一種光纖電流互感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種互感器，具體涉及一種光纖電流互感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用Faraday旋光效應(yīng)的光纖電流互感器，磁場中的磁光玻璃或光纖等傳感材料 傳輸?shù)钠窆馄穹较驎?huì)因磁場發(fā)生旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角叫Faraday旋光角，旋光角與磁場強(qiáng)度 成正比，磁場與一次電流成正比。光纖電流互感器具有測量動(dòng)態(tài)范圍大、響應(yīng)快、頻帶寬、抗 電磁干擾性能好、絕緣結(jié)構(gòu)簡單、無爆炸、無二次開路危險(xiǎn)、體積小、重量輕、可同時(shí)測量交 直流電流、便于集成到其它電力設(shè)備中等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 光纖電流互感器是電力系統(tǒng)中各保護(hù)、監(jiān)控、測量等二次設(shè)備的眼睛，通常安裝于 一次設(shè)備處。高壓變電站內(nèi)，光纖電流互感器為戶外設(shè)備，溫度對(duì)光纖電流互感器性能，如 測量精度、可靠性、壽命等有比較大的影響。光纖電流互感器的各組成部分中，光路元器件 對(duì)環(huán)境溫度十分敏感。這樣如工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，會(huì)大大降低其使用壽命。光纖電流互 感器的光路元器件分成兩部分，位于地電位的光源-激光器、分束器、相位調(diào)制器、耦合器、 光纖延遲環(huán)、光電探測器和位于高電位的傳感光纖環(huán)。自帶內(nèi)置的小型半導(dǎo)體制冷器的光 源-激光器，能將激光器管芯溫度控制在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。如果環(huán)境溫度變化范圍大、變 化頻率過快，無疑會(huì)對(duì)光源內(nèi)置的半導(dǎo)體制冷器造成比較大的影響，降低使用壽命和制冷 效率。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種光纖電流互感器，該光纖 電流互感器的采集模塊5外設(shè)置控制溫度范圍的戶外箱6,使采集模塊5在一定的溫度范圍 內(nèi)工作，為采集模塊5具有高的測量精度、高可靠性提供了溫度環(huán)境保證，延長了裝置的使 用壽命。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：
[0006]-種光纖電流互感器，光纖電流互感器包括其內(nèi)與其同軸水平設(shè)有導(dǎo)體1的光纖 傳感環(huán)2、保偏光纖4和位于戶外箱6內(nèi)的采集模塊5,所述保偏光纖4外包覆與其同軸的 絕緣子3,采集模塊5 -端通過保偏光纖4與光纖傳感環(huán)2連接，另一端通過通信光纖7與 合并單元8連接。
[0007] 優(yōu)選的，光纖傳感環(huán)2位于高電位，光纖傳感環(huán)2內(nèi)設(shè)置5~15阻傳感光纖，傳感 光纖為保圓偏振光纖。
[0008] 優(yōu)選的，保偏光纖4兩端分別與光纖傳感環(huán)2和采集模塊5連接。
[0009] 優(yōu)選的，絕緣子3為剛性支撐絕緣子或柔性復(fù)合絕緣子，剛性支撐絕緣子由上至 下依次為連接環(huán)3-1、傘形絕緣子3-2和底座3-3,光纖傳感環(huán)2固接于連接環(huán)3-1上表面， 底座3-3設(shè)置在戶外箱6上。
[0010] 優(yōu)選的，采集模塊5位于地電位，采集模塊5包括光路元器件和電路元器件，光路 元器件包括分束器、集成相位調(diào)制器和光電探測器，電路元器件包括集成電路芯片、運(yùn)算放 大器、信號(hào)處理器。
[0011] 優(yōu)選的，戶外箱6包括長方體箱體6-1、箱門6-3和箱鎖6-13,箱體6-1和箱門6-3 由連接件6-2連接，箱體6-1底面與其上設(shè)置的制冷器6-7的熱面貼合，箱體6-1和箱門 6-3內(nèi)壁貼設(shè)保溫層6-4,箱體6-1底面保溫層6-4上設(shè)置加熱器6-6,制冷器6-7上表面與 加熱器6-6上表面與其上設(shè)置的平板6-5下表面貼合，平板6-5上設(shè)置采集模塊5。
