CN206574549U - 一种光纤复合绝缘子 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光纤复合绝缘子，包括芯棒及其两端设置的高压端金具、低压端金具，所述高压端金具、低压端金具为法兰盘式，材质为非铁磁材料；所述高压端金具上开有至少一个深槽。这种改进降低了所述金具在强电磁场下的磁滞损耗和涡流损耗，避免造成金具过热，从而降低供电事故或故障的发生。

Description

一种光纤复合绝缘子

技术领域

本实用新型涉及一种光纤复合绝缘子。

背景技术

当今社会已进入以光纤通信技术为主要特征的信息时代，光纤传感技术代表了新一代传感器的发展趋势。光纤传感器产业已被国内外公认为最具有发展前途的高新技术产业之一，它以技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人所瞩目。随着我国经济的蓬勃发展和加入世界贸易组织，我国光纤传感器的发展与产业化也因此面临着巨大的机遇和挑战。

自从1989年POREY首次报道将光纤光栅(Fiber Bragg Grating，简称FBG)用作传感器件以来，传感光纤光栅受到了世界范围内的广泛重视。传感光纤光栅是一种光纤无源器件，光纤光栅实际上就是一段光纤，其纤芯中具有折射率周期性变化的结构，或称作光纤芯内的布拉格反射器。它利用光纤材料的紫外光敏性，通过双光束干涉法和相位掩模法等方法，从侧面将裸光纤暴露在紫外光束的干涉图案下，将干涉图案写入到光纤内，在纤芯内部形成空间相位光栅。当具有一定频谱宽度的光信号经过光纤光栅后，特定波长的光波沿原路反射回来，其余波长的光信号则直接透射出去。反射的中心波长信号，跟光栅周期Λ，纤芯的有效折射率n有关，所以当外界的被测物理量引起光纤光栅温度、应力改变都会导致反射的中心波长变化。也就是说光纤光栅反射光中心波长的变化反映了外界被测信号的变化情况。鉴于光纤光栅的独特特性，光纤光栅已成为传感领域发展最快的技术，目前的研究已从实验室研究走向实际工程化应用阶段，广泛受到关注。

电力工业中的设备大都处在强电磁场中，如高压开关的在线监测，高压变压器绕组、发电机定子、电抗器等地方的温度和应变等参数的实时测量，一般电类传感器无法使用，而光纤光栅在高电压和大电流中，具有独特的性能优势，具备无可替代的应用前景。

光纤通过光纤复合绝缘子从高压端引入到低压端，光纤从绝缘子内芯棒中布置光纤，并使用硅橡胶进行灌封，避免因光纤表面污秽等级增加而导致光纤表面爬电。为了保证光纤复合绝缘子的强度，并满足连续几十年在南方高温和北方低温环境下，无论刮风下雨都可以使用，光纤复合绝缘子两端的金具通常采用钢制，但在强电磁环境下钢质材料磁性较大，造成局部过热，引发恶性供电事故。

发明内容

本实用新型为了解决强电磁环境下光纤复合绝缘子的金属金具局部过热的问题，提供一种光纤复合绝缘子。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种光纤复合绝缘子，包括芯棒及其两端设置的高压端金具、低压端金具，所述高压端金具、低压端金具为法兰盘式，材质为非铁磁材料；所述高压端金具上开有至少一个深槽。

优选地，所述低压端金具上开有至少一个深槽。

优选地，所述金具的材质为铜或铝。

优选地，使用时配合设置光纤保护盒，所述光纤保护盒的材质为环氧树脂。

优选地，所述复合绝缘子的芯棒由环氧树脂玻璃纤维构成。

优选地，所述复合绝缘子的光纤从所述芯棒基体内径穿过，接近金具出口位置，使用光纤保护套保护，光纤端头设置有光纤连接头。

优选地，在所述在复合绝缘子两端拉直光纤后灌封环氧树脂或硅橡胶。

一种应用如上任一所述的光纤复合绝缘子的电抗器。

优选地，所述光纤复合绝缘子设置在所述电抗器的边缘。

本实用新型的有益效果为：光纤复合绝缘子的高压金具、低压金具为法兰盘式，所述金具的材质为非铁磁材料；所述高压端金具上开有至少一个深槽。这种改进降低了所述金具在强电磁场下的磁滞损耗和涡流损耗，避免造成金具过热，从而降低供电事故或故障的发生。

