专利名称：含紧包光纤的耐高压绝缘支柱及其制造和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含紧包光纤的耐高压绝缘支柱及其制造和应用， 确切说，涉及一种应用于高压电流互感器的含紧包光纤的耐高压绝缘 支柱及其制造和应用，属电力输送中耐高压绝缘支柱及其制造和应用 的技术领域。
背景技术：
光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称，其传统结构是圆柱体 及多个依次依附在其表面的覆盖层，自中心向外为纤芯、包层和涂覆 层。核心部分是纤芯和包层，纤芯由高度透明的材料制成，是光波的 主要传输通道；包层的折射率略小于纤芯，使光的传输性能相对稳定。 纤芯粗细、纤芯材料和包层材料的折射率，对光纤的特性起决定性影 响。涂覆层包括一次涂覆、缓冲层和二次涂覆，起保护光纤不受水汽 的侵蚀和机械的擦伤，同时又增加光纤的柔韧性，起着延长光纤寿命 的作用。紧包光纤与传统光纤相比，区别在于缺少芳纶纱加强件及护套这 两种结构。带来的影响是紧包光纤没有传统光纤柔韧，容易折断。近几年高压电流互感器技术发展较为迅速，由于光纤本身优异的 绝缘性能，光纤在高压电流互感器技术中的应用范围越来越广泛，成 为数据传输的主要通道。电力行业对高压电流互感器的绝缘要求特别高，要求高压电流互 感器具有极高的绝缘水平和极低的局部放电性能。这些技术指标在相关的国家标准和电力行业标准中有明确的规定。目前技术中，含紧包光纤的耐高压绝缘支柱，主要有以下三种-1) 全灌环氧胶式支柱光纤复合绝缘子；2) 竹节式环氧筒串支柱光纤复合绝缘子(中国专利CN2329004);3) 悬挂光纤复合绝缘子(中国专利CN2510871 )。由于传统光纤具有芳纶纱加强件和护套，绝缘性能指标达不到要 求，不适宜作高压电流互感器的数据传输通道，所以只有紧包光纤才 有可能作高压电流互感器的数据传输通道。以上三种所述的绝缘支柱虽含紧包光纤，但均有以下缺陷在该 绝缘支柱的制备过程中，需往该绝缘支柱内部空间灌注环氧树脂，环 氧树脂固化后，其产生的应力，作用在紧包光纤上，对紧包光纤产生 不良的影响，使其变得粗细不匀，导致紧包光纤的偏光传输性能的稳 定性下降。严格而言，封固在上述的绝缘支柱内的紧包光纤己不再适 宜作高压电流互感器的数据传输通道。发明内容本发明的目的是提出一种含紧包光纤的耐高压绝缘支柱，该支柱 用于高压电流互感器，既能满足绝缘性能指标的要求，又能保证其内 的紧包光纤不受外界应力的影响，使紧包光纤具有稳定的偏光传输性 能。为了达到以上目的，本发明采用以下的技术方案。在紧包光纤与 将其封固在环氧芯棒的凹槽中的环氧树脂之间添加有缓冲胶液。这 样，环氧树脂固化时产生的应力全部都被缓冲胶液所分散，应力不会 引起紧包光纤的变形，使紧包光纤的偏光传输性能不受影响，确保紧 包光纤所传输的偏光信号的准确性和可靠性。由于所述的绝缘支柱全 部采用绝缘材料，且最终的结构基本为固体，具有足够的绝缘性能和 机械强度，非常适合用于含紧包光纤的高压电流互感器中。现详细说明本发明的技术方案。 一种含紧包光纤的耐高压绝缘支 柱，含环氧芯棒、密封紧固件、紧包光纤、环氧树脂和绝缘套筒，环 氧芯棒是绝缘圆柱，在环氧芯棒的柱面上开有与环氧芯棒的中心轴平 行的、贯通环氧芯棒两端的凹槽，环氧芯棒的两端有密封紧固件，在 凹槽的槽底上并排摆放有两根紧包光纤，每根紧包光纤的两个端头分 别通过密封紧固件的端面上的对应小孔从密封紧固件的端面穿出，所 述的两个端头分别是偏光信号输入端和偏光信号输出端，其特征在于，它还含缓冲胶液，缓冲胶液是在-4crc +7(rc温度范围内保持为液态的胶液，缓冲胶液以浸没紧包光纤的方式灌注在凹槽中，环氧芯 棒以其中心轴与绝缘套筒的中心轴互相重合的方式安放在绝缘套筒内，在凹槽中的缓冲胶液顶面和环氧芯棒与绝缘套筒之间的空间内灌 注有环氧树脂，环氧树脂借助其固化将紧包光纤和缓冲胶液封固在凹 槽中，并与环氧芯棒和绝缘套筒合为一体。