专利名称：植入光纤光栅的110kV复合绝缘子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压绝缘子，特别是一种将光纤光栅植入到绝缘子芯棒中，可实 时、在线自动监测绝缘子的应力和温度的植入光纤光栅的IiOkV复合绝缘子。
背景技术：
对于高压绝缘子的性能，特别是机械性能和绝缘性能对电力系统的安全运行产生 严重的影响，因此，要求定期监测绝缘子的机械强度和绝缘性能。传统的绝缘子监测方法依 据DL/T864-2004的要求，每1_2个月进行巡视，每3_5年从杆塔上抽取绝缘子送至试验室 进行性能检验。这种抽样检验方法，存在着工作强度大、登杆风险和耗时很长等不足。整个 监测过程时间长，劳动强度大，测量数据分散，又不能跟踪绝缘子性能随时间变化的状况， 因此做出一种能实时、在线自动监测的高压绝缘子，对电力系统的安全运行显得十分重要。复合绝缘子的机械性能指复合绝缘子的短时拉伸破坏负荷能力和长期运行时的 疲劳蠕变破坏能力，它表示绝缘子不发生断裂、脱落等情况下能还能正常运行的寿命；复合 绝缘子的电气性能主要指它的绝缘性能，由实际的运行经验可知，绝缘子的绝缘性能发生 破坏时，产生导通性缺陷，出现局部的发热现象，并且不会随时间的改变完全消失，结合发 热的特点，监测绝缘子的局部发热现象可以捕捉到绝缘性能改变的状态。光纤传感技术是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而迅速发展起来的一种以 光为载体、光纤为媒质、感知和传输外界信号的新型传感技术。光纤布拉格光栅传感器是用 布拉格光栅作为敏感元件的功能型光纤传感器，其传感原理是利用光纤材料的光敏性，用 紫外光的空间干涉条纹在纤芯内形成空间相位光栅，根据外界物理参量对反射布拉格光栅 中心波长的影响来反向检测外界物理值。对布拉格光栅中心波长有影响的物理量有两种 温度和应力。并且，布拉格光栅中心波长的变化与温度和应力呈线性关系，由于光纤本身的 绝缘性，光信号不易受电磁环境影响等特性，将光纤布拉格光栅植入绝缘子中可以有效地 监测绝缘子的应力和温度的变化，同时不影响绝缘子在高压环境中的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种为满足电力系统安全运行、设计和生产的 要求，采用光纤光栅植入到绝缘子芯棒中，可实时、在线自动监测绝缘子的应力和温度的植 入光纤光栅的IlOkV复合绝缘子。为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的本发明所述植入光纤光栅的 IlOkV复合绝缘子包括光纤、白套管、金属软套管、户外铠装套管及芯棒；光纤上设置有光 栅；在光纤的尾纤部分套接有白套管，在白套管的外侧套接有金属软套管，在金属软套管的 外侧套接有户外铠装套管；芯棒上刻有包括槽一、槽二及槽三的阶梯槽；金属软套管固定 连接于槽一内，金属软套管覆盖区终止截面与槽一的右端面重合；白套管固定连接于槽二 内，白套管覆盖区终止截面与槽二的右端面重合；未套套管的光纤部分固定连接于槽三内； 固定好光纤的芯棒外侧用密封胶密封。
