CN102636675A - 特高压悬挂式光学电流互感器 - Google Patents
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Abstract
一种特高压悬挂式光学电流互感器，涉及一种光学电流互感器，为了解决目前的超高压光学电流互感器不能满足特高压电网的问题。它包括光学传感头和特高压光纤绝缘子；光学传感头包括左均压环、光学传感器、右均压环、上均压环和航空插头；左均压环和右均压环通过螺栓固定在光学传感器的左右两端，上均压环吊装固定在光学传感器的正下端，航空插头固定在光学传感器的下端；特高压光纤绝缘子包括绝缘芯棒、硅橡胶伞裙和下均压环；绝缘芯棒的外表面均匀分布压接有硅橡胶伞裙，绝缘芯棒中心带有光纤通孔，所述光纤通孔用于放置光纤，下均压环固定在绝缘芯棒的底端。它适用于特高压电网。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学电流互感器，特别涉及一种特高压悬挂式光学电流互感器。
背景技术
电流互感器是电力***不可或缺的设备。光学电流互感器基于法拉第磁光效应，相较于传统电磁式电流互感器具有先天性优势，而且电压等级越高其优势愈发明显，是最理想的电子式电流互感器，是电子式电流互感器发展的主要方向。
目前为止，世界上电压等级最高的光学电流互感器是由哈尔滨工业大学和北京许继电力光学技术有限公司共同研制的750kV超高压光学电流互感器，更高压电压等级的光学电流互感器则尚未有研制成功的报道。根据国家电网公司的发展规划，到2020年特高压电网将成为坚强智能电网的骨干网架，特高压电网的发展离不开电流互感器的技术支持，特高压电网的发展呼吁性能优良的特高压电流互感器。然而，由于特高压电网的电压等级(交流1000kV及以上、直流±800kV及以上)的特殊性，目前的特高压电流互感器还存在着过电压与绝缘性能不好的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前的超高压光学电流互感器不能满足特高压电网的问题，提出一种特高压悬挂式光学电流互感器。
本发明的特高压悬挂式光学电流互感器，它包括光学传感头和特高压光纤绝缘子；
光学传感头包括左均压环、光学传感器、右均压环、上均压环和航空插头；
左均压环和右均压环通过螺栓固定在光学传感器的左右两端，上均压环吊装固定在光学传感器的正下端，航空插头固定在光学传感器的下端；
特高压光纤绝缘子包括绝缘芯棒、硅橡胶伞裙和下均压环；
绝缘芯棒的外表面均匀分布压接有硅橡胶伞裙，绝缘芯棒中心带有光纤通孔，所述光纤通孔用于放置光纤，下均压环固定在绝缘芯棒的底端。
本发明的优点在于：本发明提供的特高压悬挂式光学电流互感器能实现交流电压达1000kV及以上和直流±800kV及以上的电流互感器，满足了特高压电网对光学电流互感器的需求，采用悬挂式的结构设计，在实际应用时，被测高压母线穿过光学传感头1的中心，使得本发明的光学电流互感器的重量完全由特高压母线承受、无需支柱绝缘子的支撑，光纤绝缘子的功能为固定光纤和电气绝缘，光学传感头和特高压光纤绝缘子共同保证特高压悬挂式光学电流互感器的优良绝缘性能。解决了特高压电网的过电压与绝缘配合、外绝缘不好的问题，保证特高压电网的安全可靠运行。
附图说明
图1是本发明所述的特高压悬挂式光学电流互感器结构示意图。
图2是本发明所述的特高压悬挂式光学电流互感器的光学传感头的结构示意图。
图3是本发明所述的特高压悬挂式光学电流互感器的光学传感器的剖面图。
图4是本发明所述的特高压悬挂式光学电流互感器的光学传感单元的结构示意图。
图5是图4的A-A剖面图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的特高压悬挂式光学电流互感器，它包括光学传感头1和特高压光纤绝缘子2；
