一种高可靠电弧光探头的制作方法

本实用新型涉及电力系统电弧光检测设备技术领域，具体说是一种高可靠电弧光探头。

背景技术：

电力系统由于各种的短路原因可引起弧光，弧光的产生是空气中高阻抗电流放电的过程，通常伴随巨大的光能和热能释放。在一条短时耐受电流25kA和电弧电压600V的20kV系统中，故障电弧释放的能量约40.5MJ。这个能量可在1S内使40公斤的铁熔化；高温造成的气体膨胀可达67000倍，直接熔毁开关柜甚至整套机组，产生的冲击波会以300m/s的速度爆发，伤害现场工作人员，造成财产损失。灵敏地探测弧光并及时快速切断故障源对于保证电力安全运行有重要意义。

目前常见的探测弧光技术主要有：1）环形塑料光纤技术，一般用部分裸露的塑料光纤通过特定的盘绕实现光的耦合；主要问题是，光耦合效率很差，灵敏度极低，同时无法有效滤除可见光和其它非弧光光源的干扰，其次工程实施时光纤盘绕的差异也会影响传感效果，造成工程实施难度大，容易拒动或误动。2）采用定向光学探头，这种探头的光学玻璃一般是类平面结构，只能探测垂直于镜面的特定方向的光；其它方向不灵敏甚至完全无法探测，造成有故障发生时很容易不响应从而引起拒动。3）采用半球形的光学探头，这种探头的光学玻璃一般是半球形结构，最大可以探测180度的范围，但目前这种探头内无法放置滤波片，因此无法有效规避可见光和其它非弧光光源的干扰，造成可见光等干扰光照射时很容易误判为弧光。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种高可靠电弧光探头。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高可靠电弧光探头，包括感光头、传输光纤连接座和聚光柱，所述感光头为透紫外光学玻璃制成的一端封闭另一端开口的中空玻璃管，所述感光头中空玻璃管的内壁表面涂布有荧光层，所述聚光柱设于所述中空玻璃管的中空内腔中，所述传输光纤连接座的一端设有连接传输光纤的光纤接口，所述感光头开口端固定连接在所述传输光纤连接座上，通过所述传输光纤连接座使所述感光头中的聚光柱与传输光纤连通。

本实用新型进一步的设计方案中，上述荧光层采用铕激活氧化钇，在紫外光照射下产生红色的光。

本实用新型进一步的设计方案中，上述聚光柱为具有芯层和外层的圆柱棒状，外层由聚四氟乙烯材料组成，折射率为1.38~1.42，芯层由透明高分子聚合物光学材料制成，折射率为1.49~1.53。

本实用新型进一步的设计方案中，上述荧光层采用紫外光激发的蓝光荧光粉，所述聚光柱的芯层掺杂有紫外光或蓝光激发的红光荧光粉。

本实用新型进一步的设计方案中，上述传输光纤连接座上的光纤接口为标准ST光纤接口。

本实用新型进一步的设计方案中，上述聚光柱与所述传输光纤连接座之间还设有干扰光滤光片，所述干扰光滤光片为红光带通滤光片。

本实用新型进一步的设计方案中，上述高可靠电弧光探头还包括固定板，所述固定板套设于所述传输光纤连接座的中部，通过光纤接口端的螺母固定于所述传输光纤连接座上，所述固定板上设有安装电弧光探头的固定孔。

本实用新型具有以下突出的有益效果：

本实用新型的高可靠电弧光探头可以灵敏探测所需频带的光，对干扰光有明显抑制作用，同时对入射方向不敏感，可以探测到广阔范围的入射光，可有效解决现有技术方案对入射方向敏感和有效光探测不灵敏问题。

附图说明

图1是本实施例中高可靠电弧光探头的结构示意图；

图2是本实施例中高可靠电弧光探头的轴面截面剖视图；

图中，1-感光头，2-传输光纤连接座，3-干扰光滤光片，4-光纤接口，5-固定板，6-固定孔，7-螺母，8-聚光柱。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明:

