專利名稱：用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓開關(guān)設(shè)備觸頭的在線檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說涉及一種用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒及制備方法。
背景技術(shù)：
發(fā)電廠、變電站的高壓開關(guān)柜是保證輸配電系統(tǒng)安全可靠運行的關(guān)鍵部件之一， 高壓開關(guān)柜正常工作與否關(guān)系著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此確保高壓開關(guān)柜可靠運行尤其重要。據(jù)統(tǒng)計，電力系統(tǒng)發(fā)生事故的原因中有相當一部分與熱問題有關(guān)。在開關(guān)設(shè)備長期運行過程中，開關(guān)柜中的高壓開關(guān)觸頭、母線搭接點等部位通常會因為安裝搭接不當或老化而使得接觸電阻過大，并造成主回路溫度異常。若未能及時獲知此變化，繼續(xù)運行，則會進一步加劇發(fā)熱和氧化，并產(chǎn)生惡性循環(huán)，進而出現(xiàn)諸如觸指熔化脫落、觸頭燒毀以及相鄰絕緣材料劣化等現(xiàn)象，最后甚至?xí)鸹穑l(fā)生事故，嚴重地甚至造成擊穿、爆炸等惡性事故。長期以來，因為高壓開關(guān)柜的主回路(主要是指觸臂、觸頭和母線)處于高電位環(huán)境，在直接測量條件下無法解決高壓絕緣、高低電位下電氣隔離等各類問題，使得斷路器主回路溫度在線監(jiān)測一直是一個難題。目前，主要是通過以下幾種手段直接或間接檢測主回路溫升變色片、紅外線成像及測溫技術(shù)、通過金屬導(dǎo)線埋設(shè)溫度傳感器測溫或者光纖光柵測溫。其中，光纖光柵測溫系統(tǒng)具有抗電磁干擾、抗腐蝕、電絕緣和高靈敏度等優(yōu)點，在電力工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。 但由于高壓開關(guān)觸頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，觸頭盒內(nèi)空間狹小，大大地增加了光纖光柵傳感器的安裝難度。另外，用于將光纖光柵傳感器固定于高壓開關(guān)觸頭上的裝置和夾具會導(dǎo)致觸頭盒內(nèi)結(jié)構(gòu)改變，觸頭同開關(guān)柜殼體之間的空間凈距減小，絕緣等級下降，大大增加了發(fā)生高壓擊穿、短路的風(fēng)險。而如果簡單黏貼固定，又會由于斷路器搖進搖出、開斷動作、日久、小動物接觸等原因脫落，造成監(jiān)控失效，增加維護成本和運行人員的負擔。有鑒于此，本發(fā)明人針對現(xiàn)有高壓開關(guān)柜的在線監(jiān)測技術(shù)中的上述缺陷深入研究，遂有本案產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于提供一種用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒， 其能在高壓開關(guān)觸頭上或觸頭盒內(nèi)不外加任何設(shè)備的情況下，測量高電壓環(huán)境下高壓開關(guān)觸頭的溫度，以解決現(xiàn)有由于在母排上安裝光纖光柵測溫傳感器安裝后易造成空氣凈距減小、絕緣等級下降或容易脫落的問題。為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是
一種用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒，包括觸頭盒本體，該觸頭盒本體具有可供靜觸頭容設(shè)的容室；其中，該光纖復(fù)合觸頭盒還包括測溫插件以及澆注于測溫插件內(nèi)的光纖、導(dǎo)熱嵌件以及光纖接口嵌件，該光纖一端與光纖接口嵌件相連，另一端部則形成有光纖光柵，該光纖光柵嵌設(shè)于導(dǎo)熱嵌件內(nèi)，該導(dǎo)熱嵌件露出于該測溫插件，該觸頭盒本體上形成有與容室相通的通孔，該測溫插件容設(shè)在通孔內(nèi)并使該導(dǎo)熱嵌件能貼合于該靜觸頭。進一步，該導(dǎo)熱嵌件在相背于靜觸頭的一側(cè)形成有盲孔，該光纖上除光纖光柵位置的外表面都套裝有熱縮套管，該光纖光柵以及熱縮套管的端部沉設(shè)入盲孔中。進一步，該光纖光柵的長度為10 20mm。進一步，該通孔為圓柱形孔或圓臺形孔，該測溫插件亦相應(yīng)為圓柱形或圓臺形。進一步，該觸頭盒本體和測溫插件均采用環(huán)氧樹脂澆注成型。進一步，該觸頭盒本體還具有用于將靜觸頭固定在觸頭盒本體上的固定嵌件，該固定嵌件上開有內(nèi)螺紋，該導(dǎo)熱嵌件上外部開有可與該內(nèi)螺紋螺紋連接的外螺紋。本發(fā)明的第二目的在于提供一種用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒的制備方法，其中，包括觸頭盒本體的制備步驟以及測溫插件的制備步驟，該觸頭盒本體的制備即為成型出具有容室和通孔的觸頭盒本體；該測溫插件的制備則包括如下步驟