本发明的技术方案的进一步特征在于，所述的凹槽的宽度和深度 分别为8~12毫米和8~12毫米。本发明的技术方案的进一步特征在于，所述的凹槽的宽度和深度 分别为10毫米和10毫米。本发明的技术方案的进一步特征在于，所述的缓冲胶液是D04(L) RTV硅橡胶。D04 (L) RTV硅橡胶是上海橡胶制品研究所的产 a卯o本发明的技术方案的进一步特征在于，所述的缓冲胶液是F93 硅酮耐候密封胶。F93硅酮耐候密封胶是广州高士实业有限公司的产P本发明的另一个目的是推出一种含紧包光纤的耐高压绝缘支柱 的制造方法。为实现以上目的，本发明采用以下的技术方案。该制造 方法，包括半制成品的制造和后续加工两个工艺过程，半制成品的制造先在环氧芯棒的圆柱面上，铣一条与环氧芯棒的中心轴平行的和 贯通环氧芯棒两端的凹槽，接着，在环氧芯棒的两端各安装一个密封 紧固件，然后，将两根紧包光纤并排摆放在凹槽的槽底上，最后，将 每根紧包光纤的两个端头分别通过两个密封紧固件的端面上的对应 小孔从两个端面穿出，所述的两个端头分别是偏光信号输入端和偏光 信号输出端，至此，制得半制成品，其特征在于，后续加工从对半制 成品进行加工开始，具体操作步骤如下 第一步灌注缓冲胶液将半制成品安装在工夹模具内，环氧芯棒的凹槽与地面平行，凹 槽的开口朝上，向凹槽内灌注缓冲胶液，至两根紧包光纤完全浸泡在 缓冲胶液中；第二步套装绝缘套筒将绝缘套筒套装在工夹模具上，环氧芯棒的凹槽与地面平行，凹 槽的开口朝上，环氧芯棒的中心轴与绝缘套筒的的中心轴重合，通过 工夹模具上的灌注孔向绝缘套筒内灌注环氧树脂，至绝缘套筒完全注 满，环氧树脂在绝缘套筒和工夹模具内固化，紧包光纤、缓冲胶液、 环氧芯棒、绝缘套筒和固化的环氧树脂合为一体；第二步 成品卸去工夹模具，得成品含紧包光纤的耐高压绝缘支柱。 本发明的另一个目的是提供一种所述的支柱作为高压电流互感 器的数据传输通道的方法。为实现以上目的，本发明采用以下的技术 方案。该方法需在含高压电流互感器的实时电流测量系统中实施，所 述的测量系统包括两个部分高压电流互感器和数据采集部分，高压 电流互感器安装在高压输电线上，实时测量流过高压输电线的电流， 高压电流互感器中的模-数转换器将测得的模拟量电流值转换成数字 量电流值，高压电流互感器中的电-光转换器把数字量电流值的电信 号转换成偏光信号，数据采集部分安放在高压输电线下的安全区域 内，数据采集部分中的光-电转换器将偏光信号转换成数字量电流值， 供数据采集部分中的数字分析器分析使用，其特征在于，所述的绝缘 支柱中的一根紧包光纤的偏光信号输入端和偏光信号输出端分别与 所述的电-光转换器的输出端和所述的光-电转换器的输入端成光学 连接，所述的绝缘支柱将高压电流互感器发出的含实时电流信息的偏 光信号通过紧包光纤传输到数据采集部分，为所述的实时电流测量系 统的两个分别处在高电位和低电位的部分之间提供数据传输通道。 与现有技术相比，本发明具有如下优点1、 绝缘性能指标高。因绝缘支柱内部均为绝缘性能优异的绝缘 体，绝缘性能高，能够满足国家标准及电力行业标准规定的各项性能 指标要求。2、 机械强度高。整体浇注后，绝缘支柱总体为固体，坚固，能 够满足各种相应的机械强度指标要求。3、 局部放电及耐压性能指标优异。缓冲胶液、环氧树脂和紧包 光纤内部均没有空气，没有空气间隙，无爬电现象，无局部放电。4、紧包光纤性能不受影响。由于采用了缓冲胶液作为紧包光纤 与环氧树脂之间的缓冲物，避免了紧包光纤受到环氧树脂浇注固化后 应力的影响，确保紧包光纤具有稳定的偏光传输性能。