所述光纤的直径为250um。所述光栅共13个，其均勻分布在1205mm的光纤上，尾纤长度至少保留500mm。所述白套管的直径为900um，白套管覆盖区终止截面距光栅覆盖区起始截面右侧 150mm ；所述白套管为耐高温套管。所述金属软套管的直径为1. 5mm，金属软套管覆盖区终止截面距光栅覆盖区起始 截面左侧5mm。所述户外铠装套管的直径为3mm，户外铠装套管区终止截面距金属软套管覆盖区 终止截面左侧5mm。所述芯棒直径为18mm，总长为1425mm ；槽一为2. 5mmX 2. 5mm距芯棒左端3mm长的 槽；槽二为1. 5mmX 1. 5mm距槽一的右端155mm长的槽；槽三为ImmX Imm的槽，槽三的长度 为从槽二的右端开始一直到芯棒的右端终止。本发明的加工实施方式的步骤如下1、光栅的加工根据IlOkV绝缘子的长度要求，设计13个光栅均勻分布在1205mm 的光纤上，尾纤长度至少保留500mm ；2、光纤的封装在光纤的尾纤部分的对应位置套上了白套管，在白套管上套上金 属软套管，在金属软套管套上户外铠装套管；3、将封装好的光纤放入芯棒槽中的对应位置；4、将芯棒槽中的光纤的两端用502胶水固定；5、将AB胶以1 1比例混合后填入2. 5mmX 2. 5mm槽一中，用牙签顶住金属软套
管在槽一内，直到胶干；6、用按1 10比例调勻的353nd胶填充1. 5mmX 1. 5mm的槽二和1_X Imm的槽 三；在填充353nd胶的过程中，要尽量避免产生气泡，如有气泡必须用牙签将它挑破。7、将芯棒放入硫化箱中，在160°C 170°C环境下烘烤4小时。8、将芯棒按正常的生产绝缘子的工序进行挤包，套伞。9、在绝缘子的低压端金具上打孔，将尾纤从孔中伸出，进行金具压接，再按正常的 工序进行界面的密封。这套工艺的核心是确保光纤的存活，同时对复合绝缘子不能做大的改动，在生产 的过程中有高温，金具压接等步骤，很容易造成光纤的折断。本发明的积极效果本发明所述植入光纤光栅的IlOkV复合绝缘子是一种可实 时、在线自动监测绝缘子的应力和温度的高压复合绝缘子。依据国家电网《标称电压高于 1000V交流架空线路用复合绝缘子使用导则DL/T864-2004》的要求，每1_2个月进行巡视， 每3-5年从杆塔上抽取绝缘子送至试验室进行性能检验。采用光纤复合绝缘子的方法可 以避免定期抽样检验，并且能够实时对复合绝缘子状况进行监测。同时我们通过光纤复合 绝缘子的应用，以期组建复合绝缘子状态监测网，从而着手开展“用状态监测指导绝缘子更 换”的方案，以取代“计划抽样” “定时抽样”的检修模式；掌握电网主网架输变电绝缘子的 劣化规律，从而预防、减少掉串、闪络事故的发生。该设计在不停电的情况下对复合绝缘子进行实时、在线监测，能够防止掉串、导线 落地、闪络事故的发生，对电网的运行提供安全保障，也为国民经济的发展和广大人民群众 的生活质量提供保障。该项目最直观的优势在于可以大量节省人力、财力，还可以准确的监
4测到人工测量方法很难或不能测量的复合绝缘子实时机械和电气性能，解决了人工测量方 法带来的各种问题，填补了国内该领域的空白。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明的光栅分布示意2是本发明的光纤封装示意3是本发明的芯棒刻槽示意4是本发明的光纤安放示意中，1光栅2光栅覆盖区起始截面3光栅覆盖区终止截面 4白套管覆盖区终止截面5金属软套管覆盖区终止截面6户外铠装套管区终止截面7槽一8槽二9槽三10芯棒 11户外铠装套管12金属软套管13白套管 14光纤
