RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 184784 (21) Numer zgłoszenia: 324703 22) Data zgłoszenia: 05.02.1998 (13) B1 (51) IntCl7 H01F 38/26 (54) Napowietrzny przekładnik napięciowy wysokiego napięcia (73) Uprawniony z patentu: Olak Jan, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: Olak Andrzej, Warszawa, PL 16.08.1999 BUP 17/99 (72) Twórcy wynalazku: Jan Olak, Warszawa, PL Andrzej Olak, Warszawa, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.12.2002 WUP 12/02 (74) Pełnomocnik: Jankowska Danuta PL 184784 B1 Napowietrzny przekładnik napięciowy wysokiego napięcia, zawierający cewki wysokiego napięcia, przepusty izolacyjne rurowe tworzące jedną całość z cewkami wysokiego napięcia, cewki uzwojenia wtórnego mocowane na rdzeniu, znam ienny tym, że rura izolacyjna (6) z nawiniętym na jej powierzchni zewnętrznej cewkami wysokiego napięcia (7a i 7b) uzwojenia pierwotnego (7) jest osadzona wspołśrodkowo na rurze izolacyjnej (4) z nawiniętym na mej uzwojeniem wtórnym (5), osadzonej na jarzm ie (1) przeciętego rdzenia (2) zwijanego umieszczonego w metalowym zbiorniku (3) wyposażonym w przyłącze (11) połączone z końcami uzwojenia wtórnego (5) w otwory mocujące (12) oraz w usytuowane w podstawie zbiornika (3) otwory technologiczne (13), przy czym w okuciach (14) pokrywy (15) metalowego zbiornika (3) są umieszczone przepusty izolacyjne (16) stanowiące wyprowadzenia wysokiego napięcia, w postaci przewodów wyprowadzeń cewek wysokiego (16) napięcia (7a) i (7b), na które są nałożone rury metalowe (17) połączone z nimi elektrycznie, osadzone koncentrycznie w rurach izolacyjnych (18), na które są nałożone ściśle przylegające do ich powierzchni zewnętrznej głowice kablowe (19), przy czym przestrzeń między rurami metalowymi (17) i rurami izolacyjnymi (18) przepustów izolacyjnych wyprowadzenia wysokiego napięcia (16) oraz przestrzeń między cewkami wysokiego napięcia (7a i 7b) uzwojeniem wtórnym (5) i przestrzenie między warstwami cewek wysokiego napięcia (7a i 7b) oraz pomiędzy ściankami i pokrywą (15) metalowego zbiornika (3)jest wypelniona jednolicie elastycznym materiałem izolacyjnym, korzystnie kauczukiem silikonowym fig. 2
Napowietrzny przekładnik napięciowy wysokiego napięcia Zastrzeżenie patentowe Napowietrzny przekładnik napięciowy wysokiego napięcia, zawierający cewki wysokiego napięcia, przepusty izolacyjne rurowe tworzące jedną całość z cewkami wysokiego napięcia, cewki uzwojenia wtórnego mocowane na rdzeniu, znamienny tym, ze rura izolacyjna (6) z nawiniętym na jej powierzchni zewnętrznej cewkami wysokiego napięcia (7 a i 7b) uzwojenia pierwotnego (7) jest osadzona wspołśrodkowo na rurze izolacyjnej (4) z nawiniętym na niej uzwojeniem wtórnym (5), osadzonej na jarzmie (1) przeciętego rdzenia (2) zwijanego umieszczonego w metalowym zbiorniku (3) wyposażonym w przyłącze (11) połączone z końcami uzwojenia wtórnego (5) w otwory mocujące (12) oraz w usytuowane w podstawie zbiornika (3) otwory technologiczne (13), przy czym w okuciach (14) pokrywy (15) metalowego zbiornika (3) są umieszczone przepusty izolacyjne (16) stanowiące wyprowadzenia wysokiego napięcia, w postaci przewodów wyprowadzeń cewek wysokiego (16) napięcia (7a) i (7b), na które są nałożone rury metalowe (17) połączone z nimi elektrycznie, osadzone koncentrycznie w rurach izolacyjnych (18), na które są nałożone ściśle przylegające do ich powierzchni zewnętrznej głowice kablowe (19), przy czym przestrzeń między rurami metalowymi (17) i rurami izolacyjnymi (18) przepustów izolacyjnych wyprowadzenia wysokiego napięcia (16) oraz przestrzeń między cewkami wysokiego napięcia (7a i 7b) uzwojeniem wtórnym (5) i przestrzenie między warstwami cewek