专利名称：一种串联结构的高压绝缘光纤柱的制作方法
技术领域：
本实用新型属于高电压与绝缘技术领域，也可隶属于光通信领域，尤其涉及一种 串联结构的高压绝缘光纤柱。
背景技术：
现国内一些厂家生产的光纤柱主要用于电子式互感器等设备，光纤根数比较少， 一般只有几根光纤，结构上是在环氧棒上刻槽，将光纤埋入槽内，然后再在环氧棒外面加上 有机复合绝缘材料，或者将环氧棒放入绝缘筒内然后再填充绝缘物质。这种构造的光纤柱 存在的缺陷是绝缘性能差，光损耗大，加工复杂，成品率低，使用寿命短，且内置光纤数量 受限。近些年，在串补工程中，亦出现了由国外公司提供的光纤柱，其大概结构跟上述结 构类似。自2001年开始，中国电科院高压所(北京伏安电气公司)开始自主研发超高压交 流输电线路可控串补成套设备。其中，光纤柱是需国产化的串补设备之一。在串联补偿系统中，串补平台上有部分电子模块需要与地面进行实时通讯。由于 平台与输电线路连接，正常运行时处于高电位，平台与地面的通讯是不能直接使用电信号 的，目前最理想的方式是使用光信号。光纤柱作为光信号在平台与地面之间传输的通道，必 须至少满足两个条件一是光损小，二是耐压水平高。串联补偿系统中还有一部分电路模块需要从地面用激光向其供能。传输激光能量 的光纤比普通的通讯光纤更容易因弯折或挤压等外力作用而损耗过大，如果结构设计不合 理，激光送能效率会大大降低。另外，串补用光纤柱要求内置几十根通讯光纤和送能光纤， 这对光纤柱的设计和制造工艺提出了更高的要求。由于国内没有成熟的适合于串补工程使用的光纤柱产品，因此只能进行自主开发。在国内外，目前应用的光纤柱仅包含一个独立的绝缘柱，这样在电压等级提高时， 绝缘柱的长度相应加长。特高压交流输电线路与目前正在运行的超高压交流输电线路相比，电压等级提高 了一倍，光纤柱的绝缘水平要提高一倍，若采用超高压串补的光纤柱结构形式，会因为长度 太长(长度将达到十米以上)，给生产和运输带来不便，并且会提高制造、运输成本。
发明内容本实用新型的目的是提供一种串 联结构的高压绝缘光纤柱，其不仅可以克服现有 技术的缺陷，高质量的利用光纤进行光通信和光送能，以满足实现在超/特高压电力系统 中的光通信和光送能，还可以方便加工和运输。为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种串联结构的高压绝缘光纤柱，包括有光纤芯组，其还包括[0013]至少两组导管单元，各导管单元中有一空心绝缘导管，该空心绝缘导管两端连接有金具，该金具至少包括一过渡法兰和一带有出纤接口的封头；由各封头的出纤接口引出用于穿置光纤的波纹管；相邻导管单元的封头间有一可实现弯折的连接板，且相邻导管单元封头间引出的 波纹管相互联通；一对均压环套置于空心绝缘导管的近两端处；所述的一组光纤置于空心绝缘导管内，该组光纤的两端从空心绝缘导管依次经过 渡法兰、封头和波纹管引出。相邻导管单元间封头引出的波纹管为两者共用的一根高弹性波纹管。所述可实现弯折的连接板为定长的连接板较佳。在空心绝缘导管内填充可裹住光纤的绝缘膏体；该空心绝缘导管采用有机复合材 料外绝缘的空心绝缘导管，其构型具有电弧距离和爬电距离结构。所述的过渡法兰带有光纤通孔和注胶孔。所述电弧距离是指绝缘导管在正常带有运行电压的两个金属部件之间外部空间 的最短距离。所述爬电距离是指在绝缘导管正常施加运行电压的导电部件之间沿其外表面的 最短距离或最短距离之和。本实用新型串联结构的高压绝缘光纤柱是利用光纤进行光通信和光送能，各组导 管单元的光纤柱两端能够耐受非常高的电压。该光纤柱能够很好地实现特高压串补平台与 地面控制时之间的通信和送能功能。不仅适用于串联补偿系统，也适用于特高压交、直流输 电线路各种高压平台、设备与地面的光通信或光送能的场合。