CN102509590A - 用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子及制备方法，该光纤复合绝缘子包括绝缘子本体，该绝缘子本体具有与高压母排固定相连的第一装配面以及与开关设备壳体相连的第二装配面；该光纤复合绝缘子还包括浇注于绝缘子本体内的光纤、导热嵌件以及光纤接口嵌件，该光纤一端与光纤接口嵌件相连，另一端部则形成有光纤光栅，该光纤光栅嵌设于导热嵌件内，该导热嵌件平齐或高于第一装配面而感应高压母排的温度，该光纤接口嵌件则供与光解调器相连。本发明可即时获知当前高压母排的温度信息，并且具有精度高、抗干扰能力强和实施简单的特点；另外本发明采用的制备方法，还具有简单和易于大规模生产加工的功效。

Description

用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子及制备方法

技术领域

本发明涉及高压开关设备母线的在线检测技术领域，更具体的说涉及一种用于高压测量母排温度的光纤复合绝缘子及其制备方法。

背景技术

发电厂、变电站的高压开关柜是保证输配电系统安全可靠运行的关键部件之一，高压开关柜正常工作与否关系着电力系统的稳定性，因此确保高压开关柜可靠运行尤其重要。据统计，电力系统发生事故的原因中有相当一部分与热问题有关。

在开关设备长期运行过程中，开关柜中的高压开关触头、母线搭接点等部位通常会因为安装搭接不当或老化而使得接触电阻过大，并造成主回路温度异常。若未能及时获知此变化，继续运行，则会进一步加剧发热和氧化，并产生恶性循环，进而出现诸如触指熔化脱落、触头烧毁以及相邻绝缘材料劣化等现象，最后甚至会起火，发生事故，严重地甚至造成击穿、爆炸等恶性事故。

长期以来，因为高压开关柜的主回路（主要是指触臂、触头和母线）处于高电位环境，在直接测量条件下无法解决高压绝缘、高低电位下电气隔离等各类问题，使得断路器主回路温度在线监测一直是一个难题。

目前，主要是通过以下几种手段直接或间接检测主回路温升：变色片、红外线成像及测温技术、通过金属导线埋设温度传感器测温或者光纤光栅测温。其中，光纤光栅测温系统具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘和高灵敏度等优点，很好地解决了高压开关柜母排测温的难题，但也仍存在一些弊端，比如：将光纤光栅传感器固定于高压母排的壳体和夹具会导致高压开关设备结构改变，母排同壳体之间的空间净距减小，绝缘等级下降，大大增加了发生高压击穿、短路的风险。而如果简单黏贴固定，又会由于日久、小动物接触等原因脱落，造成监控失效，增加维护成本和运行人员的负担。

有鉴于此，本发明人针对现有高压开关柜的在线监测技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子，其能在高压母排上不外加任何设备的情况下，测量高电压环境下高压开关设备母排的温度，以解决现有由于在母排上安装光纤光栅测温传感器造成空气净距减小、绝缘等级下降的问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子，该光纤复合绝缘子包括绝缘子本体，该绝缘子本体具有与高压母排固定相连的第一装配面以及与开关设备壳体相连的第二装配面；其中，该光纤复合绝缘子还包括浇注于绝缘子本体内的光纤、导热嵌件以及光纤接口嵌件，该光纤一端与光纤接口嵌件相连，另一端部则形成有光纤光栅，该光纤光栅嵌设于导热嵌件内，该导热嵌件平齐或高于第一装配面而感应高压母排的温度，该光纤接口嵌件则供与光解调器相连。

进一步，该导热嵌件在相背于高压母排的一侧形成有盲孔，该光纤上除光纤光栅位置的外表面都套装有热缩套管，该光纤光栅以及热缩套管的端部沉设入盲孔中。

进一步，该光纤光栅的长度为10～20mm。

进一步，该绝缘子本体采用浇注的方式成型。

进一步，该绝缘子本体采用环氧树脂浇注成型。

本发明的第二目的在于提供一种用于高压母排温度测量的光纤复合绝缘子的制备方法，其中，包括如下步骤：

①、预装配：将光纤光栅与光纤相连并一起嵌设入导热嵌件内，同时还将光纤的另端与光纤接口嵌件相连而形成装配体；

②、定位：将经预装配好的装配体固定在浇注模具内；

③、浇注：将绝缘子本体的液态材料注入到浇注模具内而填满整个模具型腔；

④、固化成型：将浇注好的模具放置在固化温箱内进行固化，待固化后经脱模以及切割水口料后得到成品。

进一步，在步骤①的预装配中，该光纤光栅与光纤之间的连接是采用熔接的方式。

进一步，在步骤①的预装配中，还包括在光纤上除光纤光栅位置的外表面套设热缩套管的步骤，并且光纤光栅和热缩套管端部均沉设入导热嵌件的盲孔中，而保持光纤光栅外表面不与导热嵌件的表面接触。

