CN107561337A - 光纤电流互感器的制备方法及其所制备的光纤电流互感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了光纤电流互感器的制备方法及其所制备的光纤电流互感器，该法包括：将所述光纤电流互感器的光纤敏感环设于外壳模具内；浇注环氧胶，加温固化得所述光纤电流互感器。本发明所述光纤电流互感器的敏感环所用真空环氧浇注工艺集成度高，可操作性强，成本低廉，易于工业化批量生产。浇注产品外观美观，性能优越，产品性能达到市场的需求。

Description

光纤电流互感器的制备方法及其所制备的光纤电流互感器

技术领域

本发明属于电力测量设备制造领域，具体涉及一种用于电力行业的环氧浇注式光纤电流互感器制作方法及其结构。

背景技术

凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。

环氧树脂材料现在已作为主要绝缘材料大量应用于变压器、互感器和绝缘子等电力设备制造领域。

环氧树脂是电气绝缘行业起固体绝缘作用的主要材料，例如用于浇注和APG注射两大工艺生产的互感器、固封极柱及绝缘制品等产品。使用中，向其中添加固化剂、增韧剂和促进剂来改进环氧树脂产品的性能，在一定温度下浇注混合胶具有良好的流动性和填充性，，浇注成各种形状的产品。

光纤传感领域用的传感部分核心部件——光纤敏感环，已有技术一般是将光纤以一定方式缠绕在一个环状骨架上，然后再集成安装到其他部件上。由于光纤敏感环一般采用环氧或金属材料制作，本身的尺寸一般不大，光纤本身又比较脆弱需要保护，安装光纤敏感环面临绝缘和缺乏保护两大难题。该问题的现有解决方法一般是在敏感环部分设计等电位结构、光纤涂胶固定等措施，但因其主要靠人工操作，效率较低、可靠性差，远不能满足工业化的批量生产的需要。

因此，需要提供一种能生产成本较低，可靠性高，易于工业化批量生产的互感器及其制造方法。

发明内容

本专利的目的是提供一种用于电力行业的环氧真空浇注式光纤电流互感器及其制备方法，本发明技术路线成熟，易于工业化批量生产，产品集成度高，生产成本较低，可靠性高。

本发明通过如下技术方案实现：一种光纤电流互感器的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

A、将所述光纤电流互感器的光纤敏感环设于外壳模具内；

B、浇注环氧胶，烘箱加温固化得所述光纤电流互感器。

优选的，步骤A中，用环氧浇注工艺处理所述光纤敏感环

优选的，所述环氧浇注工艺包括真空环氧浇注。

优选的，所述真空环氧浇注包括如下步骤：

(1)、在所述敏感环上设置保护层；

(2)、所述光纤敏感环装模和预热：

(3)、真空浇注罐的预热并抽真空

(4)、混料

(5)、真空浇注

(6)、固化

(7)、机械加工检验。

优选的，所述步骤(2)包括如下步骤：

①、打开模具，将光纤敏感环居中稳固悬吊后锁紧螺；

②、用胶带固定理顺盘好的光纤，固定接地线于底板螺柱上；

③、光纤内侧穿过内螺纹铜镶件，外侧穿过外螺纹铜杆，尾纤从模具侧面出线孔穿出，然后将铜杆和铜镶件对接从模具外侧拧螺母固定锁紧，其他孔位装盲螺纹孔铜镶件封胶；

④、在内螺纹铜镶件内侧端面涂高温硅脂密封与光纤的结合面；

⑤、模具前、后两侧板密封条如无破损，则与左右两侧板对齐后锁紧螺栓；

⑥、最后将待浇注模具放入烤箱中预热。

优选的，所述步骤(3)包括：

在65～70℃下预热真空浇注罐1小时；

将75±10℃下的模具放入真空浇注罐并抽真空至真空度50～300pa至少保持30分钟。

优选的，所述步骤(4)包括：

树脂和固化剂单独预混；

抽真空至真空度100～500pa至少保持2小时；

将树脂和固化剂预混合料注在65～70℃下加热1小时后的终混罐，混合脱气10分钟。

优选的，所述步骤(5)包括50～300pa下真空度下浇注。

优选的，所述固化包括开模前的胶凝固化和开模后的增强固化。

优选的，所述胶凝固化包括：

在85℃下的热风循环烤箱中加热12小时；

在固化炉内按照固化温度－时间曲线加热固化。

优选的，所述胶凝固化结束和所述开模之间的时间间隔不超过20min，开模后将产品放入炉内自然降温。

优选的，所述增强固化包括在85℃的热风循环烤箱中加热12个小时。

优选的，步骤A中，所述光纤敏感环和所述模具甩出的尾纤分别设置包覆层。

分别将所述方法中用的机械搅拌装置、加料装置、抽真空装置、检测装置与控制系统连接，以控制所述搅拌速度和时间、环氧树脂和助剂的添加量、模具的真空度以及所制得光纤电流互感器的性能指标。

