本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無骨架光纖電流傳感環(huán)圈及其制造方法。

背景技術(shù)：

光纖電流互感器是一種基于法拉第效應(yīng)的光電傳感器，具有絕緣性好、無磁飽和及安全性高等特點，是替代傳統(tǒng)電流互感器的理想產(chǎn)品，在新一代智能化變電站中具有無可替代的地位和廣闊的市場前景。目前國內(nèi)外光纖電流互感器普遍采用的光路方案是直波導(dǎo)反射式。此方案的優(yōu)點在于通過一個反射鏡可以使兩束光波在同一條路徑上嚴(yán)格“同步”，達(dá)到“全對稱”光路。這意味著具有更好的抗干擾能力，可以大大降低溫度、振動對光路的影響，使得光路穩(wěn)定性提高，并且沒有陀螺效應(yīng)引起的干擾，因此反射式方案在保證測量精度方面更具有優(yōu)勢。

作為光纖電流互感器最主要的敏感元件，傳感環(huán)圈一般是由一個環(huán)圈骨架及繞在骨架上的光纖構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖1所示，由于光纖電流互感器的測量精度會隨著傳感環(huán)圈的應(yīng)力變化而變化，因此為了保證電流測量精度的準(zhǔn)確性，要求敏感光纖在受到擾動(例如溫度變化等)時，敏感光纖的雙折射率變化最好僅與敏感光纖的材料相關(guān)，不受其它外在應(yīng)力的影響。否則，敏感光纖的雙折射率將發(fā)生變化，導(dǎo)致解調(diào)得到的信號將包含應(yīng)力雙折射誤差，并且這種誤差很難得到準(zhǔn)確的補償。而在實際應(yīng)用中，傳感環(huán)圈通常采用支撐，即需要固定在某種金屬或非金屬材料制作的骨架結(jié)構(gòu)上。由于金屬及非金屬的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光纖的熱膨脹系數(shù)，所以當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時， 骨架本身的變化會對傳感環(huán)圈產(chǎn)生作用，傳感環(huán)圈的應(yīng)力場無可避免地受到影響，從而影響光纖電流互感器測量精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題為：有骨架傳感環(huán)圈的骨架易受外界溫度變化影響，從而對傳感環(huán)圈產(chǎn)生作用，影響光纖電流互感器的測量精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：

一種無骨架光纖電流傳感環(huán)圈，包括光纜、反射鏡和1/4波片；所述光纜被先自上而下，后自下而上環(huán)繞成內(nèi)外兩圈，相鄰的兩根光纜之間緊密排布，并使用紫外光固化膠粘接；光纜的起始端和結(jié)束端并排設(shè)置，起始端與反射鏡連接，結(jié)束端與1/4波片連接。

優(yōu)選的，所述光纜由：聚乙烯護(hù)套、芳綸絲、松套管、套管填充油和裸光纖構(gòu)成，光纜的中心為裸光纖，松套管包裹于裸光纖之外，松套管和裸光纖之間填充用套管填充油，芳綸絲覆蓋于松套管外層，聚乙烯保護(hù)套設(shè)置于芳綸絲的外層。

優(yōu)選的，裸光纖為裸spun光纖，直徑為250μm，松套管的直徑255±1μm，套管填充油為特種防水光纖油膏。

一種無骨架光纖電流傳感環(huán)圈的制作方法，包括以下步驟：

步驟1、光纜、工裝制作

將裸光纖放在光纖光纜設(shè)備上制成光纜，所述光纜從外之內(nèi)依次為聚乙烯護(hù)套、芳綸絲、松套管、套管填充油和裸光纖；

用螺釘固定裝配好工裝，并在工裝內(nèi)表面涂脫模劑，所述工裝具有上、下蓋和支架，所述支架為圓桶狀結(jié)構(gòu)，上、下蓋的直徑大于支架直徑，工裝采用鋁合金材料制成。

步驟2、內(nèi)層制作

將光纜的一頭固定于工裝上蓋下表面任意處，以固定點為起點纏繞，在 支架上自上至下繞滿一層后固定于工裝下蓋上表面，纏繞時相鄰的兩根光纜之間保持無縫隙，并且單層纏繞于支架表面；

纏繞完成后，在光纜的表面上均勻涂滿紫外光固化膠，汞燈照射5分鐘，固化后靜置10分鐘。

步驟3、外層制作

固化靜置結(jié)束后，放開光纜在工裝下蓋的固定點，將光纜自下向上直至纏繞回工裝上蓋的固定點，結(jié)束纏繞，纏繞時相鄰的兩根光纜之間保持無縫隙，并且單層纏繞；