wysokiego napięcia (7a i 7b) oraz pomiędzy ściankami i pokrywą (15) metalowego zbiornika (3) jest wypełniona jednolicie elastycznym materiałem izolacyjnym, korzystnie kauczukiem silikonowym. * * * Przedmiotem wynalazku jest napowietrzny przekładnik napięciowy wysokiego napięcia przeznaczony do eksploatacji, zwłaszcza w niekorzystnych warunkach atmosferycznych. Znane są konstrukcje napowietrznych przekładników napięciowych stosujące jako materiał głównej izolacji zamiast oleju odlew żywiczny. Znana jest ze stosowania konstrukcja napowietrznego przekładnika napięciowego wysokiego napięcia dwubiegunowego 20 kv, w której cewka wysokiego napięcia uzwojenia pierwotnego stanowi jedną całość z przepustami izolacyjnymi stanowiącymi wyprowadzenie wysokiego napięcia w postaci odlewu z żywicy cykloalifatycznej. W oknie cewek jest umieszczony rdzeń z uzwojeniem wtórnym, który stanowi osobny podzespół. Zaciski wtórne są umieszczone w skrzynce zaciskowej przystosowanej do zaplombowania. Pomimo zalety w postaci ognioodporności jaką odznaczają się przekładniki napięciowe wysokiego napięcia z odlewami z żywic niepalnych należy wymienić występowanie niedogodności związanej z koniecznością montowania ich wyłącznie w pozycji pionowej, co wynika z niskiej odporności mechanicznej odlewu związanej z częstym występowaniem pęknięć żywicy ze względu na znaczne wymiary odlewów oraz wrażliwością na zmiany temperatury i zanieczyszczeń atmosfery. Bezpośrednie połączenie w jednym odlewie żywicznym przepustów izolacyjnych wyprowadzenia wysokiego napięcia z cewkami wysokiego napięcia przy braku połączenia z obudową pozbawia odlew elementów zbrojenia mechanicznego, co jest przyczyną niskiej wytrzymałości mechanicznej. Ponadto wykonanie odlewu wymaga użycia kosztownych form, co zwiększa koszty wytwarzania. Istota napowietrznego przekładnika napięciowego wysokiego napięcia, według wynalazku polega na tym, ze cewki wysokiego napięcia uzwojenia pierwotnego nawinięte na powierzchnię jednej rury izolacyjnej, osadzonej wspołśrodkowo, centrycznie na drugiej rurze izolacyjnej z nawiniętym na niej uzwojeniem wtórnym i osadzonej na jarzmie przeciętego
184 784 3 rdzenia zwijanego są umieszczone w metalowym zbiorniku. Metalowy zbiornik stanowiący obudowę przekładnika jest wyposażony w przyłącze połączone z końcami uzwojenia wtórnego w otwory mocujące oraz w usytuowane w podstawie zbiornika, otwory technologiczne, przy czym w okuciach pokrywy metalowego zbiornika są umieszczone przepusty izolacyjne, w postaci sztywnych wyprowadzeń cewek wysokiego napięcia uzwojenia pierwotnego, na które są nasadzone rury metalowe połączone z nimi elektrycznie, osadzone koncentrycznie w rurach izolacyjnych, na których powierzchnię zewnętrzną są nasadzone ściśle przylegające powierzchniowo izolacyjne głowice kablowe, przy czym przestrzeń między rurami metalowymi i rurami izolacyjnymi przepustów izolacyjnych oraz przestrzeń między cewkami wysokiego napięcia uzwojenia pierwotnego, uzwojeniem wtórnym oraz ściankami i pokrywą metalowego zbiornika jest wypełniona jednolicie elastycznym materiałem izolacyjnym korzystnie kauczukiem silikonowym. Mechaniczne połączenie według wynalazku przepustów izolacyjnych wyprowadzeń wysokiego napięcia z metalową obudową, z którą jednocześnie jest trwale połączona pozostała część odlewu cewek uzwojenia pierwotnego, rdzenia i uzwojenia wtórnego znacznie poprawia stabilność mechaniczną konstrukcji a zalanie całości elastycznym materiałem izolacyjnym poprawia hermetyczność i odporność na niekorzystne warunki atmosferyczne. Wynalazek jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny napowietrznego przekładnika wysokiego napięcia, a fig. 2 - jego