PL221558B1 - Sposób wykonywania izolacji cewki napięciowej przekładnika WN i przyrząd do wykonywania izolacji cewki napięciowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonywania izolacji cewki napięciowej przekładnika WN oraz przyrząd do wykonywania tej izolacji, znajdujący zastosowanie do izolowania cewki napięciowej papierem izolacyjnym podczas procesu bandażowania cewki, występującego podczas produkcji przekładnika napięciowego oraz podczas produkcji przekładnika kombinowanego, składającego się z przekładnika prądowego i przekładnika napięciowego.

W znanym przekładniku kombinowanym JUK-123a, produkowanym przez ABB Sp. z o.o, izolację główną i międzywarstwową cewki napięciowej i przepustu wysokiego napięcia stanowi papier izolacyjny. Sposób wykonywania tej izolacji polega na tym, że na rurę izolacyjną cewki wysokiego napięcia nawijana jest na przemian warstwa uzwojenia i nakładana warstwa papieru izolacyjnego z naciętymi brzegami papieru wzdłużnie względem osi rury, dalej zwanymi frędzlami. Uzwojenie cewki wysokiego napięcia w przekroju ma kształt trapezu natomiast izolacja papierowa ma kształt zbliżony do walca.

Cewka po nawinięciu przenoszona jest na stanowisko do bandażowania.

Na cewkę zostaje nałożony symetrycznie względem końców rury górny ekran i rozpoczyna się formowanie izolacji głównej zwane dalej bandażowaniem w pozycji poziomej. Bandażowanie odbywa się w następujący sposób. Kilka warstw papierów z frędzlami z prawej strony uzwojenia zawija się na ekran górny i mocuje się za pomocą klejenia pojedynczymi frędzlami z warstw papierów z drugiej strony. Następnie kilka warstw papierów z frędzlami z lewej strony uzwojenia zawija się na ekran górny i mocuje się za pomocą klejenia pojedynczymi frędzlami z warstw papierów z drugiej strony. Oklejone warstwy dodatkowo mocujemy papierem krepowanym owijając cewką po obwodzie ruchem wężowym, aż do całkowitego zakrycia papierem powierzchni cewki. Operacje te powtarzane są do momentu osiągnięcia przez cewkę odpowiedniej średnicy. Następnie w tulejkę znajdującą się w górnym ekranie wkręcany jest przewodzący pręt zawierający izolację papierową z ekranami ekwipotencjalnymi zwany dalej przepustem wysokiego napięcia. Dalsze nakładanie izolacji papierowej i ekranów ekwipotencjalnych na przewodzący pręt odbywa się równolegle z bandażowaniem cewki. Operacje bandażowania cewki powtarzane są dalej z tym, że po każdym owinięciu powierzchni cewki papierem kr epowanym następuje dalsze nawijanie przepustu. Bandażowanie cewki i nawijanie przepustu wykon ywane jest naprzemiennie, aby izolacja przepustu i izolacja cewki zachodziły na siebie, co ma duży wpływ na odpowiednią wytrzymałość napięciową. Po zakończeniu bandażowania następuje wykonywanie ekranu zewnętrznego. Ekran zewnętrzny wykonany jest z cienkiej folii aluminiowej i położony na górnej części cewki w kształcie zbliżonym do dzwona. Brzeg ekranu zakończony jest obrączką z materiału przewodzącego, aby zlikwidować ostre krawędzie. Przedstawiony proces wykonywania izolacji przeprowadza się ręcznie, co jest bardzo pracochłonne i wymaga od osoby wykonującej te czynności dużych sprawności manualnych. Poziome usytuowanie cewki napięciowej podczas bandażowania i zerwanie papierowej taśmy mocującej powoduje swobodne opadanie frędzli pod wpływem sił grawitacji. Wymaga to za każdym razem podnoszenia frędzli, ich prostowania i ręcznego naciągania i klejenia frędzli papierowych raz z lewej, raz z prawej strony. Opadanie frędzli i ich ręczne podnoszenie powoduje zagięcia papierowej izolacji i nierównomierne jej ułożenie, co ma duży wpływ na wytrzymałość napięciową izolacji. Poza tym umocowanie opadających frędzli wymaga użycia sp orej ilości kleju, który ma gorsze właściwości izolacyjne od izolacji papierowo-olejowej osłabiając w ten sposób izolację główną cewki napięciowej. Przedstawiony proces wykonywania izolacji jest skomplikowany i wymaga dużych umiejętności i dokładności. Odpowiednie części izolacji cewki napięciowej oraz jej zmienna grubość zwłaszcza na połączeniu przepustu z cewką muszą być wykonywane bardzo dokładnie, by nie dopuścić do przebić izolacji podczas eksploatacji przekładnika. Z tego względu ulepszenie sposobu wykonywania izolacji ma duże znaczenie dla jakości przekładnika.

