一種光學電壓互感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電壓互感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種光學電壓互感器。
【背景技術(shù)】
[0002]電壓互感器是電力系統(tǒng)中繼電保護與電能計量的重要設(shè)備，用來變換傳輸線路上的電壓給測量儀器和繼電保護裝置供電，用來測量傳輸線路中的電壓、功率和電能，或者用來在傳輸線路發(fā)生故障時保護傳輸線路中的重要設(shè)備，例如，電機或變壓器等。電壓互感器的長期穩(wěn)定性、可靠性和安全性與電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行密切相關(guān)。光學電壓互感器利用泡克爾斯效應(yīng)(Pockels效應(yīng))，即在交變電場下電光晶體在兩個正交的軸向上折射率會發(fā)生相對變化，當圓偏振光通過電光晶體時，圓偏振光會變成橢圓偏振光，橢圓度與電場成正比。通過監(jiān)測通過電光晶體后的橢圓偏振光兩個正交軸向上光強的相對變化，即可計算對應(yīng)電場的大小。當晶體封裝結(jié)構(gòu)確定的情況下，晶體上感應(yīng)的電場與封裝結(jié)構(gòu)上施加的電壓成正比，從而實現(xiàn)對電壓的測量。光學電壓互感器可有效隔離高壓側(cè)與低壓側(cè)，保證人身和設(shè)備的安全。
[0003]現(xiàn)有的電網(wǎng)中的光學電壓互感器通常采用氣體封裝結(jié)構(gòu)或固體封裝結(jié)構(gòu)進行封裝。氣體封裝結(jié)構(gòu)封裝殼內(nèi)通過氣體(例如SF6A氟化硫)實現(xiàn)光學電壓互感器的電氣絕緣，常用的SF6氣體無色無味、不可燃，具有較高的電氣強度、優(yōu)良的滅弧性能、良好的冷卻特性和良好的絕緣性能，將它用于電氣設(shè)備可免除火災(zāi)的威脅，縮小設(shè)備尺寸，提高系統(tǒng)運行的可靠性，但是這種封裝結(jié)構(gòu)存在著充氣、密封等繁瑣工藝，電氣設(shè)備運行過程中還可能出漏氣等問題，此外，氣體封裝結(jié)構(gòu)的封裝殼還需要具有足夠的結(jié)構(gòu)強度，以滿足電壓互感器使用中的防爆要求，因此封裝殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要占用很大的安裝空間，且整個殼體的加工成本高。固體封裝結(jié)構(gòu)通常是由環(huán)氧樹脂或其他樹脂混合材料等絕緣材料經(jīng)固化成型，目前廣泛應(yīng)用于35kV及以下電壓等級的戶內(nèi)電壓互感器，但是，目前已有的光學電壓互感器的固體封裝結(jié)構(gòu)為了滿足絕緣性能的要求體積一般都較大，存在絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用較大空間和質(zhì)量較大等缺點，然而應(yīng)用于開關(guān)柜等小型設(shè)備上的電壓互感器都要求具有體積小、重量輕、便于安裝、可靠性高、可集成化等特點，現(xiàn)有的電壓互感器封裝結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對新型電壓互感器的集成化、智能化等發(fā)展的需求，因此急需提出一種結(jié)構(gòu)簡單，安全性高的新型光學電壓互感器封裝結(jié)構(gòu)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型針對現(xiàn)有的光學電壓互感器采用氣體封裝結(jié)構(gòu)存在的充氣密封工藝繁瑣、容易發(fā)生漏氣和封裝殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，及采用固體封裝結(jié)構(gòu)存在的絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用較大空間和質(zhì)量較大等問題，提出了一種新型的光學電壓互感器，能夠切實有效地解決現(xiàn)有光學電壓互感器封裝的結(jié)構(gòu)安全等問題，并且能夠有效減少體積和重量，結(jié)構(gòu)簡單、絕緣性能好、屏蔽效果優(yōu)良、應(yīng)用方式靈活、較大程度降低成本，而且具有便于安裝、可靠性尚、安全性尚以及可集成化的優(yōu)點。