光学传感头1包括左均压环1-1、光学传感器1-2、右均压环1-3、上均压环1-4和航空插头1-5；
左均压环1-1和右均压环1-3通过螺栓固定在光学传感器1-2的左右两端，上均压环1-4吊装固定在光学传感器1-2的正下端，航空插头1-5固定在光学传感器1-2的下端；
特高压光纤绝缘子2包括绝缘芯棒2-1、硅橡胶伞裙2-2和下均压环2-3；绝缘芯棒2-1的外表面均匀分布压接有硅橡胶伞裙2-2，绝缘芯棒2-1中心带有光纤通孔，所述光纤通孔用于放置光纤，下均压环2-3固定在绝缘芯棒2-1的底端。
特高压光纤绝缘子2与传统的支柱绝缘子不同它对光学传感头1不起支撑作用。
左均压环1-1和右均压环1-3，其作用是均压和屏蔽；上均压环1-4吊装固定于光学传感器1-2的下端，所述光学传感器1-2安装于特高压母线上，所述左均压环1-1、光学传感器1-2、右均压环1-3和上均压环1-4的重量完全由特高压母线承重。左均压环1-1、右均压环1-3和上均压环的材料是铝合金。光学传感器1-2固定于特高压母线上。
采用悬挂式结构设计的特高压光学传感头1无需光纤绝缘子2支撑其重量，因而光纤绝缘子2可以采用小尺寸设计，其体积和重量为常规特高压电流互感器的几十分之一，如此，一方面大大减小了其体积、重量和成本；另一方面增强了其绝缘性能，解决了特高压电网的过电压与绝缘配合、外绝缘设计难题，保证特高压电网的安全可靠运行。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的特高压悬挂式光学电流互感器的进一步说明，所述光学传感头1为特高压光学传感头。
所述特高压光学传感头是指适应于特高压电网的电压等级，所述电压等级是指交流电压达1000kV及以上、直流电压达±800kV及以上。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的特高压悬挂式光学电流互感器的进一步说明，绝缘芯棒2-1是带内衬的玻璃纤维增强环氧树脂空心管。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的特高压悬挂式光学电流互感器的进一步说明，绝缘芯棒2-1的高度为14000mm和直径为51mm，伞裙2-2的最大外径230mm，下均压环2-3外径为600mm。
本实施例中：左均压环1-1与右均压环1-3尺寸相同其外径为800mm，上均压环1-4外径为1200mm。
具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的特高压悬挂式光学电流互感器的进一步说明，光学传感器1-2包括金属罩壳1-2-1、第一法兰1-2-2、绝缘垫圈1-2-3、第二法兰1-2-4、金属套筒1-2-5、光学传感单元1-2-6和光学传感单元固件1-2-7；第一法兰1-2-2和第二法兰1-2-4分别固定连接在金属套筒1-2-5的两端，第一法兰1-2-2与金属套筒1-2-5之间设置有绝缘垫圈1-2-3；金属罩壳1-2-1罩在金属套筒1-2-5的外部，且与第一法兰1-2-2、第二法兰1-2-4、绝缘垫圈1-2-3和金属套筒1-2-5形成封闭的腔体，光学传感单元1-2-6固定套在金属套筒1-2-5上，且位于所述封闭的腔体内。
光学传感器1-2通过金属套筒1-2-5与特高压母线裸接。
本实施例中：金属套筒1-2-5直接安装在特高压母线上，第一法兰1-2-2、第二法兰1-2-4和光学传感单元固件1-2-7安装在金属套筒1-2-5上，金属罩壳1-2-1、金属套筒1-2-5、第一法兰1-2-2和第二法兰1-2-4共同构成一个密封腔体，光学传感单元1-2-6就工作在这个密封腔体内，实现与外界的气、光隔离。
