一种光学电压互感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电压互感器技术领域，特别是一种光学电压互感器。
【背景技术】
[0002]电压互感器是电力系统中继电保护与电能计量的重要设备，用来变换传输线路上的电压给测量仪器和继电保护装置供电，用来测量传输线路中的电压、功率和电能，或者用来在传输线路发生故障时保护传输线路中的重要设备，例如，电机或变压器等。电压互感器的长期稳定性、可靠性和安全性与电力系统的安全、稳定运行密切相关。光学电压互感器利用泡克尔斯效应(Pockels效应)，即在交变电场下电光晶体在两个正交的轴向上折射率会发生相对变化，当圆偏振光通过电光晶体时，圆偏振光会变成椭圆偏振光，椭圆度与电场成正比。通过监测通过电光晶体后的椭圆偏振光两个正交轴向上光强的相对变化，即可计算对应电场的大小。当晶体封装结构确定的情况下，晶体上感应的电场与封装结构上施加的电压成正比，从而实现对电压的测量。光学电压互感器可有效隔离高压侧与低压侧，保证人身和设备的安全。
[0003]现有的电网中的光学电压互感器通常采用气体封装结构或固体封装结构进行封装。气体封装结构封装壳内通过气体(例如SF6A氟化硫)实现光学电压互感器的电气绝缘，常用的SF6气体无色无味、不可燃，具有较高的电气强度、优良的灭弧性能、良好的冷却特性和良好的绝缘性能，将它用于电气设备可免除火灾的威胁，缩小设备尺寸，提高系统运行的可靠性，但是这种封装结构存在着充气、密封等繁琐工艺，电气设备运行过程中还可能出漏气等问题，此外，气体封装结构的封装壳还需要具有足够的结构强度，以满足电压互感器使用中的防爆要求，因此封装壳结构复杂，需要占用很大的安装空间，且整个壳体的加工成本高。固体封装结构通常是由环氧树脂或其他树脂混合材料等绝缘材料经固化成型，目前广泛应用于35kV及以下电压等级的户内电压互感器，但是，目前已有的光学电压互感器的固体封装结构为了满足绝缘性能的要求体积一般都较大，存在绝缘结构复杂、占用较大空间和质量较大等缺点，然而应用于开关柜等小型设备上的电压互感器都要求具有体积小、重量轻、便于安装、可靠性高、可集成化等特点，现有的电压互感器封装结构已经难以满足现代电力系统对新型电压互感器的集成化、智能化等发展的需求，因此急需提出一种结构简单，安全性高的新型光学电压互感器封装结构。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对现有的光学电压互感器采用气体封装结构存在的充气密封工艺繁琐、容易发生漏气和封装壳结构复杂等问题，及采用固体封装结构存在的绝缘结构复杂、占用较大空间和质量较大等问题，提出了一种新型的光学电压互感器，能够切实有效地解决现有光学电压互感器封装的结构安全等问题，并且能够有效减少体积和重量，结构简单、绝缘性能好、屏蔽效果优良、应用方式灵活、较大程度降低成本，而且具有便于安装、可靠性尚、安全性尚以及可集成化的优点。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种光学电压互感器，其特征在于，包括互感器壳体、绝缘子、导体电极、绝缘硅橡胶、光学电压传感头、光纤和电气单元，所述绝缘子、绝缘硅橡胶和光学电压传感头均设置于互感器壳体的内部，所述光纤的一端与光学电压传感头连接，所述光纤的另一端从互感器壳体侧壁的通孔中引出至互感器壳体外的电气单元，所述光学电压传感头和连接于光学电压传感头的光纤的端头通过灌封硅胶工艺埋置在绝缘硅橡胶内，所述绝缘子采用浇注工艺包覆在绝缘硅橡胶的外部并填充整个互感器壳体内部，所述导体电极的一端预留连接外部电压的接线端子，所述导体电极除接线端子外的部分被埋置入绝缘子顶部。
[0007]所述互感器壳体为轴对称结构，埋置光学电压传感头的绝缘硅橡胶设置在绝缘子底部，所述导体电极和光学电压传感头均设置于互感器壳体的轴线处且所述光学电压传感头与埋置入绝缘子顶部的导体电极施加电压的端头相对应。
[0008]所述互感器壳体为盆式结构件，所述绝缘子为盆式绝缘子。
[0009]所述互感器壳体的直径在80mm至500mm之间，且互感器壳体的高度根据电压等级、电场仿真结果和实际冲击电压试验结果进行调整。
[0010]所述导体电极与光学电压传感头之间的距离根据电压等级和电场仿真结果进行调整。
[0011]所述绝缘子采用环氧树脂绝缘材料或硅橡胶绝缘材料。
[0012]所述导体电极为球形圆柱电极。
[0013]所述光纤为耐高温光纤，所述灌封硅胶工艺的硫化温度为60°C -70°C。
[0014]本实用新型的技术效果如下:
