一種光學(xué)電壓互感器及其封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電壓互感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種光學(xué)電壓互感器及其封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電壓互感器是電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)與電能計(jì)量的重要設(shè)備，用來變換傳輸線路上的電壓給測量儀器和繼電保護(hù)裝置供電，用來測量傳輸線路中的電壓、功率和電能，或者用來在傳輸線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)傳輸線路中的重要設(shè)備，例如，電機(jī)或變壓器等。電壓互感器的長期穩(wěn)定性、可靠性和安全性與電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)。光學(xué)電壓互感器利用泡克爾斯效應(yīng)(Pockels效應(yīng))，即在交變電場下電光晶體在兩個(gè)正交的軸向上折射率會(huì)發(fā)生相對變化，當(dāng)圓偏振光通過電光晶體時(shí)，圓偏振光會(huì)變成橢圓偏振光，橢圓度與電場成正比。通過監(jiān)測通過電光晶體后的橢圓偏振光兩個(gè)正交軸向上光強(qiáng)的相對變化，即可計(jì)算對應(yīng)電場的大小。當(dāng)晶體封裝結(jié)構(gòu)確定的情況下，晶體上感應(yīng)的電場與封裝結(jié)構(gòu)上施加的電壓成正比，從而實(shí)現(xiàn)對電壓的測量。光學(xué)電壓互感器可有效隔離高壓側(cè)與低壓側(cè)，保證人身和設(shè)備的安全。
[0003]現(xiàn)有的電網(wǎng)中的光學(xué)電壓互感器通常采用氣體封裝結(jié)構(gòu)或固體封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝。氣體封裝結(jié)構(gòu)封裝殼內(nèi)通過氣體(例如SF6A氟化硫)實(shí)現(xiàn)光學(xué)電壓互感器的電氣絕緣，常用的SF6氣體無色無味、不可燃，具有較高的電氣強(qiáng)度、優(yōu)良的滅弧性能、良好的冷卻特性和良好的絕緣性能，將它用于電氣設(shè)備可免除火災(zāi)的威脅，縮小設(shè)備尺寸，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，但是這種封裝結(jié)構(gòu)存在著充氣、密封等繁瑣工藝，電氣設(shè)備運(yùn)行過程中還可能出漏氣等問題，此外，氣體封裝結(jié)構(gòu)的封裝殼還需要具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以滿足電壓互感器使用中的防爆要求，因此封裝殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要占用很大的安裝空間，且整個(gè)殼體的加工成本高。固體封裝結(jié)構(gòu)通常是由環(huán)氧樹脂或其他樹脂混合材料等絕緣材料經(jīng)固化成型，目前廣泛應(yīng)用于35kV及以下電壓等級的戶內(nèi)電壓互感器，但是，目前已有的光學(xué)電壓互感器的固體封裝結(jié)構(gòu)為了滿足絕緣性能的要求體積一般都較大，存在絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用較大空間和質(zhì)量較大等缺點(diǎn)，然而應(yīng)用于開關(guān)柜等小型設(shè)備上的電壓互感器都要求具有體積小、重量輕、便于安裝、可靠性高、可集成化等特點(diǎn)，現(xiàn)有的電壓互感器封裝結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對新型電壓互感器的集成化、智能化等發(fā)展的需求，因此急需提出一種結(jié)構(gòu)簡單，安全性高的新型光學(xué)電壓互感器封裝結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有的光學(xué)電壓互感器采用氣體封裝結(jié)構(gòu)存在的充氣密封工藝繁瑣、容易發(fā)生漏氣和封裝殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，及采用固體封裝結(jié)構(gòu)存在的絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用較大空間和質(zhì)量較大等問題，提出了一種新型的光學(xué)電壓互感器，能夠切實(shí)有效地解決現(xiàn)有光學(xué)電壓互感器封裝的結(jié)構(gòu)安全等問題，并且能夠有效減少體積和重量，結(jié)構(gòu)簡單、絕緣性能好、屏蔽效果優(yōu)良、應(yīng)用方式靈活、較大程度降低成本，而且具有便于安裝、可靠性高、安全性高以及可集成化的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還涉及一種光學(xué)電壓互感器的封裝方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種光學(xué)電壓互感器，其特征在于，包括互感器殼體、絕緣子、導(dǎo)體電極、絕緣硅橡膠、光學(xué)電壓傳感頭、光纖和電氣單元，所述絕緣子、絕緣硅橡膠和光學(xué)電壓傳感頭均設(shè)置于互感器殼體的內(nèi)部，所述光纖的一端與光學(xué)電壓傳感頭連接，所述光纖的另一端從互感器殼體側(cè)壁的通孔中引出至互感器殼體外的電氣單元，所述光學(xué)電壓傳感頭和連接于光學(xué)電壓傳感頭的光纖的端頭通過灌封硅膠工藝埋置在絕緣硅橡膠內(nèi)，所述絕緣子采用澆注工藝包覆在絕緣硅橡膠的外部并填充整個(gè)互感器殼體內(nèi)部，所述導(dǎo)體電極的一端預(yù)留連接外部電壓的接線端子，所述導(dǎo)體電極除接線端子外的部分被埋置入絕緣子頂部。
