專利名稱：無源光纖電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電力系統(tǒng)高壓、超高壓下進(jìn)行各種電流測量和保護(hù)的無源光纖電流互感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的無源光纖電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)主要是采用全灌環(huán)氧膠式支柱光纖復(fù)合絕緣子和竹節(jié)式環(huán)氧筒串支柱光纖復(fù)合絕緣子；有的采用傳統(tǒng)電磁式電流互感器的絕緣子，需充六氟化硫(SF6〕氣體或充油；在高電壓、超高壓電壓等級的電力系統(tǒng)中，現(xiàn)有的無源光纖電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本高等問題。此外，現(xiàn)有的無源光纖電流互感器在傳感頭的耦合中在輸入和輸出端都粘結(jié)有不必要的45度轉(zhuǎn)角棱鏡，增加了粘結(jié)面，使傳感頭的制造成本高、耦合工藝復(fù)雜和工作可靠性差；現(xiàn)有的無源光纖電流互感器在光學(xué)傳感頭的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造過程中未考慮光學(xué)傳感頭的隔熱、防振和溫度場的分布情況，大幅度降低光纖電流互感器的測量精度和工作穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的旨在提供一種絕緣性能好、絕緣結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低廉、抗電磁干擾能力強(qiáng)、測量精度高、工作穩(wěn)定性好的無源光纖電流互感器。
按此目的設(shè)計(jì)的一種無源光纖電流互感器，由光學(xué)電流傳感器和光纖復(fù)合絕緣子組成；其結(jié)構(gòu)特征是光學(xué)電流傳感頭包括采用磁光玻璃加工成的正交全反射保偏型玻璃環(huán)主體、設(shè)置在磁光玻璃環(huán)主體一側(cè)的起偏器及輸入光纖準(zhǔn)直器、設(shè)置在磁光玻璃環(huán)主體另一側(cè)的檢偏器及輸出光纖準(zhǔn)直器；前述磁光玻璃環(huán)光學(xué)電流傳感頭被封裝在雙層盒體中，兩層盒體之間的間隙填充有樹脂。
所述準(zhǔn)直器分別直接與起偏器和檢偏器粘結(jié)連結(jié)。所述雙層盒體內(nèi)層為聚四氟乙烯盒，外層為鋁質(zhì)盒；傳感頭的中心設(shè)置有聚四氟乙烯定位管，鋁管貫穿定位管將內(nèi)外盒體定位。由傳感頭和雙層盒體構(gòu)成的光學(xué)電流傳感頭模塊固定安裝在圓柱型金屬外殼中；導(dǎo)電桿從金屬外殼的中心孔穿過，導(dǎo)電桿的兩端直接與電流母線連接；光學(xué)電流傳感頭模塊與外殼之間填充有隔熱防潮、低溫或中溫固化的樹脂。
所述光纖復(fù)合絕緣子為懸掛式光纖復(fù)合絕緣子，其通過上、下法蘭的定位孔或拉桿懸掛于光學(xué)電流傳感模塊附近，絕緣子不承重；光學(xué)電流傳感頭引出的光纜通過轉(zhuǎn)接盒與絕緣子高電位端引出的光纜相連，把信號從高電位引向低電位，絕緣子的低電位端引出的光纜通過轉(zhuǎn)接盒與地下的光纜連接到控制室。所述起偏器和檢偏器選用格蘭-泰勒偏振棱鏡。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.絕緣結(jié)構(gòu)采用懸掛光纖復(fù)合絕緣子，從而使光纖電流互感器的絕緣性能好、絕緣結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低。
2.在傳感頭的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中充分考慮光學(xué)傳感頭的隔熱、防振和溫度場的分布情況，從而提高光纖電流互感器的測量精度和工作穩(wěn)定性。
3.傳感頭的耦合沒有要45度轉(zhuǎn)角棱鏡，準(zhǔn)直器直接與偏振器膠合，從而使光學(xué)傳感頭的耦合工藝簡單、成本低廉、工作可靠性高。
4.采用磁光玻璃環(huán)光學(xué)電流傳感頭，具有結(jié)構(gòu)簡單、光路閉合程度好、光學(xué)粘結(jié)面少等特點(diǎn)，從而減少了光強(qiáng)損耗、提高了抗干擾能力和可靠性。
5.雙層的封裝結(jié)構(gòu)具有隔熱性能好、防振動等優(yōu)點(diǎn)，有效的降低了傳感頭由溫度變化引起的不穩(wěn)定性，提高了測量的精度。
6.傳感頭放在懸掛式設(shè)計(jì)的金屬外殼中，直接掛在電流母線上，絕緣子不起支撐作用，體積小，重量輕。
7.該絕緣結(jié)構(gòu)適用于各種類型和用途的光纖電流互感器。
8.絕緣結(jié)構(gòu)簡單、絕緣性能好、體積小、成本低、重量輕、易于安裝、拆卸和維護(hù)，能夠安全可靠的運(yùn)行。


圖1為光學(xué)電流傳感頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為光學(xué)電流傳感頭封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為500KV懸掛式無源光纖電流互感器結(jié)構(gòu)示意圖.