[0012] 優(yōu)選的，連接件6-2為鉸鏈，箱體6-1的上表面和下表面分別開有貫穿箱體6-1表 面和保溫層6-4的通孔6-9,平板6-5通過絕熱螺栓6-8固定于箱體底面。
[0013] 優(yōu)選的，箱門6-3內(nèi)表面設(shè)置電源6-12、端子排6-11和溫度控制器6-10。
[0014] 導(dǎo)體1內(nèi)有電流流過時(shí)，光纖傳感環(huán)2內(nèi)傳感光纖傳播的正交圓偏振光左旋偏振 光與右旋偏振光在導(dǎo)體1中電流產(chǎn)生的磁場作用下，左旋偏振光與右旋偏振光的偏振方向 旋轉(zhuǎn)角度相反，引起兩束光波的相位差。
[0015] 傳感光纖為一種特殊的保圓偏振單模光纖芯徑9/125us，使偏振光的偏振方向隨 磁場發(fā)生旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)角度與磁場強(qiáng)度成正比即線路電流成正比。左旋偏振光與右旋偏振 光的旋轉(zhuǎn)角度大小相同，方向相反。傳感光纖的端面是反射鏡將兩束偏振光反射后，左旋偏 振光變成右旋偏振光，而右旋偏振光與左旋偏振光。但由于磁場的方向相對(duì)于光束的傳播 方向亦發(fā)生反向，故在磁場的作用下旋轉(zhuǎn)角度加倍。
[0016] 相位差公式卻=収xx，'，
[0017]式中V是Verdet常數(shù)，大約lurad/A ;
[0018] N是光纖傳感環(huán)內(nèi)傳感光纖匝數(shù)；
[0019] I是線路電流。
[0020] 匝數(shù)太少則產(chǎn)生的相位差較小，匝數(shù)太多則溫度特性變差。
[0021] 保偏光纖是在單模光纖芯徑9/125US基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種特種光纖。將單模光 纖中的雙折射提高到>10-5量級(jí)，又稱高雙折射光纖。通過增加纖芯的橢圓度如橢圓纖芯 型等或非圓對(duì)稱應(yīng)力施加制作成的，利用高的雙折射性，把光波偏振方向控制在一定方向 上，實(shí)現(xiàn)保偏。它能夠保證線偏振光沿保偏光纖的一個(gè)特征軸傳播時(shí)，不會(huì)有光耦合到與之 垂直的另一個(gè)特征軸內(nèi)。
[0022] 柔性復(fù)合絕緣子掛設(shè)于光纖傳感環(huán)2及環(huán)內(nèi)與其同軸的水平設(shè)置的導(dǎo)體1的支撐 件上。
[0023] 通信光纖7為芯徑62. 5/125US的普通多模光纖，將采集模塊5解析出的電流值、 互感器狀態(tài)信息以數(shù)字量的形式發(fā)送給合并單元8。
[0024] 合并單元8將不同線路、不同位置、不同相別的多個(gè)光纖電流互感器采集到的數(shù) 據(jù)進(jìn)行匯總，打包后發(fā)送給電力測量設(shè)備、保護(hù)設(shè)備。
[0025]戶外箱箱體6-1的強(qiáng)度足夠大，支撐絕緣子布置在其上方的，保偏光纖4由箱體 6-1上表面的通孔進(jìn)入箱體。
[0026] 也可將支撐絕緣子設(shè)置在水泥基礎(chǔ)上，戶外箱設(shè)置在旁邊。
[0027] 柔性復(fù)合絕緣子下方需要用螺栓固定到水泥基礎(chǔ)上避免晃動(dòng)，戶外箱設(shè)置在旁 邊。
[0028] 戶外箱設(shè)置在旁邊時(shí)，金屬波紋管保護(hù)保偏光纖4后由戶外箱底部開有通孔進(jìn)入 箱體，底部開孔提高箱體防雨性能。
[0029] 下表面的通孔6-9開設(shè)于底面靠近箱門6-3的位置，開有4個(gè)，供通信光纖和電纜 通過，頂面開設(shè)的通孔6-9開設(shè)于頂面中心，供保偏光纖通過。
[0030] 保溫層6-4采用玻璃纖維棉+聚氨酯硬質(zhì)發(fā)泡，增大熱阻，延緩熱量交換。
[0031] 半導(dǎo)體制冷器的冷面與熱面是相對(duì)的，與其流過的電流方向有關(guān)，電流方向的改 變，冷面與熱面也互換；制冷器6-7上表面為冷面。
[0032] 半導(dǎo)體制冷器應(yīng)用于制冷場合，電流方向固定。
[0033] 半導(dǎo)體制冷器只有不工作或制冷兩種狀態(tài)，且制冷狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)電流固定，電路簡 單可靠。