①、預(yù)裝配將光纖光柵與光纖相連并一起嵌設(shè)入導(dǎo)熱嵌件內(nèi)，同時還將光纖的另端與光纖接口嵌件相連而形成裝配體；
②、定位將經(jīng)預(yù)裝配好的裝配體固定在澆注模具內(nèi)；
③、澆注將絕緣子本體的液態(tài)材料注入到澆注模具內(nèi)而填滿整個模具型腔；
④、固化成型將澆注好的模具放置在固化溫箱內(nèi)進行固化，待固化后經(jīng)脫模以及切割水口料后得到成品。進一步，該觸頭盒本體采用澆注的方式成型。進一步，在步驟①的預(yù)裝配中，該光纖光柵與光纖之間的連接是采用熔接的方式。進一步，在步驟①的預(yù)裝配中，還包括在光纖上除光纖光柵位置的外表面套設(shè)熱縮套管的步驟，并且光纖光柵和熱縮套管端部均沉設(shè)入導(dǎo)熱嵌件的盲孔中，而保持光纖光柵外表面不與導(dǎo)熱嵌件的表面接觸。采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明涉及的光纖復(fù)合觸頭盒，其當靜觸頭固定在觸頭盒本體的容室內(nèi)時，該導(dǎo)熱嵌件會與靜觸頭保持良好的熱量傳遞，即讓導(dǎo)熱嵌件能與靜觸頭具有同樣的溫度；由此本發(fā)明基于光纖光柵溫度傳感原理，其以光纖光柵為傳感部件，能方便地通過與光纖接口嵌件相連的光譜分析儀而測出導(dǎo)熱嵌件的溫度，如此即可獲知當前靜觸頭的溫度信息，并且具有精度高、抗干擾能力強以及實施簡單的特點；同時采用本發(fā)明涉及的制備方法，其可以快速成型出上述光纖復(fù)合觸頭盒，并具有簡單和易于大規(guī)模生產(chǎn)加工的功效。


圖1為本發(fā)明涉及一種用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1中測溫插件的結(jié)構(gòu)示意圖3為圖1所示的光纖復(fù)合觸頭盒與靜觸頭相組配時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中
光纖復(fù)合觸頭盒 100觸頭盒本體1容室11
通孔12固定嵌件13
測溫插件2光纖21
導(dǎo)熱嵌件22盲孔221
光纖接口嵌件光纖光柵M
熱縮套管25靜觸頭200。
具體實施例方式為了進一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來對本發(fā)明進行詳細闡述。如圖1至圖3所示，其為本發(fā)明涉及一種用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒100較佳實施例。該光纖復(fù)合觸頭盒100包括觸頭盒本體1和測溫插件2，其中
該觸頭盒本體1，具有容室U以及與容室11相連通的通孔12，該容室11可供靜觸頭 200容設(shè)于其中，該通孔12優(yōu)選采用圓柱形孔或圓臺形孔；
該測溫插件2，具有光纖21、導(dǎo)熱嵌件22以及光纖接口嵌件23，該光纖21、導(dǎo)熱嵌件22 以及光纖接口嵌件23都是澆注成型在測溫插件2內(nèi)，該導(dǎo)熱嵌件22可以由導(dǎo)熱性佳的材質(zhì)制成，比如在本實施例中其采用的為金屬；該光纖21 —端與光纖接口嵌件23相連，另一端部則形成有光纖光柵對，該光纖光柵M嵌設(shè)于導(dǎo)熱嵌件22內(nèi)，該導(dǎo)熱嵌件22露出于該測溫插件2而可供與靜觸頭200發(fā)生熱量傳遞，該測溫插件2容設(shè)在通孔12內(nèi)并使該導(dǎo)熱嵌件22能貼合于該靜觸頭200 ；優(yōu)選地，該光纖光柵M的長度為10 20mm，與通孔12形狀相對應(yīng)地，該測溫插件2也為圓柱形或圓臺形。作為進一步改進的方案，該導(dǎo)熱嵌件22在相背于靜觸頭200的一側(cè)形成有盲孔 221，該光纖21上除光纖光柵M位置的外表面都套裝有熱縮套管25，該光纖光柵M以及熱縮套管25的端部均沉設(shè)入盲孔221中，并保持光纖光柵M外表面不與導(dǎo)熱嵌件22的表面接觸。