进一步，在步骤②的定位中，该装配体是通过一紧固嵌件而固定在浇注模具内。

进一步，该步骤③的浇注中，该液态材料为环氧树脂。

采用上述结构后，本发明涉及的光纤复合绝缘子，其当高压母排固定在光纤复合绝缘子的第一装配面时，该导热嵌件会与高压母排保持良好的表面接触，即让导热嵌件能与高压母排具有同样的温度；由此本发明基于光纤光栅温度传感原理，其以光纤光栅为传感部件，能方便地通过与光纤接口嵌件相连的光解调器而测出导热嵌件的温度，如此即可获知当前高压母排的温度信息，并且具有精度高、抗干扰能力强以及实施简单的特点；同时采用本发明涉及的制备方法，其可以快速成型出上述光纤复合绝缘子，并具有简单和易于大规模生产加工的功效。

附图说明

图1为本发明涉及一种用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示的光纤复合绝缘子与母线铜排和开关设备相连接时的结构示意图。

图中：

光纤复合绝缘子     100

绝缘子本体         1       第一装配面        11

第二装配面         12      光纤              2

导热嵌件           3       盲孔              31

光纤接口嵌件       4       光纤光栅          5

热缩套管           6       高压母排          200

锁固螺钉           300     开关设备壳体      400。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1和图2所示，其为本发明涉及一种用于测量高压母排200温度的光纤复合绝缘子100较佳实施例，该光纤复合绝缘子100包括绝缘子本体1，该绝缘子本体1具有第一装配面11和第二装配面12，该第一装配面11与高压母排200固定相连，具体其可以采用锁固螺钉300的方式直接固定；该第二装配面12则可与开关设备壳体400相连，其亦可以采用锁固螺钉300的方式直接相连。

本发明的改进之处在于：该光纤复合绝缘子100还包括：光纤2、导热嵌件3以及光纤接口嵌件4，该光纤2、导热嵌件3和光纤接口嵌件4都是浇注成型在绝缘子本体1内，该导热嵌件3可以由导热性佳的材质制成，比如可以采用金属材质；该光纤2一端与光纤接口嵌件4相连，另一端部则形成有光纤光栅5，该光纤光栅5嵌设于导热嵌件3内，该导热嵌件3平齐或高于第一装配面11而感应高压母排200的温度，该光纤接口嵌件4则可供与光解调器（图中未示出）相连。优选地，该导热嵌件3高出于第一装配面11的高度小于1mm，而该光纤光栅5的长度则为10～20mm。

作为进一步改进的方案，该导热嵌件3在相背于高压母排200的一侧形成有盲孔31，该光纤2上除光纤光栅5位置的外表面都套装有热缩套管6，该光纤光栅5以及热缩套管6的端部均沉设入盲孔31中，并保持光纤光栅5外表面不与导热嵌件3的表面接触。基于光纤光栅测温是利用光的折射变化，对温度进行标定的；即如果同其他物体表面接触，在接触的地方介质会发生变化，从而导致折射频谱也发生变化，即形成测量误差。如此，其能让该光纤光栅5在感测温度时具有灵敏度高的特点。另外，该绝缘子本体1则可以采用采用环氧树脂或者其它高分子材料浇注成型；优选的，在该盲孔的封口处还可以通过套设一层或者多层的热缩套而起到密封盲孔的作用。

这样，本发明涉及的光纤复合绝缘子100，其当高压母排200固定在光纤复合绝缘子100的第一装配面11时，该导热嵌件3会与高压母排200保持良好的表面接触，即让导热嵌件3能与高压母排200具有同样的温度；由此本发明基于光纤光栅5温度传感原理，其以光纤光栅5为传感部件，能方便地通过与光纤接口嵌件4相连的光解调器而测出导热嵌件3的温度，如此即可获知当前高压母排200的温度信息，并且具有精度高、抗干扰能力强以及实施简单的特点。

