CN205246736U - 一种高压支柱式光学交流互感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种结构简单，测量准确，稳定性好，高效安全的高压支柱式光学交流互感器。其包括从上到下依次连接的一次传感头、光纤复合绝缘子和底座，固定在光纤复合绝缘子上端的均压环，以及合并单元和设置在底座内的信号采集单元；一次传感头布置在均压环内，一次传感头包括设置在内部且与光纤复合绝缘子上端面垂直的光纤敏感环；光纤敏感环根据法拉第磁光效应制成；光纤复合绝缘子侧壁包裹的保偏光纤一端与光纤敏感环的输出端熔接，另一端与信号采集单元输入端熔接；信号采集单元的输出端依次连接多模光纤和合并单元。光纤敏感单元通过法兰组件在复合绝缘子顶端垂直居中安装，其结构简单，外形美观，零部件数量减少，成本降低。

Description

一种高压支柱式光学交流互感器

技术领域

本实用新型涉及高压交流电流测量领域，具体为一种高压支柱式光学交流互感器。

背景技术

目前大多数的交流输电***中仍然采用传统的电磁式电流互感器，虽然在性能上基本满足测量要求，但随着输电电压的升高，它们的缺点也越来越明显。随着智能电网的快速发展，电子式电流互感器采用现代高新技术设计与制造，具有并扩展了传统电磁式电流互感器所具有的功能，满足了电力***对配电设备数字化、智能化、网路化的要求。光学互感器属于无源型电子式电流互感器，采用磁光效应作为其一次传感原理，其一次传感元件为不带电子线路的光学器件，一二次完全隔离，绝缘安全可靠，不存在铁心的磁滞饱和问题，抗电磁干扰能力强，测量频带宽、绿色低碳。但是现有的光学电流互感器，其敏感单元的结构复杂，布置不合理，测量的稳定性差，而且成本高，寿命短。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种结构简单，测量准确，稳定性好，高效安全的高压支柱式光学交流互感器。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种高压支柱式光学交流互感器，包括从上到下依次连接的一次传感头、光纤复合绝缘子和底座，固定在光纤复合绝缘子上端的均压环，以及合并单元和设置在底座内的信号采集单元；一次传感头布置在均压环内，一次传感头包括设置在内部且与光纤复合绝缘子上端面垂直的光纤敏感环；光纤敏感环根据法拉第磁光效应制成；光纤复合绝缘子侧壁包裹的保偏光纤一端与光纤敏感环的输出端熔接，另一端与信号采集单元输入端熔接；信号采集单元的输出端依次连接多模光纤和合并单元。

优选的，一次传感头还包括光纤敏感单元，法兰组件和支撑组件，以及用于一次电流接入的一次导体；光纤敏感单元在光纤复合绝缘子上端的法兰组件上居中垂直安装；一次导体穿过内置环形光纤敏感环的光纤敏感单元，两端分别通过支撑组件水平固定在法兰组件上。

进一步，法兰组件包括依次从上到下同轴设置的连接法兰、过渡法兰和支撑法兰；连接法兰上端与光纤敏感单元通过螺钉相连，支撑法兰与光纤复合绝缘子上端法兰相连；光纤敏感单元、法兰组件、与光纤复合绝缘子上端法兰之间形成一个密闭空间。

进一步，光纤敏感单元包括环形的敏感单元盒、敏感单元盒盖、绝缘套和光纤敏感环；敏感单元盒内侧壁通过绝缘套与敏感单元盒盖绝缘连接；所述光纤敏感环安装在敏感单元盒的凹槽内，位于敏感单元盒、敏感单元盒盖、绝缘套和法兰组件所形成的密封空间中。

进一步，支撑组件包括第一金属支撑板和第二金属支撑板；第一金属支撑板和第二金属支撑板中至少有一个通过绝缘固定板与一次导体绝缘固定连接。

再进一步，绝缘固定板采用环氧树脂制成。

进一步，一次导体两端开设有接线孔。

优选的，光纤复合绝缘子包括空心结构的芯棒，套设在芯棒外部的伞套，以及设置在芯棒两端用于密封的法兰；处于松弛状态的保偏光纤包埋在芯棒和伞套之间。

进一步，保偏光纤沿芯棒外壁凹槽螺旋缠绕，从光纤复合绝缘子两端法兰引出。

优选的，信号采集单元安装在底座的密封腔内。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型采用法拉第磁光感应原理，将一次传感头设置在光纤复合绝缘子顶端，并配合侧壁包裹保偏光纤的光纤复合绝缘子，在满足电流互感器对绝缘子电气性能的同时，能够作为光信号的传输通道，通过采集单元采集光信号，并将其转换为数字信号后利用普通光纤传输到合并单元中进行处理，避免了强电磁流对信号采集的干扰，结构简单，设计合理，监测精度高，实现对电网中一次电流参数进行检测和监视，并能够将各种参数传入上位机，以便对***进行及时调度，对开关进行相应的操作，保证了电力***安全。光纤敏感单元通过法兰组件在复合绝缘子顶端垂直居中安装，其结构简单，外形美观，零部件数量减少，成本降低。

