光纤复合绝缘子及光学电流测量装置的制作方法

1.本发明涉及光学电流测量装置技术领域，特别是涉及一种光纤复合绝缘子及光学电流测量装置。


背景技术：

2.光学电流测量装置主要由光纤电流传感环、光纤复合绝缘子及采集单元三部分构成。利用光学电流测量装置测量被测电流时光纤复合绝缘子高压端和低压端容易出现放电烧蚀现象，导致光纤复合绝缘子内的电流测量光纤受损。


技术实现要素：

3.基于此，有必要提供一种光纤复合绝缘子及光学电流测量装置，以避免测量电流时损坏光纤。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种光纤复合绝缘子，包括：
5.绝缘子本体，所述绝缘子本体包括芯棒和包覆在所述芯棒上的护套；
6.两个连接件，两个所述连接件分别设于所述芯棒沿所述纵长方向上的两端；以及
7.两个电容芯体，两个所述电容芯体分别嵌设于所述芯棒的两端；
8.其中，平行于所述纵长方向的平面为参考平面；
9.位于所述绝缘子本体的同一端的所述连接件和所述电容芯体在所述参考平面上的正投影具有重叠部分。
10.在其中一个实施例中，所述电容芯体具有沿所述纵长方向上的轴向中心，经过所述轴向中心且与所述纵长方向垂直的平面为第一平面；
11.与所述电容芯体位于所述绝缘子本体的同一端的所述连接件，具有朝向另一所述连接件的第一表面；
12.其中，所述第一平面与所述第一表面彼此重合。
13.在其中一个实施例中，所述电容芯体沿所述纵长方向上的尺寸为l1，所述连接件沿所述纵长方向上的尺寸为l2；
14.其中，l1与l2的比值为1-1.5。
15.在其中一个实施例中，所述芯棒沿所述纵长方向设有用于供光纤穿过的第一通孔，所述电容芯体沿所述纵长方向设有用于供从所述第一通孔穿出的光纤穿过的第二通孔；
16.第一通孔的孔径为d1，第二通孔的孔径为d2；
17.其中，d2与d1的比值小于0.5。
18.在其中一个实施例中，所述芯棒的两端设有限位槽，所述限位槽具有一限位面，所述限位面用于在所述纵长方向上对所述电容芯体限位；
19.所述电容芯体具有与所述限位面相配合的抵接面；
20.在所述电容芯体抵接于所述芯棒的对应端时，所述电容芯体伸入所述限位槽，所
述抵接面贴合于所述限位面。
21.在其中一个实施例中，所述电容芯体上沿所述纵长方向的两侧设有台阶部；
22.所述抵接面形成于所述台阶部。
23.在其中一个实施例中，所述电容芯体由交替设置的铝箔层和皱纹纸层卷绕形成；
24.所述铝箔层内设有至少一层铝箔，所述皱纹纸层内设有至少一层皱纹纸。
25.在其中一个实施例中，所述电容芯体借助于环氧树脂浇注固化的方式形成。
26.在其中一个实施例中，所述电容芯体包括沿纵长方向依次连接的第一芯体部、第二芯体部和第三芯体部；
27.沿所述纵长方向，所述第一芯体部具有逐渐增大的横截面积，所述第三芯体部具有逐渐减小的横截面积。
28.第二方面，本发明实施例还提供了一种光学电流测量装置，包括如上述任一实施例所述的光纤复合绝缘子。
29.上述光纤复合绝缘子及光学电流测量装置，通过将两个连接件分别设于绝缘子本体的芯棒沿纵长方向上的两端，将两个电容芯体分别嵌设于绝缘子本体的芯棒的两端，将平行于纵长方向的平面作为参考平面，位于绝缘子本体的同一端的连接件和电容芯体在参考平面上的正投影具有重叠部分。由此，通过在绝缘子本体的两端嵌设电容芯体，能够平衡连接件处的电场强度，减少场强畸变，从而减少电流测量光纤的损坏。
附图说明
30.图1为本发明实施例中提供的光纤复合绝缘子的结构示意图；
31.图2为本发明实施例中提供的连接件与电容芯体的投影示意图；
32.图3为本发明实施例中提供的电容芯体嵌设于芯棒的示意图；
33.图4为本发明实施例中提供的图3中q处的局部放大结构示意图；
34.图5为本发明实施例中提供的电容芯体的结构示意图；
35.图6为本发明实施例中提供的图5中r处的局部放大结构示意图；
36.图7为本发明实施例中提供的电容芯体的卷制示意图；
37.图8为本发明实施例中提供的光学电流测量装置的结构示意图。
38.其中：
39.1000-光纤复合绝缘子；
40.1100-绝缘子本体；
41.1110-芯棒；
42.1111-限位槽；
43.1112-第一通孔；
44.1120-护套；
45.1200-连接件；
46.1300-电容芯体；
47.1310-轴向中心；
48.1320-台阶部；
