CN105047331A - 智能玻璃纤维管及其制备方法和采用该纤维管的绝缘子 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力输变电绝缘设备技术领域，尤其是涉及一种智能玻璃纤维管及其制备方法和采用该纤维管的绝缘子。它解决了现有玻璃纤维管强度低等技术问题。包括绝缘管体，所述的绝缘管体由环氧树脂和玻璃纤维固化而成，其特征在于，所述的绝缘管体内设有固化在绝缘管体内的至少一根光纤，所述的光纤一端位于绝缘管体的一端，所述的光纤另一端位于绝缘管体的另一端。优点在于：机械强度高，且绝缘性好，同时解决了外套材料与内部光纤护套材料存在多界面问题，并且大大增强了设备在运行过程中数据传输的稳定性，同时也不影响设备的绝缘可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电力输变电绝缘设备技术领域，尤其是涉及一种智能玻璃纤维管及其制备方法和采用该纤维管的绝缘子。
背景技术
随着特高压、智能电网、远距离大功率通讯及新能源产业的发展，高压端信号采集的可靠性越来越受到重视。由于采用电信号传感方式会存在易受电磁干扰、影响测量精度及绝缘性能的问题，因此利用光电分离方法采集传输数据已成为一种趋势。采用光信号传输能够高精度传输高压设备的机械性能、电气性能数据并有效解决电磁干扰的问题。目前主要采取的方式是在光缆外包覆硅橡胶护套再粘接伞裙后作为一个独立元件使用或者在绝缘结构中以植入方式加入带保护套的光纤或光纤跳线。这种结构的缺点是：1、机械强度低、长期可靠性差；2、外套材料与内部光纤护套材料存在多界面问题,这样易导致绝缘性能以及信号传输稳定性差；3、设备的结构复杂，体积较大，应用受到限制。
为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种复合光纤套管[申请号：200910208550.1]，包括外表面设有凹槽的环氧玻璃钢桶和套在环氧玻璃钢桶外的伞裙护套,所述环氧玻璃钢桶的凹槽中设置有光纤。上述方案在一定程度上改进了光纤套管绝缘可靠性差的问题，但是该方案依然存在：结构设计不够合理，机械强度低、长期可靠性差，外套材料与内部光纤护套材料存在多界面问题等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，机械强度高的智能玻璃纤维管。
本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种安装稳定性好的采用智能玻璃纤维管的绝缘子。
本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种加工过程简单的制备智能玻璃纤维管的方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本智能玻璃纤维管，包括绝缘管体，所述的绝缘管体由环氧树脂和玻璃纤维固化而成，其特征在于，所述的绝缘管体内设有固化在绝缘管体内的至少一根光纤，所述的光纤一端位于绝缘管体的一端，所述的光纤另一端位于绝缘管体的另一端。通过将光纤固化于由环氧树脂和玻璃纤维制成绝缘管体内，这样提高了本绝缘管体的机械强度，且绝缘性好，同时解决了外套材料与内部光纤护套材料存在多界面带来的绝缘性能以及信号传输稳定性差的问题。
在上述的智能玻璃纤维管中，所述的光纤呈螺旋形周向绕设和/或轴向延伸设置并被固化在绝缘管体内，所述的光纤的两端分别伸出绝缘管体外。优选地，这里的光纤采用螺旋形缠绕在绝缘管体内。
在上述的智能玻璃纤维管中，所述的绝缘管体包括内芯管和位于内芯管外围的外层管，所述的光纤位于内芯管和外层管之间且内芯管和外层管固化为一体式结构。
在上述的智能玻璃纤维管中，所述的内芯管为玻璃纤维螺旋缠绕管或玻璃纤维引拔管，所述的外层管为玻璃纤维螺旋缠绕管或玻璃纤维引拔管。
在上述的智能玻璃纤维管中，所述的光纤为石英裸纤，且所述的光纤包括纤芯，所述的纤芯周向外侧依次设置有光学包层与涂覆层；所述的光纤为单模裸纤、多模裸纤或保偏光纤裸纤中的任意一种；所述的玻璃纤维为Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱。
