CN113341518A - 一种用于光纤电流互感器的传感光缆 - Google Patents

一种用于光纤电流互感器的传感光缆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于光纤电流互感器的传感光缆，包括有外护套和光纤，其特征在于所述的光纤为保圆光纤，在保圆光纤外套装石英套管，石英套管外包覆外护套，在光缆的一端保圆光纤的端头设置反射镜，并安设封头。本发明使用时将光缆及封头端绕制在导体上作为检测传感端，光缆的另一端与调制检测装置相连，相比于固定式传感环结构，本发明的传感光缆可以在现场绕制于导体上，具有使用安装方便灵活，环境适应性强的优点。本发明结构简单，设置合理，石英套管的设置可以避免保圆光纤的受力和温度的影响，保证其测量的精确度。

Description

一种用于光纤电流互感器的传感光缆
技术领域
本发明涉及一种用于光纤电流互感器的传感光缆，属于高压电力测量技术领域。
背景技术
随着国内外智能电网的全面建设，电网对信息化、自动化、互动性及快速响应等方面的要求越来越高，传统的电磁式电流互感器已逐渐暴露出原理性缺陷，如存在体积大、抗电磁干扰能力差、材料损耗大、绝缘性能差等缺点，难以适应电网发展的需要。全光纤电流互感器作为一种无源电子式电流互感器，在适应高压电网测量、信息化及快速响应方面具有突出的优势，如绝缘相对简单，无铁磁饱和、暂态特性好和直接采用数字量输出等，是未来电流互感器的发展方向。
光纤电流互感器作为一种新型的电子式电流传感系统，其原理是通过对携带有磁场环境下左旋圆偏光与右旋圆偏光的相位差信息的干涉信号进行解调来测量电流大小，目前常用的光纤电流互感器传感头为固定式传感环结构，在实际的工程使用安装中，有时需要重复装卸测量母线不同位置的电流，有的待测导体尺寸较大，或不规则，都给固定式传感环的使用安装造成很大不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的问题提出一种用于光纤电流互感器的传感光缆，它不仅结构简单，柔性好，而且使用安装方便灵活，环境适应性强。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有外护套和光纤，其特征在于所述的光纤为保圆光纤，在保圆光纤外套装石英套管，石英套管外包覆外护套，在光缆的一端保圆光纤的端头设置反射镜，并安设封头。
按上述方案，所述的石英套管为柔性石英套管，所述的柔性石英套管为双层结构,内层为石英薄管,外层为紧套氟塑料管。
按上述方案，所述的柔性石英套管内径略大于保圆光纤外径，内层的石英薄管单边壁厚50~350µm，外层的紧套氟塑料管外径为1~2mm。
按上述方案，所述的保圆光纤为旋转（螺旋）高双折射光纤，其应力区均匀密集扭转。
按上述方案，所述的旋转高双折射光线旋转周期为1~10mm。
按上述方案，所述的高双折射旋转光纤是通过对高双折射保偏预制棒在线旋转拉丝制备。
按上述方案，所述的反射镜为光纤布拉格光栅，所述的光纤布拉格光栅反射波长1310nm或1550nm，反射率>95%。
按上述方案，所述的光纤布拉格光栅为保圆光纤拉丝过程中直接在线刻写制备。
按上述方案，所述的光纤布拉格光栅与保圆光纤为一体化器件。
按上述方案，在石英套管和外护套之间敷设有抗拉纤维。
按上述方案，所述的外护套为无卤耐磨阻燃外护套。
按上述方案，所述的封头与光缆端头密封粘接。
本发明的有益效果在于：1、使用时将光缆及封头端绕制在被测导体上作为检测传感端，光缆的另一端与调制检测装置相连，相比于固定式传感环结构，本发明的传感光缆可以方便装卸来测量母线不同位置的电流，同时不受待测导体尺寸及外形影响，具有使用安装方便灵活，环境适应性强的优点。2、本发明结构简单，通过保圆光纤和光纤布拉格光栅的在线制备能实现包圆光纤及反射镜的一体化，可实现任意长度的保圆光纤反射镜制备，制备效率高，结构紧凑，可靠性强，石英套管的设置可以避免保圆光纤的受力和温度的影响，保证其测量的精确度。
附图说明
图1为本发明一个实施例的径向剖面图。
图2为本发明一个实施例的纵向结构示意图。
图3 为本发明一个实施例中保圆光纤与反射镜一体化器件的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
包括有外护套4和光纤，所述的外护套为无卤耐磨阻燃外护套，具有柔软、耐磨、耐腐蚀、阻燃等特点，外护套内设置光纤，所述的光纤为保圆光纤1，所述的保圆光纤为旋转高双折射光纤，其应力区均匀密集扭转，该光纤将高应力保偏预制棒或线性双折射光纤绕轴线旋转拉丝制成，该光纤因具有一定的圆双折射并能抵制弯曲及扭转造成的附加线双折射而成为光纤电流传感器用的理想传感件，所述的保圆光纤旋转周期5mm,在保圆光纤外套装石英套管2，所述的石英套管为柔性石英套管，所述的柔性石英套管为双层结构,内层为石英薄管,外层为紧套氟塑料管，所述的柔性石英套管内径略大于保圆光纤外径，内层的石英薄管单边壁厚150µm，外层的紧套氟塑料管外径为1.5mm。在石英套管外敷设有抗拉纤维3，所述的抗拉纤维为芳纶纱，抗拉纤维外包覆外护套，在光缆的一端保圆光纤的端头设置反射镜5，所述的反射镜为光纤布拉格光栅，所述的光纤布拉格光栅为光纤拉丝过程中直接刻写在保圆光纤线芯，所述的反射镜为中心波长1310nm，反射率>95%的光纤布拉格光栅，在光缆端头反射镜外安设封头6，所述的封头与光缆端头密封粘接。
本发明的制作过程为：第一，制备保圆光纤及反射镜一体化器件，将高双折射保偏预制棒放入拉丝炉，拉丝过程中旋转预制棒，通过控制旋转速度和拉丝速度获得所需旋转周期，在拉丝塔中部对未涂敷的光纤进行光纤布拉格光栅刻写，刻写完后经拉丝塔涂敷装置进行涂敷保护，根据拉丝速度调整刻写时间，可形成保圆光纤长度可调的一体化保圆光纤反射镜。第二，将保圆光纤引入毛细石英管，绕入牵引机导轮，调节挤塑机温度和速度，将石英护套挤塑成型在保圆光纤表面，控制张力及速度，使石英护套内层石英材料与外层氟塑料紧紧粘合在一起；第三，将挤塑石英套管后的紧套保圆光纤放入导轮，将抗拉纤维和外护套牵引至紧套纤挤塑成缆；第四，将光缆截至需要的长度，将带有反射镜的光缆尾端插入封头，并用胶水密封，完成对光纤的保护。