[0007]所述互感器殼體為軸對稱結(jié)構(gòu)，埋置光學(xué)電壓傳感頭的絕緣硅橡膠設(shè)置在絕緣子底部，所述導(dǎo)體電極和光學(xué)電壓傳感頭均設(shè)置于互感器殼體的軸線處且所述光學(xué)電壓傳感頭與埋置入絕緣子頂部的導(dǎo)體電極施加電壓的端頭相對應(yīng)。
[0008]所述互感器殼體為盆式結(jié)構(gòu)件，所述絕緣子為盆式絕緣子。
[0009]所述互感器殼體的直徑在80mm至500mm之間，且互感器殼體的高度根據(jù)電壓等級、電場仿真結(jié)果和實(shí)際沖擊電壓試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。
[0010]所述導(dǎo)體電極與光學(xué)電壓傳感頭之間的距離根據(jù)電壓等級和電場仿真結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。
[0011]所述絕緣子采用環(huán)氧樹脂絕緣材料或硅橡膠絕緣材料。
[0012]所述導(dǎo)體電極為球形圓柱電極。
[0013]所述光纖為耐高溫光纖，所述灌封硅膠工藝的硫化溫度為60°C -70°C。
[0014]一種上述光學(xué)電壓互感器的封裝方法，其特征在于，先將光學(xué)電壓傳感頭與光纖的一端連接，然后采用灌封硅膠工藝將光學(xué)電壓傳感頭和連接于光學(xué)電壓傳感頭的光纖的端頭封裝在絕緣硅橡膠內(nèi)形成一體化的光學(xué)電壓傳感頭絕緣結(jié)構(gòu)，所述光纖的另一端從互感器殼體側(cè)壁的通孔中引出至互感器殼體外的電氣單元，所述光學(xué)電壓傳感頭絕緣結(jié)構(gòu)封裝完成后使用絕緣子材料采用澆注工藝與導(dǎo)體電極整體澆注在互感器殼體內(nèi)。
[0015]所述灌封硅膠工藝的硫化溫度范圍為60°C -70°C，所述絕緣子材料為環(huán)氧樹脂絕緣材料或硅橡膠絕緣材料。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0017]本發(fā)明涉及的一種光學(xué)電壓互感器，包括互感器殼體、絕緣子、導(dǎo)體電極、絕緣硅橡膠、光學(xué)電壓傳感頭、光纖和電氣單元，絕緣子、絕緣硅橡膠和光學(xué)電壓傳感頭均設(shè)置于互感器殼體的內(nèi)部，光學(xué)電壓傳感頭和連接于光學(xué)電壓傳感頭的光纖的端頭通過灌封硅膠工藝埋置在絕緣硅橡膠內(nèi)，絕緣子采用澆注工藝包覆在絕緣硅橡膠的外部并填充整個(gè)互感器殼體內(nèi)部，導(dǎo)體電極的一端預(yù)留連接外部電壓的接線端子，導(dǎo)體電極除接線端子外的部分被埋置入絕緣子頂部，從而絕緣子起到支撐固定導(dǎo)體電極和外絕緣的作用，導(dǎo)體電極通過其一端的接線端子與其它一次設(shè)備進(jìn)行對接來獲取外部電壓，從而導(dǎo)體電極攜帶外部電壓，通過另一端的端頭將所帶電壓通過傳感的方式穿過絕緣子和絕緣硅橡膠后施加到互感器殼體內(nèi)的光學(xué)電壓傳感頭上，導(dǎo)體電極所帶的電壓在互感器殼體內(nèi)部形成一個(gè)穩(wěn)定的電場，保證電壓測量的穩(wěn)定性。本發(fā)明提出的光學(xué)電壓互感器通過設(shè)置互感器殼體，增加了電磁屏蔽的作用；采用特定的封裝結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的光學(xué)電壓互感器氣體封裝結(jié)構(gòu)相比避免了該結(jié)構(gòu)的抽真空、充氣、密封等繁瑣安裝工藝以及使用過程中漏氣等問題的發(fā)生，簡化了封裝結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度并進(jìn)一步提高了封裝結(jié)構(gòu)的安全性能；并且改進(jìn)了現(xiàn)有的光學(xué)電壓互感器采用固體封裝結(jié)構(gòu)存在的絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用較大空間和質(zhì)量較大等問題，將光學(xué)電壓傳感頭及部分連接于光學(xué)電壓傳感頭的光纖埋置在絕緣硅橡膠內(nèi)，使得光學(xué)電壓傳感頭、連接于光學(xué)電壓傳感頭的光纖的端頭和絕緣硅橡膠采用灌封硅膠工藝形成了一體化光學(xué)電壓傳感頭絕緣結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)絕緣子采用澆注工藝包覆在絕緣硅橡膠的外部并填充整個(gè)互感器殼體內(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)改進(jìn)具有更加優(yōu)異的絕緣性能和安全性，且能夠有效減少體積和重量，同時(shí)更好地實(shí)現(xiàn)了光學(xué)電壓傳感頭與一次側(cè)導(dǎo)體電極隔離，避免了光學(xué)電壓傳感頭的晶體器件連接的光纖被侵蝕導(dǎo)致安全隱患