CN107331478B - 一种采用可折叠光纤复合绝缘子的高压直流电流互感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用可折叠光纤复合绝缘子的高压直流电流互感器，包括依次自上而下连接的高压传感头、采集模块、悬式光纤复合绝缘子、低压侧光纤熔接箱和合并单元。本发明采用可折叠光纤复合绝缘子，由于每段光纤绝缘子长度都比较短，光纤与芯棒之间的空气易于排除干净，从而提高光纤绝缘子的绝缘性能；可折叠绝缘子承受的折弯力大为减小，机械性能大为提高，其运输、安装便捷性大为增加；本发明可折叠光纤复合绝缘子，折叠装置采用3个铰链串，减小了变形及断裂的可能性，安全性能大大提高；可折叠绝缘子中间部分增加椭圆形均压环，可以满足在特高压状态下的局放要求。

Description

一种采用可折叠光纤复合绝缘子的高压直流电流互感器

技术领域

本发明涉及高压直流电流互感器，具体为一种采用可折叠光纤复合绝缘子的高压直流电流互感器。

背景技术

近年来，伴随着中国电力发展步伐的不断加快，中国电网得到了迅速发展，电网系统运行电压等级不断提高，特高压交直流输电规划正在迅速铺开。产品绝缘结构与通流能力是特高压电器产品最基本的要求。

电子式电流互感器包含高压侧传感头、信号采集模块、光纤复合绝缘子、底座、信号处理模块等。其中，光纤复合绝缘子作为产品绝缘承载部件和信号传输部件，其结构设计合理性尤为重要。传统低电压等级的光纤复合绝缘子长度都比较短，光纤从空心芯棒中间孔内穿过，并用硅橡胶填充，此类绝缘子运输也比较方便。当电压等级达到800kV/1100kV时，爬电比距升高，并且随着环境污染的不断加剧，对绝缘子的污秽等级也提出了更高的要求，由此造成的结果是特高压用光纤复合绝缘子长度都在10米以上，空心芯棒、内部光缆、填充硅橡胶三者之间的配合间隙很小，在内部硅橡胶填充过程中的气泡很难处理排除，长期运行后易内部击穿闪络；并且由于绝缘子本身结构较长，安装、运输都极为不便。基于上述问题，对特高压用光纤复合绝缘子进行结构上的改进尤为重要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种采用可折叠光纤复合绝缘子的高压直流电流互感器，不仅能够满足热高压的绝缘要求，提高绝缘性能和使用性能的可靠性，而且能够实现折叠，方便产品的运输与安装。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种采用可折叠光纤复合绝缘子的高压直流电流互感器，包括依次自上而下连接的高压传感头、采集模块、悬式光纤复合绝缘子、低压侧光纤熔接箱和合并单元；

所述悬式光纤复合绝缘子包括第一段光纤绝缘子、第二段光纤绝缘子、折叠装置和中间均压环；折叠装置包括两个能够由180度相向折叠为0度的折叠端；第一段光纤绝缘子上端连接采集模块，下端连接折叠装置的一个折叠端；第二段光纤绝缘子的下端连接低压侧光纤熔接箱，上端连接折叠装置的另一个折叠端；中间均压环设置在折叠装置外部。

优选的，所述折叠装置包含三个结构相同的铰链串；所述的铰链串包括连杆和铰接在连杆两端的销，销绕铰接轴转动折叠作为折叠端；三个铰链串上位于同一端的销与对应的第一段光纤绝缘子或第二段光纤绝缘子固定连接；

三个铰链串等距并列设置，两侧的铰链串关于中间铰链串所在平面对称，且两侧的铰链串与中间铰链串呈交叉分布，所有销的转动方向均一致；三个铰链串以交叉点为中心，做X形四杆联动运动，用于第一段光纤绝缘子、第二段光纤绝缘子的折叠与展开。

