专利名称：对于在两个不同电位点之间传输光的装置及制造这种装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种在两个不同电位点之间传输光的装置。此外，本发明还涉及一种制造这种装置的方法。
为了测量高压电位下的电流或电压等物理量，必须将传感器给出的被测量量的测量信号与地电位电位隔离地传输。测量信号的零电位传输以所熟悉的光信号的形式通过从高压电位引至地电位的光波导体是可能的。这样一种系统也是为人们所熟悉的，其中除测量信号以外位于高压端的传感器的能量也光学地通过光波导体传输。
光波导体必须免受机械负荷。此外也必须保证对于电绝缘有足够大的电击穿距离并且通常也必须保证高压端与地电位端之间具有足够长的漏电路径。
由EP-B-0265737公开了一种用于将位于高压电位的电流互感器的测量信号以光信号的形式传输到地电位的装置。这种装置包括一个垂直的由电流互感器到具有地电位的地面，管状的，由陶瓷或强化玻璃纤维塑料(GFK)所制成的高压绝缘子和在一光缆中的一根或多根光导体，该光缆螺旋形通过高压绝缘子的内部传送。光测量信号通过光波导体被传输。高压绝缘子的内室可以用空气或绝缘气体，如氮气或六氟化硫(SF6)来填充。在这种已公知的装置的另一实施形式中光缆螺旋状缠绕在绝缘管外部并埋入浇铸硅树脂层，甚至全部被硅树脂层所缠裹。此外由硅树脂层构成的硅屏蔽延长了表面漏电路径。在由EP-B-0265737所公开的装置的实施形式中当绝缘气体泄漏时，例如在装配的时候，绝缘气体得再充满。当光缆埋入硅树脂时可能会由于温度变化产生硅树脂热体积变化而在硅树脂与光缆之间的接触面上出现问题。这种体积变化可能会导致沿光缆在硅树脂中出现纵向裂缝，潮湿可能会侵入光缆。由此可能会导致表面放电。
本发明的目的在于，提供一种在两个不同电位点之间传输光的装置以及制造这种装置的方法，由此可避免现有技术中所存在的问题。
本发明的目的是通过权利要求1或5的技术特征来实现的。
如权利要求1所述的用于在两个不同电位点之间传输光的装置包括a)一个在两个不同电位点之间放置的绝缘子，该绝缘子具有一基本上气密封闭的内室，b)至少一根通过绝缘子内室用于光传输的光缆，其中c)绝缘子内室由包围至少一根光缆的塑料泡沫所充满。
在如权利要求5所述的制造用于在两个不同电位点之间传输光的装置的方法中，a)先准备一个带有内室的绝缘子和至少一根光传输用光缆，b)敷设至少一根穿过绝缘子内室的光缆，c)在敷设好至少一根光缆后，用塑料泡沫充满绝缘子内室，紧接着气密加封。
通过用塑料泡沫充满绝缘子内室，可得到一个两个电位端相互间良好的电绝缘，以及对绝缘子内室中至少一根光缆的良好的机械保护。此外对于装配和维修工作，绝缘子内室可以被打开一定的时间，即可暂时放弃密封性，因为在塑料泡沫中包含的气体只能慢慢地扩散。
本装置其它有利的实施形式和制造方法由权利要求1或5的从属权利要求给出。
绝缘子内室以制造方法的一有利的实施形式通过在绝缘子内室中注入塑料物质以及这种塑料物质最好借助于膨胀气体的发泡而被充满。膨胀气体优选至少部分地由电绝缘性好的六氟化硫(SF6)气组成。用六氟化硫(SF6)气发泡的塑料泡沫具有特别好的抗击穿能力。
在这一特别有利的实施形式中，绝缘子内室中的塑料泡沫位于至少超过给定工作温度范围的超大气压(大约为1巴=105帕)的过压下。由此使塑料泡沫处于一定的机械应力下，从而另外加强了防止在绝缘子内室中生成纵向裂缝的安全性。在制造方法中，相应地已处于一超过大气压的过压下的塑料物质被注入绝缘子内室。在注入塑料物质时通过过压可以调整发泡塑料中气泡的大小并由此调整塑料泡沫的密度。绝缘子内室的过压可以通过将氮气充入绝缘子内室来调整。
特别有利的塑料泡沫是聚氨基甲酸酯(聚胺脂)泡沫。相应地采用聚氨基甲酸脂物质作为塑料物质。
下面借助附图对本发明作进一步的详细说明。
图1表示用于在两个不同电位点之间传输光的装置的一实施例。
在图中，相对于地电位为正(+)的第一点用10来表示，在地电位上的第二点用20来表示。10和20两点间的电位差(电压)U优选是一典型高于1KV的高压。10和20两点之间通过光波导体，尤其是单根光导纤维或多根纤维光缆4和5进行光传输。这样一种光传输路径特别有利于至少一个未示出的，位于第一点10的高压电位上用于测量第一点10处物理量的传感器(转换器)的模拟或数字测量信号的传输，这种传感器可以提供一处于高压的导线的电流或电压的测量信号或温度测量信号。第一光波导体4优选用于没有示出的传感器测量信号的光传输，第二光波导体5用于传感器能量的光传输。
为使光波导体4和5可靠电气绝缘地从第一点10到第二点20并跨越10和20两点之间的电位差，设有一绝缘子2。该绝缘子2具有气密地(密封地)包围内室3的绝缘壳(绝缘配件)7。该绝缘壳7由管状支撑部分和环绕管状支撑部分上下设置的用于延长漏电流表面漏电路径的伞翅21组成。整个绝缘壳可以由瓷器或玻璃纤维强化塑料制成，在此伞翅21可以由硅树脂制成(组合绝缘子)。