49.1330-铝箔层；
50.1340-皱纹纸层；
51.1350-第二通孔；
52.1400-卷制管；
53.2000-光纤电流传感环；
54.3000-采集单元；
55.4000-光学电流测量装置；
56.x-纵长方向；
57.w-参考平面；
58.p1-第一平面；
59.p2-第一表面；
60.y1-限位面；
61.y2-抵接面；
62.h1-高压端；
63.h2-低压端；
64.z1-第一芯体部；
65.z2-第二芯体部；
66.z3-第三芯体部。
具体实施方式
67.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
68.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
69.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
70.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
71.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
72.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
73.正如背景技术所言，光学电流测量装置主要由光纤电流传感环、光纤复合绝缘子及采集单元三部分构成。利用光学电流测量装置测量被测电流时光纤复合绝缘子高压端和低压端容易出现放电烧蚀现象，导致光纤复合绝缘子内的电流测量光纤受损。
74.本技术发明人注意到，相关技术中的光纤复合绝缘子由空心复合绝缘子和设于空心复合绝缘子内部的光纤构成，空心复合绝缘子的两端会设置法兰以便于安装。在进行电流测量时，该法兰处容易发生场强畸变，进而引起光纤复合绝缘子高压端和低压端放电，从而损坏光纤。
75.基于以上考虑，本技术发明人经过深入研究，通过改进光纤复合绝缘子的结构，避免光纤复合绝缘子两端出现场强畸变。下面结合相关附图以及本技术的一些实施例对本技术提供的光纤复合绝缘子作进一步地说明。
76.图1示出了本发明实施例中提供的光纤复合绝缘子的结构示意图；为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。以图1为例，示意出光纤复合绝缘子的剖视结构示意图。
77.在一些实施例中，参见图1，本发明提供一种光纤复合绝缘子1000。该光纤复合绝缘子1000包括绝缘子本体1100，两个连接件1200和两个电容芯体1300。绝缘子本体1100包括芯棒1110和包覆在芯棒1110上的护套1120。两个连接件1200分别设于芯棒1110沿纵长方向x上的两端。两个电容芯体1300分别嵌设于芯棒1110的两端。图1中示出纵长方向x，平行于纵长方向x的平面为参考平面w，参见图2，图2为本发明实施例中提供的连接件与电容芯体的投影示意图，位于绝缘子本体1100的同一端的连接件1200和电容芯体1300在参考平面w上的正投影具有重叠部分，图2中的阴影部分即为重叠部分。
78.需要说明的是，“位于绝缘子本体1100的同一端的连接件1200和电容芯体1300在参考平面w上的正投影具有重叠部分”指的是电容芯体1300至少部分伸入连接件1200的内部。可选地，电容芯体1300可以为圆柱形，也可以为梭形，在这里不作限定。芯棒1110可以是空心环氧管，护套1120可以是硅橡胶伞裙。连接件1200可以是法兰。
79.上述的光纤复合绝缘子1000，通过将两个连接件1200分别设于绝缘子本体1100的芯棒1110沿纵长方向x上的两端，将两个电容芯体1300分别嵌设于绝缘子本体1100的芯棒1110的两端，将平行于纵长方向x的平面作为参考平面w，位于绝缘子本体1100的同一端的连接件1200和电容芯体1300在参考平面w上的正投影具有重叠部分。由此，通过在绝缘子本体1100的两端嵌设电容芯体1300，能够平衡连接件1200处的电场强度，减少场强畸变，从而减少电流测量光纤的损坏。
80.在一些实施例中，参见图1，电容芯体1300具有沿纵长方向x上的轴向中心1310，经