基于光纖光柵測溫是利用光的折射變化，對溫度進行標定的；即如果同其他物體表面接觸，在接觸的地方介質(zhì)會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致折射頻譜也發(fā)生變化，即形成測量誤差。如此，其能讓該光纖光柵M在感測溫度時具有靈敏度高的特點。作為整個光纖復(fù)合觸頭盒 100的一種材料選擇，該觸頭盒本體1和該測溫插件2均可以采用環(huán)氧樹脂或者其它高分子材料澆注成型；優(yōu)選的，在該盲孔的封口處還可以通過套設(shè)一層或者多層的熱縮套而起到密封盲孔的作用。另外，為了讓該導(dǎo)熱嵌件22與靜觸頭200之間能進行穩(wěn)定的熱量傳遞，該觸頭盒本體1還具有用于將靜觸頭200固定在觸頭盒本體1上的固定嵌件13，該固定嵌件13上開有內(nèi)螺紋，該導(dǎo)熱嵌件22上外部開有外螺紋，該外螺紋可與該內(nèi)螺紋螺紋連接，從而讓導(dǎo)熱嵌件22能穩(wěn)定地與靜觸頭200接觸而獲取靜觸頭200上的溫度信息。這樣，本發(fā)明涉及的光纖復(fù)合觸頭盒100，其當靜觸頭200固定在觸頭盒本體1的容室11內(nèi)時，該導(dǎo)熱嵌件22會與靜觸頭200保持良好的熱量傳遞，即讓導(dǎo)熱嵌件22能與靜觸頭200具有同樣的溫度；由此本發(fā)明基于光纖光柵M溫度傳感原理，其以光纖光柵M 為傳感部件，能方便地通過與光纖接口嵌件23相連的光譜分析儀而測出導(dǎo)熱嵌件22的溫度，如此即可獲知當前靜觸頭200的溫度信息，并且具有精度高、抗干擾能力強以及實施簡
光纖光柵溫度傳感器的原理為
光纖光柵的反射率或透射峰的波長與光柵的折射率調(diào)制周期以及纖芯折射率有關(guān)。當寬帶光源入射到布喇格光柵時，會因為折射率的改變而折射、透射或反射，其中反射要符合布喇格條件，即光的反射波長要滿足下列光纖方程
4 = lnwK
式中、為光纖布喇格光柵的中心波長； 為光纖芯區(qū)有效折射率；A為布喇格光柵
周期。由上式可知，光纖布喇格光柵的布喇格波長隨著《@和/、的改變而改變，任何使Mtf和
Λ發(fā)生改變的物理過程如熱負荷或外界力等都將使導(dǎo)致光纖布喇格光柵的反射或透射峰波長漂移。通過對布喇格波長反射或透射光譜的檢測，實現(xiàn)溫度量和應(yīng)變量的絕對監(jiān)測。其靈敏度范圍大約為10-llpm/°C，也就是說，溫度每變化1度，可造成10皮米到11皮米的波長變化。為了讓本發(fā)明能充分公開，本發(fā)明還提供一種用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒100的制備方法，其中，該制備方法包括觸頭盒本體1的制備步驟以及測溫插件 2的制備步驟。該觸頭盒本體1的制備即為成型出具有容室11和通孔12的觸頭盒本體1，其具體優(yōu)選為采用澆注成型的方式。該測溫插件2的制備則包括如下步驟
①、預(yù)裝配將光纖光柵M與光纖21相連并一起嵌設(shè)入導(dǎo)熱嵌件22內(nèi)，同時還將光纖 21的另端與光纖接口嵌件23相連而形成裝配體；優(yōu)選地，該光纖光柵M與光纖21之間的連接是采用熔接的方式；而且在本步驟中，還包括在光纖21上除光纖光柵M位置的外表面套設(shè)熱縮套管25的步驟，并且光纖光柵M和熱縮套管25端部均沉設(shè)入導(dǎo)熱嵌件22的盲孔221中，從而而保持光纖光柵M外表面不予導(dǎo)熱嵌件22的表面接觸。②、定位將經(jīng)預(yù)裝配好的裝配體固定在澆注模具內(nèi)；在此步驟中，該裝配體是優(yōu)選通過一緊固嵌件而固定在澆注模具內(nèi)；
③、澆注將絕緣子本體的液態(tài)材料注入到澆注模具內(nèi)而填滿整個模具型腔；該液態(tài)材料可以采用環(huán)氧樹脂；
④、固化成型將澆注好的模具放置在固化溫箱內(nèi)進行固化，待固化后經(jīng)脫模以及切割水口料后得到成品。采用本發(fā)明涉及的制備方法，其采用澆注的方式，可以快速成型出上述光纖復(fù)合觸頭盒100，并具有簡單和易于大規(guī)模生產(chǎn)加工的功效。上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
權(quán)利要求