进一步的，所述销的一端设置轴向开口，另一端同轴设置螺杆；铰接轴设置在轴向开口内与连杆铰接，螺杆与配合的螺母与对应端的第一段光纤绝缘子或第二段光纤绝缘子固定连接。

再进一步的，第一段光纤绝缘子的下法兰上均匀设置有与同侧螺杆对应的三个通孔，第二段光纤绝缘子上法兰上均匀设置有与同侧螺杆对应的三个通孔；下法兰上的三个通孔和上法兰上的三个通孔，以交叉点为中心呈中心对称布置。

优选的，第一段光纤绝缘子和第二段光纤绝缘子中光纤集成在芯棒与伞群之间，或者集成在芯棒中间孔内。

优选的，折叠装置中连接光纤从第一段光纤绝缘子下法兰的中间孔穿过，从第二段光纤绝缘子上法兰的中间孔进入第二段光纤绝缘子，两个中间孔之间连接有套设在光纤外部的金属软管。

优选的，所述的中间均压环呈椭圆形分体设置，其包括两个半环和卡箍，一个半环通过卡箍安装在第一段光纤绝缘子和第二段光纤绝缘子上，两个半环通过螺钉固定对接。

优选的，所述的高压传感头上设置有高压侧均压环，悬式光纤复合绝缘子和低压侧光纤熔接箱的连接处设置有低压侧均压环。

进一步的，低压侧均压环为分体圆环状均压环。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明采用可折叠光纤复合绝缘子，由于每段光纤绝缘子长度都比较短，光纤与芯棒之间的空气易于排除干净，从而提高光纤绝缘子的绝缘性能。相比于10几米长的绝缘子，可折叠绝缘子承受的折弯力大为减小，机械性能大为提高，其运输、安装便捷性大为增加。本发明可折叠光纤复合绝缘子，折叠装置采用3个铰链串，工作时重心位于3个铰链串交叉点，相比于使用1个铰链串折叠绝缘子，每个铰链串受力小，比较均横，减小了变形及断裂的可能性，安全性能大大提高。可折叠绝缘子中间部分增加椭圆形均压环，可以满足在特高压状态下的局放要求。

附图说明

图1为本发明实例中所述的高压直流电流互感器示意图。

图2为本发明实例中所述的折叠装置及装配示意图。

图3为本发明实例中所述的均压环的结构示意图。

图4为图3中均压环的半剖视图。

图中：1.高压传感头，2.高压侧均压环，3.采集模块，4.悬式光纤复合绝缘子，4-1.第一段光纤绝缘子，4-1-1.下法兰，4-1-1a.孔，4-1-1b.孔，4-1-1c.孔，4-2.第二段光纤绝缘子，4-2-1.下法兰，4-2-1a.孔，4-2-1b.孔，4-2-1c.孔，4-3.折叠装置，4-3-1.铰链串，4-3-11.销，4-3-11＇.销，4-3-12.连杆，4-3-2.铰链串，4-3-21.销，4-3-21＇.销，4-3-22.连杆，4-3-3.铰链串，4-3-31.销，4-3-31＇.销，4-3-32.连杆，4-4.中间均压环，4-4-1.半环，4-4-2.半环，4-4-3卡箍，5.低压侧均压环，6.低压侧光纤熔接箱，7.合并单元。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种采用可折叠光纤复合绝缘子的高压直流电流互感器，如图1所示，包含高压传感头1、高压侧均压环2、采集模块3、悬式光纤复合绝缘子4、低压侧均压环5、低压侧光纤熔接箱6和合并单元7。

所述悬式光纤复合绝缘子4为可折叠悬式光纤复合绝缘子，包括第一段光纤绝缘子4-1、第二段光纤绝缘子4-2、折叠装置4-3、中间均压环4-4；光纤绝缘子4通过折叠装置4-3实现第一段光纤绝缘子4-1、第二段光纤绝缘子4-2的连接以及折叠与展开。