图1为实施例一的绝缘支柱的横截面示意图。其中，1为环氧 树脂，2为紧包光纤，3为缓冲胶液，4为环氧芯棒，5为绝缘套筒。
具体实施方式
现结合实施例和附图进一步说明本发明的技术方案。 实施例一含紧包光纤的耐高压绝缘支柱之一。本实施例具有图 1所示的结构。一种含紧包光纤的耐高压绝缘支柱，含环氧芯棒4、密封紧固件、 紧包光纤2、环氧树脂1和绝缘套筒5，环氧芯棒4是绝缘圆柱，在 环氧芯棒4的柱面上开有与环氧芯棒4的中心轴平行的、贯通环氧芯 棒4两端的凹槽，环氧芯棒4的两端有密封紧固件，在凹槽的槽底上 并排摆放有两根紧包光纤2，每根紧包光纤2的两个端头分别通过密 封紧固件的端面上的对应小孔从密封紧固件的端面穿出，所述的两个 端头分别是偏光信号输入端和偏光信号输出端，其特征在于，它还含 缓冲胶液3，缓冲胶液3是在-40'C +7(TC温度范围内保持为液态的 胶液，缓冲胶液3以浸没紧包光纤2的方式灌注在凹槽中，环氧芯棒 4以其中心轴与绝缘套筒5的中心轴互相重合的方式安放在绝缘套筒 5内，在凹槽中的缓冲胶液3顶面和环氧芯棒4与绝缘套筒5之间的 空间内灌注有环氧树脂1，环氧树脂l借助其固化将紧包光纤2和缓 冲胶液3封固在凹槽中，并与环氧芯棒4和绝缘套筒5合为一体。实施例二含紧包光纤的耐高压绝缘支柱之二。本实施例具有图 l所示的结构。本实施例除以下不同外，其余部分均与实施例一完全 相同所述的凹槽的宽度和深度分别为IO毫米和IO毫米。实施例三含紧包光纤的耐高压绝缘支柱之三。本实施例具有图l所示的结构。本实施例除以下不同外，其余部分均与实施例一完全相同缓冲胶液3是D04 (L) RTV硅橡胶。实施例四含紧包光纤的耐高压绝缘支柱之四。本实施例具有图 l所示的结构。本实施例除以下不同外，其余部分均与实施例一完全相同缓冲胶液3是F93硅酮耐候密封胶。实施例五含紧包光纤的耐高压绝缘支柱之五。本实施例具有图 l所示的结构。本实施例除以下不同外，其余部分均与实施例一完全 相同所述的凹槽的宽度和深度分别为IO毫米和IO毫米，缓冲胶液3是D04 (L) RTV硅橡胶。实施例六含紧包光纤的耐高压绝缘支柱之六。本实施例具有图 l所示的结构。本实施例除以下不同外，其余部分均与实施例一完全 相同所述的凹槽的宽度和深度分别为IO毫米和IO毫米，缓冲胶液3是F93硅酮耐候密封胶。实施例七含紧包光纤的耐高压绝缘支柱的制造方法。本实施例包括半制成品的制造和后续加工两个工艺过程，半制成品的制造先在环氧芯棒4的圆柱面上，铣一条与环氧芯棒4的中心轴平行的和贯通环氧芯棒4两端的凹槽，接着，在环氧芯棒4的两端 各安装一个密封紧固件，然后，将两根紧包光纤2并排摆放在凹槽的 槽底上，最后，将每根紧包光纤2的两个端头分别通过两个密封紧固 件的端面上的对应小孔从两个所述的端面穿出，所述的两个端头分别 是偏光信号输入端和偏光信号输出端，制得半制成品，其特征在于，后续加工从对半制成品进行加工开始，具体操作步骤如下第一步灌注缓冲胶液3将半制成品安装在工夹模具内，环氧芯棒4的凹槽与地面平行， 凹槽的开口朝上，接着，向凹槽内灌注缓冲胶液3，至两根紧包光纤 2完全浸泡在缓冲胶液3中；第二步套装绝缘套筒5将绝缘套筒5套装在工夹模具上，环氧芯棒4的凹槽与地面平行， 凹槽的开口朝上，环氧芯棒4的中心轴与绝缘套筒5的的中心轴重合， 通过工夹模具上的灌注孔向绝缘套筒5内灌注环氧树脂1，至绝缘套 筒5完全注满，环氧树脂1在绝缘套筒5和工夹模具内固化，紧包光纤2、缓冲胶液3、环氧芯棒4、绝缘套筒5和固化的环氧树脂1合 为一体；第二步 成品卸去工夹模具，得成品含紧包光纤的耐高压绝缘支柱。 