采用上述的智能玻璃纤维管的绝缘子，包括智能玻璃纤维管，所述的智能玻璃纤维管外围套设有具有伞裙的绝缘套，其特征在于，所述的智能玻璃纤维管两端分别固定有套于智能玻璃纤维管端部外围的安装座，所述的安装座的外端具有法兰盘，在安装座的侧部开有接线窗口，所述的接线窗口内设有与光纤相连的光纤接口，所述的接线窗口上可拆卸连接有封装盖板。即这里的光纤露出智能玻璃纤维管的端部且由接线窗口穿出，这样便于光纤与外部设备的连接以及便于本绝缘子的安装固定。
制备上述的智能玻璃纤维管的方法如下所述：智能玻璃纤维管的制备方法，其特征在于，本方法包括下述步骤：
A、设置光纤：将至少一根光纤设置在由浸渍环氧树脂的玻璃纤维制成的内芯管外表面，然后在内芯管外围设置由浸渍环氧树脂的玻璃纤维制成的外层管；
B、固化：将内芯管和外层管固化为一体式结构，获得智能玻璃纤维管毛坯，且所述的光纤一端位于智能玻璃纤维管毛坯的一端，所述的光纤另一端位于智能玻璃纤维管毛坯的另一端；
C、后处理：将智能玻璃纤维管毛坯进行机加工，达到所需加工要求，从而制得智能玻璃纤维管。
即通过将光纤设置在内芯管与外层管之间且光纤两端分别位于智能纤维管端部使得本绝缘管体的便于制造，同时使得智能纤维管机械强度高、绝缘性好以及解决信号传输稳定性差的问题。
在上述的方法中，在上述的步骤A中，所述的内芯管由呈螺旋形绕制在芯模上的浸渍环氧树脂的玻璃纤维绕制而成，在内芯管外围呈螺旋形周向绕设至少一根光纤，然后再由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制形成所述的外层管；在上述的步骤B中，所述的内芯管和外层管同时固化成型。
作为另一个优选方案，在上述的方法中，在上述的步骤A中，所述的内芯管为由浸渍环氧树脂的玻璃纤维经引拔并固化而成玻璃纤维引拔管,然后在内芯管外围呈螺旋形周向绕设至少一根光纤，然后再由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制形成所述的外层管；在上述的步骤B中，再通过一次固化将内芯管和外层管固化为一体式结构。
在上述的方法中，在上述的步骤A中，玻璃纤维采用Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱，且玻璃纤维先进行预处理，预处理的温度控制在35℃-60℃之间，湿度控制在40％-55％，且将玻璃纤维与环氧树脂分别在胶槽与小车上安置完毕；浸渍环氧树脂的玻璃纤维绕制时的缠绕角度大小为30°-65°，缠绕转速控制在30r/min-50r/min；在步骤B中：固化分为三个阶段，且初始阶段温度控制在40℃-80℃，二段固化温度控制在80℃-120℃，三段固化温度为120℃-160℃，总固化时长为11h-15h。
与现有的技术相比，本智能玻璃纤维管及其制备方法和采用该纤维管的绝缘子的优点在于：机械强度高，且绝缘性好，同时解决了外套材料与内部光纤护套材料存在多界面问题，并且大大增强了设备在运行过程中数据传输的稳定性，同时也不影响设备的绝缘可靠性。
附图说明
图1是本发明提供的智能玻璃纤维管的结构示意图。
图2是本发明提供的光纤的结构示意图。
图3是本发明提供的采用智能玻璃纤维管的绝缘子的结构示意图。
图中，绝缘管体1、内芯管11、外层管12、光纤2、纤芯21、光学包层22、涂覆层23、智能玻璃纤维管3、绝缘套4、伞裙41、安装座5、法兰盘51、接线窗口52、光纤接口53、封装盖板54。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
如图1-3所示，本实施例中，智能玻璃纤维管，包括绝缘管体1，绝缘管体1由环氧树脂和玻璃纤维固化而成，绝缘管体1内设有固化在绝缘管体1内的至少一根光纤2，光纤2一端位于绝缘管体1的一端，光纤2另一端位于绝缘管体1的另一端，通过将光纤2固化于由环氧树脂和玻璃纤维制成绝缘管体1内，这样提高了本绝缘管体的机械强度，且绝缘性好，同时解决了外套材料与内部光纤护套材料存在多界面带来的绝缘性能以及信号传输稳定性差的问题。