实施例 1

参见附图1和附图2，一种高可靠电弧光探头，包括感光头1、传输光纤连接座2和固定板5，感光头1为透紫外光学玻璃制成的一端封闭另一端开口的中空玻璃管，中空玻璃管的内壁表面涂布有荧光层，荧光层采用铕激活氧化钇，在紫外光照射下会发红色的光，聚光柱8设于中空玻璃管的中空内腔中。传输光纤连接座2的一端设有连接传输光纤的标准ST光纤接口4，感光头1开口端固定连接在传输光纤连接座2上，通过传输光纤连接座2使感光头1的中空内腔与传输光纤相连通，聚光柱8与传输光纤连接座2之间还设有干扰光滤光片3。干扰光滤光片3为平板片状结构的红光带通滤光片,厚度0.1～3mm，干扰光滤光片3表面有镀膜。固定板5套设于传输光纤连接座2的中部通过标准ST光纤接口端的螺母7固定于传输光纤连接座2上，固定板5上设有固定孔6，用于将高可靠电弧光探头固定在金属板或柜体等目标物体上。

本实施例中的传输光纤连接座2可以通过将现的光纤法兰加工而成，保留光纤法兰一端的光纤接口4，截去另一端的光纤接口4并加工出感光头1安装槽，通过高强度胶以胶接方式将干扰光滤光片3和感光头1固定安装在传输光纤连接座2上。

在使用时，只需通过固定板5的固定孔6很方便地将高可靠电弧光探头固定在金属板或柜体等目标物体上。紫外光学玻璃对紫外线有高透射率，对可见光有低透射率。光学玻璃是一端弧状封闭的中空管状结构，从外观看是黑色不透明的，用紫外光照射的紫外光学玻璃，紫外光可以穿透该紫外光学玻璃并使空腔内的光致发光材料发出特定波长的光。电弧光产生时，紫外光通过感应头1的紫外光学玻璃照射到荧光层上，荧光层在紫外光照射时会发出特定波长的光，聚光柱8将正面和侧面的光进行汇聚进入干扰光滤光片3。使用紫外光学玻璃可以解决现有产品中，可见光干扰问题和入射光方向敏感问题无法同时解决的问题。聚光柱8外观看是透明的，其作用是接收一端和侧面的入射光，并从另一端射出，实现光的汇聚作用，和现有产品相比，提高了有效光的接收灵敏度，同时，不需要做准直处理，降低了工艺复杂度，对插入传输光纤的对准角度误差不敏感，增加了光纤接入的可靠性。由于感光头1为长管状的中空玻璃管，因此可探测范围比现有的探头的探测范围大，参见附图2，本实施例的电弧光探头可以探测到图中α范围内的任意方向入射光，可以看出探测范围α>180度，且感光头1长度越大，即图中L越大，可探测范围α越大。相比现有产品采用的平面探头或半球形探头，可探测更加广阔范围的入射光，有效解决了现有产品某些方向的入射光无法探测问题。同时，由于感光头1的中空玻璃管的内壁表面涂布有荧光层，和现有产品采用的平面荧光片或荧光光纤相比，该方式不需要准直，降低了工艺复杂度，同时由于入射光照射时在荧光层上产生了漫散射，而且荧光层本身受激发出的光也产生了漫散射，因此输出光强很稳定，表现为对入射光方向不敏感，有效解决了现有产品某些方向的入射光探测不灵敏的问题。另外，本实施例的电弧光探头还设有干扰光滤光片3，该滤光片3是带通滤光片3，其中心波长和荧光层受激发出的光波长非常接近，从而实现了最大程度的滤光效果，允许荧光层产生的光通过并滤除干扰光，和现有产品相比，在解决入射光的特定方向问题的同时，可以更有效滤除干扰光，从而进一步提高了有效光探测的灵敏度。

实施例2

本实施例中的高可靠电弧光探头与实施例1中的不同之处在于：聚光柱8为具有芯层和外层的圆柱棒状，外层由聚四氟乙烯材料组成，芯层由透明高分子聚合物光学材料制成，外层折射率在1.38~1.42，芯层折射率在1.50~1.53。荧光层采用紫外光激发的蓝光荧光粉，也就是在紫外光的照射下激发产生蓝光的荧光粉，具体可采用铕激活铝酸镁钡，聚光柱8的芯层掺杂有紫外光或蓝光激发的红光荧光粉，本实施例中采用氟锗酸镁:锰，本实施例中在聚光柱8的芯层掺杂荧光剂，能够提高接收灵敏度。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。