过轴向中心1310且与纵长方向x垂直的平面为第一平面p1。与电容芯体1300位于绝缘子本体1100的同一端的连接件1200，具有朝向另一连接件1200的第一表面p2。第一平面p1与第一表面p2彼此重合。也就是说，经过高压端h1的电容芯体1300的轴向中心1310且与纵长方向x垂直的平面为第一平面p1，第一平面p1与高压端h1的连接件1200朝向低压端h2的连接件1200的第一表面p2彼此重合。经过低压端h2的电容芯体1300的轴向中心1310且与纵长方向x垂直的平面为第一平面p1，第一平面p1与低压端h2的连接件1200朝向高压端h1的连接件1200的第一表面p2彼此重合。
81.在一些实施例中，参见图1，电容芯体1300沿纵长方向x上的尺寸为l1，连接件1200沿纵长方向x上的尺寸为l2。l1与l2的比值为1-1.5。
82.在本实施例中，l1与l2的比值为1-1.5，表示的是0.5-0.75的电容芯体1300的部分与连接件1200在参考平面w上的正投影重叠，在此范围内，可以进一步平衡连接件1200处的场强，得到效果更好的场强分布。
83.在一些实施例中，参见图1，芯棒1110沿纵长方向x设有用于供光纤穿过的第一通孔1112，电容芯体1300沿纵长方向x设有用于供从第一通孔1112穿出的光纤穿过的第二通孔1350(可以参见下述图7)。第一通孔1112的孔径为d1，第二通孔1350的孔径为d2。d2与d1的比值小于0.5。
84.在本技术的实施例中，电容芯体1300的第二通孔1350与芯棒1110的第一通孔1112的比值小于0.5，是为了限定电容芯体1300沿第一平面p1方向的尺寸小于第一通孔1112的孔径。此时，才满足电容芯体1300嵌设于芯棒1110内，且能够更好的降低电容芯体1300与连接件1200重叠部分的电场强度，减少电场强度畸变的现象发生。
85.图3示出了本发明实施例中提供的电容芯体嵌设于芯棒的示意图；为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。图4为本发明实施例中提供的图3中q处的局部放大结构示意图。
86.在一些实施例中，参见图3，并结合参照图1和图4，电容芯体1300芯棒1110的两端设有限位槽1111，限位槽1111具有一限位面y1，限位面y1用于在纵长方向x上对电容芯体1300限位。电容芯体1300具有与限位面y1相配合的抵接面y2。在电容芯体1300抵接于芯棒1110的对应端时，电容芯体1300伸入限位槽1111，抵接面y2贴合于限位面y1。
87.如此，通过在芯棒1110的两端设有限位槽1111，限位槽1111具有一限位面y1，电容芯体1300具有与限位面y1相配合的抵接面y2，可以将电容芯体1300更好地固定于芯棒1110内。
88.为了更好的利用限位槽1111来固定电容芯体1300在一些实施例中，请继续参见图5和图6，图5为本发明实施例中提供的电容芯体的结构示意图，图6为本发明实施例中提供的图5中r处的局部放大结构示意图，电容芯体1300上沿纵长方向x的两侧设有台阶部1320。抵接面y2形成于台阶部1320。
89.在本技术的实施例中，可以将台阶部1320沿第一平面p1的尺寸设置为2-3mm，如此，能够满足将电容芯体1300固定于芯棒1110内。可以理解的是，台阶部1320的尺寸并不作限定，可以根据需求设定。
90.图7示出了本发明实施例中提供的电容芯体的卷制示意图；为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。
91.在一些实施例中，参见图7，电容芯体1300由交替设置的铝箔层1330和皱纹纸层1340卷绕形成。铝箔层1330内设有至少一层铝箔，皱纹纸层1340内设有至少一层皱纹纸。
92.需要说明的是，“电容芯体1300由交替设置的铝箔层1330和皱纹纸层1340卷绕形成”中“交替设置”指的是先设置一层皱纹纸层后接一层铝箔层，而后再接一层皱纹纸层这样交替，或者先设置一层铝箔层，后接一层皱纹纸层，而后接一层铝箔层如此交替也可以。
93.在本技术的实施例中，将皱纹纸层1340和铝箔层1330围绕卷制管1400缠绕得到电容芯体1300雏形。其中，铝箔层1330内设有至少一层铝箔，铝箔表示的是铝箔电极。
94.在一些实施例中，电容芯体1300借助于环氧树脂浇注固化的方式形成。
95.如此，利用环氧树脂浇注固化电容芯体1300雏形，在电容芯体1300雏形浇注固化完成后将卷制管1400抽出，得到电容芯体1300。这样的方式，使得光纤复合绝缘子1000具有较高的机械强度，电气稳定性可靠，避免了光纤复合绝缘子1000引入元件带来的可靠性降低的问题。