实施例八用含紧包光纤的耐高压绝缘支柱作为高压电流互感器 的数据传输通道的方法。本实施例需在含高压电流互感器的实时电流测量系统中实施，所 述的测量系统包括两个部分高压电流互感器和数据采集部分，高压 电流互感器安装在高压输电线上，实时测量流过高压输电线的电流， 高压电流互感器中的模-数转换器将测得的模拟量电流值转换成数字 量电流值，高压电流互感器中的电-光转换器用数字量电流值的电信 号转换成偏光信号，数据采集部分安放在高压输电线下的安全区域 内，数据采集部分中的光-电转换器将偏光信号转换成数字量电流值， 供数据采集部分中的数字分析器分析使用，其特征在于，所述的绝缘 支柱中的一根紧包光纤2的偏光信号输入端和偏光信号输出端分别 与所述的电-光转换器的输出端和所述的光-电转换器的输入端成光 学连接，所述的绝缘支柱将高压电流互感器发出的含实时电流信息的 偏光信号通过紧包光纤2传输到数据采集部分，为所述的实时电流测 量系统的两个分别处在高电位和低电位的部分之间提供数据传输通 道。高压电流互感器和数据采集部分分别处在高电位点和地电位点， 两部分之间的电位差巨大，由于所述的绝缘支柱的电绝缘性能指标 高，机械强度高，局部放电和耐压性能指标优异，和紧包光纤的传光、 导光性能稳定，所以所述的绝缘支柱能胜任为处在高电位的高压电流 互感器和处在地电位的数据采集部分的两个点之间提供数据传输通 道的工作。
权利要求
1、一种含紧包光纤的耐高压绝缘支柱，含环氧芯棒(4)、密封紧固件、紧包光纤(2)、环氧树脂(1)和绝缘套筒(5)，环氧芯棒(4)是绝缘圆柱，在环氧芯棒(4)的柱面上开有与环氧芯棒(4)的中心轴平行的、贯通环氧芯棒(4)两端的凹槽，环氧芯棒(4)的两端有密封紧固件，在凹槽的槽底上并排摆放有两根紧包光纤(2)，每根紧包光纤(2)的两个端头分别通过密封紧固件的端面上的对应小孔从密封紧固件的端面穿出，所述的两个端头分别是偏光信号输入端和偏光信号输出端，其特征在于，它还含缓冲胶液(3)，缓冲胶液(3)是在-40℃～+70℃温度范围内保持为液态的胶液，缓冲胶液(3)以浸没紧包光纤(2)的方式灌注在凹槽中，环氧芯棒(4)以其中心轴与绝缘套筒(5)的中心轴互相重合的方式安放在绝缘套筒(5)内，在凹槽中的缓冲胶液(3)顶面和环氧芯棒(4)与绝缘套筒(5)之间的空间内灌注有环氧树脂(1)，环氧树脂(1)借助其固化将紧包光纤(2)和缓冲胶液(3)封固在凹槽中，并与环氧芯棒(4)和绝缘套筒(5)合为一体。
2、 根据权利要求1所述的含紧包光纤的耐高压绝缘支柱，其特 征在于，所述的凹槽的宽度和深度分别为8~12毫米和8~12毫米。
3、 根据权利要求1所述的含紧包光纤的耐高压绝缘支柱，其特 征在于，所述的凹槽的宽度和深度分别为IO毫米和IO毫米。
4、 根据权利要求1所述的含紧包光纤的耐高压绝缘支柱，其特 征在于，缓冲胶液(3)是D04 (L) RTV硅橡胶。
5、 根据权利要求1所述的含紧包光纤的耐高压绝缘支柱，其特 征在于，缓冲胶液(3)是F93硅酮耐候密封胶。
6、 根据权利要求1所述的含紧包光纤的耐高压绝缘支柱，其特 征在于，所述的凹槽的宽度和深度分别为IO毫米和IO毫米，缓冲胶 液(3)是D04 (L) RTV硅橡胶。