如图2所示，第一段光纤绝缘子4-1下法兰4-1-1开有孔4-1-1a、孔4-1-1b、孔4-1-1c、孔4-1-1d和第二段光纤绝缘子4-2上法兰4-2-1孔4-2-1a、孔4-2-1b、孔4-2-1c、孔4-2-1d。法兰4-1-1与法兰4-2-1大小和开孔位置一样，孔4-1-1b与孔4-1-1c、孔4-2-1b与孔4-2-1c关于孔4-1-1a、孔4-2-1a所在中心面1对称，中心面2与中心面1正交，孔4-1-1a、孔4-1-1b、孔4-1-1c、孔4-2-1a、孔4-2-1b、孔4-2-1c到中心面2的距离均相等，孔4-1-1d与孔4-2-1d为法兰中心孔。

安装时法兰4-1-1与法兰4-1-1上的孔在空间分布上呈反向对称状态。

所述折叠装置4-3，包含3个结构一样的铰链串4-3-1、铰链串4-3-2、铰链串4-3-3。

铰链串4-3-1、4-3-2、4-3-3两端为与下法兰4-1-1和上法兰4-2-1连接，具体的孔4-1-1a与孔4-2-1a、孔4-1-1b与孔4-2-1b、孔4-1-1c与孔4-2-1c通过螺杆螺母分别连接的销4-3-11与销4-3-11＇、销4-3-21与销4-3-21＇、销4-3-31与销4-3-31＇，中间为与分别销构成6个铰链连接的连杆4-3-12、4-3-22、4-3-32。

销4-3-11、销4-3-21、销4-3-31、销4-3-11＇、销4-3-21＇、销4-3-31＇开口方向与中心面1平行。

所述铰链串4-3-2、铰链串4-3-3关于铰链串4-3-1所在中心面对称，与铰链串4-3-1交叉分布，铰链串4-3-2、铰链串4-3-3与铰链串4-3-1以交叉点为中心，做X形四杆联动运行，并以此来实现光纤绝缘子的折叠与展开。

第一段光纤绝缘子4-1、第二段光纤绝缘子4-2中光纤集成在芯棒与伞群之间，或者集成在芯棒中间孔内。

光纤上端露头部分进入采集模块3与采集单元3-1连接，下端露头部分与合并单元7连接。

中间部分连接光纤从第一段光纤绝缘子4-1下法兰4-1-1中间孔4-1-1d穿过，从第二段光纤绝缘子4-2上法兰4-2-1中间孔4-2-1d进入第二段光纤绝缘子4-2，在中间孔4-1-1d与中间孔4-2-1d之间连接有金属软管，用来密封、保护中间部分连接光纤。

在第一段光纤绝缘子4-1、第二段光纤绝缘子4-2的连接部分装有椭圆形分体的中间均压环4-4。

如图3和图4所示，中间均压环4-4由半环4-4-1、半环4-4-2、卡箍4-4-3组成，半环4-4-1通过卡箍4-4-3安装在悬式光纤复合绝缘子4上，半环4-4-2通过螺钉与半环4-4-1对接。

如图1所示，低压侧均压环5为分体圆环状均压环。

具体的，本发明一种采用可折叠光纤复合绝缘子高压直流电流互感器，将高压传感头1、高压侧均压环2、采集模块3、悬式光纤复合绝缘子4、低压侧均压环5、低压侧光纤熔接箱6、合并单元7。悬式光纤复合绝缘子4采用可折叠光纤复合绝缘子，实现电气绝缘，同时将采集单元3-1采集的高压传感头1测量的一次电流信号通过其内置光纤传输到合并单元7，从而实现对一次电流的测量。