[0015]本实用新型涉及的一种光学电压互感器，包括互感器壳体、绝缘子、导体电极、绝缘硅橡胶、光学电压传感头、光纤和电气单元，绝缘子、绝缘硅橡胶和光学电压传感头均设置于互感器壳体的内部，光学电压传感头和连接于光学电压传感头的光纤的端头通过灌封硅胶工艺埋置在绝缘硅橡胶内，绝缘子采用浇注工艺包覆在绝缘硅橡胶的外部并填充整个互感器壳体内部，导体电极的一端预留连接外部电压的接线端子，导体电极除接线端子外的部分被埋置入绝缘子顶部，从而绝缘子起到支撑固定导体电极和外绝缘的作用，导体电极通过其一端的接线端子与其它一次设备进行对接来获取外部电压，从而导体电极携带外部电压，通过另一端的端头将所带电压通过传感的方式穿过绝缘子和绝缘硅橡胶后施加到互感器壳体内的光学电压传感头上，导体电极所带的电压在互感器壳体内部形成一个稳定的电场，保证电压测量的稳定性。本实用新型提出的光学电压互感器通过设置互感器壳体，增加了电磁屏蔽的作用；采用特定的封装结构，与现有的光学电压互感器气体封装结构相比避免了该结构的抽真空、充气、密封等繁琐安装工艺以及使用过程中漏气等问题的发生，简化了封装结构的复杂度并进一步提高了封装结构的安全性能；并且改进了现有的光学电压互感器采用固体封装结构存在的绝缘结构复杂、占用较大空间和质量较大等问题，将光学电压传感头及部分连接于光学电压传感头的光纤埋置在绝缘硅橡胶内，使得光学电压传感头、连接于光学电压传感头的光纤的端头和绝缘硅橡胶采用灌封硅胶工艺形成了一体化光学电压传感头绝缘结构，并设计绝缘子采用浇注工艺包覆在绝缘硅橡胶的外部并填充整个互感器壳体内部，这种结构改进具有更加优异的绝缘性能和安全性，且能够有效减少体积和重量，同时更好地实现了光学电压传感头与一次侧导体电极隔离，避免了光学电压传感头的晶体器件连接的光纤被侵蚀导致安全隐患的问题，进一步提高了光学电压传感头以及整个光学电压互感器的安全性能；以光学方法测量配电线路的电压，导体电极与光学电压传感头之间无需任何骨架支撑，设计结构简单，消除了附属支撑物引起的局放现象和耐电压问题，降低了安全隐患。本实用新型结构简单、体积小、重量轻，较大程度降低成本，而且便于安装、可靠性高、可集成化，有利于电网的安全稳定运行以及集成化、智能化的发展要求。
[0016]本实用新型涉及的一种光学电压互感器优选设置互感器壳体为轴对称结构，导体电极和光学电压传感头均设置于互感器壳体的轴线处且光学电压传感头与埋置入绝缘子顶部的导体电极施加电压的端头相对应，上述结构使得光学电压互感器的封装结构在空间上采用以导体电极为中心的轴对称结构，有利于在互感器壳体内部形成一个完全轴对称的稳定均化电场，保证了光学电压传感头所需采集的电场/电压信号的稳定均化，同时可以保证了电场仿真计算的绝缘性能更高，从而使得电场仿真计算结果精度更高，即可以通过预先精确的电场仿真计算，得到本实用新型提出的光学电压互感器的封装结构(如互感器壳体、绝缘子、绝缘硅橡胶)的整体外形尺寸，以及精确设置封装结构内部各埋置部件(如光学电压传感头与导体电极)的相对距离；进一步，绝缘子优选环氧树脂绝缘材料或硅橡胶绝缘材料以起到外绝缘的作用，整个封装结构可以通过互感器壳体接地以增加电磁屏蔽的作用。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型光学电压互感器的优选结构示意图。
[0018]图中各标号列示如下:
[0019]I 一球形圆柱电极；2—盆式绝缘子；3—绝缘硅橡胶；4 一光学电压传感头；5—耐高温光纤；6 —电气单元；7 —互感器壳体。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型进行说明。
[0021]本实用新型涉及一种光学电压互感器，包括互感器壳体、绝缘子、导体电极、绝缘硅橡胶、光学电压传感头、光纤和电气单元，其优选结构示意如图1所示，绝缘子(优选为盆式绝缘子2)、绝缘硅橡胶3和光学电压传感头4均设置于互感器壳体7的内部，光纤优选为耐高温光纤5，耐高温光纤5的一端与光学电压传感头4连接，耐高温光纤5的另一端从互感器壳体7侧壁的通孔中引出至互感器壳体7外的电气单元6，光学电压传感头4和连接于光学电压传感头4的耐高温光纤5的端头通过灌封硅胶工艺埋置在绝缘硅橡胶3内，灌封硅胶工艺的硫化温度可以为60°C -70°C，盆式绝缘子2采用浇注工艺包覆在绝缘硅橡胶3的外部并填充整个互感器壳体7内部，导体电极优选为球形圆柱电极1，球形圆柱电极I的一端预留连接外部电压的接线端子，球形圆柱电极I除接线端子外的部分被埋置入盆式绝缘子2顶部。优选地，互感器壳体7为轴对称结构(优选为盆式结构件)，埋置光学电压传感头4的绝缘硅橡胶3设置在盆式绝缘子2底部，球形圆柱电极I和光学电压传感头4均设置于互感器壳体7的轴线处且光学电压传感头4与埋置入盆式绝缘子2顶部的球形圆柱电极I施加电压的端头相对应。本实用新型提出的光学电压互感器，能够避免采用气体封装结构存在的充气密封工艺繁琐、容易发生漏气，以及采用气体封装结构的封装壳需要具有足够的结构强度，以满足电压互感器使用中的防爆要求，因此