[0034] 平板6-5采用散熱性能良好的鋁合金或銅。
[0035] 絕熱螺栓6-8材質(zhì)為環(huán)氧樹脂。
[0036] 電源線輸入后要給多個(gè)模塊供電在端子排6-11進(jìn)行分配電兩個(gè)模塊間的互相連 線也通過端子排轉(zhuǎn)接。例如箱體6-1與箱門6-3間導(dǎo)線，經(jīng)過端子排6-11進(jìn)行轉(zhuǎn)接與分配。
[0037] 溫度控制器6-10為二合一型，有兩副節(jié)點(diǎn)，常閉節(jié)點(diǎn)控制加熱功能，常開節(jié)點(diǎn)控 制制冷功能，將兩副節(jié)點(diǎn)一起封裝。
[0038] 設(shè)置低溫加熱溫度值n〇W，高溫制冷溫度值Thigh;改變溫度控制器的設(shè)定值，就 可以改變箱體內(nèi)溫度變化范圍。
[0039] 檢測到戶外箱6內(nèi)溫度低于How時(shí)，常閉節(jié)點(diǎn)閉合，常開節(jié)點(diǎn)打開。220V電壓經(jīng) 過閉合狀態(tài)的常閉節(jié)點(diǎn)送至加熱器6-6,加熱器6-6得電后通過平板6-5對(duì)戶外箱6內(nèi)空氣 進(jìn)行加熱。
[0040] 檢測到戶外箱6內(nèi)溫度高于Thigh時(shí)，溫度控制器6-10常閉節(jié)點(diǎn)打開，常開節(jié)點(diǎn) 閉合。220V電壓經(jīng)過閉合狀態(tài)的常開節(jié)點(diǎn)送至電源適配器6-12,電源適配器6-12將輸入 的220V電壓降低為制冷器6-7適用的低直流電壓。制冷器6-7得電后制冷。
[0041] 檢測到戶外箱6內(nèi)溫度高于How低于Thigh時(shí)，溫度控制器6-10常閉節(jié)點(diǎn)打開， 常開節(jié)點(diǎn)打開。
[0042] 溫度控制器6-10也可為兩個(gè)獨(dú)立溫度控制器，分別控制加熱和制冷。
[0043] 由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果包括：
[0044] 1.本實(shí)用新型中的光纖電流互感器，采集模塊5外設(shè)置控制溫度范圍的戶外箱6， 使采集模塊5在一定的溫度范圍內(nèi)工作，為采集模塊5具有高的測量精度、高可靠性提供了 溫度環(huán)境保證，延長了裝置的使用壽命。
[0045] 2.本實(shí)用新型中的光纖電流互感器，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，施工方便，容易安裝和拆 卸。
[0046] 3.本實(shí)用新型中的光纖電流互感器，戶外箱能夠自動(dòng)控制溫度，為光纖電流互感 器采集模塊提供適宜工作的的溫度環(huán)境，提高了采集模塊的使用壽命與性能指標(biāo)。
[0047] 4.本實(shí)用新型中的光纖電流互感器，戶外箱溫度控制簡單、免維護(hù)、可靠性高。
[0048] 5.本實(shí)用新型中的光纖電流互感器，戶外箱保溫和控溫相結(jié)合。
[0049] 6.本實(shí)用新型中的光纖電流互感器，戶外箱采用電加熱器和半導(dǎo)體制冷器對(duì)箱體 內(nèi)空氣進(jìn)行加熱與制冷，沒有旋轉(zhuǎn)部件，可靠性高。
[0050] 7.本實(shí)用新型中的光纖電流互感器，戶外箱半導(dǎo)體制冷器只有不工作，或者制冷 兩種狀態(tài)，且制冷狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)電流固定，電路簡單可靠。
[0051] 8.本實(shí)用新型中的光纖電流互感器，戶外箱的溫度控制器、電源模塊設(shè)置在戶外 箱門上，不占用戶外箱體內(nèi)的使用空間。
【附圖說明】
[0052] 圖1光纖電流互感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053] 圖2戶外箱箱體剖面圖；
[0054] 圖3戶外箱箱門結(jié)構(gòu)圖示意圖；
[0055] 其中，1 一導(dǎo)體，2-光纖傳感環(huán)，3-絕緣子，4-保偏光纖，5-米集模塊，6-戶外箱， 通彳目光纖，8-合并單兀，6_1_箱體，6_2_連接件，6_3_箱門，6_4_保溫層，6_5_平板， 6-6-加熱器，6-7-制冷器，6-8-絕熱螺栓，6-9-通孔，6-10-溫度控制器，6-11-端子排， 6-12-電源適配器，6