进一步的，通过敏感单元盒内密封空间的设置，在保证了防水防尘的测试环境的同时，也延长了光纤敏感环的使用寿命。

进一步的，一次导体同时实现了一次电流流通和接线板的功能，通过采用两端支撑固定的方式使一次导体更加稳固，可以承受更大的力。

进一步的，支撑组件中的绝缘固定板，采用力学性能优异的环氧树脂材料浇注而成，使得一次导体力学性能更好。

进一步的，通过采用光纤侧壁出线的空心复合绝缘子，绝缘子中间为空心密封结构，内充微量N₂，避免了传统光纤复合绝缘子带来的各种隐患，重量大为减小，绿色环保，安全系数大为提高。

进一步的，通过采用采集单元安装在互感器一次本体的底座内，需要的保偏光纤长度大为减小，从一次本体到控制室改为普通光纤，成本大大降低；避免了现有技术中，采集单元安装在控制室，保偏光纤需要从互感器一次本体通过地沟拉到控制室，需要的长度比较长，保偏光纤本身价格就比较高，导致成本较高的问题。

附图说明

图1为本实用新型实例中所述的结构示意图。

图2为图1中一次传感头的结构示意图；a为轴测图，b为剖视图。

图中：1、一次传感头；2、均压环；3、光纤复合绝缘子；4、底座；5、信号采集单元；6、多模光纤；7、合并单元；8、第一金属支撑板；9、绝缘固定板；10、敏感单元盒盖；11、一次导体；12、敏感单元盒；13、第二金属支撑板；14、过渡法兰；15、支撑法兰；16、绝缘套；17、光纤敏感环；18、连接法兰；19、保偏光纤。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型一种高压支柱式光学电流互感器，如图1所示，其包括一次传感头1、均压环2、光纤复合绝缘子3、底座3、信号采集单元5、合并单元7。其中，一次传感头1，位于光学电流互感器高压侧。光纤复合绝缘子3为空心光纤复合绝缘子，既作为高低压绝缘支柱，又作为光信号传输通道。信号采集单元5安装在底座4内，合并单元7位于控制室内。

如图1所示，光纤复合绝缘子3侧壁包裹的保偏光纤19一端与光纤敏感环17的输出端熔接，另一端与信号采集单元5输入端熔接；信号采集单元5的输出端依次连接普通多模光纤6和合并单元7。一次传感头1产生一次回路的电流测量光信号，该测量光信号经过所述光纤复合绝缘子3中保偏光纤19传到底座4内的信号采集单元5，信号采集单元5将其转换为数字信号后，经普通多模光纤6传递到合并单元7，合并单元7对该数字信号进行数据处理，计算出一次电流值。

如图2所示，一次传感头1包括光纤敏感单元、法兰组件、一次导体11和支撑组件。光纤敏感单元通过法兰组件居中垂直安装于复合绝缘子上端。光纤敏感单元包含敏感单元盒10、敏感单元盒盖12、绝缘套16和光纤敏感环17。优选的，绝缘套16为环氧树脂材质，即防止形成环流，又起到密封作用。光纤敏感环17安装在敏感单元盒10凹槽内，位于敏感单元盒10、敏感单元盒盖12、绝缘套16、法兰组件所形成的密封空间中。光纤敏感环17根据法拉第磁光效应制成。

如图2所示，支撑组件用来支撑固定一次导体11，支撑组件包括第一金属支撑板8、第二金属支撑板13和采用环氧树脂浇注而成的绝缘固定板9。一次导体11在两端开有接线孔，从光纤敏感单元中间穿过，其采用两侧支撑固定的方式固定在法兰组件上，一侧为第二金属支撑板13，一侧为第一金属支撑板8加绝缘固定板9。绝缘固定板用来夹紧固定一次导体11并防止形成环流。

其中，光纤复合绝缘子3为空心光纤复合绝缘子，内充微正压N₂气，其包埋光纤为保偏光纤，包埋时保偏光纤19处于松弛状态；保偏光纤19位于套管芯棒和伞套之间，保偏光纤19沿套管芯棒外壁凹槽缠绕，从复合绝缘子两端法兰侧壁引出。通过多模光纤与合并单元7相连的信号采集单元4安装在底座3的密封空间内。

具体的，参照图1，一次传感头1置于高压侧。参照图2，一次传感头1由光纤敏感单元、法兰组件、一次导体11、支撑组件组成。光纤敏感单元由敏感单元盒盖10、敏感单元盒12、绝缘套14、光纤敏感环17组成，光纤敏感环17通过螺钉固定在敏感单元盒12内，敏感单元盒盖10与敏感单元盒12通过螺钉连接，绝缘套14位于敏感单元盒盖10与敏感单元盒12之间的内侧。在敏感单元盒盖10、敏感单元盒12、绝缘套14两两之间均有密封圈保证密封。连接法兰18、过渡法兰14、支撑法兰15依次由上到下组成法兰组件，连接法兰18上端与敏感单元盒12通过螺钉相连，支撑法兰15与光纤复合绝缘子3上端法兰相连。光纤敏感单元、法兰组件、与光纤复合绝缘子3上端法兰之间形成一个防水防尘的密闭空间。支撑组件包含第一金属支撑板8、第二金属支撑板13和两个绝缘固定板9，一次导体11一端通过第二金属支撑板13固定在过渡法兰14上，两个绝缘固定板9将一次导体11另一端夹紧并通过螺栓固定在第一金属支撑板8上。

