一种GIS用及其全光纤电流互感器的制作方法

本实用新型涉及一种气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)用全光纤电流互感器,其适用于三相分箱型GIS的电能计量、继电保护和电量监测。

背景技术：

电流互感器承担着电力系统中电流的计量并对系统进行保护的作用。作为GIS的重要组成部分，传统的电磁式电流互感器由于其体积庞大、造价高、动态范围小、易产生铁磁谐振、绝缘结构复杂、模拟量输出等不利因素，已不能满足智能电网对互感器造价低、体积小、数字量输出、安全可靠的要求。

本实用新型提供了一种基于Faraday磁光效应原理的GIS用全光纤电流互感器。其依据偏振光在光纤内传输时，旋转角度会根据磁场强弱发生变化原理，通过测量该旋转角(Faraday旋光角)，实现对电流的测量。相对于传统的电磁式电流互感器，该全光纤电流互感器具有体积小、测量范围大、安全可靠、低能耗、准确度高、数字量输出的优势，满足智能电网对新型互感器的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种GIS用全光纤电流互感器，有效地解决了传统互感器的不足，满足了智能电网对新型互感器的要求，同时解决了全光纤电流互感器在GIS上安装、绝缘、密封、防护、环流阻断等问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种GIS用全光纤电流互感器，包括传感单元、数据处理单元以及合并单元，所述合并单元与电气测量仪器和继电保护设备连接，所述传感单元包括两端开口的外壳，该外壳开口的端部分别设置有安装筒和压接法兰，所述安装筒和压接法兰之间绝缘连接，该外壳内进一步安装有光纤敏感环等部件，该光纤敏感环的保偏光纤穿出传感单元与数据处理单元连接。

进一步，所述的安装筒为两端带法兰的筒状结构，包括大端法兰和小端法兰，所述大端法兰安装有外壳开口的端部，小端法兰安装在外壳内部且与待测量的导体同轴设置，在所述小端法兰上卡接有绝缘环，用以阻断被测位置外壳的感应电流。

进一步，所述绝缘环两个一组，配对卡接在小端法兰端面。

进一步，所述小端法兰的背面进一步安装有半环压接法兰，所述绝缘环通过半环压接法兰、压接法兰和螺钉进行紧固。

进一步，所述安装筒的小端法兰外径小于光纤敏感环的内径，大端法兰的外径大于光纤敏感环的外径。

进一步，所述半环压接法兰由圆环型法兰分割而成，两个半环压接法兰之间留有间隙，使用时，两个半环压接法兰卡接在安装筒的小端法兰背面，通过螺钉与压接法兰连接紧固。

进一步，所述光纤敏感环为环形结构，当光纤敏感环为多个时，相邻之间加装绝缘垫圈，防止传感部件之间磕碰、阻断电流。

进一步，所述外壳由不锈钢板卷制而成，接口处有相互搭接的边及条形孔，径向有伸缩量，用于调整外壳径向与大端法兰或压接法兰端部的误差。

进一步，在相互搭接的边部位粘贴有条形密封条、在安装筒内侧与大端法兰或压接法兰接触处粘贴密封环，用于防水、防尘和密封。

进一步，在外壳与安装筒的大端法兰以及外壳与压接法兰的搭接外部安装有紧固卡环，用以紧固外壳。

进一步，所述紧固卡环为带状圆环形结构，开口处两端固定有便于螺钉连接的连接块，使用时，紧固卡环扣在外壳与大端法兰及压接法兰重合部位，用螺钉紧固后，起到紧固外壳的作用。

进一步，传感单元安装有接地排，通过螺钉压接在安装筒大端法兰及压接法兰的外侧。

进一步，所述光纤敏感环上设置有安装孔，通过在该安装孔安装螺钉，从而固定在安装筒的大端法兰侧面上。

进一步，所述光纤敏感环与数据处理单元之间通过保偏光纤电连接。

一种全光纤电流互感器在GIS中的安装方式，传感单元安装在GIS的过渡母线筒和断路器之间，使GIS设备形成密封气室；所述传感单元和数据处理单元为每相配置一台，合并单元为三相配置一台。

进一步，所述数据处理单元安装在传感单元附近或者安装在智能控制柜中。

进一步，当数据处理单元放置在智能控制柜中时，连接数据处理单元和传感单元的保偏光纤需要截断、安装就位后重新熔接并进行精度测试；所述合并单元安装在智能控制柜中，与数据处理单元之间采用光纤连接。

与现有技术相比，本实用新型结构简单、体积小、测量范围大、安装维护方便、能耗低、准确度高、且以数字量输出。

【附图说明】

图1示出了本实用新型中传感单元结构图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3示出了本实用新型在GIS中的安装结构图。

1、导体；2、安装筒；3、光纤敏感环；4、绝缘垫；5、外壳；6、紧固卡环；7、半环压接法兰；8、绝缘环；9、压接法兰；10、保偏光纤；11、紧固螺钉；12、密封条；13、接地铜排；14、数据处理单元；15、过渡母线筒；16、传感单元；17、断路器；18、智能控制柜；19、合并单元。