Claims (10)

1.一种用于光纤电流互感器的传感光缆，包括有外护套和光纤，其特征在于所述的光纤为保圆光纤，在保圆光纤外套装石英套管，石英套管外包覆外护套，在光缆的一端保圆光纤的端头设置反射镜，并安设封头。
2.按权利要求1所述的用于光纤电流互感器的传感光缆，其特征在于所述的石英套管为柔性石英套管，所述的柔性石英套管为双层结构,内层为石英薄管,外层为紧套氟塑料管。
3.按权利要求2所述的用于光纤电流互感器的传感光缆，其特征在于所述的柔性石英套管内径略大于保圆光纤外径，内层的石英薄管单边壁厚50~350µm，外层的紧套氟塑料管外径为1~2mm。
4.按权利要求1或2所述的用于光纤电流互感器的传感光缆，其特征在于所述的保圆光纤为旋转高双折射光纤，其应力区均匀密集扭转,所述的高双折射旋转光纤的旋转周期为1~10mm，所述的高双折射旋转光纤是通过对高应力保偏预制棒在线旋转拉丝制备。
5.按权利要求1或2所述的用于光纤电流互感器的传感光缆，其特征在于所述的反射镜为光纤布拉格光栅，所述的光纤布拉格光栅为保圆光纤拉丝过程中在线刻写形成，所述的反射镜为中心波长1310nm或1550nm，反射率>95%。
6.按权利要求5所述的用于光纤电流互感器的传感光缆，其特征在于所述的光纤布拉格光栅与保圆光纤通过拉丝及刻栅工艺同时制备，所述的光纤布拉格光栅与保圆光纤为一体化器件。
7.按权利要求1或2所述的用于光纤电流互感器的传感光缆，其特征在于在石英套管和外护套之间敷设有抗拉纤维。
8.按权利要求1或2所述的用于光纤电流互感器的传感光缆，其特征在于所述的外护套为无卤耐磨阻燃外护套。
9.按权利要求1或2所述的用于光纤电流互感器的传感光缆，其特征在于所述的封头与光缆端头密封粘接。
10.一种按权利要求1-9中任一传感光缆的制备方法，其特征在于
第一，制备保圆光纤及反射镜一体化器件，将高双折射保偏预制棒放入拉丝炉，拉丝过程中旋转预制棒，通过控制旋转速度和拉丝速度获得所需旋转周期，在拉丝塔中部对未涂敷的光纤进行光纤布拉格光栅刻写，刻写完后经拉丝塔涂敷装置进行涂敷保护，根据拉丝速度调整刻写时间，可形成保圆光纤长度可调的一体化保圆光纤反射镜；第二，将保圆光纤引入毛细石英管，绕入牵引机导轮，调节挤塑机温度和速度，将石英护套挤塑成型在保圆光纤表面，控制张力及速度，使石英护套内层石英材料与外层氟塑料紧紧粘合在一起；第三，将挤塑石英套管后的紧套保圆光纤放入导轮，将抗拉纤维和外护套牵引至紧套纤挤塑成缆；第四，将光缆截至需要的长度，将带有反射镜的光缆尾端插入封头，并用胶水密封，完成对光纤的保护。
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