智能隔離斷路器用電子式電流互感器的製作方法

2023-05-27 13:09:21

本發明設計智能電網，特別涉及智能隔離斷路器用電子式電流互感器的新型光纖傳輸方法。

背景技術：

隨著智能電網以及智能變電站建設的不斷深入，智能隔離斷路器的應用越來越廣泛，而與之配套使用的集成安裝於智能隔離斷路器的電子式電流互感器也得到了廣泛的應用。電子式電流互感器的一次傳感器安裝於智能隔離斷路器的高電位側，轉換器部分安裝於地電位側，光纖是連接電子式電流互感器一次部分和二次部分的部件，在一次部分和二次部分之間傳輸能量或數據；由於一次部分和二次部分之間存在高電位差，同時光纖起到電氣隔離一次部分和二次部分的作用。

由於智能隔離斷路器電子式電流互感器一次部分和二次部分之間存在高電位差且光纖本身較脆弱，因此無法將光纖直接從一次部分傳輸至二次部分，必須採取措施增加光纖的爬電距離並給予光纖一定的保護。

目前，智能隔離斷路器電子式電流互感器常規的光纖傳輸方法是採用單獨的懸式光纖絕緣子為載體用作光纖的專門傳輸通道，如圖1所示，現有技術的智能隔離斷路器電子式電流互感器常規光纖傳輸方法。集成安裝電子式電流互感器後的智能隔離斷路器由隔離斷路器滅弧室1、隔離斷路器支撐絕緣子2、電子式電流互感器一次傳感器3、光纖轉換裝置4、懸式光纖絕緣子5和轉換器6等六部分組成。

對於有源電子式電流互感器，光纖轉換裝置為數據採集單元，轉換器為合併器，數據採集單元將一次傳感器輸出的小的電壓信號就地進行模數轉換，並把經過模數轉換後的採樣值通過光纖經懸式光纖絕緣子傳輸至合併器，此光纖為常規非保偏光纖，光纖與數據採集單元和合併器的連接方式往往是採取插接的方式。

對於無源電子式電流互感器，光纖轉換裝置為光纖熔接盒，轉換器為光源和採集器，在光纖熔接盒中將一次傳感器的光纖和懸式光纖絕緣子中的光纖進行熔接，以此將一次傳感器的光纖傳輸至懸式光纖絕緣子的下端，然後與光源和採集器中的光纖再次進行熔接。此光纖為保偏光纖，光纖與一次傳感器和轉換器的連接方式為熔接。

現有智能隔離斷路器用電子式電流互感器光纖傳輸方法採用單獨的懸式光纖絕緣子為載體用作光纖的專門傳輸通道，其缺點主要有一下幾點：

1)增加了智能隔離斷路器的體積，集成化程度不高。智能電網的發展方向之一就是一次設備小型化、集成化設計，懸式光纖絕緣子的採用無疑不利於智能隔離斷路器小型化、集成化設計。

2)懸式光纖絕緣子改變了智能隔離斷路器絕緣結構和電場分布。智能隔離斷路器經過絕緣結構和電場分布優化設計後，其絕緣結構和電場分布已處於最佳狀態，懸式光纖絕緣子改變了智能隔離斷路器原有的絕緣結構和電場分布，將對智能隔離斷路器的一次絕緣產生不利影響。

3)懸式光纖絕緣子增加了智能隔離斷路器的故障點。懸式光纖絕緣子本身的設計或質量缺陷將會導致智能隔離斷路器發生故障，為智能隔離斷路器產生新的故障點。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本發明的發明目的就是在存在高電位差和光纖本身較脆弱的條件下，將光纖從智能隔離斷路器電子式電流互感器的一次部分傳輸至二次部分，在不改變智能隔離斷路器原有絕緣結構和電場分布，以及不增加智能隔離斷路器元件和體積的前提下，採用集成化設計的方法和思路，解決電子式電流互感器光纖傳輸的問題。

為了實現上述發明目的，本發明採用的技術方案為：一種智能隔離斷路器用電子式電流互感器，它包括互感器主體和傳輸迴路，其特徵在於：所述傳輸迴路包括電子式電流互感器一次傳感器11、光纖轉換裝置12、光纖刻槽空心複合絕緣子13和電子式電流互感器轉換器14，所述光纖刻槽空心複合絕緣子13上下兩端的光纖以插接或者熔接的方式分別與所述光纖轉換裝置12和電子式電流互感器轉換器14中的光纖進行對接。

上述的智能隔離斷路器用電子式電流互感器，其進一步特徵在於：對於有源電子式電流互感器，所述電子式電流互感器一次傳感器11為羅氏線圈和低功率線圈，羅氏線圈和低功率線圈通過電纜輸出小電壓信號至所述光纖轉換裝置12；對於無源電子式電流互感器，所述電子式電流互感器一次傳感器11為全光纖電流傳感器、磁光玻璃電流傳感器或晶體閥電流傳感器，傳感器的接口為保偏光纖，在所述光纖轉換裝置12中以熔接的方式與所述光纖刻槽空心複合絕緣子13上端的保偏光纖進行對接。