Istotą sposobu wykonywania izolacji głównej cewki napięciowej przekładnika WN według wyn alazku, w którym materiał izolacyjny stanowią arkusze papieru nawojowego z naciętymi wzdłużnie wstęgami, którymi izoluje się najpierw poszczególne warstwy uzwojenia cewki napięciowej, tworząc izolację międzywarstwową cewki, a następnie izoluje się cewkę oraz połączenie cewki z przepustem przekładnika WN, jest to, że na zaizolowane uzwojenia cewki napięciowej nakłada się ekran górny, który łączy się z prętem przewodzącym przepustu i następnie cewkę oraz miejsce połączenia cewki napięciowej i przepustu bandażuje się wstęgami papieru nawojowego w pionowej pozycji ułożenia cewki, naprzemiennie od strony górnej i dolnej powierzchni cewki.

PL 221 558 B1

Korzystnie grubość warstw izolacji cewki napięciowej maleje wraz ze wzrostem ich oddalenia od osi cewki.

Korzystnie po zakończeniu procesu bandażowania cewki napięciowej wraz z ekranem górnym, na zewnętrzną powierzchnię zabandażowanej cewki i izolacji głównej nakłada się warstwę nawojową z papieru półprzewodzącego, tworzącą ekran zewnętrzny przekładnika.

Korzystnie po założeniu ekranu zewnętrznego na zabandażowaną cewkę i izolację główną, ekran zewnętrzny owija się taśmą miedzianą.

Korzystnie podczas bandażowania cewki napięciowej pręt przewodzący wraz z izolacją zajmuje poziome położenie.

Korzystnie bandażowanie cewki i ekranu oraz połączenia cewki napięciowej z zaizolowanym prętem przewodzącym prowadzi się za pomocą przyrządu do grawitacyjnego bandażowania.

Istotą przyrządu do wykonywania izolacji głównej cewki napięciowej przekładnika WN, zawierającego poprzeczkę i środki do umocowania na poprzeczce cewki napięciowej wraz z ekranem głównym, jest to, że poprzeczka przyrządu zamocowana jest na obrotowej ramie połączonej z korpusem i podstawą.

Korzystnie przyrząd do wykonywania izolacji głównej zawiera mechanizm blokady do blokowania poprzeczki wraz z ramą w pozycji poziomej lub pionowej, przy obrocie poprzeczki i ramy o kąt 90°.

Korzystnie na końcach poprzeczki przyrządu usytuowane są krążki dystansowe oraz tuleje dociskające.

Korzystnie do korpusu przyrządu zamocowany jest uchwyt z obejmą do utrzymywania przep ustu przekładnika w pozycji pionowej.

Korzystnie przyrząd według wynalazku zawiera nakrętką do regulacji wysokości położenia ramy.

Zaletą sposobu oraz przyrządu według wynalazku jest znaczne ułatwienie procesu wykonywania izolacji przez wykorzystanie siły grawitacyjnej do układania frędzli podczas bandażowania cewki w pozycji pionowej w przyrządzie, co także zapobiega gnieceniu i marszczeniu się frędzli oraz ułatwia ich mocowanie do powierzchni cewki. Podczas nakładania izolacji międzywarstwowej, składającej się z kilku lub kilkunastu arkuszy papierów z ponacinanymi frędzlami, frędzle z papieru nawojowego nie są poprzesuwane względem siebie i tworzą pakiety, które łatwo rozkładają się po obwodzie cewki podczas pionowego bandażowania cewki. Zróżnicowanie grubości izolacji międzywarstwowej cewki, tak aby naprężenie napięcia między warstwami było jednakowe w całej cewce, zapewnia małe wyładowania niezupełne i właściwą wytrzymałość napięciową cewki. Poprawę jakości izolacji uzyskuje się przez zwiększenie jednorodności izolacji, co uzyskuje się poprzez zminimalizowanie procesu klejenia. Wyprowadzenie końca uzwojenia przez otwór znajdujący się w karkasie, na którym nawijana jest cewka zapewnia odpowiednią wytrzymałość napięciową między wyprowadzeniem a ekranem zewnętrznym cewki. Naprzemienne nakładanie izolacji przepustu z izolacją cewki w miejscu połączenia cewki napięciowej z przepustem powoduje, że izolacja w tym miejscu jest jednorodna i tworzy monolit bez żadnych odstępów i przerw. Zastosowanie pełnego ekranu zewnętrznego, wykonanego z papieru półprzewodzącego zapewnia jednakowy odstęp między elementami cewki, znajdującymi się na wys okim potencjale a ziemią oraz zapewnia powtarzalny rozkład pola elektrycznego, a także chroni cewkę przed ewentualnymi ostrzami w obudowie i innymi elementami znajdującymi się na potencjale ziemi.