具体地，本实施例中的光纤2呈螺旋形周向绕设和/或轴向延伸设置并被固化在绝缘管体1内，光纤2的两端分别伸出绝缘管体1外，优选地，这里的光纤2采用螺旋形缠绕在绝缘管体1内。其中，本实施例中的绝缘管体1包括内芯管11和位于内芯管11外围的外层管12，光纤2位于内芯管11和外层管12之间且内芯管11和外层管12固化为一体式结构。优选地，这里的内芯管11为玻璃纤维螺旋缠绕管或玻璃纤维引拔管，外层管12为玻璃纤维螺旋缠绕管或玻璃纤维引拔管。优选地，本实施例中的光纤2为石英裸纤，且光纤2包括纤芯21，纤芯21周向外侧依次设置有光学包层22与涂覆层23；光纤2为单模裸纤、多模裸纤或保偏光纤裸纤中的任意一种；玻璃纤维为Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱。
本实施例中制备智能玻璃纤维管的方法，包括下述步骤：A、设置光纤：将至少一根光纤2设置在由浸渍环氧树脂的玻璃纤维制成的内芯管11外表面，然后在内芯管11外围设置由浸渍环氧树脂的玻璃纤维制成的外层管12；B、固化：将内芯管11和外层管12固化为一体式结构，获得智能玻璃纤维管毛坯，且光纤2一端位于智能玻璃纤维管毛坯的一端，光纤2另一端位于智能玻璃纤维管毛坯的另一端；C、后处理：将智能玻璃纤维管毛坯进行机加工，达到所需加工要求，从而制得智能玻璃纤维管。
在上述的步骤A中，内芯管11由呈螺旋形绕制在芯模上的浸渍环氧树脂的玻璃纤维绕制而成，在内芯管11外围呈螺旋形周向绕设至少一根光纤2，然后再由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制形成外层管12；在上述的步骤B中，内芯管11和外层管12同时固化成型。在上述的步骤A中，玻璃纤维采用Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱，且玻璃纤维先进行预处理，预处理的温度控制在35℃-60℃之间，湿度控制在40％-55％，且将玻璃纤维与环氧树脂分别在胶槽与小车上安置完毕；浸渍环氧树脂的玻璃纤维绕制时的缠绕角度大小为30°-65°，缠绕转速控制在30r/min-50r/min；在步骤B中：固化分为三个阶段，且初始阶段温度控制在40℃-80℃，二段固化温度控制在80℃-120℃，三段固化温度为120℃-160℃，总固化时长为11h-15h。
如图3所示，本实施例中的采用智能玻璃纤维管的绝缘子，包括智能玻璃纤维管3，智能玻璃纤维管3外围套设有具有伞裙41的绝缘套4，智能玻璃纤维管3两端分别固定有套于智能玻璃纤维管3端部外围的安装座5，安装座5的外端具有法兰盘51，在安装座5的侧部开有接线窗口52，接线窗口52内设有与光纤2相连的光纤接口53，接线窗口52上可拆卸连接有封装盖板54，即这里的光纤2露出智能玻璃纤维管3的端部且由接线窗口52穿出，这样便于光纤2与外部设备的连接以及便于本绝缘子的安装固定。
实施例二
本实施例的结构、原理以及实施步骤与实施例一类似，不同的地方在于，本实施例中的制备智能玻璃纤维管的方法的步骤A中，内芯管11为由浸渍环氧树脂的玻璃纤维经引拔并固化而成玻璃纤维引拔管,然后在内芯管11外围呈螺旋形周向绕设至少一根光纤2，然后再由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制形成外层管12；在上述的步骤B中，再通过一次固化将内芯管11和外层管12固化为一体式结构。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了绝缘管体1、内芯管11、外层管12、光纤2、纤芯21、光学包层22、涂覆层23、智能玻璃纤维管3、绝缘套4、伞裙41、安装座5、法兰盘51、接线窗口52、光纤接口53、封装盖板54等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种智能玻璃纤维管，包括绝缘管体(1)，所述的绝缘管体(1)由环氧树脂和玻璃纤维固化而成，其特征在于，所述的绝缘管体(1)内设有固化在绝缘管体(1)内的至少一根光纤(2)，所述的光纤(2)一端位于绝缘管体(1)的一端，所述的光纤(2)另一端位于绝缘管体(1)的另一端。