附图说明

图1是本实用新型实施例的光纤复合绝缘子金具示意图。

图2是本实用新型实施例的光纤复合绝缘子实际应用示意图。

其中，1-高压端金具；2-金具上的深槽；3-光纤保护盒，4-光纤复合绝缘子的伞裙。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本实用新型进行详细的介绍，以使更好的理解本实用新型，但下述实施例并不限制本实用新型范围。另外，需要说明的是，下述实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构思，附图中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形状、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例1

如图1所示，一种光纤复合绝缘子，包括芯棒及其两端设置的高压端金具1、低压端金具，所述高压端金具、低压端金具为法兰盘式，材质为非铁磁材料，本实施例中为铜；所述高压端金具1上开有至少一个深槽2。

在本实施例的变通实施例中，低压端金具上也可以开有至少一个深槽2；金具的材质为铝。

优选地，光纤复合绝缘子使用时还配置光纤保护盒3，所述光纤保护盒3的材质为环氧树脂，避免涡流引起保护盒盒发热。

优选地，所述复合绝缘子的芯棒由环氧树脂玻璃纤维构成。

优选地，所述复合绝缘子的光纤从所述芯棒基体内径穿过，接近金具出口位置，使用光纤保护套保护，光纤端头设置有光纤连接头。

优选地，在所述在复合绝缘子两端拉直光纤后灌封环氧树脂。

在本实施例的变通实施例中，在所述在复合绝缘子两端拉直光纤后灌封硅橡胶。

金属材料在交变电磁场下的损耗有磁滞损耗和涡流损耗，均会引起发热，其中：磁滞损耗：正比于铁磁材料的B-H磁滞回线的面积；涡流损耗：正比于磁场交变频率、厚度和磁场强度的平方，反比于电阻率。因此，理论上为降低交变磁场下的损耗，应从两方面入手：(1)采用非铁磁材料消除磁滞损耗；(2)采用非导电材料来消除涡流损耗。

经过耐压试验和电抗器正常供电后，光纤复合绝缘子金具1和保护盒3的温度与环境温度一致，所以上述开槽的光纤复合绝缘子改进，解决了强磁场环境下，通常的光纤复合绝缘子金具1涡流大，产生高温，从而避免金具1温度急剧升高，造成供电事故的可能。该实用新型具有非常实用的实际应用价值。

实施例2

如图2所示，光纤复合绝缘子在本实施例的实际应用示意图，其中图中1为光纤复合绝缘子的金具；2为金具上的深槽；3为光纤保护盒；4为光纤复合绝缘子主体。光纤复合绝缘子是一种聚合物绝缘成形件，用于增加变电设备引出光缆的爬电距离，其绝缘性能不低于变电设备电压等级的要求，长度与电压等级有关，并符合相关国家标准要求。

复合绝缘子芯棒由环氧树脂玻璃纤维构成，抗拉强度大﹑抗震、抗疲劳、阻尼及抗污闪等方面性能优越，因此在较多电压等级的输电线路上有广泛应用。

裸光纤从复合绝缘子芯棒基体内径穿过，接近金具出口1cm位置，使用光纤保护套3保护，光纤端头可以加常规的光纤连接头；在复合绝缘子两端拉直光纤后灌封环氧树脂，确保芯棒基体内无气泡、无缝隙，充满相关绝缘物质。

高压金具1选用铜质，金具法兰开4个深槽2，割断涡流的通道，减小法兰的涡流损耗，并避免涡流造成法兰过热，从而降低供电事故或故障的发生。

在本实施例的其他变通实施例中，高压金具法兰开的深槽2至少为一个；低压金具也可以开至少一个深槽；金具可以选用其他非铁磁材料；在复合绝缘子两端拉直光纤后灌封硅橡胶。

实施例3

该实用新型所述的110KV光纤复合绝缘子性能指标如下所示：

(1)额定工作电压110kV；

(2)工频一分钟湿耐受电压(有效值)≥250kV；

(3)雷电全波冲击耐受电压(峰值)≥550kV；

(4)最小公称爬电距离3150mm；

(5)额定抗拉负荷20kN；

(6)额定抗弯负荷2kN。

该实用新型所述的光纤复合绝缘子的特点：

(1)减少了涡流损耗，并显著降低金具(法兰)的温度；

(2)不受电磁干扰；

(3)应用于高电压电力设备；

(4)安全、耐腐蚀；

(5)全光纤回路，高绝缘。

实施例4

一种应用如图1所示的光纤复合绝缘子的电抗器，所述光纤复合绝缘子设置在所述电抗器的边缘。

近年来国家电网和南方电网电力系统中，先后发生了多起运行中干式电抗器的烧毁事故，造成大面积停电，通过对电抗器事故情况的检查和分析发现，事故中的电抗器轴向散热气道局部都伴随着严重的过热现象。事故解剖中在电抗器轴向散热气道中都发现了严重的树枝状烧痕和击穿通道。主要原因是局部过热甚至局部放电，最后发展成贯穿性绝缘故障。