Zaletą przyrządu do wykonywania izolacji jest znaczne ułatwienie procesu bandażowania cewki, poprzez utrzymanie cewki w pozycji pionowej i łatwy obrót cewki o 180°. Również zakładanie ekr anu zewnętrznego w przyrządzie w pozycji poziomej jest ułatwione i umożliwia szybkie i równomierne rozłożenia taśmy przewodzącej na zewnętrznym ekranie cewki przy wykorzystaniu dwóch izolacyjnych krążków umocowanych po bokach cewki, a tym samym zapewnia równomierne rozłożenie potencjału na cewce napięciowej.

Sposób według wynalazku zilustrowany jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przyrząd do wykonywania izolacji, w widoku z boku, fig. 2 - cewkę napięciową wraz z izolacyjnym materiałem nawojowym po zakończeniu procesu nawijania uzwojenia cewki, w przekroju poprzecznym, fig. 3 - szczegół „A” z fig. 2, fig. 4 - cewkę napięciową po połączeniu z przepustem WN przed rozpoczęciem procesu bandażowania, w przekroju poprzecznym, fig. 5 - cewkę napięciową częściowo zabandażowaną wraz z przepustem, w przekroju poprzecznym a fig. 6 - cewkę napięciową wraz z przepustem po zakończeniu procesu bandażowania, w przekroju poprzecznym.

Sposób wykonywania izolacji cewki napięciowej przekładnika WN przeprowadza się najpierw na tradycyjnej nawijarce do nawijania cewki napięciowej, a następnie za pomocą przyrządu do wyk onywania izolacji według wynalazku. Przyrząd do wykonywania izolacji, tzw. przyrząd do izolowania

PL 221 558 B1 grawitacyjnego, zawiera ramę 1 o kształcie zbliżonym do łuku, sztywno zamocowaną do obrotowego korpusu 2, który połączony jest przesuwnie w kierunku pionowym z podstawą 3, za pomocą nakrętki 4 kontrolującej regulację wysokości położenia korpusu 2. Obrotowy korpus 2 zaopatrzony jest mechanizm blokady 5, za pomocą którego blokuje się położenie korpusu wraz z ramą 1 przy obrocie o kąt 90°. Rama 1 zawiera poprzeczkę 6, zaopatrzoną na swoich końcach w tuleje dociskające 7 oraz krążki dystansowe 8. Do korpusu 2 przytwierdzony jest uchwyt 9 zakończony obejmą do utrzymywania przepustu wysokiego napięcia w pozycji pionowej w momencie znajdowania się cewki napięciowej w pozycji poziomej, przydatną podczas realizacji dalszego procesu izolowania np. podczas nakładania zewnętrznego ekranu.

Proces izolowania cewki napięciowej 10 odbywa się następująco.

Najpierw na tradycyjnej nawijarce na izolacyjną rurę 11, stanowiącą karkas cewki, nawija się pierwszą warstwę uzwojenia 12, a następnie nawija się naprzemiennie warstwy izolacji 13 i warstwy uzwojenia 12, co jest pokazane na fig. 3, przy czym poprzez odpowiedni otwór w karkasie, wyprowadzenie końca uzwojenia 14 pozostawia się na zewnątrz rury izolacyjnej 11. Każda kolejna warstwa nawijania uzwojenia ma kierunek przeciwny do kierunku poprzedniego. Warstwa izolacji utworzona jest z wielu arkuszy papieru, nawiniętych na rurę izolacyjną 11 i rury technologiczne 15. Arkusze papieru są wzdłużnie ponacinane i tworzą wstęgi nawojowe 16, inaczej nazywane frędzlami. Pakiety izolacji różnią się między sobą grubością, czyli liczbą arkuszy papieru izolacyjnego. Grubość kolejnych warstw papieru izolacyjnego zależy od napięcia miedzy kolejnymi warstwami, które z kolei zależy od liczby zwojów w warstwie. Liczba arkuszy w warstwie jest tak dobrana, aby naprężenia napięcia, tj. napięcie przypadające na jeden arkusz papieru, we wszystkich warstwach było stałe. Korzystnie grubość warstw izolacji 13 cewki napięciowej 10 maleje wraz ze wzrostem ich oddalenia od osi cewki.

