CN101852905B - 一种高压绝缘光纤柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压绝缘光纤柱，包括有光纤芯组，其还包括：至少一组导管单元，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。

Description

一种高压绝缘光纤柱

技术领域

本发明属于高电压与绝缘技术领域，也可隶属于光通信领域，尤其涉及一种高压绝缘光纤柱。

背景技术

在国内，一般光纤柱主要用于电子式互感器等设备，只需几根光纤，采用环氧芯棒内嵌光纤设计保护光纤。

图1是现有光纤柱的环氧芯棒内嵌光纤结构示意图。环氧芯棒1的外围刻了若干条平行的槽，光纤2埋入槽内。环氧芯棒外面可以直接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环氧或其他绝缘物质。

该结构环氧芯棒的长度取决于整只光纤柱的长度；槽贯穿于环氧芯棒的始终。当使用的电压等级比较高，光纤柱很长，会使得环氧芯棒槽的加工有很大难度。将光纤埋入很长的槽中，容易对光纤造成永久损伤。这种形式的光纤柱普遍存在绝缘性能差、光损耗大、加工复杂、成品率低、使用寿命短和内置光纤数量受限的问题。

当用于特高压电力系统时，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，若采用常规光纤柱结构形式，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

本发明的目的是提供一种高压绝缘光纤柱，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，还可以方便加工和运输。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种高压绝缘光纤柱，包括有光纤芯组，其还包括：

一组导管单元，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；

所述的光纤芯组置于空心绝缘导管内，该光纤芯组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。

本发明亦可采取下述设计方案：

一种高压绝缘光纤柱，包括有光纤芯组，其还包括：

至少两组串联的导管单元，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，相邻导管单元间封头引出的波纹管为两者共用的一根波纹管；

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；

所述的光纤芯组置于各空心绝缘导管内，该组光纤芯组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。

上述相邻导管单元间共用的波纹管应采用高弹性波纹管；所述可实现弯折的连接板为定长的连接板。

以上所述的两种方案中，在空心绝缘导管内填充可裹住光纤的绝缘膏体；所述空心绝缘导管采用有机复合材料作为外绝缘；所述空心绝缘导管的构型具有电弧距离和爬电距离结构；所述过渡法兰带有光纤通孔和注胶孔。

可将一对均压环分别套置于每组的空心绝缘导管的近两端处。

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。

本发明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电压等级比较高场合下的通信和送能功能，尤其是应用在超/特高压串补平台与地面控制时之间更能体现出它的优越之处。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。

本发明的优点是：

1、取消了现有技术的环氧芯棒，该结构设计可以放置相当数量(近百根或更多)的光纤，实现了大规模数据传输。

2、过渡连接的部件(过渡法兰、封头、接头)等采用大倒角设计，避免了加工过程中金属部件对光纤的划伤和光纤放置不当产生的过度弯折，基本消除了结构和操作因素造成的光纤光损，可以放置易损伤的取能光纤，加大了使用范围。

3、光纤在绝缘导管内部可以被填充的膏体充分包围，极大提高了光纤柱的内绝缘。波纹管和尾纤长度可以定制。与现有技术相比，本光纤柱的生产过程减少了流程，装配工艺变得简单，成品率和可靠性非常高。

5、可以大大提高光纤柱的绝缘性能和使用寿命，大大减小光损耗及简化加工工艺，提高了产品的成品率，并且内置光纤数量不受限制。

6、通过采用串联式结构，光纤从头到尾不中断、免熔接，不仅极大提高了光纤柱的绝缘性能和使用寿命，大幅度减小光损耗，更可以适用于超/特高压电力系统中的光通信和光送能，填补了该领域的空白。

7、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。

8、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。

附图说明

图1是现有技术的光纤柱环氧芯棒内嵌光纤结构图。

图2为本发明高压绝缘光纤柱一实施例结构示意图。

图2a  为图2中A-A剖面结构示意图(轴向剖面图)。

图2b  为图2中I部放大结构示意图(正向剖面图)。

图2c  为图2中II部放大结构示意图(正向剖面图)。

图3为本发明高压绝缘光纤柱另一实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图2所示的是本发明一基础设计的高压绝缘光纤柱，在本实施例中，高压绝缘光纤柱是整体一根设计(本文定义为一个导管单元)，主要由光纤10、空心绝缘导管4、金具、均压环9等组成。

本实施例中的高压绝缘光纤柱的中间部分是一根内可穿置一组光纤的空心绝缘导管4，该导管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2a、图2b，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，又可以起稳固作用。

在空心绝缘导管4的两端侧套有一对间隔相置的均压环9；所述均压环9与封头1经螺栓固定连接。

所述的金具主要由封头1、过渡法兰2、波纹管5、接头6等金属部件相互连接构成。过渡法兰2具有注胶孔和光纤通孔，其与法兰3相互连接，以实现波纹管5与空心绝缘导管4的相互连通。