第一法兰1-2-2、第二法兰1-2-4、金属罩壳1-2-1和金属套筒1-2-5采用铝合金材料非磁性金属制作，金属套筒1-2-5与特高压母线裸接，保证第一法兰1-2-2、金属罩壳1-2-1和第二法兰1-2-4与特高压母线保持等电位。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五所述的特高压悬挂式光学电流互感器的进一步说明，所述光学传感器1-2还包括绝缘垫圈1-2-3，第一法兰1-2-2与金属套筒1-2-5之间设置有绝缘垫圈1-2-3。
第一法兰1-2-2与金属套筒1-2-5之间还增加设计一个绝缘垫圈1-2-3，绝缘垫圈1-2-3的材料是PUM聚甲醛，其作用是使第一法兰1-2-2与金属套筒1-2-5之间实现绝缘，隔断了特高压母线电流通过第一法兰1-2-2、金属罩壳1-2-1和第二法兰1-2-4所在支路的分流。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五所述的特高压悬挂式光学电流互感器的不同的是，金属罩壳1-2-1与两个法兰的连接处安装有密封圈。
金属罩壳1-2-1与两个法兰的连接处安装有密封圈，保证金属罩壳1-2-1、金属套筒1-2-5、第一法兰1-2-2和第二法兰1-2-4共同构成的密封腔体更加密封。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式五所述的特高压悬挂式光学电流互感器的进一步说明，光学传感单元1-2-6通过光学传感单元固件1-2-7紧固在金属套筒1-2-5上。
具体实施方式九：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五所述的特高压悬挂式光学电流互感器的进一步说明，光学传感单元1-2-6包括绝缘端盘1-2-6-1、多个光学电流传感元件1-2-6-2和多个耦合器1-2-6-3；
绝缘端盘1-2-6-1为圆环形的圆盘，该绝缘端盘1-2-6-1的侧面上设置有环形凹槽，多个光学电流传感元件1-2-6-2等间距固定在绝缘端盘1-2-6-1的环形凹槽里，多个耦合器1-2-6-3分成两组，每个耦合器1-2-6-3***绝缘端盘1-2-6-1的凹槽底部，每组耦合器位于两个光学电流传感元件1-2-6-2之间，且两组耦合器关于绝缘端盘1-2-6-1的直径对称；光学电流传感元件1-2-6-2通过光纤连接到耦合器1-2-6-3，耦合器1-2-6-3通过光纤连接到航空插头1-5上。
光学电流传感元件1-2-6-2固定在绝缘端盘1-2-6-1上，光学电流传感元件1-2-6-2通过光纤连接到耦合器1-2-6-3，耦合器1-2-6-3通过光纤连接到航空插头1-5上，航空插头1-5在保证密封腔体气密性的同时实现了光学传感单元1-2-6与外界的光连接。
绝缘端盘1-2-6-1和光学传感单元固件1-2-7采用相同的绝缘材料PUM聚甲醛制作而成，其作用是隔断特高压母线电流通过绝缘端盘1-2-6-1和光学传感单元1-2-6所在支路的分流。
具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式九所述的特高压悬挂式光学电流互感器的进一步说明，光学传感单元1-2-6包括4台光学电流传感元件1-2-6-2。
在本实施例中采用4台光学电流传感元件1-2-6-2的传感结构。
本发明提供的特高压悬挂式光学电流互感器，具有如下特征和优点：
(1)电压等级高，填补了国内外在特高压电压等级光学电流互感器的空白；
(2)绝缘性能好。特高压光学传感头采用悬挂式的结构设计以及光纤绝缘子优良的绝缘性能共同保证特高压悬挂式光学电流互感器的优良绝缘性能；
(3)测量精度高。本发明通过金属罩壳、金属套筒、法兰1和法兰2共同构成密封腔体，并在法兰1与金属套筒之间增加绝缘垫圈以隔断对待测母线电流的分流，设置了左均压环和右均压环，这些巧妙的设计共同保证光学电流传感单元工作环境良好；