参照图1，信号采集单元5通过螺钉固定在底座内，合并单元7位于控制室内屏柜里。信号采集单元5与合并单元7之间通过多模光纤6相连。

参照图1、图2，保偏光纤19浇注在光纤复合绝缘子3芯棒和伞套之间，其两端从上下端法兰引出，光纤复合绝缘子3上下端保偏光纤19预留长度均为2米，保偏光纤19上端在密闭空间内与光纤敏感环17引出的保偏光纤熔接，保偏光纤19下端进入底座4与信号采集单元5引出的光纤熔接。

当一次导体11通过电流时，光纤敏感环17感应到与一次电流有关的光信号，通过光纤复合绝缘子3将该光信号传到底座4里的信号采集单元5，信号采集单元5将采集到的光信号转换为数字信号后通过多模光纤6传到合并单元7中，合并单元7二次信号处理单元进行数据处理，计算出一次回路电流值。

本实用新型高压侧可根据电压等级需要设计均压环2，将一次传感头1屏蔽在内，改善了一次传感头的电场环境及高压端电场，避免产生特强高压电场和局部放电现象，使其在高压环境中正常运行。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种高压支柱式光学交流互感器，其特征在于，包括从上到下依次连接的一次传感头(1)、光纤复合绝缘子(3)和底座(4)，固定在光纤复合绝缘子(3)上端的均压环(2)，以及合并单元(7)和设置在底座(4)内的信号采集单元(5)；

所述的一次传感头(1)布置在均压环(2)内，一次传感头(1)包括设置在内部且与光纤复合绝缘子(3)上端面垂直的光纤敏感环(17)；光纤敏感环(17)根据法拉第磁光效应制成；

所述光纤复合绝缘子(3)侧壁包裹的保偏光纤(19)一端与光纤敏感环(17)的输出端熔接，另一端与信号采集单元(5)输入端熔接；信号采集单元(5)的输出端依次连接多模光纤(6)和合并单元(7)。

2.根据权利要求1所述的一种高压支柱式光学交流互感器，其特征在于，一次传感头(1)还包括光纤敏感单元，法兰组件和支撑组件，以及用于一次电流接入的一次导体(11)；光纤敏感单元在光纤复合绝缘子(3)上端的法兰组件上居中垂直安装；一次导体(11)穿过内置环形光纤敏感环(17)的光纤敏感单元，两端分别通过支撑组件水平固定在法兰组件上。

3.根据权利要求2所述的一种高压支柱式光学交流互感器，其特征在于，法兰组件包括依次从上到下同轴设置的连接法兰(18)、过渡法兰(14)和支撑法兰(15)；连接法兰(18)上端与光纤敏感单元通过螺钉相连，支撑法兰(15)与光纤复合绝缘子(3)上端法兰相连；光纤敏感单元、法兰组件、与光纤复合绝缘子(3)上端法兰之间形成一个密闭空间。

4.根据权利要求2所述的一种高压支柱式光学交流互感器，其特征在于，光纤敏感单元包括环形的敏感单元盒(12)、敏感单元盒盖(10)、绝缘套(16)和光纤敏感环(17)；敏感单元盒(12)内侧壁通过绝缘套(16)与敏感单元盒盖(10)绝缘连接；所述光纤敏感环(17)安装在敏感单元盒(12)的凹槽内，位于敏感单元盒(12)、敏感单元盒盖(10)、绝缘套(16)和法兰组件所形成的密封空间中。

5.根据权利要求2所述的一种高压支柱式光学交流互感器，其特征在于，支撑组件包括第一金属支撑板(8)和第二金属支撑板(13)；第一金属支撑板(8)和第二金属支撑板(13)中至少有一个通过绝缘固定板(9)与一次导体(11)绝缘固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种高压支柱式光学交流互感器，其特征在于，绝缘固定板(9)采用环氧树脂制成。

7.根据权利要求2所述的一种高压支柱式光学交流互感器，其特征在于，一次导体(11)两端开设有接线孔。

8.根据权利要求1所述的一种高压支柱式光学交流互感器，其特征在于，所述光纤复合绝缘子(3)包括空心结构的芯棒，套设在芯棒外部的伞套，以及设置在芯棒两端用于密封的法兰；处于松弛状态的保偏光纤(19)包埋在芯棒和伞套之间。

9.根据权利要求8所述的一种高压支柱式光学交流互感器，其特征在于，保偏光纤(19)沿芯棒外壁凹槽螺旋缠绕，从光纤复合绝缘子(3)两端法兰引出。

10.根据权利要求1所述的一种高压支柱式光学交流互感器，其特征在于，所述信号采集单元(5)安装在底座(4)的密封腔内。