参见图2c，其主要展示了上述实施例中金具封头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。

上述实施例中，光纤10置于空心绝缘导管4内，从其两端经过渡法兰3、封头1、波纹管5、接头6等金具引出。光纤10在空心绝缘导管4内处于自由松驰状态，这样可以放置相当数量的光纤10，同时制作过程也比较简单易行。空心绝缘导管4内注满了绝缘膏体41。过渡法兰2用于将膏体41密封在空心绝缘导管4内，密封的强度很高，保证在悬挂时膏体不会从底部法兰流出。封头1上可镶有不锈钢环，不锈钢环上有螺纹孔，与过渡法兰2、法兰3经不锈钢螺栓连接后承受吊装拉力。光纤10经接头6引出后的部分称为尾纤7。尾纤7的外层覆有护套管，其端部可以加工各种形式的光纤端头8，或是直接与光缆熔接。

所述光纤10从空心绝缘导管4中间穿过；再从过渡法兰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。

所述封头接头18套入密封垫后，与封头1连接；波纹管5内端与封头1经空心螺母连接，波纹管5外端与接头6经空心螺母连接；一软管19穿入波纹管5。

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。

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。

光纤柱的外绝缘是由空心绝缘导管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，具有电弧距离(即指空心绝缘导管4两端的两个均压环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)，通过适当选择电弧距离和爬电距离，可以满足超/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置入空心绝缘导管4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。

空心绝缘导管4内注满了绝缘膏体41，过渡法兰2用于将绝缘膏体41密封在空心绝缘导管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。

上述图2所示的光纤柱仅为本发明一实施例，是为悬挂安装设计，可以通过对空心绝缘导管4进行加厚设计，改变其机械强度，实现独立固定安装。在该类实施例中，应：

优选地，光纤柱内放置有特殊设计的取能光纤。

优选地，光纤在空心绝缘导管内处于自由松驰状态。

优选地，光纤柱通过波纹管与光纤转接箱连接(如果需要)，波纹管和尾纤的长度都可以定制。

优选地，光纤端头可以根据使用情况灵活选择，也可以直接与光缆熔接。

优选地，过渡法兰、封头、接头等连接金具采用大倒角设计。

优选地，过渡法兰、封头等连接金具采用槽形密封结构。

优选地，封头内嵌不锈钢环。

优选地，采用有机复合材料绝缘外套作为外绝缘，空心绝缘导管内部采用填充膏体作为内绝缘。

图3是本发明高压绝缘光纤柱另一实施例结构示意图。在特高压电力系统中，除可以使用一个导管单元结构的光纤柱以外，为生产和运输方便，可以将光纤柱从一个长段改为两个短段串联的设计(即相当于有两个导管单元)。对于其基本构成、相互连接关系和优选的技术方案均同于前述，不同点在于：相邻导管单元的封头间加装了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)；且相邻导管单元封头间引出的波纹管5相互联通，该相互联通的波纹管为共用的一根为佳。光纤通过波纹管5穿过两段空心绝缘导管4，没有经过任何熔接或是转接。光纤柱在生产和运输时折叠放置。这样可以解决光纤柱因绝缘要求高而长度过长给加工和运输带来的生产困难，生产和运输成本过高的问题。

参阅图3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。

当然，根据需要，可以采用三个或更多短段串联的设计，以更适应安装的现场环境。

本发明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。

该高压绝缘光纤柱的空心绝缘导管可以通过改变其机械强度以实现固定安装和悬挂安装的不同需求。也就是说，该高压绝缘光纤柱一般是悬挂安装，如果增强空心绝缘导管的机械强度，可以作为光纤绝缘支柱，实现独立固定安装。

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发明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，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种高压绝缘光纤柱，包括有光纤芯组，其特征在于还包括：

至少两组串联的导管单元，各导管单元中有一空心绝缘子导管，该空心绝缘子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，相邻导管单元间封头引出的波纹管为两者共用的一根波纹管；

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；

所述的光纤芯组置于各空心绝缘子导管内，该组光纤芯组的两端从空心绝缘子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：相邻导管单元间共用的波纹管为高弹性波纹管。

3.根据权利要求1所述的高压绝缘光纤柱，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所述的高压绝缘光纤柱，其特征在于：在空心绝缘子导管内填充可裹住光纤的绝缘膏体。

5.根据权利要求1所述的高压绝缘光纤柱，其特征在于：所述空心绝缘子导管采用有机复合材料外绝缘的空心绝缘子导管。

6.根据权利要求5所述的高压绝缘光纤柱，其特征在于：所述空心绝缘子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：一对均压环分别套置于每组空心绝缘子导管的近两端处。

Images