在绝缘壳7朝向上部第一点10的端部具有第一光波导体4的气密通孔8A和第二光波导体5的气密通孔9A。通过通孔8A和9A光波导体4或5穿进绝缘体7进入绝缘子2的内室3。光导体4和5穿过整个内室3到达绝缘壳7朝向第二点20的下端部。在绝缘壳7的底端又有两个气密地穿过绝缘壳7的通孔8B和9B，通过这两个通孔光波导体4和5又从内室3引到外面。通孔8A和9A以及8B和9B可以是O形密封圈或由硅树脂密封的开孔。光波导体4和5可以如图示那样基本上笔直地以10和20两点之间事实上最短的路径通过内室3，当然也可以采取其它的路径，如延迟线或螺旋线的形式。
在内室3里光波导体4和5置于充满整个绝缘子2内室3的塑料泡沫6之中。塑料泡沫6按预定的路径固定光波导体4和5并完全包裹光波导体4和5。
塑料泡沫6一般由一种或多种具有气泡或气孔的塑料所构成。作为塑料泡沫6例如可以采用聚丙烯泡沫，聚乙烯泡沫，聚苯乙烯泡沫，聚氯乙烯泡沫或者也可采用反应性树脂，特别是聚胺脂泡沫，这些塑料泡沫都可用现有的方法生产。一般情况下塑料成形物质借助于物理和/或化学的膨胀方式都可发泡成塑料泡沫6。尤其是可以通过膨胀气体来发泡，例如氮气或可能的卤代烃气体。一种特别有利的塑料泡沫是含有六氟化硫(SF6)气泡的塑料泡沫，这种塑料泡沫具有特别好的绝缘性能。为此塑料物质用六氟化硫(SF6)气作为膨胀气体来发泡。
一种相应的作为塑料泡沫6的聚胺脂物质是由Rhemania公司生产的商标为Gilbatherm的产品，这种产品优选由六氟化硫(SF6)气来发泡。
塑料泡沫优选处在以超过装置安放地点正常气压的过压下。因此塑料泡沫6和光波导体4和5以及绝缘壳7内壁不必构成化合物，因为仅仅通过过压以及由此在内室3中产生的机械应力就可以防止10和20两点之间沿电场方向上纵向裂缝的生成。
为了制造这种装置可采用下面的方法。
制造方法的第一步是将光波导体4和5以所需的形状通过通孔8A和8B以及9A和9B穿过绝缘子2的内室3。
制造方法的第二步是将氮气以预定的相对于大气压(1巴)的过压，例如以3巴的压力充入绝缘子2的内室3。
制造方法的第三步是将围绕光波导体4和5的绝缘子2内室3的剩余空间用塑料物质，例如预聚合物，优选聚胺脂物质充满，并优选用六氟化硫(SF6)气发泡。在发泡过程中氮气大部分泄漏。借助氮气所建立起的过压用来调整塑料泡沫6中所需的气泡的大小和密度。在此压力的选取应使发泡过程结束后在内室3中保持一微弱过压。
制造方法的第四步是将内室3气密地加封，由此使绝缘体7上用来通入氮气和塑料泡沫6的开孔，必要时还包括通孔8A,8B,9A和9B被气密地封闭。
权利要求
1．一种用于在两个不同电位点之间传输光的装置，其包括a)一个在两个不同电位点之间放置的带有一内室(3)的绝缘子(2)，b)至少一根通过绝缘子(2)内室(3)用于光传输的光波导体(4,5)，其中c)绝缘子(2)内室(3)由包围至少一根光波导体的塑料泡沫(6)充满。
2．按照权利要求1所述的装置，其中，所述塑料泡沫是聚胺脂泡沫(6)。
3．按照权利要求1或2所述的装置，其中，所述塑料泡沫(6)用六氟化硫(SF6)气发泡。
4．按照上述任一项权利要求所述的装置，其中，所述塑料泡沫(6)在给定的工作温度范围内位于超过大气压力的过压下。
5．一种用于制造在两个不同电位点之间传输光的装置的方法，其中，a)先准备一个带有内室(3)的绝缘子(2)和至少一根光传输用光波导体(4,5)，b)敷设至少一根穿过绝缘子(2)内室(3)的光波导体(4,5)，c)在敷设好至少一根光波导体后，绝缘子(2)内室(3)用塑料泡沫(6)充满，紧接着气密加封。
6．按照权利要求5所述的方法，其中为充满绝缘子(2)内室(3)，将塑料物质注入内室(3)中，并用一种膨胀气体使这种塑料物质发泡。
7．按照权利要求6所述的方法，其中作为膨胀气体至少部分采用六氟化硫(SF6)气。
8．按照权利要求6或7所述的方法，其中塑料物质以超过大气压力的过压注入绝缘子(2)内室(3)。
9．按照权利要求8所述的方法，其中所述过压通过将氮气充入绝缘子(2)内室(3)中来形成。
10．按照权利要求6至9中任一项所述的方法，其中采用聚胺脂物质作为塑料物质。
全文摘要
一种用于在两个不同电位点之间传输光的装置及制造这种装置的方法,其中所述装置包括有高压绝缘子(2),其内室(3)容纳有光波导体(4,5)并用塑料泡沫(6),优选用聚胺脂泡沫来充满。
文档编号H01B17/36GK1217072SQ97194276
公开日1999年5月19日 申请日期1997年5月28日 优先权日1996年6月17日
发明者沃尔特·格罗斯, 斯蒂芬·海恩, 诺伯特·科克 申请人:西门子公司