并且光纤柱从一个长段改为 至少两个短段串联，生产和运输时将光纤柱折叠，可以很好地克服现有技术中的缺陷，且在 两段光纤柱折叠时，从结构上可以保证光纤不受损。本实用新型的优点是1、采用串联式结构，光纤从头到尾不中断、免熔接，极大地提高了光纤柱的绝缘性 能和使用寿命，较大幅度地减小光损耗。2、提高了产品的成品率，并且内置光纤数量可以不受限制，光纤柱设计的结构坚 固，可以实现多路激光送能和多路数据通讯，定制自由、安装方便。3、可以折叠，便于生产和运输，降低制造成本，在两段光纤柱折叠时，从结构上可 以保证光纤不受损。
图1为本实用新型串联结构的高压绝缘光纤柱结构示意图。图2为图1中A-A剖面结构示意图(轴向剖面图)。图3为图1中I部放大结构示意图(正向剖面图)。图4为图1中II部放大结构剖面示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合图1至图4对本实用新型的具体实施方式
做详细的说明。
如图1所示，本实用新型提供的串联结构的高压绝缘光纤柱至少包括一光纤芯组 10及至少两导管单元(图示实施例中为两组导管单元)，各导管单元中间部分是一根内可 穿置光纤的空心绝缘导管4，该空心绝缘导管两端连接有金具，该金具由一过渡法兰2和一 带有出纤接口的封头1组合构成；在各空心绝缘导管4的两端侧可以固定套有一对间隔相 置的均压环9，该均压环9可与封头1固定连接。由各封头的出纤接口引出用于穿置光纤的波纹管5。其中，对于相邻两导管单元中 间连接部分的波纹管5是联通的，以两者共用一根高弹性波纹管为佳，即该段高弹性波纹 管的两端分别由两邻接封头的出纤接口引出；而对于位于最边侧的导管单元，其外端封头 1的出纤接口引出的波纹管5可以直接与光纤转接箱连接(如果需要)，尾纤7外层应覆有 护套管，该段的波纹管5和尾纤7的长度根据需要确定，光纤端头8可以直接与光缆熔接， 也可以根据使用情况灵活选择做成各种不同的标准光纤端头。本实用新型高压绝缘光纤柱中间的空心绝缘导管4采用环氧材料制作为佳，导管 外覆有外绝缘材料，可以是有机复合材料。参见图2、图3，本实施例采用的空心绝缘导管4 由环氧材料的空心环氧管42、有机复合材料外绝缘43构成，内部填充粘稠流动态的绝缘膏 体41，该粘稠流动态的绝缘膏体可以裹住光纤10，既有绝缘作用，又可以起稳固等作用。参见图4，其主要展示了本实施例金具封头1的结构，具有供光纤穿过的内腔15， 出口处设置一封头接头18，封头接头18的外口处设有软管19，软管19穿入波纹管5。封头 的内侧端通过过渡法兰2与法兰3连接，封头外侧端的中部带有用于连接的接头，对于邻接 的两导管单元的封头中部的接头间连接一可实现弯折的连接板14(实现弯折的技术属现 有技术，此处不赘述)。参阅图1、图4所示，所述的光纤10从空心绝缘导管4中间穿过；再经法兰3后从 过渡法兰2的光纤通孔穿出，用密封胶16密封并固化。将空心绝缘导管4与法兰3、过渡法 兰2之间放置密封圈17后用螺栓连接。通过过渡法兰2的注胶孔向空心绝缘导管4内注 入绝缘膏体41，膏体注满后，与空气呈微正压状态密封。所述各封头接头18套入密封垫后，与各封头1连接。对于位于最外的波纹管5，其 内端与封头1经空心螺母连接，外端与接头6经空心螺母连接；所述的光纤10从封头1穿 出，再穿入软管19，经波纹管5，直至从接头6穿出。对于位于相邻两导管单元中间连接部 分的波纹管5则共用一根为佳，两端经空心螺母分别与对应的封头1连接，光纤10从前一 个封头1穿出，再穿入软管19，经波纹管5，穿入到下一个封头1。所述光纤10从接头6穿出后的部分称为尾纤7，尾纤7套护套管后与接头6粘接 并固化；所述尾纤7尾部加工为适用形式的光纤端头8。 