纏繞結(jié)束后固定光纜，兩固定點并列，在光纜的外層上均勻涂滿紫外光固化膠，汞燈照射5分鐘，固化后靜置10分鐘。

步驟4、拆除工裝

解除光纜在工裝上蓋上的兩個固定點，拆除工裝，光纖環(huán)圈脫骨，得到無骨架光纖環(huán)圈。

步驟5、反射鏡和波片安裝

將上步得到的無骨架光纖傳感環(huán)圈的光纜出、入端分別熔接反射鏡、1/4波片，入端熔接反射鏡，出端熔接1/4波片，之后用704膠并排固定于光纖環(huán)圈上平面；將得到的光纖傳感環(huán)圈需靜置72小時后再使用。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明的無骨架光纖電流傳感環(huán)圈的敏感光纖的雙折射率不易受外界環(huán)境溫度變化的影響，全溫測量精度穩(wěn)定性好、可靠性高，保證了測量精度。

(2)本發(fā)明提出的無骨架光纖電流傳感環(huán)圈制作方法方案合理、制作簡單、操作性強。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的有骨架傳感環(huán)圈外形結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的無骨架光纖傳感環(huán)圈示意圖；

圖3為無骨架光纖傳感環(huán)圈截面示意圖；

圖4為本發(fā)明的無骨架光纖傳感環(huán)圈制作方法示意圖；

其中，1-光纖，2-骨架，3-光纜，4-鋁合金下蓋，5-脫模劑，6-聚乙烯護(hù)套，7-芳綸絲，8-松套管，9-紫外光固化膠，10-套管填充油，11-裸光纖，12-反射鏡，13-1/4波片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的一種無骨架光纖電流傳感環(huán)圈及其制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明的無骨架光纖電流傳感環(huán)圈外形如圖2所示，它包括光纜3、反射鏡12和1/4波片13。所述光纜3被先自上而下，后自下而上環(huán)繞成內(nèi)外兩圈，相鄰的兩根光纜3之間緊密排布，并使用紫外光固化膠9粘接；光纜3的起始端和結(jié)束端并排設(shè)置，起始端與反射鏡12連接，結(jié)束端與1/4波片13連接，

如圖3所示，所述光纜3由：聚乙烯護(hù)套6、芳綸絲7、松套管8、套管填充油10和裸spun光纖11構(gòu)成，光纜3的中心為裸spun光纖11，松套管8包裹于裸spun光纖11之外，松套管8和裸spun光纖11之間填充用套管填充油10，芳綸絲7覆蓋于松套管8外層，聚乙烯保護(hù)套6設(shè)置于芳綸絲7的外層。

裸spun光纖的直徑為250μm，松套管直徑255±1μm，套管填充油為特種防水光纖油膏。

如圖4所示，上述無骨架光纖電流傳感環(huán)圈的制作方法包括以下步驟：

步驟1、光纜、工裝制作

將裸spun光纖11放在光纖光纜設(shè)備上制成光纜3，所述光纜3從外之內(nèi)依次為聚乙烯護(hù)套6、芳綸絲7、松套管8、套管填充油10和裸spun光纖11。

用螺釘固定裝配好工裝，并在工裝內(nèi)表面涂脫模劑，所述工裝具有上、下蓋和支架，所述支架為圓桶狀結(jié)構(gòu)，上、下蓋的直徑大于支架直徑，工裝采用鋁合金材料制成。

步驟2、內(nèi)層制作

將光纜3的一頭固定于工裝上蓋下表面任意處，以固定點為起點纏繞，在支架上自上至下繞滿一層后固定于工裝下蓋上表面，纏繞時相鄰的兩根光纜之間保持無縫隙，并且單層纏繞于支架表面。

纏繞完成后，在光纜3的表面上均勻涂滿紫外光固化膠，汞燈照射5分鐘，固化后靜置10分鐘。

步驟3、外層制作

固化靜置結(jié)束后，放開光纜3在工裝下蓋的固定點，將光纜3自下向上直至纏繞回工裝上蓋的固定點，結(jié)束纏繞，纏繞時相鄰的兩根光纜之間保持無縫隙，并且單層纏繞。

纏繞結(jié)束后固定光纜，兩固定點并列，在光纜3的外層上均勻涂滿紫外光固化膠，汞燈照射5分鐘，固化后靜置10分鐘。

步驟4、拆除工裝

解除光纜3在工裝上蓋上的兩個固定點，拆除工裝，光纖環(huán)圈脫骨，得到無骨架光纖環(huán)圈；

步驟5、反射鏡和波片安裝

將上步得到的無骨架光纖傳感環(huán)圈的光纜(3)出、入端分別熔接反射鏡12和1/4波片13，入端熔接反射鏡12，出端熔接1/4波片13，之后用704膠并排固定于光纖環(huán)圈上平面。將得到的光纖傳感環(huán)圈需靜置72小時后再使用。