przekrój poprzeczny. Według wynalazku na jarzmie przeciętego rdzenia 2 umieszczonego w metalowym zbiorniku 3 o kształcie komplementarnym do kształtu obrysu rdzenia 2 zwijanego z uzwojeniami jest osadzona rura izolacyjna 4 z nawiniętym na niej uzwojeniem wtórnym 5. Współśrodkowo do niej, zewnętrznie, jest osadzona druga rura izolacyjna 6, na której jest nawinięte uzwojenie pierwotne wysokiego napięcia 7 w postaci cewek 7a, 7b nawiniętych przeciwsobnie o początkach uzwojeń połączonych ze sobą. Cewki uzwojenia pierwotnego 7a i 7b są nawinięte wielowarstwowo. Jako izolację zastosowano folię tłoczoną powierzchniowo, co zapobiega wzajemnemu przesuwaniu się warstw uzwojeń. Na powierzchnię każdej cewki 7a i 7b są nałożone ekrany wysokiego napięcia połączone odpowiednio z końcami wyprowadzeń każdej cewki. Końce cewek 7a i 7b uzwojenia wysokiego napięcia 7 są przyłączone do zacisków gwintowanych 8. Między powierzchniami rur izolacyjnych 4 i 6 usytuowanych centrycznie, współśrodkowo, znajdują się wkładki dystansowe 9 zapewniające stabilność wzajemnej geometrii. Na uzwojeniu wtórnym 5 jest osadzony ekran 10 połączony z potencjałem obudowy metalowego zbiornika 3. Zbiornik 3 posiada przyłącze 11 do wyprowadzenia końców uzwojenia wtórnego 5 oraz otwory do mocowania przekładnika do konstrukcji zewnętrznej w miejscu jego eksploatacji. Ponadto podstawa zbiornika 3 posiada otwory technologiczne przystosowane do podłączenia rury z zaworem doprowadzającym płynny kauczuk silikonowy, nie pokazanej na rysunku. W okuciu 14 pokrywy 15 zbiornika metalowego 3 są osadzone przepusty izolacyjne 16 wyprowadzenia wysokiego napięcia, które według wynalazku stanowią wyprowadzenia cewek wysokiego napięcia 7a i 7b w postaci przewodu, na który nałożona jest metalowa rura 17 połączona z nim elektrycznie. Metalowa rura 17 jest umieszczona koncentrycznie w izolacyjnej rurze 18, na którą jest nałożona ściśle przylegająca do niej powierzchniowo izolacyjna głowica kablowa 19. Przepusty izolacyjne 16 wyprowadzenia wysokiego napięcia od góry są zamknięte pokrywką 20 zaopatrzoną w otworki technologiczne wylewowe 21. Przepusty izolacyjne 16 wprowadzenia wysokiego napięcia są usytuowane względem siebie pionowo-rozbieznie dla zapewnienia odpowiedniej odległości między zaciskami pierwotnymi przekładnika. Przestrzeń między metalową rurą 17 przepustu izolacyjnego 16 a rurą izolacyjną 18 jest drożna z przestrzenią między cewką wysokiego napięcia a rdzeniem z uzwojeniem wtórnym 5 oraz ściankami metalowego zbiornika 3 i pokrywą 15. Zawartość i pełną izolację konstrukcji osiąga się według wynalazku w cyklu impregnacyjno-zalewowym. W cyklu technologii wytwarzania przekładnika rurę zalew ow ą z zaw o- rem, doprowadzającą kauczuk silikonowy nie pokazaną na rysunku, podłącza się do otworów
4 184 784 technologicznych 13 i próżniowo tłoczy się kauczuk silikonowy tak, że wypełnia on przestrzeń między cewkami uzwojenia wysokiego napięcia 7 i uzwojeniem wtórnym 5, oraz przestrzenie między warstwami cewek wysokiego napięcia 7a i 7b i w przepustach izolacyjnych wyprowadzenia wysokiego napięcia 6 przestrzeń między rurą metalową 17, a izolacyjną rurą szklano-epoksydową 18 aż do ukazania się płynnego kauczuku w otworkach technologicznych 21 pokrywki 20 przepustów 16, co świadczy o wypełnieniu całej przestrzeni kauczukiem silikonowym. Dzięki wyeliminowaniu odlewów z żywic cykloalifatycznych i zastosowaniu konstrukcji przekładnika napięciowego według wynalazku, w której elementy elektryczne są spójne, elastycznie połączone z obudową mechaniczną zyskuje się znaczną poprawę właściwości mechanicznych i trwałości.
184 784 fig. 2
184 784 fig 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.