具體實(shí)施方式
參見圖1，本光學(xué)傳感頭包括由用磁光玻璃加工成的正交全反射保偏型玻璃環(huán)主體1、起偏器2、輸入光纖準(zhǔn)直器3、檢偏器4和輸出光纖準(zhǔn)直器5組成。起偏器2及輸入光纖準(zhǔn)直器3設(shè)置在磁光玻璃環(huán)主體1的一側(cè)，檢偏器4及輸出光纖準(zhǔn)直器5設(shè)置在磁光玻璃環(huán)的另一側(cè)。工作原理為，輸入光纖準(zhǔn)直器3輸出的自然光經(jīng)起偏器2起偏成為線偏振光進(jìn)入正交全反射保偏型玻璃環(huán)主體1，在保偏型玻璃環(huán)主體1中傳播的線偏振光受到被測電流調(diào)制后偏振光的偏振方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)經(jīng)檢偏器4檢偏后的光信號通過輸出光纖準(zhǔn)直器5接收最后經(jīng)過光纜傳輸?shù)娇刂剖?。起偏器和檢偏器可選用格蘭-泰勒偏振棱鏡。
參見圖2圖3，本磁光玻璃環(huán)光學(xué)電流傳感頭被封裝在一種兩層的結(jié)構(gòu)中。環(huán)狀磁光玻璃型光學(xué)電流傳感頭6先固定在一套聚四氟乙烯制作的盒子7中，一面用膠粘結(jié)在底板8上，另一面用一根聚四氟乙烯管9穿過傳感頭中心孔定位。在聚四氟乙烯盒子的外面，設(shè)置一個鋁制的盒子10，鋁盒子與聚四氟乙烯盒子之間有一定的間隙，兩者間用鋁管11在中心進(jìn)行定位，中間間隙填充樹脂12。聚四氟乙烯具有耐高低溫、隔熱性能好、熱變形小等物理特性；鋁傳熱性能好；選用的填充樹脂要求有一定的彈性、隔熱性能好、防潮、在低溫或中溫段固化。這種雙層的封裝結(jié)構(gòu)，具有隔熱性能好、防振動的特點(diǎn)。當(dāng)外界溫度變化時，傳熱性能好的鋁外殼可以較快的將溫度散開，使溫度均勻分布，中間的填充樹脂和聚四氟乙烯盒子能有效的隔離溫度變化，使內(nèi)部傳感頭所受的溫度變化過程消除或減緩，從而減小傳感頭受溫度變化引起的溫度雙折射等。而當(dāng)主要溫度變化來自母線發(fā)熱時，熱量首先傳到中心的鋁管上，鋁管兩端與鋁盒子接觸，使熱量能夠迅速傳到整個鋁盒子的表面，減少了溫度的積聚并有良好的散熱性。鋁管與傳感頭的中心孔間的一層較厚的聚四氟乙烯管，起到隔熱的作用。因此兩層封裝結(jié)構(gòu)使傳感頭的溫度變化減小或放緩，并且溫度場比較均勻。另外，兩層間填充樹脂，具有彈性，能夠緩沖外界的振動，使傳感頭不易振壞。
參見圖4，本懸掛無源光纖電流互感器由光學(xué)電流傳感頭模塊和懸掛式光纖復(fù)合絕緣子組成。光學(xué)傳感頭模塊13固定安裝在一個圓柱形結(jié)構(gòu)的金屬外殼的14中，導(dǎo)電桿16從金屬圓柱形外殼14的中心孔穿過，在傳感頭1 3與圓柱形金屬外殼14間填充具有一定的彈性、隔熱性能好、防潮、在低溫或中溫固化的樹脂15，導(dǎo)電桿16的兩端直接與電流母線連接，懸掛光纖復(fù)合絕緣子19通過上法蘭18和下法蘭20的定位孔或拉桿懸掛于光學(xué)電流傳感器模塊附近，絕緣子不承重。光學(xué)傳感頭模塊13引出的光纜通過光纜轉(zhuǎn)接盒17與絕緣子高電位端引出的光纜相連接，把信號從高電位引向低電位端，絕緣子的低電位端引出的光纜通過光纜轉(zhuǎn)接盒21與地下的光纜22連接到控制室。
權(quán)利要求1.一種無源光纖電流互感器，由光學(xué)電流傳感器(6)和光纖復(fù)合絕緣子(19)組成；其特征是光學(xué)電流傳感頭(6)包括采用磁光玻璃加工成的正交全反射保偏型玻璃環(huán)主體(1)、設(shè)置在磁光玻璃環(huán)主體(1)一側(cè)的起偏器(2)及輸入光纖準(zhǔn)直器(3)、設(shè)置在磁光玻璃環(huán)主體(1)另一側(cè)的檢偏器(4)及輸出光纖準(zhǔn)直器(5)；前述磁光玻璃環(huán)光學(xué)電流傳感頭(6)被封裝在雙層盒體中，兩層盒體之間的間隙填充有樹脂(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光纖電流互感器，其特征是所述準(zhǔn)直器(3、5)分別直接與起偏器(2)和檢偏器(4)粘結(jié)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光纖電流互感器，其特征是所述雙層盒體內(nèi)層為聚四氟乙烯盒(8)，外層為鋁質(zhì)盒(10)；傳感頭(6)的中心設(shè)置有聚四氟乙烯定位管(9)，鋁管(11)貫穿定位管(9)將內(nèi)外盒體定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的無源光纖電流互感器，其特征是由傳感頭(6)和雙層盒體構(gòu)成的光學(xué)電流傳感頭模塊(13)固定安裝在圓柱型金屬外殼(14)中；導(dǎo)電桿(16)從金屬外殼的中心孔穿過，導(dǎo)電桿的兩端直接與電流母線連接；光學(xué)電流傳感頭模塊與外殼之間填充有隔熱防潮、低溫或中溫固化的樹脂(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光纖電流互感器，其特征是所述光纖復(fù)合絕緣子為懸掛式光纖復(fù)合絕緣子(19)，其通過上、下法蘭(18、20)的定位孔或拉桿懸掛于光學(xué)電流傳感模塊(13)附近，絕緣子不承重；光學(xué)電流傳感頭引出的光纜通過轉(zhuǎn)接盒(17)與絕緣子高電位端引出的光纜相連，把信號從高電位引向低電位，絕緣子的低電位端引出的光纜通過轉(zhuǎn)接盒(21)與地下的光纜(22)連接到控制室。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光纖電流互感器，其特征是所述起偏器(2)和檢偏器(4)選用格蘭-泰勒偏振棱鏡。
專利摘要一種500KV懸掛式無源光纖電流互感器,由光學(xué)電流傳感頭模塊和懸掛式光纖復(fù)合絕緣子組成。光學(xué)電流傳感頭模塊由玻璃環(huán)主體、格蘭－泰勒偏振棱鏡、光纖準(zhǔn)直器組成;磁光玻璃環(huán)光學(xué)電流傳感頭被封裝在隔熱性能好、防振動的雙層盒體里,作為獨(dú)立的模塊化單元放入氣密的圓柱金屬筒中,中間穿導(dǎo)電桿。懸掛式光纖復(fù)合絕緣子的上法蘭處提供一個光纜轉(zhuǎn)接盒。使用時電流母線與導(dǎo)電桿兩端連接,絕緣子不起支撐作用,傳感頭的引出光纜在絕緣子的光纜轉(zhuǎn)接盒處轉(zhuǎn)接,把信號光從地端光源經(jīng)絕緣子引入傳感頭。本光纖電流互感器抗干擾性強(qiáng)、溫度特性穩(wěn)定,絕緣結(jié)構(gòu)簡單、絕緣性能好、體積小、重量輕、成本低、易于安裝、拆卸和維護(hù),能夠安全可靠的運(yùn)行。
文檔編號G01R15/24GK2510871SQ0124304
公開日2002年9月11日 申請日期2001年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月4日
發(fā)明者胡成, 張利, 楊祥江, 趙毅, 劉凱 申請人:順德特種變壓器廠