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種光學電壓互感器，其特征在于，包括互感器殼體、絕緣子、導(dǎo)體電極、絕緣硅橡膠、光學電壓傳感頭、光纖和電氣單元，所述絕緣子、絕緣硅橡膠和光學電壓傳感頭均設(shè)置于互感器殼體的內(nèi)部，所述光纖的一端與光學電壓傳感頭連接，所述光纖的另一端從互感器殼體側(cè)壁的通孔中引出至互感器殼體外的電氣單元，所述光學電壓傳感頭和連接于光學電壓傳感頭的光纖的端頭通過灌封硅膠工藝埋置在絕緣硅橡膠內(nèi)，所述絕緣子采用澆注工藝包覆在絕緣硅橡膠的外部并填充整個互感器殼體內(nèi)部，所述導(dǎo)體電極的一端預(yù)留連接外部電壓的接線端子，所述導(dǎo)體電極除接線端子外的部分被埋置入絕緣子頂部。
[0007]所述互感器殼體為軸對稱結(jié)構(gòu)，埋置光學電壓傳感頭的絕緣硅橡膠設(shè)置在絕緣子底部，所述導(dǎo)體電極和光學電壓傳感頭均設(shè)置于互感器殼體的軸線處且所述光學電壓傳感頭與埋置入絕緣子頂部的導(dǎo)體電極施加電壓的端頭相對應(yīng)。
[0008]所述互感器殼體為盆式結(jié)構(gòu)件，所述絕緣子為盆式絕緣子。
[0009]所述互感器殼體的直徑在80mm至500mm之間，且互感器殼體的高度根據(jù)電壓等級、電場仿真結(jié)果和實際沖擊電壓試驗結(jié)果進行調(diào)整。
[0010]所述導(dǎo)體電極與光學電壓傳感頭之間的距離根據(jù)電壓等級和電場仿真結(jié)果進行調(diào)整。
[0011]所述絕緣子采用環(huán)氧樹脂絕緣材料或硅橡膠絕緣材料。
[0012]所述導(dǎo)體電極為球形圓柱電極。
[0013]所述光纖為耐高溫光纖，所述灌封硅膠工藝的硫化溫度為60°C -70°C。
[0014]本實用新型的技術(shù)效果如下:
[0015]本實用新型涉及的一種光學電壓互感器，包括互感器殼體、絕緣子、導(dǎo)體電極、絕緣硅橡膠、光學電壓傳感頭、光纖和電氣單元，絕緣子、絕緣硅橡膠和光學電壓傳感頭均設(shè)置于互感器殼體的內(nèi)部，光學電壓傳感頭和連接于光學電壓傳感頭的光纖的端頭通過灌封硅膠工藝埋置在絕緣硅橡膠內(nèi)，絕緣子采用澆注工藝包覆在絕緣硅橡膠的外部并填充整個互感器殼體內(nèi)部，導(dǎo)體電極的一端預(yù)留連接外部電壓的接線端子，導(dǎo)體電極除接線端子外的部分被埋置入絕緣子頂部，從而絕緣子起到支撐固定導(dǎo)體電極和外絕緣的作用，導(dǎo)體電極通過其一端的接線端子與其它一次設(shè)備進行對接來獲取外部電壓，從而導(dǎo)體電極攜帶外部電壓，通過另一端的端頭將所帶電壓通過傳感的方式穿過絕緣子和絕緣硅橡膠后施加到互感器殼體內(nèi)的光學電壓傳感頭上，導(dǎo)體電極所帶的電壓在互感器殼體內(nèi)部形成一個穩(wěn)定的電場，保證電壓測量的穩(wěn)定性。本實用新型提出的光學電壓互感器通過設(shè)置互感器殼體，增加了電磁屏蔽的作用；采用特定的封裝結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的光學電壓互感器氣體封裝結(jié)構(gòu)相比避免了該結(jié)構(gòu)的抽真空、充氣、密封等繁瑣安裝工藝以及使用過程中漏氣等問題的發(fā)生，簡化了封裝結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度并進一步提高了封裝結(jié)構(gòu)的安全性能；并且改進了現(xiàn)有的光學電壓互感器采用固體封裝結(jié)構(gòu)存在的絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用較大空間和質(zhì)量較大等問題，將光學電壓傳感頭及部分連接于光學電壓傳感頭的光纖埋置在絕緣硅橡膠內(nèi)，使得光學電壓傳感頭、連接于光學電壓傳感頭的光纖的端頭和絕緣硅橡膠采用灌封硅膠工藝形成了一體化光學電壓傳感頭絕緣結(jié)構(gòu)，并設(shè)計絕緣子采用澆注工藝包覆在絕緣硅橡膠的外部并填充整個互感器殼體內(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)改進具有更加優(yōu)異的絕緣性能和安全性，且能夠有效減少體積和重量，同時更好地實現(xiàn)了光學電壓傳感頭與一次側(cè)導(dǎo)體電極隔離，避免了光學電壓傳感頭的晶體器件連接的光纖被侵蝕導(dǎo)致安全隱患的問題，進一步提高了光學電壓傳感頭以及整個光學電壓互感器的安全性能；以光學方法測量配電線路的電壓，導(dǎo)體電極與光學電壓傳感頭之間無需任何骨架支撐，設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，消除了附屬支撐物引起的局放現(xiàn)象和耐電壓問題，降低了安全隱患。