Korzystnie pakiety izolacji różnią się również między sobą szerokością, nadając szpuli utworzonej z nawiniętej cewki 10 i pakietów izolacji stopniowany kształt.

Po zakończeniu procesu nawijania na nawijarce, na cewkę 10 nakłada się ekran górny 17 zawierający klosz ochronny (stożek), stanowiący element ekranu. Następnie cewkę 10 z izolacją papierową i ekranem 17 nasadza się na poprzeczkę 6 przyrządu do izolowania grawitacyjnego, którego rama 1 ustawiona jest w pozycji poziomej, i ustala się położenie cewki 10 na poprzeczce 6 za pomocą tulei dociskających 7. Następnie do ekranu górnego 17 cewki 10 przytwierdza się koniec pręta przewodzącego 18, który za wyjątkiem końców otoczony jest papierową izolacją 19, zawierającą ekrany ekwipotencjalne 20. Pręt przewodzący 18 wraz z izolacją 19 stanowi przepust przekładnika wysokiego napięcia WN. Po zamocowaniu cewki 10 z ekranem górnym 17 na poprzeczce 6 przyrządu, obraca się ramę 1 przyrządu do pozycji pionowej i po zerwaniu pierwszej taśmy mocującej wstęgi papieru nawojowego, które usytuowane są pionowo nad cewką, uwalnia się papierowe wstęgi 16 pierwszego pakietu izolacji, które grawitacyjnie opadają na górną powierzchnię cewki 10. Wstęgi 16 po ich wyrównaniu, mocuje się do powierzchni cewki, za pomocą papieru krepowanego, nie uwidocznionego na rysunku, przy czym pierwszą warstwę izolacji mocuje się do powierzchni górnego ekranu 17, używając śladowych ilości kleju. Po umocowaniu wszystkich wstęg danego pakietu, ich przycięciu i owinięciu papierem krepowanym, obraca się ramę obrotową 1 przyrządu o 180° i po zerwaniu kolejnej taśmy mocującej, uwalnia się papierowe wstęgi 16 drugiego pakietu izolacji, uzyskując swobodne, grawitacyjne opadnięcie wstęg 16 na dolną powierzchnię cewki 10, która usytuowana jest teraz w pozycji górnej. Wstęgi pakietu drugiego przykleja się do warstwy izolacji uzyskanej z pierwszego pakietu wstęg, wykonanej na powierzchni cewki, usytuowanej teraz w pozycji dolnej. Następnie po doklejeniu wszystkich warstw wstęg pakietu drugiego i ich przycięciu, kolejno obraca się ramę obrotową 1 przyrządu i ponownie mocuje się kolejną warstwę izolacji w ten sam sposób jak uprzednio. Proces bandażowania obejmuje nakładanie izolacji papierowej najpierw na cewkę 10, a następnie na ekran górny 17 i na nie zaizolowany koniec pręta przewodzącego 18, w miejscu jego połączenia z cewką 10. Nakładanie izolacji wykonuje się naprzemiennie, tak, aby izolacja w miejscu połączenia przepustu WN z cewką napięciową 10, przeplatała się z izolacją cewki napięciowej 10, tworząc izolację główną 21 jako monolit bez żadnych przerw.

Po utworzeniu izolacji głównej 21 na cewce 10 i na połączeniu pręta 18 przepustu WN z cewką 10, obrotową ramę 1 przyrządu obraca się o kąt 90° i ustawia się przepust cewki w pozycji pionowej. Następnie rozpoczyna się kolejny etap izolowania, co nie jest uwidocznione na rysunku, w którym wyk onuje się ekran zewnętrzny cewki, w postaci warstwy papieru półprzewodzącego, nałożonej na zewnętrzną powierzchnię izolacji cewki 10 i jej połączenia z przepustem. Następnie na ekran zewnętrzny oplata się taśmę miedzianą przy wykorzystaniu dwóch izolacyjnych krążków umocowanych po bokach

PL 221 558 B1 cewki tworząc na zewnętrznej powierzchni cewki zygzakowaty oplot, co nie jest uwidocznione na r ysunku, Kolejnymi taśmami miedzianymi oplata się zekranowaną czarnym papierem półprzewodzącym izolację główną 21 na połączeniu przepustu WN z cewką napięciową 10, co również nie jest pokazane na rysunku. Miejsca przecięć wszystkich taśm miedzianych lutuje się spoiwem. Dzięki zastosowaniu taśmy miedzianej uzyskuje się równomierne rozłożenie potencjału na cewce napięciowej.

