專利名稱：用于測量高壓母排溫度的光纖復合絕緣子及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高壓開關設備母線的在線檢測技術領域，更具體的說涉及一種用于高壓測量母排溫度的光纖復合絕緣子及其制備方法。
背景技術：
發(fā)電廠、變電站的高壓開關柜是保證輸配電系統(tǒng)安全可靠運行的關鍵部件之一， 高壓開關柜正常工作與否關系著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此確保高壓開關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。
在開關設備長期運行過程中，開關柜中的高壓開關觸頭、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，最后甚至會起火，發(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、通過金屬導線埋設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，很好地解決了高壓開關柜母排測溫的難題，但也仍存在一些弊端，比如將光纖光柵傳感器固定于高壓母排的殼體和夾具會導致高壓開關設備結構改變，母排同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、短路的風險。而如果簡單黏貼固定，又會由于日久、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)有高壓開關柜的在線監(jiān)測技術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母排溫度的光纖復合絕緣子，其能在高壓母排上不外加任何設備的情況下，測量高電壓環(huán)境下高壓開關設備母排的溫度， 以解決現(xiàn)有由于在母排上安裝光纖光柵測溫傳感器造成空氣凈距減小、絕緣等級下降的問題。
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母排溫度的光纖復合絕緣子，該光纖復合絕緣子包括絕緣子本體， 該絕緣子本體具有與高壓母排固定相連的第一裝配面以及與開關設備殼體相連的第二裝配面；其中，該光纖復合絕緣子還包括澆注于絕緣子本體內(nèi)的光纖、導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，該光纖光柵嵌設于導熱嵌件內(nèi)，該導熱嵌件平齊或高于第一裝配面而感應高壓母排的溫度，該光纖接口嵌件則供與光解調(diào)器相連。
進一步，該導熱嵌件在相背于高壓母排的一側(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入盲孔中。
進一步，該光纖光柵的長度為10 20mm。
進一步，該絕緣子本體采用澆注的方式成型。
進一步，該絕緣子本體采用環(huán)氧樹脂澆注成型。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種用于高壓母排溫度測量的光纖復合絕緣子的制備方法，其中，包括如下步驟①、預裝配將光纖光柵與光纖相連并一起嵌設入導熱嵌件內(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，在步驟①的預裝配中，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的預裝配中，還包括在光纖上除光纖光柵位置的外表面套設熱縮套管的步驟，并且光纖光柵和熱縮套管端部均沉設入導熱嵌件的盲孔中，而保持光纖光柵外表面不與導熱嵌件的表面接觸。
進一步，在步驟②的定位中，該裝配體是通過一緊固嵌件而固定在澆注模具內(nèi)。
進一步，該步驟③的澆注中，該液態(tài)材料為環(huán)氧樹脂。
采用上述結構后，本發(fā)明涉及的光纖復合絕緣子，其當高壓母排固定在光纖復合絕緣子的第一裝配面時，該導熱嵌件會與高壓母排保持良好的表面接觸，即讓導熱嵌件能與高壓母排具有同樣的溫度；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解調(diào)器而測出導熱嵌件的溫度，如此即可獲知當前高壓母排的溫度信息，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合絕緣子，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母排溫度的光纖復合絕緣子較佳實施例的結構示意圖；圖2為圖1所示的光纖復合絕緣子與母線銅排和開關設備相連接時的結構示意圖。
圖中光纖復合絕緣子100絕緣子本體1第一裝配面第二裝配面12光纖導熱嵌件3盲孔光纖接口嵌件4光纖光柵11 231 5熱縮套管6高壓母排200鎖固螺釘300 開關設備殼體 400。
具體實施方式
為了進一步解釋本發(fā)明的技術方案，下面通過具體實施例來對本發(fā)明進行詳細闡述。
如圖1和圖2所示，其為本發(fā)明涉及一種用于測量高壓母排200溫度的光纖復合絕緣子100較佳實施例，該光纖復合絕緣子100包括絕緣子本體1，該絕緣子本體1具有第一裝配面11和第二裝配面12，該第一裝配面11與高壓母排200固定相連，具體其可以采用鎖固螺釘300的方式直接固定；該第二裝配面12則可與開關設備殼體400相連，其亦可以采用鎖固螺釘300的方式直接相連。
本發(fā)明的改進之處在于該光纖復合絕緣子100還包括光纖2、導熱嵌件3以及光纖接口嵌件4，該光纖2、導熱嵌件3和光纖接口嵌件4都是澆注成型在絕緣子本體1內(nèi)， 該導熱嵌件3可以由導熱性佳的材質(zhì)制成，比如可以采用金屬材質(zhì)；該光纖2—端與光纖接口嵌件4相連，另一端部則形成有光纖光柵5，該光纖光柵5嵌設于導熱嵌件3內(nèi)，該導熱嵌件3平齊或高于第一裝配面11而感應高壓母排200的溫度，該光纖接口嵌件4則可供與光解調(diào)器(圖中未示出)相連。優(yōu)選地，該導熱嵌件3高出于第一裝配面11的高度小于1mm， 而該光纖光柵5的長度則為10 20mm。