电抗器线圈内部采用聚酯引拔棒作为轴向散热气道，且电抗器在升温计算时，考虑了热点的最高温度，并留有相当的裕度。但是电抗器运行过程仍会产生局部温升过高、过热、最终导致电抗器的烧坏、报废，这不仅影响了电网的正常工作，且造成重大的经济损失和社会影响。

运行经验表明电抗器经常烧坏的地方，也正是电抗器正常工作时温度相对较高的地方。在一定温度下，绝缘材料不产生热损坏时间称为绝缘材料的使用寿命。相反，在确定寿命的条件下，绝缘材料不产生快速热老化的最高容许温度决定产品的耐热等级。而其最高容许温度则称之为温度指数，材料在超过温度质素的温度环境下运行，则材料迅速劣化，其使用寿命大大缩短。因此实时监测电抗器运行时温度对于电抗器的正常运行，故障预防具有重大意义。

但由于高电压和强电磁干扰的特点，电子式温度传感器无法进行干式电抗器的温度测量，而红外热像仪也只能遥测到电抗器外部的温度，对于电抗器中间线包的温度无法测量。

针对干式电抗器事故的主要成因，在干式空心电抗器的轴向散热气道中通过插入光纤光栅温度传感器，由光纤光栅温度监测系统实时监测电抗器的温度变化，提前预警电抗器的运行状态，及时发现处理电抗器故障缺陷，达到预防电抗器事故的目的。

在光纤引入到电抗器的时候需要光纤复合绝缘子，以隔离高低压，增加爬电距离。光纤复合绝缘子是一种聚合物绝缘成形件，用于增加变电设备引出光缆的爬电距离。绝缘性能不低于变电设备电压等级的要求。

光纤通过光纤复合绝缘子从高压端引入到低压端，光纤从绝缘子内芯棒中布置光纤，并使用环氧树脂或硅橡胶进行灌封，避免因光纤表面污秽等级增加而导致光纤表面爬电。为了保证光纤复合绝缘子的强度，并满足连续几十年在南方高温和北方低温环境下，无论刮风下雨都可以使用，光纤复合绝缘子两端的金具1通常采用钢制，但在强电磁环境下钢质材料磁性较大，并在钢质金具体内形成大的涡流，造成局部过热，引发恶性供电事故。本实用新型进行一些必要的技术结构改进，在金具1上沿涡流方向开槽2，切断涡流方向，即减少了涡流损失，也避免了涡流造成的局部过热，金具1材料选用不导磁的金属材料(比如铜等)；同时，所述光纤复合绝缘子设置在所述电抗器的边缘，效果更好。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种光纤复合绝缘子，包括芯棒及其两端设置的高压端金具、低压端金具，其特征在于，所述高压端金具、低压端金具为法兰盘式，材质为非铁磁材料；所述高压端金具上开有至少一个深槽。

2.如权利要求1所述的光纤复合绝缘子，其特征在于，所述低压端金具上开有至少一个深槽。

3.如权利要求1所述的光纤复合绝缘子，其特征在于，所述金具的材质为铜或铝。

4.如权利要求1所述的光纤复合绝缘子，其特征在于，使用时配合设置光纤保护盒，所述光纤保护盒的材质为环氧树脂。

5.如权利要求1所述的光纤复合绝缘子，其特征在于，所述复合绝缘子的芯棒由环氧树脂玻璃纤维构成。

6.如权利要求1所述的光纤复合绝缘子，其特征在于，所述复合绝缘子的光纤从所述芯棒基体内径穿过，接近金具出口位置，使用光纤保护套保护，光纤端头设置有光纤连接头。

7.如权利要求1所述的光纤复合绝缘子，其特征在于，在所述复合绝缘子两端拉直光纤后灌封环氧树脂或硅橡胶。

8.一种应用如权利要求1-7任一所述的光纤复合绝缘子的电抗器。

9.如权利要求8所述的电抗器，其特征在于，所述光纤复合绝缘子设置在所述电抗器的边缘。