一种由上述制备方法所制备的光纤电流互感器，所述光纤电流互感器包括浇注本体、铜接线端子、底板和接线端盒子。

优选的，所述浇注本体的顶和底分别设置所述铜接线端子和所述底板；所述浇注体本体两竖直侧壁内侧分别设有用于水平方向连接导电杆的连接铜排；所述铜接线端子数量至少为二；所述接线端盒子设于浇注本体的下部外侧，所述接线端盒子上设有波纹管密封保护的光纤出口。

优选的，所述导电杆上套设有数目不少于二的光纤敏感环；所述光敏感环的尾纤从所述接线端盒子的光纤出口引出。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

本发明提供的技术方案，由于采用了真空环氧浇注工艺处理光纤敏感环，克服了现有技术中用环氧或金属材料制作的光纤敏感环中的光纤由于本身比较脆弱需要保护，安装光纤敏感环时面临的绝缘和缺乏保护两大难题。

本发明所提供的光纤电流互感器敏感环的真空环氧浇注工艺集成度高，可操作性强，成本低廉，易于工业化批量生产。同一套本体内可同时浇注多套敏感环，同时该法适应于不同大小尺寸的敏感环，根据敏感环尺寸开制不同尺寸模具均可满足真空浇注的要求。

本发明所提供的全真空浇注的最大优点是配料全过程都处于真空状态，可以有效地把环氧树脂混合料中的空气抽出来，减少配料中的气泡。在掌握浇注工艺的基础上，对不同的产品和原材料进行工艺上的优化，浇注出来的环氧树脂产品，外观美观，性能优越，产品性能达到市场的需求。

本发明所用环氧树脂具有优异的绝缘性能和较高的机械强度，且易浇注成各种几何形状。用环氧树脂全封闭浇注的电流互感器无着火危险，结构紧凑、重量轻，耐污染及潮湿，适宜于任何位置、任意方向安装，既可降低成本，又可缩小占地面积，使用维护都较方便。浇注式电流互感器可用于6～35kV的屋内配电装置(如开关柜内)，某些特殊配方的环氧树脂也能用于条件不好的户外配电装置上。

附图说明

图1本发明的真空浇注工艺流程图

图2本发明实施例的浇注前产品结构剖视图

图3本发明实施例的浇注完成成品示意图

其中：

1、连接钢排；2、铜导电杆；3、敏感环1；4、敏感环2；5、接线端子盒；6、甩出尾纤；7、铜接线端子；8、浇注本体；9、金属底板；401、敏感环在模具内部的部分光纤；402、敏感环光纤出口；501、出纤孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

一、如图1所示，是本发明的真空浇注工艺流程图。

以下按具体制作步骤对各关键工艺加以说明如下：

1、光纤敏感环预处理

在圆环状的光纤敏感环外部，缠绕多种不同材质的保护材料以起到物理保护、隔热、屏蔽、绝缘等作用。此过程操作需严格保护好光纤，避免对光纤造成应力或损伤，从而影响到产品质量。

2、光纤敏感环装模、预热

打开模具，将光纤敏感环产品用悬吊到合适位置，按要求保证居中稳固后锁紧螺栓防止晃动。将光纤理顺盘好，用胶带固定，然后固定接地线于底板螺柱上。光纤尾纤从模具侧面出线孔穿出，内侧需先穿过内螺纹铜镶件，外侧再穿过外螺纹铜杆，然后将铜杆和铜镶件对接锁紧，再从模具外侧拧螺母固定其位置；其他孔位装盲螺纹孔铜镶件封胶。在内螺纹铜镶件内侧端面涂高温硅脂密封与光纤的结合面，防止胶液进入。检查模具前、后两侧板密封条，如无破损与左右两侧板对齐后锁紧螺栓。最后将待浇注模具放入烤箱中预热。

3、真空浇注罐预热抽真空

真空浇注罐提前1小时预热，预热温度为65～70℃。将待浇注模具从烤箱中取出，打开模具检查绝缘距离等，合上模具检查密封质量，模具温度降到75±10℃时放入真空浇注罐，模具要垫成倾斜状态，抽真空不少于30分钟，真空度50～300pa。