作為進一步改進的方案，該導熱嵌件3在相背于高壓母排200的一側(cè)形成有盲孔 31，該光纖2上除光纖光柵5位置的外表面都套裝有熱縮套管6，該光纖光柵5以及熱縮套管6的端部均沉設入盲孔31中，并保持光纖光柵5外表面不與導熱嵌件3的表面接觸?；诠饫w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5在感測溫度時具有靈敏度高的特點。另外，該絕緣子本體1則可以采用采用環(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一層或者多層的熱縮套而起到密封盲孔的作用。
這樣，本發(fā)明涉及的光纖復合絕緣子100，其當高壓母排200固定在光纖復合絕緣子100的第一裝配面11時，該導熱嵌件3會與高壓母排200保持良好的表面接觸，即讓導熱嵌件3能與高壓母排200具有同樣的溫度；由此本發(fā)明基于光纖光柵5溫度傳感原理，其以光纖光柵5為傳感部件，能方便地通過與光纖接口嵌件4相連的光解調(diào)器而測出導熱嵌件3的溫度，如此即可獲知當前高壓母排200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。
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。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Ab = InegK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；&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λ的改變而改變，任何使和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)明還提供一種用于高壓母排200溫度測量的光纖復合絕緣子100的制備方法，其中，包括如下步驟①、預裝配將光纖光柵5與光纖2相連并一起嵌設入導熱嵌件3內(nèi)，同時還將光纖2 的另端與光纖接口嵌件4相連而形成裝配體；優(yōu)選地，該光纖光柵5與光纖2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2上除光纖光柵5位置的外表面套設熱縮套管6的步驟，并且光纖光柵5和熱縮套管6端部均沉設入導熱嵌件3的盲孔31中，而保持光纖光柵5外表面不與導熱嵌件3的表面接觸；②、定位將經(jīng)預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1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合絕緣子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，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
權利要求
1.一種用于測量高壓母排溫度的光纖復合絕緣子，該光纖復合絕緣子包括絕緣子本體，該絕緣子本體具有與高壓母排固定相連的第一裝配面以及與開關設備殼體相連的第二裝配面；其特征在于，該光纖復合絕緣子還包括澆注于絕緣子本體內(nèi)的光纖、導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，該光纖光柵嵌設于導熱嵌件內(nèi)，該導熱嵌件平齊或高于第一裝配面而感應高壓母排的溫度，該光纖接口嵌件則供與光解調(diào)器相連。
2.如權利要求1所述的用于測量高壓母排溫度的光纖復合絕緣子，其特征在于，該導熱嵌件在相背于高壓母排的一側(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入盲孔中。
3.如權利要求1所述的用于測量高壓母排溫度的光纖復合絕緣子，其特征在于，該光纖光柵的長度為10 20mm。
4.如權利要求1所述的一種用于測量高壓母排溫度的光纖復合絕緣子，其特征在于， 該絕緣子本體采用澆注的方式成型。
5.如權利要求4所述的用于測量高壓母排溫度的光纖復合絕緣子，其特征在于，該絕緣子本體采用環(huán)氧樹脂澆注成型。
6.一種用于高壓母排溫度測量的光纖復合絕緣子的制備方法，其特征在于，包括如下步驟①、預裝配將光纖光柵與光纖相連并一起嵌設入導熱嵌件內(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。
7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，在步驟①的預裝配中，該光纖光柵與光纖之間的連接是采用熔接的方式。
8.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，在步驟①的預裝配中，還包括在光纖上除光纖光柵位置的外表面套設熱縮套管的步驟，并且光纖光柵和熱縮套管端部均沉設入導熱嵌件的盲孔中，而保持光纖光柵外表面不與導熱嵌件的表面接觸。
9.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，在步驟②的定位中，該裝配體是通過一緊固嵌件而固定在澆注模具內(nèi)。
10.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，該步驟③的澆注中，該液態(tài)材料為環(huán)氧樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于測量高壓母排溫度的光纖復合絕緣子及制備方法，該光纖復合絕緣子包括絕緣子本體，該絕緣子本體具有與高壓母排固定相連的第一裝配面以及與開關設備殼體相連的第二裝配面；該光纖復合絕緣子還包括澆注于絕緣子本體內(nèi)的光纖、導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，該光纖光柵嵌設于導熱嵌件內(nèi)，該導熱嵌件平齊或高于第一裝配面而感應高壓母排的溫度，該光纖接口嵌件則供與光解調(diào)器相連。本發(fā)明可即時獲知當前高壓母排的溫度信息，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H01B19/00GK102509590SQ201110375950
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權日2011年11月23日
發(fā)明者張健, 張華光, 雷政 申請人:廈門Abb開關有限公司