96.在一些实施例中，参见图5，电容芯体1300包括沿纵长方向x依次连接的第一芯体部z1、第二芯体部z2和第三芯体部z3。沿纵长方向x，第一芯体部z1具有逐渐增大的横截面积，第三芯体部z3具有逐渐减小的横截面积。
97.需要说明的是，第一芯体部z1，第二芯体部z2，第三芯体部z3为一体式结构，构成了电容芯体1300。电容芯体1300的形状可以是类似于图5中的梭形。
98.本发明提及的光纤复合绝缘子1000为悬挂式，光纤复合绝缘子1000中的空余空间采用非凝固的绝缘膏或绝缘气体填充，这样可以具有更好的绝缘效果。
99.图8示出了本发明实施例中提供的光学电流测量装置4000的结构示意图；为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。
100.基于同一发明构思，参见图8，本发明还提供一种光学电流测量装置4000，包括如上述任一实施例中的光纤复合绝缘子1000，光纤电流传感环2000和采集单元3000。光纤电流传感环2000与光纤复合绝缘子1000的高压端h1连接，光纤复合绝缘子1000的低压端h2通过保偏光纤与采集单元3000连接。
101.光纤电流传感环2000用于感应待测电流。光纤电流传感环2000由传感光纤多圈绕制构成，中心留有圆孔，一次导体穿过圆孔，一次导体上带有待测电流，由此，光纤电流传感环2000可以感应到待测电流。
102.采集单元3000用于采集感应到的待测电流值。采集单元3000包括多个采集单元柜，多个采集单元柜均可以采集到待测电流值。多个采集单元柜之间可以是并联，也可以是串联。
103.通过图8可以看出，在光学电流测量装置4000的光纤复合绝缘子1000内，需要先放入低压端h2的电容芯体1300，再放入高压端h1的电容芯体1300，因此，低压端h2的电容芯体1300沿第一平面p1的尺寸应略小于高压端h1的电容芯体1300沿第一平面p1的尺寸。
104.需要说明的是，电容芯体1300的铝箔层1330的层数可以由光学电流测量装置4000所用电压等级确定。当电压等级为500kv时，铝箔层1330的层数应大于等于3层；当电压等级为800kv时，铝箔层1330的层数应大于等于5层。铝箔层1330按照等厚度的方式缠绕，即是铝箔层1330之间的距离相等。
105.具体的，利用电压等级为500kv，铝箔层1330的层数为3层，1厘米厚度来对电容芯
体1300的缠绕方式进行举例说明：将皱纹纸缠绕卷制管1400厚度达到1厘米时，缠绕一层铝箔电极，接着缠绕皱纹纸，厚度再次达到1厘米时，再缠绕一层铝箔电极，接着缠绕皱纹纸，厚度达到1厘米再缠绕一层铝箔电极，最后再缠绕一层皱纹纸。
106.本发明提及的光学电流测量装置4000主要是应用于电压等级较高的直流系统，因为电压等级较高的直流系统更容易产生漏电危险。
107.综上所述，本发明涉及的光纤复合绝缘子1000及光学电流测量装置4000，通过将两个连接件1200分别设于绝缘子本体1100的芯棒1110沿纵长方向x上的两端，将两个电容芯体1300分别嵌设于绝缘子本体1100的芯棒1110的两端，将平行于纵长方向x的平面作为参考平面w，位于绝缘子本体1100的同一端的连接件1200和电容芯体1300在参考平面w上的正投影具有重叠部分。由此，通过在绝缘子本体1100的两端嵌设电容芯体1300，能够平衡连接件1200处的电场强度，减少场强畸变，从而减少电流测量光纤的损坏。电容芯体1300借助于环氧树脂浇注固化的方式形成，这样的方式，使得光纤复合绝缘子1000具有较高的机械强度，电气稳定性可靠，避免了光纤复合绝缘子1000引入元件带来的可靠性降低的问题。电容芯体1300沿纵长方向x上的尺寸与连接件1200沿纵长方向x上的尺寸的比值为1-1.5，在此范围内，可以进一步平衡连接件1200处的场强，得到效果更好的场强分布。将本发明涉及的光纤复合绝缘子1000应用到光学电流测量装置4000，提高了光学电流测量装置4000测量待测电流的可靠性，保证了光学电流测量装置4000在直流系统中安全稳定运行。
108.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
109.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。