上述的智能隔離斷路器用電子式電流互感器，其進一步特徵在於：對於有源電子式電流互感器，所述光纖轉換裝置12為數據採集單元，數據採集單元將所述電子式電流互感器一次傳感器11輸出的小電壓信號就地進行模數轉換並通過常規非保偏光纖輸出採樣值，在所述光纖轉換裝置12中經過插接的方式與所述光纖刻槽空心複合絕緣子13上端傳輸能量和數據的光纖進行對接，傳輸的能量來自於所述電子式電流互感器轉換器14中的雷射電源；對於無源電子式電流互感器，所述光纖轉換裝置12為光纖熔接盒，在光纖熔接盒中將所述電子式電流互感器一次傳感器11的保偏光纖與所述光纖刻槽空心複合絕緣子13上端的保偏光纖進行熔接。

上述的智能隔離斷路器用電子式電流互感器，其進一步特徵在於：對於有源電子式電流互感器，所述電子式電流互感器轉換器14為帶雷射電源的合併器，所述電子式電流互感器轉換器14的光纖與所述光纖刻槽空心複合絕緣子13中的光纖以插接或者熔接的方式進行對接；對於無源電子式電流互感器，所述電子式電流互感器轉換器14為光源和採集器，所述電子式電流互感器轉換器14的光纖與所述光纖刻槽空心複合絕緣子13中的光纖以插接或者熔接的方式進行對接。

上述的智能隔離斷路器用電子式電流互感器，其進一步特徵在於：所述光纖刻槽空心複合絕緣子13在空心複合絕緣子的環氧玻璃鋼筒133外壁以螺旋狀至上而下貫穿性刻槽，將光纖131預埋至此槽中，採用真空注膠和高溫硫化的工藝將矽橡膠傘裙134固化在環氧玻璃鋼筒133外壁，矽橡膠傘裙134起到固定和保護光纖131的作用，密封槽135位於光纖出孔的內側，光纖出孔的外側為端部金具132；

對於有源電子式電流互感器，所述光纖刻槽空心複合絕緣子13中預埋的光纖為常規非保偏光纖，在上端採以插接的方式與所述光纖轉換裝置12中的光纖進行對接，在下端採以插接的方式與電子式電流互感器轉換器14中的光纖進行對接；對於無源電子式電流互感器，所述光纖刻槽空心複合絕緣子13中預埋的光纖為保偏光纖，在上端採以熔接的方式在光纖轉換裝置12中與所述電子式電流互感器一次傳感器11的保偏光纖進行對接，在下端以熔接的方式與電子式電流互感器轉換器14中的保偏光纖進行對接。

所訴光纖刻槽空心複合絕緣子13作為智能隔離斷路器一次本體的支撐絕緣子，同時起到光纖傳輸載體的作用。既可傳輸用於有源電子式電流互感器的常規非保偏光纖，又可傳輸用於無源電子式電流互感器的保偏光纖。光纖以螺旋狀預埋在空心複合絕緣子的傘

綜上所述，本發明具有以下優點：

1)採用智能隔離斷路器的支撐絕緣子作為光纖傳輸載體，省去了懸式光纖絕緣子，減少了智能隔離斷路器的故障點，提高了智能隔離斷路器現場運行的安全性和可靠性。

2)提高了智能隔離斷路器集成化和小型化的程度，使得智能隔離斷路器佔地面積小、絕緣裕度高，符合智能變電站發展的要求和趨勢。

3)光纖刻槽空心複合絕緣子採用真空注膠和高溫硫化生產工藝，不影響智能隔離斷路器絕緣結構和電場分布以及密封結構，安全可靠。

4)智能隔離斷路器用電子式電流互感器新型光纖傳輸方法，既能傳輸常規非保偏光纖，又能傳輸保偏光纖；既適用於無源電子式電流互感器，又適用於無源電子式電流互感器。

5)光纖對接的方式靈活，既可採用插接的對接方式，又可採用熔接的對接方式。

附圖說明

圖1，現有技術的智能隔離斷路器電子式電流互感器常規光纖傳輸方法。

圖中，1為隔離斷路器滅弧室；2為隔離斷路器支撐絕緣子；3為電子式電流互感器一次傳感器；4為光纖轉換裝置；5為懸式光纖絕緣子；6為轉換器。

圖2，本發明的智能隔離斷路器用電子式電流互感器結構示意圖。

圖中，11為電子式電流互感器一次傳感器；12為光纖轉換裝置；13為光纖刻槽空心複合絕緣子；14為電子式電流互感器轉換器。

圖3，本發明的光纖刻槽空心複合絕緣子結構示意圖及局部放大圖。

圖中，131為光纖；132為端部金具；133為環氧玻璃鋼筒；134為矽橡膠傘裙；135為密封槽。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

相關技術術語的名詞解釋：

智能隔離斷路器：智能隔離斷路器可實現隔離開關、電子式電流互感器和斷路器的一體化製造，通過一、二次設備高度集成，實現功能組合，節省土地資源。

有源電子式電流互感器：高電位側需要電源供電的電子式電流互感器，其保護線圈由羅氏線圈構成，測量線圈由低功率線圈構成，一次傳感器和數據採集單元安裝於高電位側，數據採集單元的供電方式有兩種並互為備用，一是取能線圈，二是來自雷射電源並通過光纖傳輸至數據採集單元的雷射。有源電子式電流互感器一次側和二次側傳輸的光纖為常規非保偏光纖。

無源電子式電流互感器：高電位側不需要電源供電的電子式電流互感器，主要類型有全光纖型、磁光玻璃型或晶體閥型。無源電子式電流互感器一次側和二次側傳輸的光纖為保偏光纖。

保偏光纖：保偏光纖傳輸線偏振光，廣泛用於航天、航空、航海、工業製造技術及通信等國民經濟的各個領域。在以光學相干檢測為基礎的幹涉型光纖傳感器中，使用保偏光纖能夠保證線偏振方向不變，提高相干信噪比，以實現對物理量的高精度測量。

本實施例的用於智能隔離斷路器用電子式電流互感器的新型光纖傳輸方法，具體實現的結構如圖2所示，智能隔離斷路器用電子式電流互感器結構示意圖，它包括互感器主體和傳輸迴路，所述傳輸迴路由電子式電流互感器一次傳感器11、光纖轉換裝置12、光纖刻槽空心複合絕緣子13和電子式電流互感器轉換器14等四部分組成。光纖刻槽空心複合絕緣子13上下兩端的光纖以插接或者熔接的方式分別與光纖轉換裝置12和電子式電流互感器轉換器14中的光纖進行對接。光纖刻槽空心複合絕緣子13作為智能隔離斷路器一次本體的支撐絕緣子，同時起到光纖傳輸載體的作用。本光纖傳輸方法適用於66kV～1000kV各電壓等級智能隔離斷路器用電子式電流互感器。

電子式電流互感器一次傳感器11：

對於有源電子式電流互感器，其電子式電流互感器一次傳感器11為羅氏線圈和低功率線圈，羅氏線圈和低功率線圈通過電纜輸出小電壓信號至光纖轉換裝置12；對於無源電子式電流互感器，其電子式電流互感器一次傳感器11為全光纖電流傳感器、磁光玻璃電流傳感器或晶體閥電流傳感器，傳感器的接口為保偏光纖，在光纖轉換裝置12中以熔接的方式與光纖刻槽空心複合絕緣子13上端的保偏光纖進行對接。

光纖轉換裝置12：

對於有源電子式電流互感器，其光纖轉換裝置12為數據採集單元，數據採集單元將一次傳感器11輸出的小電壓信號就地進行模數轉換並通過常規非保偏光纖輸出採樣值，在光纖轉換裝置12中經過插接的方式與光纖刻槽空心複合絕緣子13上端傳輸能量和數據的光纖進行對接，傳輸的能量來自於電子式電流互感器轉換器14中的雷射電源；對於無源電子式電流互感器，其光纖轉換裝置12為光纖熔接盒，在光纖熔接盒中將一次傳感器的保偏光纖與光纖刻槽空心複合絕緣子13上端的保偏光纖進行熔接。

光纖刻槽空心複合絕緣子13：

光纖刻槽空心複合絕緣子13的結構如圖3所示。光纖刻槽空心複合絕緣子13既是智能隔離斷路器用電子式電流互感器的光纖傳輸通道，又是智能隔離斷路器一次本體的支撐絕緣子。光纖刻槽複合絕緣子13的製造流程為：在空心複合絕緣子的環氧玻璃鋼筒133外壁以螺旋狀至上而下貫穿性刻槽，將光纖131預埋至此槽中，採用真空注膠和高溫硫化的工藝將矽橡膠傘裙134固化在環氧玻璃鋼筒133外壁，矽橡膠傘裙134起到固定和保護光纖131的作用，同時增加了空心複合絕緣子的外爬電距離。光纖刻槽空心複合絕緣子的密封槽135位於光纖出孔的內側，132為端部金具，光纖131不影響絕緣子的整體密封性能。

對於有源電子式電流互感器，光纖刻槽空心複合絕緣子13中預埋的光纖為常規非保偏光纖，在上端採以插接的方式與光纖轉換裝置12中的光纖進行對接，在下端採以插接的方式與電子式電流互感器轉換器14中的光纖進行對接；對於無源電子式電流互感器，光纖刻槽空心複合絕緣子13中預埋的光纖為保偏光纖，在上端採以熔接的方式在光纖轉換裝置12中與電子式電流互感器一次傳感器11的保偏光纖進行對接，在下端以熔接的方式與電子式電流互感器轉換器14中的保偏光纖進行對接。

電子式電流互感器轉換器14：

對於有源電子式電流互感器，其電子式電流互感器轉換器14為帶雷射電源的合併器；對於無源電子式電流互感器，其電子式電流互感器轉換器14為光源和採集器。電子式電流互感器轉換器14的光纖與光纖刻槽空心複合絕緣子13中的光纖以插接或者熔接的方式進行對接。

以上的實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護範圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護範圍之內。本發明未涉及的技術均可通過現有的技術加以實現。