zwiniętego w rulon płaskiego elementu izolacyjnego 26 i z umieszczonych podłużnie na tym elemencie 26 - w stałych odległościach od siebie, naprzemian po obu stronach elementu 26 - taśm 27 z materiału przewodzącego prąd elektryczny. Odmiana ekranu 21 składa się z otoczonej osłoną 28 i zaopatrzonej w przewód uziemiający 29 tulei ekranującej 25 oraz z dwóch, otoczonych warstwą osłonową 30a, 30b i zaopatrzonych w przewody uziemiające 31, 32 elementów przewodzących 33, 34 prąd elektryczny, które to elementy przewodzące 33, 34 mają kształt pierścienia 35, 36 o szerszej części górnej 33a, 34a z półkolistym zakończeniem 33b, 34b przechodzącej stopniowo w węższą część dolną 33c, 34c z łukowym zakończeniem 33d, 34d. Pierwszy element przewodzący 33 znajduje się nad tuleją ekranującą 25, a drugi element przewodzący 34 znajduje się pod tuleją ekranującą 25 i elementy te zwrócone są częścią dolną 33c, 34c w kierunku tulei ekranującej 25, a ich warstwa osłonowa 30a, 30b styka się z osłoną 28 tulei ekranującej 25.
4 PL 199 285 B1 W odmianie ekranu, przedstawionej na fig. 8, każdy z elementów przewodzących 33, 34 składa się z powłoki 37 z materiału przewodzącego prąd elektryczny i z umieszczonych pod tą powłoką 37 dwóch kształtowników 38a, 38b z materiału przewodzącego prąd elektryczny oraz wypełnienia 39 z materiału izolacyjnego. Kształtowniki 38a, 38b połączone są ze sobą nierozłącznie. Zastrzeżenia patentowe 1. Ekran elektrostatyczny transformatora rdzeniowego, służący do ekranowania uzwojeń, szczególnie w transformatorach energetycznych, usytuowany - przy użyciu klinów - na tulei izolacyjnej w szczelinie pomiędzy uzwojeniem o niższym napięciu znamionowym i uzwojeniem o wyższym napięciu znamionowym, w którego skład wchodzi tuleja ekranująca, utworzona ze zwiniętego w rulon płaskiego elementu izolacyjnego i z umieszczonych podłużnie na tym elemencie - w stałych odległościach od siebie, na przemian po obu jego stronach - taśm z materiału przewodzącego prąd elektryczny, zaopatrzony w osłonę z materiału izolacyjnego i uziemiony, znamienny tym, że ma dwa elementy przewodzące (9, 10) prąd elektryczny, każdy w kształcie pierścienia (11, 12) o szerszej części górnej (9a, 10a) z półkolistym zakończeniem (9b, 10b) przechodzącej stopniowo w węższą część dolną (9c, 10c) z łukowym zakończeniem (9d, 10d), które to elementy przewodzące (9, 10) stykają się z krawędziami (5a, 5b) tulei ekranującej (5), przy czym pierwszy element przewodzący (9) styka się częścią dolną (9c) z górną krawędzią (5a) tulei ekranującej (5), a drugi element przewodzący (10) styka się częścią dolną (10c) z dolną krawędzią (5b) tulei ekranującej (5) oraz tym, że osłona (8) z materiału izolacyjnego otacza tuleję ekranującą (5) i elementy przewodzące (9, 10), a tuleja ekranująca (5) połączona jest z przewodem uziemiającym (13). 2. Ekran według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy z elementów przewodzących (9, 10) składa się z powłoki (14) z materiału przewodzącego prąd elektryczny i z umieszczonych pod tą powłoką (14) co najmniej dwóch kształtowników (15a, 15b), z materiału przewodzącego prąd elektryczny oraz wypełnienia (16) z materiału izolacyjnego, przy czym kształtowniki (15a, 15b) połączone są ze sobą nierozłącznie. 3. Ekran elektrostatyczny transformatora rdzeniowego, służący do ekranowania uzwojeń, szczególnie w transformatorach energetycznych, usytuowany - przy użyciu klinów - na tulei izolacyjnej w szczelinie pomiędzy uzwojeniem o niższym napięciu znamionowym i uzwojeniem o wyższym napięciu znamionowym, w którego skład wchodzi tuleja ekranująca, utworzona ze zwiniętego w rulon płaskiego elementu izolacyjnego i z umieszczonych podłużnie na tym elemencie - w stałych odległościach od siebie, na przemian po obu jego stronach - taśm z materiału przewodzącego prąd elektryczny, zaopatrzony w osłonę z materiału izolacyjnego i uziemiony, znamienny tym, że składa się z otoczonej osłoną (28) i zaopatrzonej w przewód uziemiający (29) tulei ekranującej (25) oraz z dwóch, otoczonych warstwą osłonową (30a, 30b) i zaopatrzonych w przewody uziemiające (31, 32) elementów przewodzących (33, 34) prąd elektryczny, które to elementy przewodzące (33, 34) mają kształt pierścienia (35, 36) o szerszej części górnej (33a, 34a) z półkolistym zakończeniem (33b, 34b) przechodzącej stopniowo w węższą część dolną (33c, 34c) z łukowym zakończeniem (33d, 34d), przy czym pierwszy element przewodzący (33) znajduje się nad tuleją ekranującą 25, a drugi element przewodzący 34 znajduje się pod tuleją ekranującą (25) i elementy te zwrócone są częścią dolną (33c, 34c) w kierunku tulei ekranującej (25), a ich warstwa osłonowa (30a, 30b) styka się z osłoną (28) tulei ekranującej (25). 4. Ekran według zastrz. 3, znamienny tym, że każdy z elementów przewodzących (33, 34) składa się z powłoki (37) z materiału przewodzącego prąd elektryczny i z umieszczonych pod tą powłoką (37) co najmniej dwóch kształtowników (38a, 38b), z materiału przewodzącego prąd elektryczny oraz wypełnienia (39) z materiału izolacyjnego, przy czym kształtowniki (38a, 38b) połączone są ze sobą nierozłącznie.
PL 199 285 B1 5 Rysunki
6 PL 199 285 B1
PL 199 285 B1 7
8 PL 199 285 B1
PL 199 285 B1 9
10 PL 199 285 B1 Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.