【具体实施方式】

本实用新型提供了一种GIS用全光纤电流互感器，它主要由传感单元、数据处理单元和合并单元三部分组成，实现了全光纤电流互感器在GIS中的可靠应用，有效地解决了全光纤电流互感器在GIS上的安装、绝缘、密封、防护、环流阻断等问题。

所述传感单元采用法拉第磁光效应原理，用于感应被测导体的电流。所述数据处理单元主要完成对传感单元光信号的输入、输出光信号的解析、数字化处理、温度补偿等，并按照规定的同步串行方式进行输出。所述合并单元完成对数据处理单元信息的同步、切换或并列逻辑，并传输给电气测量仪器和继电保护设。

下面结合附图及具体实例对本实用新型作进一步详细说明。

图1所示为本实用新型中传感单元16结构图，所述传感单元包括两端开口的外壳5，该外壳5开口的端部分别设置有安装筒2和压接法兰9，该外壳5内进一步安装有感应部件，该感应部件穿出传感单元与数据处理单元连接。

所述安装筒2为两端带法兰的筒状结构，分为大端法兰和小端法兰，所述大端法兰安装在外壳5开口的端部，小端法兰安装在外壳5内部且与承载电流的导体1同轴设置。此外，小端法兰的外径小于光纤敏感环3的内径3～5mm，大端法兰的外径大于光纤敏感环3的外径10～15mm，光纤敏感环通过螺钉固定在安装筒的大端法兰侧面。

光纤敏感环3为环型结构，环的内径、外径根据实际安装结构决定，环体上沿圆周方向均匀布置一组安装孔；通过一组螺钉固定在安装筒2大端法兰的侧面上，传感单元3一般情况下为两个，为了防止两个之间互现磕碰、阻断环体外壳电流，在两个光纤敏感环3之间加装绝缘垫4。

绝缘环8由绝缘材料制成，两个一组，配对卡接在安装筒2小端法兰上，用来阻断安装筒2上的感应电流通过，两个半环压接法兰7通过一组螺钉与压接法兰9紧固连接。

外壳5由薄板卷制成圆筒形结构，由长方形薄不锈钢板卷制而成，接口处有相互搭接的边及条形孔，径向有5～20mm的伸缩量，用于调整防护外壳径向与法兰端部的误差。同时，在相互搭接的边部位粘贴有密封条12，通过一组螺钉紧固。外壳5圆筒的上下两端分别搭接在安装筒2的大端法兰和压接法兰9的端面，同时在外壳5与两法兰端面搭接处、圆周内侧粘接密封条用于密封。

紧固卡环6为2套，分别卡在防护外壳5与安装筒2和压接法兰9的搭接外部，缺口处用紧固螺钉11进行卡接，起到紧固防护外壳5的作用。具体地说，紧固卡环6为带状圆环形结构，开口处两端焊接有便于螺钉连接的金属块，开口的距离大约为40～70mm，使用时紧固卡环扣在外壳与大端法兰及压接法兰重合部位，用螺钉紧固后，起到紧固防护外壳的作用。

半环压接法兰7由圆环型金属法兰分割而成，两个半环压接法兰之间留有L的间隙，L通常为5～10mm。使用时两个半环卡接法兰卡接在安装筒的小端法兰背面，通过螺钉与压接法兰连接紧固。

另外，所述传感单元的外周安装有接地铜排13，所述的接地铜排13为“U”型结构，通过螺钉压接在安装筒2大端法兰及压接法兰9的外侧，通常设置三组，用于连通因“Z”型绝缘环而阻断的GIS外壳感应电流的流动通道。

与光纤敏感环3连接的保偏光纤10由防护外壳5侧壁的“U”型槽引出，与数据处理单元14连接并且两者不能断开，数据处理单元14的安装位置根据工程需要决定。导体1安装在电流互感器的轴向中心，用来承载开关设备一次电流。三组接地铜排13均匀的安装在安装筒2大端法兰和压接法兰9的外侧面，用于连通因“Z”型绝缘环而阻断的GIS外壳感应电流的流动通道。

以上所述的实施方式为单相全光纤电流互感器的传感单元，三相分箱型GIS使用时，使用三组上述结构即可。

图3所示为本实用新型中全光纤电流互感器在GIS中的安装示意图，传感单元16安装在过渡母线筒15和断路器17之间，使GIS设备形成密封气室，数据处理单元6根据工程需要，可以安装在传感单元16附近，也可以放置在智能控制柜18中，如果放置在智能控制柜18中时，保偏光纤10需要截断、重新熔接并进行精度测试。保偏光纤10两端分别连接传感单元的光纤敏感环3和数据处理单元14。和合并单元19安装在智能控制柜18中，与数据处理单元之间采用普通光纤连接。

本实用新型在GIS中使用时，传感单元和数据处理单元为每相配置一台，合并单元为三相配置1台。

以上内容是结合具体的优选方式对本实用新型所作的详细说明，不能认定本实用新型的实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，凡根据本实用新型精神实质所作的任何简单修改及等效结构变换或修饰，均属于本实用新型所提交的权利要求书确定的专利保护范围。