Sposób bandażowania cewki napięciowej według wynalazku odbywa się w pozycji pionowej cewki, co zmniejsza pracochłonność wykonywania cewki i jednocześnie poprawia jakość bandażowania. Pionowe usytuowanie cewki podczas bandażowania powoduje, że po uwolnieniu uprzednio zabezpieczonych opaskami wstęg 16 pierwszego pakietu izolacji, wstęgi grawitacyjnie w sposób naturalny opadają na górną powierzchnię cewki, nie powodując zagięć i równomiernie rozkładają się po obwodzie cewki. Mocowanie wstęg 16 do powierzchni cewki jest wówczas dużo prostsze i nie wymaga tyle siły i umiejętności, co przy bandażowaniu w pozycji poziomej. Poza tym sposób ten nie powoduje zagnieceń izolacji i zmniejsza znacznie potrzebę stosowania kleju, gdyż wstęgi same przyjmują odpowiednią pozycję pod wpływem swojej ciężkości. Dzięki tym zaletom, po procesie impregnacji, uzyskuje się jednorodną izolację papierowo-olejową, tzn. bez wtrącin w postaci kleju oraz na skutek braku zagnieceń dostatecznie twardą. Izolacja według wynalazku ma dużą wytrzymałość elektryczną na przebicie oraz małe wyładowania niezupełne, co ma duże znaczenie dla jakości przekładnika napięciowego.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wykonywania izolacji głównej cewki napięciowej przekładnika WN, w którym materiał izolacyjny stanowią arkusze papieru nawojowego z naciętymi wzdłużnie wstęgami, którymi izoluje się najpierw poszczególne warstwy uzwojenia cewki napięciowej, tworząc izolację międzywarstwową cewki, a następnie izoluje się cewkę oraz połączenie cewki z przepustem przekładnika WN, znamienny tym, że na zaizolowane uzwojenia cewki napięciowej (10) nakłada się ekran górny (17), który łączy się z prętem przewodzącym (18) przepustu i następnie cewkę oraz miejsce połączenia cewki napięciowej (10) i przepustu bandażuje się wstęgami papieru nawojowego (16) w pionowej pozycji ułożenia cewki (10), naprzemiennie od strony górnej i dolnej powierzchni cewki.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość warstw izolacji (13) cewki napięciowej (10) maleje wraz ze wzrostem ich oddalenia od osi cewki.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że po zakończeniu procesu bandażowania cewki napięciowej (10) wraz z ekranem górnym (17), na zewnętrzną powierzchnię izolacji głównej przekładnika (21) zabandażowanej cewki (10) nakłada się warstwę nawojową z papieru półprzewodzącego, tworzącą ekran zewnętrzny cewki napięciowej.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że po założeniu ekranu zewnętrznego na izolację główną przekładnika (21) zabandażowanej cewki (10), ekran zewnętrzny owija się taśmą miedzianą.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas bandażowania cewki napięcio wej (10) pręt przewodzący (18) wraz z izolacją (19) zajmuje poziome położenie.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że bandażowanie cewki (10) i ekranu (17) oraz połączenia cewki napięciowej (10) z zaizolowanym prętem przewodzącym (18) prowadzi się za pomocą przyrządu do grawitacyjnego bandażowania.
7. 7. Przyrząd do wykonywania izolacji głównej cewki napięciowej przekładnika WN, zawier ający poprzeczkę i środki do ustalenia położenia na poprzeczce cewki napięciowej wraz z ekranem górnym, znamienny tym, że poprzeczka (6) zamocowana jest do obrotowej ramy (1) połączonej z korpusem (2) i podstawą (3).
8. 8. Przyrząd według zastrz. 6, znamienny tym, że zawiera mechanizm blokady (5) do blokowania poprzeczki (6) wraz z ramą (1) w pozycji poziomej lub pionowej przy obrocie poprzeczki (6) i ramy (1) o kąt 90°.
9. 9. Przyrząd według zastrz. 6, znamienny tym, że na końcach poprzeczki (6) usytuowane są krążki dystansowe (8) oraz tuleje dociskające (7).
10. 10. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że do korpusu (2) zamocowany jest uchwyt (9) z obejmą do utrzymywania przepustu przekładnika w pozycji pionowej.
11. 11. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera nakrętkę (4) do regulacji wysokości położenia ramy (1).