1.一種用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒，包括觸頭盒本體，該觸頭盒本體具有可供靜觸頭容設(shè)的容室；其特征在于，該光纖復(fù)合觸頭盒還包括測溫插件以及澆注于測溫插件內(nèi)的光纖、導(dǎo)熱嵌件以及光纖接口嵌件，該光纖一端與光纖接口嵌件相連，另一端部則形成有光纖光柵，該光纖光柵嵌設(shè)于導(dǎo)熱嵌件內(nèi)，該導(dǎo)熱嵌件露出于該測溫插件，該觸頭盒本體上形成有與容室相通的通孔，該測溫插件容設(shè)在通孔內(nèi)并使該導(dǎo)熱嵌件能貼合于該靜觸頭。
2.如權(quán)利要求1所述的用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒，其特征在于， 該導(dǎo)熱嵌件在相背于靜觸頭的一側(cè)形成有盲孔，該光纖上除光纖光柵位置的外表面都套裝有熱縮套管，該光纖光柵以及熱縮套管的端部沉設(shè)入盲孔中。
3.如權(quán)利要求1所述的用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒，其特征在于， 該光纖光柵的長度為10 20mm。
4.如權(quán)利要求1所述的用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒，其特征在于， 該通孔為圓柱形孔或圓臺形孔，該測溫插件亦相應(yīng)為圓柱形或圓臺形。
5.如權(quán)利要求1所述的用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒，其特征在于， 該觸頭盒本體和測溫插件均采用環(huán)氧樹脂澆注成型。
6.如權(quán)利要求1所述的用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒，其特征在于， 該觸頭盒本體還具有用于將靜觸頭固定在觸頭盒本體上的固定嵌件，該固定嵌件上開有內(nèi)螺紋，該導(dǎo)熱嵌件上外部開有可與該內(nèi)螺紋螺紋連接的外螺紋。
7.一種用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒的制備方法，其特征在于，包括觸頭盒本體的制備步驟以及測溫插件的制備步驟，該觸頭盒本體的制備即為成型出具有容室和通孔的觸頭盒本體；該測溫插件的制備則包括如下步驟①、預(yù)裝配將光纖光柵與光纖相連并一起嵌設(shè)入導(dǎo)熱嵌件內(nèi)，同時還將光纖的另端與光纖接口嵌件相連而形成裝配體；②、定位將經(jīng)預(yù)裝配好的裝配體固定在澆注模具內(nèi)；③、澆注將絕緣子本體的液態(tài)材料注入到澆注模具內(nèi)而填滿整個模具型腔；④、固化成型將澆注好的模具放置在固化溫箱內(nèi)進行固化，待固化后經(jīng)脫模以及切割水口料后得到成品。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，該觸頭盒本體采用澆注的方式成型。
9.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在步驟①的預(yù)裝配中，該光纖光柵與光纖之間的連接是采用熔接的方式。
10.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在步驟①的預(yù)裝配中，還包括在光纖上除光纖光柵位置的外表面套設(shè)熱縮套管的步驟，并且光纖光柵和熱縮套管端部均沉設(shè)入導(dǎo)熱嵌件的盲孔中，而保持光纖光柵外表面不與導(dǎo)熱嵌件的表面接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于測量高壓開關(guān)觸頭溫度的光纖復(fù)合觸頭盒及制備方法，包括觸頭盒本體，該觸頭盒本體具有可供靜觸頭容設(shè)的容室；其特征在于，該光纖復(fù)合觸頭盒還包括測溫插件以及澆注于測溫插件內(nèi)的光纖、導(dǎo)熱嵌件以及光纖接口嵌件，該光纖一端與光纖接口嵌件相連，另一端部則形成有光纖光柵，該光纖光柵嵌設(shè)于導(dǎo)熱嵌件內(nèi)，該導(dǎo)熱嵌件露出于該測溫插件，該觸頭盒本體上形成有與容室相通的通孔，該測溫插件容設(shè)在通孔內(nèi)并使該導(dǎo)熱嵌件能貼合于該靜觸頭。本發(fā)明可即時獲知當前靜觸頭的溫度信息，并且具有精度高、抗干擾能力強和實施簡單的特點；另外本發(fā)明采用的制備方法，還具有簡單和易于大規(guī)模生產(chǎn)加工的功效。
文檔編號G01K11/32GK102507043SQ201110375958
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者張健, 張華光, 雷政 申請人:廈門Abb開關(guān)有限公司