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，較大程度降低成本，而且便于安裝、可靠性高、可集成化，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行以及集成化、智能化的發(fā)展要求。
[0016]本實用新型涉及的一種光學電壓互感器優(yōu)選設(shè)置互感器殼體為軸對稱結(jié)構(gòu)，導(dǎo)體電極和光學電壓傳感頭均設(shè)置于互感器殼體的軸線處且光學電壓傳感頭與埋置入絕緣子頂部的導(dǎo)體電極施加電壓的端頭相對應(yīng)，上述結(jié)構(gòu)使得光學電壓互感器的封裝結(jié)構(gòu)在空間上采用以導(dǎo)體電極為中心的軸對稱結(jié)構(gòu)，有利于在互感器殼體內(nèi)部形成一個完全軸對稱的穩(wěn)定均化電場，保證了光學電壓傳感頭所需采集的電場/電壓信號的穩(wěn)定均化，同時可以保證了電場仿真計算的絕緣性能更高，從而使得電場仿真計算結(jié)果精度更高，即可以通過預(yù)先精確的電場仿真計算，得到本實用新型提出的光學電壓互感器的封裝結(jié)構(gòu)(如互感器殼體、絕緣子、絕緣硅橡膠)的整體外形尺寸，以及精確設(shè)置封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部各埋置部件(如光學電壓傳感頭與導(dǎo)體電極)的相對距離；進一步，絕緣子優(yōu)選環(huán)氧樹脂絕緣材料或硅橡膠絕緣材料以起到外絕緣的作用，整個封裝結(jié)構(gòu)可以通過互感器殼體接地以增加電磁屏蔽的作用。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型光學電壓互感器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中各標號列示如下:
[0019]I 一球形圓柱電極；2—盆式絕緣子；3—絕緣硅橡膠；4 一光學電壓傳感頭；5—耐高溫光纖；6 —電氣單元；7 —互感器殼體。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型進行說明。
[0021]本實用新型涉及一種光學電壓互感器，包括互感器殼體、絕緣子、導(dǎo)體電極、絕緣硅橡膠、光學電壓傳感頭、光纖和電氣單元，其優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，絕緣子(優(yōu)選為盆式絕緣子2)、絕緣硅橡膠3和光學電壓傳感頭4均設(shè)置于互感器殼體7的內(nèi)部，光纖優(yōu)選為耐高溫光纖5，耐高溫光纖5的一端與光學電壓傳感頭4連接，耐高溫光纖5的另一端從互感器殼體7側(cè)壁的通孔中引出至互感器殼體7外的電氣單元6，光學電壓傳感頭4和連接于光學電壓傳感頭4的耐高溫光纖5的端頭通過灌封硅膠工藝埋置在絕緣硅橡膠3內(nèi)，灌封硅膠工藝的硫化溫度可以為60°C -70°C，盆式絕緣子2采用澆注工藝包覆在絕緣硅橡膠3的外部并填充整個互感器殼體7內(nèi)部，導(dǎo)體電極優(yōu)選為球形圓柱電極1，球形圓柱電極I的一端預(yù)留連接外部電壓的接線端子，球形圓柱電極I除接線端子外的部分被埋置入盆式絕緣子2頂部。優(yōu)選地，互感器殼體7為軸對稱結(jié)構(gòu)(優(yōu)選為盆式結(jié)構(gòu)件)，埋置光學電壓傳感頭4的絕緣硅橡膠3設(shè)置在盆式絕緣子2底部，球形圓柱電極I和光學電壓傳感頭4均設(shè)置于互感器殼體7的軸線處且光學電壓傳感頭4與埋置入盆式絕緣子2頂部的球形圓柱電極I施加電壓的端頭相對應(yīng)。本實用新型提出的光學電壓互感器，能夠避免采用氣體封裝結(jié)構(gòu)存在的充氣密封工藝繁瑣、容易發(fā)生漏氣，以及采用氣體封裝結(jié)構(gòu)的封裝殼需要具有足夠的結(jié)構(gòu)強度，以滿足電壓互感器使用中的防爆要求，因此