(4)体积小、质量轻、成本低。本发明提供的特高压悬挂式光学电流互感器采用悬挂式全封闭的结构设计，其重量完全由特高压母线承受无需支柱绝缘子的支撑，如此，光纤绝缘子的功能退化为固定光纤和电气绝缘，光纤绝缘子可以采用小尺寸设计，绝缘性能更好、体积和质量大大减小、成本降低。本发明提供的特高压悬挂式光学电流互感器体积重量仅为常规特高压电流互感器的几十分之一。
Claims (10)
1.特高压悬挂式光学电流互感器，其特征在于，它包括光学传感头(1)和特高压光纤绝缘子(2)；
光学传感头(1)包括左均压环(1-1)、光学传感器(1-2)、右均压环(1-3)、上均压环(1-4)和航空插头(1-5)；
左均压环(1-1)和右均压环(1-3)通过螺栓固定在光学传感器(1-2)的左右两端，上均压环(1-4)吊装固定在光学传感器(1-2)的正下端，航空插头(1-5)固定在光学传感器(1-2)的下端；
特高压光纤绝缘子(2)包括绝缘芯棒(2-1)、硅橡胶伞裙(2-2)和下均压环(2-3)；
绝缘芯棒(2-1)的外表面均匀分布压接有硅橡胶伞裙(2-2)，绝缘芯棒(2-1)中心带有光纤通孔，所述光纤通孔用于放置光纤，下均压环(2-3)固定在绝缘芯棒(2-1)的底端。
2.根据权利要求1所述的特高压悬挂式光学电流互感器，其特征在于，所述光学传感头(1)为特高压光学传感头。
3.根据权利要求1所述的特高压悬挂式光学电流互感器，其特征在于，绝缘芯棒(2-1)是带内衬的玻璃纤维增强环氧树脂空心管。
4.根据权利要求1所述的特高压悬挂式光学电流互感器，其特征在于，绝缘芯棒(2-1)的高度为14000mm和直径为51mm，伞裙(2-2)的最大外径230mm，下均压环(2-3)外径为600mm。
5.根据权利要求1所述的特高压悬挂式光学电流互感器，其特征在于，光学传感器(1-2)包括金属罩壳(1-2-1)、第一法兰(1-2-2)、第二法兰(1-2-4)、金属套筒(1-2-5)、光学传感单元(1-2-6)和光学传感单元固件(1-2-7)；第一法兰(1-2-2)和第二法兰(1-2-4)分别固定连接在金属套筒(1-2-5)的两端；金属罩壳(1-2-1)罩在金属套筒(1-2-5)的外部，且与第一法兰(1-2-2)、第二法兰(1-2-4)和金属套筒(1-2-5)形成封闭的腔体，光学传感单元(1-2-6)固定套在金属套筒(1-2-5)上，且位于所述封闭的腔体内。
6.根据权利要求5所述的特高压悬挂式光学电流互感器，其特征在于，所述光学传感器(1-2)还包括绝缘垫圈(1-2-3)，第一法兰(1-2-2)与金属套筒(1-2-5)之间设置有绝缘垫圈(1-2-3)。
7.根据权利要求5所述的特高压悬挂式光学电流互感器，其特征在于，金属罩壳(1-2-1)与两个法兰的连接处安装有密封圈。
8.根据权利要求5所述的特高压悬挂式光学电流互感器，其特征在于，光学传感单元(1-2-6)通过光学传感单元固件(1-2-7)紧固在金属套筒(1-2-5)上。
9.根据权利要求5所述的特高压悬挂式光学电流互感器，其特征在于，光学传感单元(1-2-6)包括绝缘端盘(1-2-6-1)、多个光学电流传感元件(1-2-6-2)和多个耦合器(1-2-6-3)；
绝缘端盘(1-2-6-1)为圆环形的圆盘，该绝缘端盘(1-2-6-1)的侧面上设置有环形凹槽，多个光学电流传感元件(1-2-6-2)等间距固定在绝缘端盘(1-2-6-1)的环形凹槽里，多个耦合器(1-2-6-3)分成两组，每个耦合器(1-2-6-3)***绝缘端盘(1-2-6-1)的凹槽底部，每组耦合器位于两个光学电流传感元件(1-2-6-2)之间，且两组耦合器关于绝缘端盘(1-2-6-1)的直径对称；
光学电流传感元件(1-2-6-2)通过光纤连接到耦合器(1-2-6-3)，耦合器(1-2-6-3)通过光纤连接到航空插头(1-5)上。
10.根据权利要求9所述的特高压悬挂式光学电流互感器，其特征在于，光学传感单元(1-2-6)包括4台光学电流传感元件(1-2-6-2)。
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