4、预混料

将称量好的树脂、固化剂分别倒进各自的预混罐中进行预混搅拌；真空度100～500pa，抽真空时间不少于2小时。

5、终混料

配料前1小时对终混罐进行加热，加热温度为65～70℃后，再根据生产情况和浇注罐内一次可以浇注产品的规格及数量，确定预混罐树脂、固化剂的下料用量，并将所需用量在预混罐电器控制柜上分别进行设定。然后再把设定好的树脂、固化剂混合料注入终混罐中，在此进行混料和脱气10分钟后，立即对真空浇注罐内的产品进行浇注。

6、真空浇注

保持真空度为50～300pa情况下进行浇注，混合料细流注入模具。

7、胶凝固化(一次固化)

浇注好的模具在热风循环烤箱中85℃加热，进行胶凝固化12个小时。在固化炉内按照固化温度－时间曲线进行加热固化。过程中，需保证固化炉内温度均匀。

8、脱模

固化完成后，需将产品出炉，以最快的速度拆除模具侧板和夹具等(尽量控制在20min以内)，重新将产品吊入炉内，随炉缓慢降温。

9、增强固化(二次固化)

脱模后的浇注体立即放入热风循环烤箱中85℃加热，进行增强固化12个小时。

10、机械加工、检验

增强固化完成后的浇注体，根据要求进行机械加工去水口、装底板、端子镀银、检验合格后包装入库。

二、图2、图3是一个具体的实施例。

其中，图2是其浇注前产品结构剖视图，包括整体各零部件组成和材质说明。

图3是最终浇注完成后的成品示意图。

如图2所示，光纤敏感环与铜导电杆同心安装，实际安装时由吊带固定位置。在产品顶部留的接线端子是安装光纤电流互感器的进出线，下部侧面安装接线端子盒，留光纤出口并用波纹管密封保护。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (15)

1.光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

A、将所述光纤电流互感器的光纤敏感环设于外壳模具内；

B、浇注环氧胶，烘箱加温固化得所述光纤电流互感器。

2.如权利要求1所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，步骤A中，用环氧浇注工艺处理所述光纤敏感环。

3.如权利要求2所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，所述环氧浇注工艺包括真空环氧浇注。

4.如权利要求3所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，所述真空环氧浇注包括如下步骤：

(1)、在所述敏感环上设置保护层；

(2)、所述光纤敏感环装模和预热：

(3)、真空浇注罐的预热并抽真空

(4)、混料

(5)、真空浇注

(6)、固化

(7)、机械加工检验。

5.如权利要求4所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：

在65～70℃下预热真空浇注罐1小时；

将75±10℃下的模具放入真空浇注罐并抽真空至真空度50～300pa至少保持30分钟。

6.如权利要求4所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(4) 包括：

树脂和固化剂单独预混；

抽真空至真空度100～500pa至少保持2小时；

将树脂和固化剂预混合料注在65～70℃下加热1小时后的终混罐，混合脱气10分钟。

7.如权利要求4所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)包括50～300pa下真空度下浇注。

8.如权利要求4所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，所述固化包括开模前的胶凝固化和开模后的增强固化。

9.如权利要求8所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，所述胶凝固化包括：

在85℃下的热风循环烤箱中加热12小时；

在固化炉内按照固化温度－时间曲线加热固化。

10.如权利要求8所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，所述胶凝固化结束和所述开模之间的时间间隔不超过20min，开模后将产品放入炉内自然降温。

11.如权利要求8所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，所述增强固化包括在85℃的热风循环烤箱中加热12个小时。

12.如权利要求8所述的光纤电流互感器的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述光纤敏感环和所述模具甩出的尾纤分别设置包覆层。

13.一种如权利要求1的制备方法所制备的光纤电流互感器，其特征在于，所述光纤电流互感器包括浇注本体、铜接线端子、底板和接线端盒子。

14.如权利要求13所述的光纤电流互感器，其特征在于，所述浇注本体的顶和底分别设置所述铜接线端子和所述底板；所述浇注体本体两竖直侧壁内侧分别设有用于水平方向连接导电杆的连接铜排；所述铜接线端子数量至少为二；所述接线端盒子设于浇注本体的下部外侧，所述接线端盒子上设有波纹管密封保护的光纤出口。

15.如权利要求13所述的光纤电流互感器，其特征在于，所述导电杆上套设有数目不少于二的光纤敏感环；所述光纤敏感环的尾纤从所述接线端盒子的光纤出口引出。