光纤光栅温度传感器的原理为：

光纤光栅的反射率或透射峰的波长与光栅的折射率调制周期以及纤芯折射率有关。当宽带光源入射到布喇格光栅时，会因为折射率的改变而折射、透射或反射，其中反射要符合布喇格条件，即光的反射波长要满足下列光纤方程：

                                                              

式中：

为光纤布喇格光栅的中心波长；

为光纤芯区有效折射率；

为布喇格光栅周期。由上式可知，光纤布喇格光栅的布喇格波长随着

和

的改变而改变，任何使和

发生改变的物理过程如热负荷或外界力等都将使导致光纤布喇格光栅的反射或透射峰波长漂移。通过对布喇格波长反射或透射光谱的检测，实现温度量和应变量的绝对监测。其灵敏度范围大约为10-11pm/℃，也就是说，温度每变化1度，可造成10皮米到11皮米的波长变化。

为了让本发明能充分公开，本发明还提供一种用于高压母排200温度测量的光纤复合绝缘子100的制备方法，其中，包括如下步骤：

①、预装配：将光纤光栅5与光纤2相连并一起嵌设入导热嵌件3内，同时还将光纤2的另端与光纤接口嵌件4相连而形成装配体；优选地，该光纤光栅5与光纤2之间的连接是采用熔接的方式；而且在本步骤中，还包括在光纤2上除光纤光栅5位置的外表面套设热缩套管6的步骤，并且光纤光栅5和热缩套管6端部均沉设入导热嵌件3的盲孔31中，而保持光纤光栅5外表面不与导热嵌件3的表面接触；

②、定位：将经预装配好的装配体固定在浇注模具内；在此步骤中，该装配体是优选通过一紧固嵌件而固定在浇注模具内；

③、浇注：将绝缘子本体1的液态材料注入到浇注模具内而填满整个模具型腔，该液态材料可以采用环氧树脂；

④、固化成型：将浇注好的模具放置在固化温箱内进行固化，待固化后经脱模以及切割水口料后得到成品。

采用本发明涉及的制备方法，其采用浇注的方式，可以快速成型出上述光纤复合绝缘子100，并具有简单和易于大规模生产加工的功效。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (10)

1.一种用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子，该光纤复合绝缘子包括绝缘子本体，该绝缘子本体具有与高压母排固定相连的第一装配面以及与开关设备壳体相连的第二装配面；其特征在于，该光纤复合绝缘子还包括浇注于绝缘子本体内的光纤、导热嵌件以及光纤接口嵌件，该光纤一端与光纤接口嵌件相连，另一端部则形成有光纤光栅，该光纤光栅嵌设于导热嵌件内，该导热嵌件平齐或高于第一装配面而感应高压母排的温度，该光纤接口嵌件则供与光解调器相连。

2.如权利要求1所述的用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子，其特征在于，该导热嵌件在相背于高压母排的一侧形成有盲孔，该光纤上除光纤光栅位置的外表面都套装有热缩套管，该光纤光栅以及热缩套管的端部沉设入盲孔中。

3.如权利要求1所述的用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子，其特征在于，该光纤光栅的长度为10～20mm。

4.如权利要求1所述的一种用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子，其特征在于，该绝缘子本体采用浇注的方式成型。

5.如权利要求4所述的用于测量高压母排温度的光纤复合绝缘子，其特征在于，该绝缘子本体采用环氧树脂浇注成型。

6.一种用于高压母排温度测量的光纤复合绝缘子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

①、预装配：将光纤光栅与光纤相连并一起嵌设入导热嵌件内，同时还将光纤的另端与光纤接口嵌件相连而形成装配体；

②、定位：将经预装配好的装配体固定在浇注模具内；

③、浇注：将绝缘子本体的液态材料注入到浇注模具内而填满整个模具型腔；

④、固化成型：将浇注好的模具放置在固化温箱内进行固化，待固化后经脱模以及切割水口料后得到成品。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤①的预装配中，该光纤光栅与光纤之间的连接是采用熔接的方式。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤①的预装配中，还包括在光纤上除光纤光栅位置的外表面套设热缩套管的步骤，并且光纤光栅和热缩套管端部均沉设入导热嵌件的盲孔中，而保持光纤光栅外表面不与导热嵌件的表面接触。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤②的定位中，该装配体是通过一紧固嵌件而固定在浇注模具内。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，该步骤③的浇注中，该液态材料为环氧树脂。