7、 根据权利要求1所述的含紧包光纤的耐高压绝缘支柱，其特 征在于，所述的凹槽的宽度和深度分别为IO毫米和IO毫米，缓冲胶 液(3)是F93硅酮耐候密封胶。
8、 一种含紧包光纤的耐高压绝缘支柱的制造方法，包括半制成品的制造和后续加工两个工艺过程，半制成品的制造先在环氧芯棒 (4)的圆柱面上，铣一条与环氧芯棒(4)的中心轴平行的和贯通环 氧芯棒(4)两端的凹槽，接着，在环氧芯棒(4)的两端各安装一个 密封紧固件，然后，将两根紧包光纤(2)并排摆放在凹槽的槽底上， 最后，将每根紧包光纤(2)的两个端头分别通过两个密封紧固件的 端面上的对应小孔从两个所述的端面穿出，所述的两个端头分别是偏 光信号输入端和偏光信号输出端，制得半制成品，其特征在于，后续 加工从对半制成品进行加工开始，具体操作步骤如下-第一步灌注缓冲胶液(3)将半制成品安装在工夹模具内，环氧芯棒(4)的凹槽与地面平 行，凹槽的开口朝上，接着，向凹槽内灌注缓冲胶液(3)，至两根紧 包光纤(2)完全浸泡在缓冲胶液(3)中；第二步套装绝缘套筒(5)将绝缘套筒(5)套装在工夹模具上，环氧芯棒(4)的凹槽与地 面平行，凹槽的开口朝上，环氧芯棒(4)的中心轴与绝缘套筒(5) 的的中心轴重合，通过工夹模具上的灌注孔向绝缘套筒(5)内灌注 环氧树脂(1)，至绝缘套筒(5)完全注满，环氧树脂(1)在绝缘套 筒(5)和工夹模具内固化，紧包光纤(2)、缓冲胶液(3)、环氧芯 棒(4)、绝缘套筒(5)和固化的环氧树脂(1)合为一体；第二步 成品卸去工夹模具，得成品含紧包光纤的耐高压绝缘支柱。 9、 一种用含紧包光纤的耐高压绝缘支柱作为高压电流互感器的 数据传输通道的方法，需在含高压电流互感器的实时电流测量系统中实施，所述的测量系统包括两个部分高压电流互感器和数据采集部 分，高压电流互感器安装在高压输电线上，实时测量流过高压输电线 的电流，高压电流互感器中的模-数转换器将测得的模拟量电流值转 换成数字量电流值，高压电流互感器中的电-光转换器用数字量电流 值的电信号转换成偏光信号，数据采集部分安放在高压输电线下的安 全区域内，数据采集部分中的光-电转换器将偏光信号转换成数字量 电流值，供数据采集部分中的数字分析器分析使用，其特征在于，所述的绝缘支柱中的一根紧包光纤(2)的偏光信号输入端和偏光信号 输出端分别与所述的电-光转换器的输出端和所述的光-电转换器的 输入端成光学连接，所述的绝缘支柱将高压电流互感器发出的含实时 电流信息的偏光信号通过紧包光纤(2)传输到数据采集部分，为所 述的实时电流测量系统的两个分别处在高电位和低电位的部分之间 提供数据传输通道。
全文摘要
一种含紧包光纤的耐高压绝缘支柱及其制造和应用，属电力输送中耐高压绝缘支柱及其制造和应用的技术领域。该绝缘支柱含环氧芯棒、密封紧固件、紧包光纤、环氧树脂、绝缘套筒和缓冲胶液，环氧芯棒的两端有密封紧固件，环氧芯棒上开有贯通两端的凹槽，两根紧包光纤并排摆放在凹槽中，每根紧包光纤的两个端头分别从两个密封紧固件的端面穿出，缓冲胶液注满凹槽，环氧芯棒以其中心轴与绝缘套筒的中心轴互相重合的方式安放在绝缘套筒内，在缓冲胶液顶面和环氧芯棒与绝缘套筒之间的空间内灌注有环氧树脂。有绝缘性能指标高、机械强度高、局部放电及耐压性能指标优异和紧包光纤性能不受外界应力的影响等优点，特别适于作高压电流互感器的数据传输通道。
文档编号H01F38/28GK101251553SQ20071017246
公开日2008年8月27日 申请日期2007年12月18日 优先权日2007年12月18日
发明者曲焕亮, 建 杨, 一 林 申请人:上海市电力公司;上海思源电气股份有限公司