光纤柱的外绝缘是靠空心绝缘导管4的有机复合材料外绝缘43决定，故空心绝缘 导管4的构型设计独特，具有空气绝缘距离(即指空心绝缘导管4上套设的每两个均压环9 间的距离)和爬电距离结构(指空心绝缘导管4的两侧金具沿有机复合材料外绝缘43表 面路径的最短距离)，通过适当选择空气绝缘距离和爬电距离，通过适当选择空气绝缘距离 和爬距，可以满足特高压电力系统及以下各种电压等级的需求。空心绝缘导管4内部的绝 缘膏体41充当了光纤柱内绝缘的作用。 所述的光纤10置入空心绝缘套管时处于自由松驰状态，这样可以放置相当数量的光纤，同时使得制作过程也比较简单易行空心绝缘套管4内注满了绝缘膏体41，过渡法兰2用于将绝缘膏体41密封在空心 绝缘套管4内，其上有光纤通孔和注胶孔，都用胶密封，在悬挂时膏体不会从底部流出。本实用新型高压绝缘光纤柱通过良好的结构设计和组装工艺，可以减少光纤的损 耗，并且光纤柱内置光纤数量不受限制，以实现大规模数据的可靠传输。该串联结构的高压绝缘光纤柱一般用于电压等级较高的场合，光纤柱长度一般较 长，所以适合悬挂安装。该高压绝缘光纤柱不仅适用于串联补偿装置，也适用于高压电力系统各种电压等 级的高压平台、设备与地面的光通信或光送能的场合。上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包 含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。
权利要求一种串联结构的高压绝缘光纤柱，包括有光纤芯组，其特征在于还包括至少两组导管单元，各导管单元中有一空心绝缘导管，该空心绝缘导管两端连接有金具，该金具至少包括一过渡法兰和一带有出纤接口的封头；由各封头的出纤接口引出用于穿置光纤的波纹管；相邻导管单元的封头间有一可实现弯折的连接板，且相邻导管单元封头间引出的波纹管相互联通；所述的一组光纤置于空心绝缘导管内，该组光纤的两端从空心绝缘导管依次经过渡法兰、封头和波纹管引出。
2.根据权利要求1所述的高压绝缘光纤柱，其特征在于相邻导管单元间封头引出的 波纹管为两者共用的一根高弹性波纹管。
3.根据权利要求1所述的串联结构的高压绝缘光纤柱，其特征在于所述可实现弯折 的连接板为定长的连接板。
4.根据权利要求1所述的串联结构的高压绝缘光纤柱，其特征在于在空心绝缘导管 内填充可裹住光纤的绝缘膏体。
5.根据权利要求1所述的串联结构的高压绝缘光纤柱，其特征在于所述空心绝缘导 管采用有机复合材料外绝缘的空心绝缘导管。
6.根据权利要求5所述的串联结构的高压绝缘光纤柱，其特征在于所述空心绝缘导 管的构型具有电弧距离和爬电距离结构。
7.根据权利要求1所述的高压绝缘光纤柱，其特征在于一对均压环置于空心绝缘导 管的近两端处。
8.根据权利要求1所述的高压绝缘光纤柱，其特征在于所述过渡法兰带有光纤通孔 和注胶孔。
专利摘要本实用新型公开了一种串联结构的高压绝缘光纤柱，包括有光纤芯组，其还包括至少两组导管单元，各导管单元中有一空心绝缘导管，该空心绝缘导管两端连接有金具，该金具至少包括一过渡法兰和一带有出纤接口的封头；由各封头的出纤接口引出用于穿置光纤的波纹管；相邻导管单元的封头间有一可实现弯折的连接板，且相邻导管单元封头间引出的波纹管相互联通；所述的一组光纤置于空心绝缘导管内，该组光纤的两端从空心绝缘导管依次经过渡法兰、封头和波纹管引出。其采用串联式结构，光纤从头到尾可以不中断、免熔接，提高了光纤柱的绝缘性能和使用寿命，减小光损耗；且可以折叠，便于生产和运输。
文档编号G02B6/44GK201765356SQ20102024253
公开日2011年3月16日 申请日期2010年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者刘之方, 周玮, 李会兵, 李国富, 董勤晓 申请人:中国电力科学研究院