其安装流程如下：

1)安装高压传感头1；

2)将高压侧均压环2与高压传感头1组装好；

3)将折叠好的悬式光纤复合绝缘子4展开，头部与采集模块3安装好，下部与低压侧光纤熔接箱6安装好，确保复合绝缘子折叠方向与采集模块3、光纤熔接箱6的正面垂直；

4)将采集模块3与高压传感头1进行对接；

5)将高压直流电流互感器悬挂起来；

6)安装中间均压环4-4和低压侧均压环6。

其中，可折叠光纤绝缘子4实现复合绝缘子与折叠装置、光纤的集成，实现光纤复合绝缘子的折叠功能。其加工流程如下：

1)将第一段光纤绝缘子4-1芯棒、第二段光纤绝缘子4-1芯棒与两端金具固定；

2)将第一段光纤绝缘子4-1芯棒及金具、第二段光纤绝缘子4-1芯棒及金具用折叠装置连接起来；

3)将光纤穿过第一段光纤绝缘子4-1芯棒光纤槽、金属软管、第二段光纤绝缘子4-1芯棒光纤槽并固定；

4)将第一段光纤绝缘子4-1芯棒、第二段光纤绝缘子4-1芯棒与伞裙浇注在一起。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (1)

1.一种采用可折叠光纤复合绝缘子的高压直流电流互感器，其特征在于，由依次自上而下连接的高压传感头(1)、采集模块(3)、悬式光纤复合绝缘子(4)、低压侧光纤熔接箱(6)和合并单元(7)组成；

所述悬式光纤复合绝缘子(4)包括第一段光纤绝缘子(4-1)、第二段光纤绝缘子(4-2)、折叠装置(4-3)和中间均压环(4-4)；折叠装置(4-3)包括两个能够由180度相向折叠为0度的折叠端；第一段光纤绝缘子(4-1)上端连接采集模块(3)，下端连接折叠装置(4-3)的一个折叠端；第二段光纤绝缘子(4-2)的下端连接低压侧光纤熔接箱(6)，上端连接折叠装置(4-3)的另一个折叠端；中间均压环(4-4)设置在折叠装置(4-3)外部；

第一段光纤绝缘子(4-1)和第二段光纤绝缘子(4-2)中光纤集成在芯棒与伞群之间，或者集成在芯棒中间孔内；

折叠装置(4-3)中连接光纤从第一段光纤绝缘子(4-1)下法兰(4-1-1)的中间孔穿过，从第二段光纤绝缘子(4-2)上法兰(4-2-1)的中间孔进入第二段光纤绝缘子(4-2)，两个中间孔之间连接有套设在光纤外部的金属软管；

所述的中间均压环(4-4)呈椭圆形分体设置，其包括两个半环和卡箍，一个半环通过卡箍安装在第一段光纤绝缘子(4-1)和第二段光纤绝缘子(4-2)上，两个半环通过螺钉固定对接；

所述折叠装置(4-3)包含三个结构相同的铰链串；所述的铰链串包括连杆和铰接在连杆两端的销，销绕铰接轴转动折叠作为折叠端；三个铰链串上位于同一端的销与对应的第一段光纤绝缘子(4-1)或第二段光纤绝缘子(4-2)固定连接；

三个铰链串等距并列设置，两侧的铰链串关于中间铰链串所在平面对称，且两侧的铰链串与中间铰链串呈交叉分布，所有销的转动方向均一致；三个铰链串以交叉点为中心，做X形四杆联动运动，用于第一段光纤绝缘子(4-1)、第二段光纤绝缘子(4-2)的折叠与展开；

所述销的一端设置轴向开口，另一端同轴设置螺杆；铰接轴设置在轴向开口内与连杆铰接，螺杆与配合的螺母与对应端的第一段光纤绝缘子(4-1)或第二段光纤绝缘子(4-2)固定连接；第一段光纤绝缘子(4-1)的下法兰(4-1-1)上均匀设置有与同侧螺杆对应的三个通孔，第二段光纤绝缘子(4-2)上法兰(4-2-1)上均匀设置有与同侧螺杆对应的三个通孔；下法兰(4-1-1)上的三个通孔和上法兰(4-2-1)上的三个通孔，以交叉点为中心呈中心对称布置；

所述的高压传感头(1)上设置有高压侧均压环(2)，悬式光纤复合绝缘子(4)和低压侧光纤熔接箱(6)的连接处设置有低压侧均压环(5)；低压侧均压环(5)为分体圆环状均压环。

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