2.根据权利要求1所述的智能玻璃纤维管，其特征在于，所述的光纤(2)呈螺旋形周向绕设和/或轴向延伸设置并被固化在绝缘管体(1)内，所述的光纤(2)的两端分别伸出绝缘管体(1)外。
3.根据权利要求1或2所述的智能玻璃纤维管，其特征在于，所述的绝缘管体(1)包括内芯管(11)和位于内芯管(11)外围的外层管(12)，所述的光纤(2)位于内芯管(11)和外层管(12)之间且内芯管(11)和外层管(12)固化为一体式结构。
4.根据权利要求3所述的智能玻璃纤维管，其特征在于，所述的内芯管(11)为玻璃纤维螺旋缠绕管或玻璃纤维引拔管，所述的外层管(12)为玻璃纤维螺旋缠绕管或玻璃纤维引拔管。
5.根据权利要求3所述的智能玻璃纤维管，其特征在于，所述的光纤(2)为石英裸纤，且所述的光纤(2)包括纤芯(21)，所述的纤芯(21)周向外侧依次设置有光学包层(22)与涂覆层(23)；所述的光纤(2)为单模裸纤、多模裸纤或保偏光纤裸纤中的任意一种；所述的玻璃纤维为Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱。
6.一种采用权利要求1-5中任意一项所述的智能玻璃纤维管的绝缘子，包括智能玻璃纤维管(3)，所述的智能玻璃纤维管(3)外围套设有具有伞裙(41)的绝缘套(4)，其特征在于，所述的智能玻璃纤维管(3)两端分别固定有套于智能玻璃纤维管(3)端部外围的安装座(5)，所述的安装座(5)的外端具有法兰盘(51)，在安装座(5)的侧部开有接线窗口(52)，所述的接线窗口(52)内设有与光纤(2)相连的光纤接口(53)，所述的接线窗口(52)上可拆卸连接有封装盖板(54)。
7.一种制备权利要求1-5中任意一项所述的智能玻璃纤维管的方法，其特征在于，本方法包括下述步骤：
A、设置光纤：将至少一根光纤(2)设置在由浸渍环氧树脂的玻璃纤维制成的内芯管(11)外表面，然后在内芯管(11)外围设置由浸渍环氧树脂的玻璃纤维制成的外层管(12)；
B、固化：将内芯管(11)和外层管(12)固化为一体式结构，获得智能玻璃纤维管毛坯，且所述的光纤(2)一端位于智能玻璃纤维管毛坯的一端，所述的光纤(2)另一端位于智能玻璃纤维管毛坯的另一端；
C、后处理：将智能玻璃纤维管毛坯进行机加工，达到所需加工要求，从而制得智能玻璃纤维管。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在上述的步骤A中，所述的内芯管(11)由呈螺旋形绕制在芯模上的浸渍环氧树脂的玻璃纤维绕制而成，在内芯管(11)外围呈螺旋形周向绕设至少一根光纤(2)，然后再由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制形成所述的外层管(12)；在上述的步骤B中，所述的内芯管(11)和外层管(12)同时固化成型。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在上述的步骤A中，所述的内芯管(11)为由浸渍环氧树脂的玻璃纤维经引拔并固化而成玻璃纤维引拔管,然后在内芯管(11)外围呈螺旋形周向绕设至少一根光纤(2)，然后再由浸渍环氧树脂的玻璃纤维呈螺旋形绕制形成所述的外层管(12)；在上述的步骤B中，再通过一次固化将内芯管(11)和外层管(12)固化为一体式结构。
10.根据权利要求7或8或9所述的方法，其特征在于，在上述的步骤A中，玻璃纤维采用Tex1200-4800无碱无捻玻璃纤维纱，且玻璃纤维先进行预处理，预处理的温度控制在35℃-60℃之间，湿度控制在40％-55％，且将玻璃纤维与环氧树脂分别在胶槽与小车上安置完毕；浸渍环氧树脂的玻璃纤维绕制时的缠绕角度大小为30°-65°，缠绕转速控制在30r/min-50r/min；在步骤B中：固化分为三个阶段，且初始阶段温度控制在40℃-80℃，二段固化温度控制在80℃-120℃，三段固化温度为120℃-160℃，总固化时长为11h-15h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151111 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |