CN102347121A - 一种光纤复合绝缘子及其制造方法 - Google Patents

一种光纤复合绝缘子及其制造方法 Download PDF

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郁杰
沈媛媛
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Abstract

一种光纤复合绝缘子，其包括一个空心绝缘管，填充于空心绝缘管中的有机绝缘材料，以及至少一根贯穿于空心绝缘管轴线方向的光纤，所述有机绝缘材料为实心体。由于所述空心复合绝缘管中的绝缘有机材料为实心体，其中没有气泡，从而杜绝了空心绝缘管中的有机绝缘材料存在绝缘性能的薄弱环节。因此上述光纤复合绝缘子有良好的局部放电性能。本发明还涉及了一种上述光纤复合绝缘子的制备方法。

Description

一种光纤复合绝缘子及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种复合绝缘子，特别是一种用在输变电测试中的光纤复合绝缘子及其制造方法。
背景技术
传统的高压电流测量的方法是利用基于电磁感应原理的电磁互感器来测量电流，但随着电力容量的不断增大，电压等级的不断升高，传统电磁互感器呈现出不可克服的难题。在大容量、超高压电力***中，传统的电磁互感器会导致测量结果严重失真的现象。由于光纤传输电流信号传输效率高、性能稳定、测量准确，所以传统的电磁式电流互感器逐渐被基于光学原理测试电流的光纤互感器所代替。在该光纤互感器中，光纤承担着传输信号的任务。为了避免光纤传输的信号受到外在信号的干扰，光纤在传输电流信号过程中需要复合绝缘子为该光纤提供外绝缘。现有的光纤复合绝缘子为全灌注式光纤复合绝缘子，其包括以下几个部分，即一个空心绝缘管，一个包覆在空心绝缘管外侧的护套，至少一个设置在护套外侧的伞裙，至少一个设置在空心绝缘端部的连接件，填充于空心绝缘管内的有机绝缘材料，以及至少一根贯穿于空心绝缘管轴线方向的光纤。这种全灌注式光纤复合绝缘子的制作方法为：首先提供一个具有空心绝缘管的空心复合绝缘子，然后在该空心绝缘管的轴线方向穿入光纤，利用大型真空加热设备加热整个空心复合绝缘子体，同时把融化的有机绝缘材料注入空心绝缘管中，最后固化该有机绝缘材料从而形成所述光纤复合绝缘子。这样制成的光纤复合绝缘子会存在以下缺陷。因为用作密封灌注的有机绝缘材料、空心绝缘管以及光纤之间的热膨胀系数差别较大，因此加热时有机绝缘材料的热膨胀会使空心绝缘子体内形成应力，从而使光纤的损耗增大。同时，由于把包含穿过该空心绝缘管的光纤的整个空心复合绝缘子体加热时，会使光纤的包复层剥落下来，从而使得光纤容易断裂。此外由于注入有机绝缘材料的过程没有排空空心绝缘管中的空气，有机绝缘材料中会形成气泡，这些气泡就形成了有机绝缘材料绝缘性能的薄弱环节。在实际使用中，在电场作用下，有机绝缘材料的这些薄弱环节会被激发而从引起局部放电的现象，最终导致光纤复合绝缘子绝缘性能失效。因此这种全灌注式的制造方法难以制造出合格且性能优越的光纤复合绝缘子。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种局部放电性能好，光纤损耗低的光纤复合绝缘子及其制造方法。
一种光纤复合绝缘子，其包括一个空心绝缘管，填充于该空心绝缘管中的有机绝缘材料，以及至少一根贯穿于所述空心绝缘管轴线方向的光纤。该光纤复合绝缘子中的有机绝缘材料为实心体。
所述光纤复合绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
提供一台用于抽取空心绝缘管中空气的空气抽气机，一台用于将有机绝缘材料注入空心绝缘管中的注胶枪；
提供一个空心绝缘子，其包括：一个空心绝缘管；
提供一根用于传输信号的光纤；
将所述光纤穿入上述空心绝缘管中，并使其贯穿于所述空心绝缘管的轴线方向；
将该空气抽气机连接空心复合绝缘子一端，注胶枪连接空心复合绝缘子另一端；
打开空气抽气机抽取空心绝缘管中的空气，使所述空心绝缘管内处于真空状态，开启注胶枪把有机绝缘材料注射到所述空心绝缘管中，待有机绝缘材料充满上述整个空心绝缘管，关闭空气抽气机和注胶枪；
固化有机绝缘材料至光纤完全被有机绝缘材料固定以形成所述光纤复合绝缘子。
与现有技术相比，由于在所述的注射过程中，空心绝缘管处于真空状态，因此在所述固化过程后，有机绝缘材料中没有气泡，从而形成有机绝缘材料实心体。而且上述光纤复合绝缘子制备方法中没有使用大型真空加热装置，因此由于加热而产生的光纤损耗、光纤包覆层脱落、光纤断裂的问题不会发生。同时，由于灌入空心绝缘管中的有机绝缘材料固化后为实心体，其该有机绝缘材料中没有气泡，因此上述光纤复合绝缘子有良好的局部放电性能。
附图说明
图1为本发明提供的一种光纤复合绝缘子的结构示意图。
图2为制备图1的一种光纤复合绝缘子的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了对本发明作进一步说明，举一较佳实施例并配合附图详细说明如下：
请参阅附图1，其为本发明提供的一种光纤复合绝缘子的结构示意图。所述光纤复合绝缘子包括一个空心绝缘管1，填充于空心绝缘管1中的有机绝缘材料5，至少一根贯穿空心绝缘管的光纤4，一个包覆于空心绝缘管1外侧护套2，至少一个设置在护套外表面的伞裙3，至少一个设置在空心绝缘管1两端并与空心绝缘管1相连的法兰6。
所述空心绝缘管1为一空心结构的拉挤缠绕玻璃钢管，其由作为增强材料的玻璃纤维纱和基体材料复合而成。所述基体材料可以为环氧树脂，乙烯基树脂，或者是聚氨树脂。在本实施例种中，所述基体材料为环氧树脂。在拉挤缠绕氧化玻璃钢管成型过程中，环氧树脂胶液会与玻璃纤维纱产生一系类的物理、化学变化，形成环氧树脂固化物。该环氧树脂固化物在环氧树脂和玻璃纤维纱之间形成结构和性能优越的界面层，该界面层把环氧树脂和玻璃纤维纱结合成一个整体，使得玻璃纤维纱和环氧树脂胶支撑的空心绝缘管具有良好的电气性能。所述玻璃纤维纱可以为无碱不间断玻璃纱，且该玻璃纤维纱占空心绝缘管1总重量的70％。
所述护套2及伞裙3都是高温硫化硅一体成型包覆在空心绝缘管1上，其中护套2设置在空心绝缘管1上，并有部分护套包覆在法兰6上。高温硫化硅橡胶是高分子量(分子量一般为40-80万)的聚有机硅烷(即生胶)加入补强填料和其他各种添加剂，采用有机过氧化物为硫化剂，并在高温交链成一种橡胶，该橡胶简称为硅橡胶。高温硫化硅橡胶的补强填料可以为白炭黑，它可使硫化硅的强度增加十倍。加入各种添加剂主要是降低胶的成本，改善胶料的性能以及赋予硫化胶各种特殊性能如阻燃、导电等。在本实施例种，所述高温硫化硅橡胶包括以下部分组成：甲基乙烯基橡胶25％，白炭黑30％，氢氧化铝30％，硅油4％，硫化机1％。
所述法兰6为一种连接件，可以用来连接导线或输电杆塔。该法兰6，通过胶装的方式与空心绝缘管1和护套2相连接。所述法兰6设置在光纤复合绝缘子两端，并与空心绝缘管1和护套2相连接。
所述有机绝缘材料5为无气泡的实心有机绝缘材料，本实施例中的有机绝缘材料5为硅橡胶。由于硅橡胶在灌入的过程中，空气绝缘管1处于真空状态，从而固化后的硅橡胶没有气泡，形成一个无气泡的硅橡胶实心体5。
所述光纤4贯穿于空心绝缘管1轴线方向并可以置于轴心上，并从空心复合绝缘子两端法兰6穿出，从而光纤4被有机绝缘材料5固定于空心绝缘管1轴线方向。光纤4是一种利用光在玻璃或者塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导的工具，微细的光纤封装在塑料护套中，使得光纤4能够弯曲而不至于断裂。本实施例中的光纤是用来传输电网的电流和电压信息的。光纤可以分为多模和单模光纤。单模光纤的直径很小，在给定的工作波长只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。多模光纤是在给定的波长上能以多个模式同时传输的光纤。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。本实施例中的光纤4为一根多模光纤。可以想到是根据实际测量信号的需要，光纤数量和种类可以自行确定。
请参阅附图2，其为制造所述光纤复合绝缘子方法的流程图。该制造所述光纤复合绝缘子方法的步骤包括：
步骤S101，提供一个空心复合绝缘子，其包括：一个空心绝缘管1、一个包覆在空心绝缘管上的护套2、至少一个设置在护套上表面的伞裙3、至少一个与空心绝缘管1相连的连接件6；提供一根用于传输信号的光纤4；
步骤S102，提供一台用于抽取空心绝缘管1中空气的空气抽气机，一台用于将有机绝缘材料5注入空心绝缘管中的注胶枪；
步骤S103，将所述光纤4穿入上述空心绝缘管1中，并使其贯穿于所述空心绝缘管1的轴线方向；
步骤S104，将该空气抽气机连接空心复合绝缘子一端连接件6，注胶枪连接光纤复合绝缘子另一端连接件6；
步骤S105，打开空气抽气机抽取空心绝缘管1中的空气，使所述空心绝缘管1内处于真空状态，开启注胶枪把有机绝缘材料注射到所述空心绝缘管1中，待有机绝缘材料充满上述整个空心绝缘管1，关闭空气抽气机和注胶枪；
步骤S106，固化有机绝缘材料5至光纤4完全被有机绝缘材料5固定以形成所述光纤复合绝缘子。
与现有技术相比，由于在所述的注射过程中，空心绝缘管处于真空状态，因此在所述固化过程后，有机绝缘材料中没有气泡，从而形成有机绝缘材料实心体。而且上述光纤复合绝缘子制备方法中没有使用大型真空加热装置，因此由于加热而产生的光纤损耗、光纤包覆层脱落、光纤断裂的问题不会发生。同时，由于灌入空心绝缘管中的有机绝缘材料固化后为实心体，其该有机绝缘材料中没有气泡，因此上述光纤复合绝缘子有良好的局部放电性能。
另外，本技术领域的技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，只要其不偏离本发明的技术效果，都应包含在本发明所要求的包含范围内。

Claims (7)

1.一种光纤复合绝缘子，其包括一个空心绝缘管，填充于空心绝缘管中的有机绝缘材料，以及至少一根贯穿于空心绝缘管轴线方向的光纤，其特征在于：所述有机绝缘材料为实心体。
2.如权利要求1所述光纤复合绝缘子，其特征在于：所述光纤复合绝缘子包括一个包覆于空心绝缘管之上的护套。
3.如权利要求1所述光纤复合绝缘子，其特征在于：所述光纤复合绝缘子包括至少一个设置于空心绝缘管外侧的伞裙。
4.如权利要求1所述光纤复合绝缘子，其特征在于：所述光纤复合绝缘子包括至少一个设置于空心绝缘管两端的连接件。
5.如权利要求1所述光纤复合绝缘子，其特征在于：所述伞体材质为高温硫化硅橡胶，该高温硫化硅橡胶包括由以下部分组成：甲基乙烯基硅橡胶、白炭黑、氢氧化铝、硅油和硫化剂等。
6.如权利要求4所述的连接件，其特征在于：所述连接件为法兰。
7.一种制备如权利要求1至5任一项所述的光纤复合绝缘子的制备方法，包括以下步骤：提供一台用于抽取空心绝缘管中空气的空气抽气机，一台用于将有机绝缘材料注入空心绝缘管中的注胶枪；提供一个空心绝缘子，其包括：一个空心绝缘管；提供一根用于传输信号的光纤；将所述光纤穿入上述空心绝缘管中，并使其贯穿于所述空心绝缘管的轴线方向；将该空气抽气机连接空心复合绝缘子一端，注胶枪连接空心复合绝缘子另一端；打开空气抽气机抽取空心绝缘管中的空气，使所述空心绝缘管内处于真空状态，开启注胶枪把有机绝缘材料注射到所述空心绝缘管中，待有机绝缘材料充满上述整个空心绝缘管，关闭空气抽气机和注胶枪；固化有机绝缘材料至光纤完全被有机绝缘材料固定以形成所述光纤复合绝缘子。
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