专利名称：无源光纤电流互感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电力系统高压、超高压下进行各种电流测量和保护的无源光纤电流互感器。
背景技术：
现有技术中的无源光纤电流互感器的绝缘结构主要是采用全灌环氧胶式支柱光纤复合绝缘子和竹节式环氧筒串支柱光纤复合绝缘子；有的采用传统电磁式电流互感器的绝缘子，需充六氟化硫(SF6〕气体或充油；在高电压、超高压电压等级的电力系统中，现有的无源光纤电流互感器的绝缘结构复杂、体积大、成本高等问题。此外，现有的无源光纤电流互感器在传感头的耦合中在输入和输出端都粘结有不必要的45度转角棱镜，增加了粘结面，使传感头的制造成本高、耦合工艺复杂和工作可靠性差；现有的无源光纤电流互感器在光学传感头的封装结构设计和制造过程中未考虑光学传感头的隔热、防振和温度场的分布情况，大幅度降低光纤电流互感器的测量精度和工作稳定性。
发明内容
本实用新型的目的旨在提供一种绝缘性能好、绝缘结构简单、体积小、成本低廉、抗电磁干扰能力强、测量精度高、工作稳定性好的无源光纤电流互感器。
按此目的设计的一种无源光纤电流互感器，由光学电流传感器和光纤复合绝缘子组成；其结构特征是光学电流传感头包括采用磁光玻璃加工成的正交全反射保偏型玻璃环主体、设置在磁光玻璃环主体一侧的起偏器及输入光纤准直器、设置在磁光玻璃环主体另一侧的检偏器及输出光纤准直器；前述磁光玻璃环光学电流传感头被封装在双层盒体中，两层盒体之间的间隙填充有树脂。
所述准直器分别直接与起偏器和检偏器粘结连结。所述双层盒体内层为聚四氟乙烯盒，外层为铝质盒；传感头的中心设置有聚四氟乙烯定位管，铝管贯穿定位管将内外盒体定位。由传感头和双层盒体构成的光学电流传感头模块固定安装在圆柱型金属外壳中；导电杆从金属外壳的中心孔穿过，导电杆的两端直接与电流母线连接；光学电流传感头模块与外壳之间填充有隔热防潮、低温或中温固化的树脂。
所述光纤复合绝缘子为悬挂式光纤复合绝缘子，其通过上、下法兰的定位孔或拉杆悬挂于光学电流传感模块附近，绝缘子不承重；光学电流传感头引出的光缆通过转接盒与绝缘子高电位端引出的光缆相连，把信号从高电位引向低电位，绝缘子的低电位端引出的光缆通过转接盒与地下的光缆连接到控制室。所述起偏器和检偏器选用格兰-泰勒偏振棱镜。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点1.绝缘结构采用悬挂光纤复合绝缘子，从而使光纤电流互感器的绝缘性能好、绝缘结构简单、体积小、成本低。
2.在传感头的封装结构设计过程中充分考虑光学传感头的隔热、防振和温度场的分布情况，从而提高光纤电流互感器的测量精度和工作稳定性。
3.传感头的耦合没有要45度转角棱镜，准直器直接与偏振器胶合，从而使光学传感头的耦合工艺简单、成本低廉、工作可靠性高。
4.采用磁光玻璃环光学电流传感头，具有结构简单、光路闭合程度好、光学粘结面少等特点，从而减少了光强损耗、提高了抗干扰能力和可靠性。
5.双层的封装结构具有隔热性能好、防振动等优点，有效的降低了传感头由温度变化引起的不稳定性，提高了测量的精度。
6.传感头放在悬挂式设计的金属外壳中，直接挂在电流母线上，绝缘子不起支撑作用，体积小，重量轻。
7.该绝缘结构适用于各种类型和用途的光纤电流互感器。
8.绝缘结构简单、绝缘性能好、体积小、成本低、重量轻、易于安装、拆卸和维护，能够安全可靠的运行。
图1为光学电流传感头的结构示意图；图2为光学电流传感头封装结构示意图；图3为图2中的A-A剖面结构示意图；图4为500KV悬挂式无源光纤电流互感器结构示意图.
具体实施方式
参见图1，本光学传感头包括由用磁光玻璃加工成的正交全反射保偏型玻璃环主体1、起偏器2、输入光纤准直器3、检偏器4和输出光纤准直器5组成。起偏器2及输入光纤准直器3设置在磁光玻璃环主体1的一侧，检偏器4及输出光纤准直器5设置在磁光玻璃环的另一侧。工作原理为，输入光纤准直器3输出的自然光经起偏器2起偏成为线偏振光进入正交全反射保偏型玻璃环主体1，在保偏型玻璃环主体1中传播的线偏振光受到被测电流调制后偏振光的偏振方向发生偏转经检偏器4检偏后的光信号通过输出光纤准直器5接收最后经过光缆传输到控制室。起偏器和检偏器可选用格兰-泰勒偏振棱镜。
参见图2图3，本磁光玻璃环光学电流传感头被封装在一种两层的结构中。环状磁光玻璃型光学电流传感头6先固定在一套聚四氟乙烯制作的盒子7中，一面用胶粘结在底板8上，另一面用一根聚四氟乙烯管9穿过传感头中心孔定位。在聚四氟乙烯盒子的外面，设置一个铝制的盒子10，铝盒子与聚四氟乙烯盒子之间有一定的间隙，两者间用铝管11在中心进行定位，中间间隙填充树脂12。聚四氟乙烯具有耐高低温、隔热性能好、热变形小等物理特性；铝传热性能好；选用的填充树脂要求有一定的弹性、隔热性能好、防潮、在低温或中温段固化。这种双层的封装结构，具有隔热性能好、防振动的特点。当外界温度变化时，传热性能好的铝外壳可以较快的将温度散开，使温度均匀分布，中间的填充树脂和聚四氟乙烯盒子能有效的隔离温度变化，使内部传感头所受的温度变化过程消除或减缓，从而减小传感头受温度变化引起的温度双折射等。而当主要温度变化来自母线发热时，热量首先传到中心的铝管上，铝管两端与铝盒子接触，使热量能够迅速传到整个铝盒子的表面，减少了温度的积聚并有良好的散热性。铝管与传感头的中心孔间的一层较厚的聚四氟乙烯管，起到隔热的作用。因此两层封装结构使传感头的温度变化减小或放缓，并且温度场比较均匀。另外，两层间填充树脂，具有弹性，能够缓冲外界的振动，使传感头不易振坏。
参见图4，本悬挂无源光纤电流互感器由光学电流传感头模块和悬挂式光纤复合绝缘子组成。光学传感头模块13固定安装在一个圆柱形结构的金属外壳的14中，导电杆16从金属圆柱形外壳14的中心孔穿过，在传感头1 3与圆柱形金属外壳14间填充具有一定的弹性、隔热性能好、防潮、在低温或中温固化的树脂15，导电杆16的两端直接与电流母线连接，悬挂光纤复合绝缘子19通过上法兰18和下法兰20的定位孔或拉杆悬挂于光学电流传感器模块附近，绝缘子不承重。光学传感头模块13引出的光缆通过光缆转接盒17与绝缘子高电位端引出的光缆相连接，把信号从高电位引向低电位端，绝缘子的低电位端引出的光缆通过光缆转接盒21与地下的光缆22连接到控制室。
权利要求1.一种无源光纤电流互感器，由光学电流传感器(6)和光纤复合绝缘子(19)组成；其特征是光学电流传感头(6)包括采用磁光玻璃加工成的正交全反射保偏型玻璃环主体(1)、设置在磁光玻璃环主体(1)一侧的起偏器(2)及输入光纤准直器(3)、设置在磁光玻璃环主体(1)另一侧的检偏器(4)及输出光纤准直器(5)；前述磁光玻璃环光学电流传感头(6)被封装在双层盒体中，两层盒体之间的间隙填充有树脂(12)。
2.根据权利要求1所述的无源光纤电流互感器，其特征是所述准直器(3、5)分别直接与起偏器(2)和检偏器(4)粘结连接。
3.根据权利要求1所述的无源光纤电流互感器，其特征是所述双层盒体内层为聚四氟乙烯盒(8)，外层为铝质盒(10)；传感头(6)的中心设置有聚四氟乙烯定位管(9)，铝管(11)贯穿定位管(9)将内外盒体定位。
4.根据权利要求1或3所述的无源光纤电流互感器，其特征是由传感头(6)和双层盒体构成的光学电流传感头模块(13)固定安装在圆柱型金属外壳(14)中；导电杆(16)从金属外壳的中心孔穿过，导电杆的两端直接与电流母线连接；光学电流传感头模块与外壳之间填充有隔热防潮、低温或中温固化的树脂(15)。
5.根据权利要求1所述的无源光纤电流互感器，其特征是所述光纤复合绝缘子为悬挂式光纤复合绝缘子(19)，其通过上、下法兰(18、20)的定位孔或拉杆悬挂于光学电流传感模块(13)附近，绝缘子不承重；光学电流传感头引出的光缆通过转接盒(17)与绝缘子高电位端引出的光缆相连，把信号从高电位引向低电位，绝缘子的低电位端引出的光缆通过转接盒(21)与地下的光缆(22)连接到控制室。
6.根据权利要求1所述的无源光纤电流互感器，其特征是所述起偏器(2)和检偏器(4)选用格兰-泰勒偏振棱镜。
专利摘要一种500KV悬挂式无源光纤电流互感器,由光学电流传感头模块和悬挂式光纤复合绝缘子组成。光学电流传感头模块由玻璃环主体、格兰－泰勒偏振棱镜、光纤准直器组成;磁光玻璃环光学电流传感头被封装在隔热性能好、防振动的双层盒体里,作为独立的模块化单元放入气密的圆柱金属筒中,中间穿导电杆。悬挂式光纤复合绝缘子的上法兰处提供一个光缆转接盒。使用时电流母线与导电杆两端连接,绝缘子不起支撑作用,传感头的引出光缆在绝缘子的光缆转接盒处转接,把信号光从地端光源经绝缘子引入传感头。本光纤电流互感器抗干扰性强、温度特性稳定,绝缘结构简单、绝缘性能好、体积小、重量轻、成本低、易于安装、拆卸和维护,能够安全可靠的运行。
文档编号G01R15/24GK2510871SQ0124304
公开日2002年9月11日 申请日期2001年8月4日 优先权日2001年8月4日
发明者胡成, 张利, 杨祥江, 赵毅, 刘凯 申请人:顺德特种变压器厂