具体实施例方式如图1至图4所示，本发明所述植入光纤光栅的1 IOkV复合绝缘子包括光纤、白套 管、金属软套管、户外铠装套管及芯棒；光纤上设置有光栅；在光纤的尾纤部分套接有白套 管，在白套管的外侧套接有金属软套管，在金属软套管的外侧套接有户外铠装套管；芯棒上 刻有包括槽一、槽二及槽三的阶梯槽；金属软套管固定连接于槽一内，金属软套管覆盖区终 止截面与槽一的右端面重合；白套管固定连接于槽二内，白套管覆盖区终止截面与槽二的 右端面重合；未套套管的光纤部分固定连接于槽三内；固定好光纤的芯棒外侧用密封胶密 封。所述光纤的直径为250um。所述光栅共13个，其均勻分布在1205mm的光纤上，尾纤长度至少保留500mm。所述白套管的直径为900um，白套管覆盖区终止截面距光栅覆盖区起始截面右侧 150mm ；所述白套管为耐高温套管。所述金属软套管的直径为1. 5mm,金属软套管覆盖区终止截面距光栅覆盖区起始 截面左侧5mm。所述户外铠装套管的直径为3mm，户外铠装套管区终止截面距金属软套管覆盖区 终止截面左侧5mm。所述芯棒直径为18mm，总长为1425mm ；槽一为2. 5mmX 2. 5mm芯棒左端3mm长的 槽；槽二为1. 5mmX 1. 5mm距槽一的右端155mm长的槽；槽三为ImmX Imm的槽，槽三的长度 为从槽二的右端开始一直到芯棒的右端终止。本发明的加工实施方式的步骤如下1、光栅的加工根据IlOkV绝缘子的长度要求，设计13个光栅均勻分布在1205mm 的光纤上，尾纤长度至少保留500mm ；
2、光纤的封装在光纤的尾纤部分的对应位置套上了白套管，在白套管上套上金 属软套管，在金属软套管套上户外铠装套管；3、将封装好的光纤放入芯棒槽中的对应位置；4、将芯棒槽中的光纤的两端用502胶水固定；5、将AB胶以1 1比例混合后填入2. 5mmX 2. 5mm槽一中，用牙签顶住金属软套
管在槽一内，直到胶干；6、用按1 10比例调勻的353nd胶填充1. 5mmX 1. 5mm的槽二和1_X Imm的槽 三；在填充353nd胶的过程中，要尽量避免产生气泡，如有气泡必须用牙签将它挑破。7、将芯棒放入硫化箱中，在160°C 170°C环境下烘烤4小时。8、将芯棒按正常的生产绝缘子的工序进行挤包，套伞。9、在绝缘子的低压端金具上打孔，将尾纤从孔中伸出，进行金具压接，再按正常的 工序进行界面的密封。这套工艺的核心是确保光纤的存活，同时对复合绝缘子不能做大的改动，在生产 的过程中有高温，金具压接等步骤，很容易造成光纤的折断。本发明的工作过程是本发明所述植入光纤光栅的IlOkV复合绝缘子，根据对布拉格光栅中心波长有影 响的物理量有两种温度和应力，且布拉格光栅中心波长的变化与温度和应力呈线性关系 的原理，将光纤布拉格光栅植入复合绝缘子中可以有效地监测绝缘子的应力和温度的变 化，从而起到对复合绝缘子的机械性能和绝缘性能的实时监测。
权利要求
植入光纤光栅的110kV复合绝缘子，其特征在于包括光纤、白套管、金属软套管、户外铠装套管及芯棒；光纤上设置有光栅；在光纤的尾纤部分套接有白套管，在白套管的外侧套接有金属软套管，在金属软套管的外侧套接有户外铠装套管；芯棒上刻有包括槽一、槽二及槽三的阶梯槽；金属软套管固定连接于槽一内，金属软套管覆盖区终止截面与槽一的右端面重合；白套管固定连接于槽二内，白套管覆盖区终止截面与槽二的右端面重合；未套套管的光纤部分固定连接于槽三内；固定好光纤的芯棒外侧用密封胶密封。
2.根据权利要求1所述的植入光纤光栅的IlOkv复合绝缘子，其特征在于所述光纤 的直径为250um。
3.根据权利要求1所述的植入光纤光栅的IlOkV复合绝缘子，其特征在于所述光栅 共13个，其均勻分布在1205mm的光纤上，尾纤长度至少保留500mm。
4.根据权利要求1所述的植入光纤光栅的IlOkV复合绝缘子，其特征在于所述白套 管的直径为900um，白套管覆盖区终止截面距光栅覆盖区起始截面右侧150mm ；所述白套管为耐高温套管。
5.根据权利要求1所述的植入光纤光栅的IlOkV复合绝缘子，其特征在于所述金属 软套管的直径为1. 5mm，金属软套管覆盖区终止截面距光栅覆盖区起始截面左侧5mm。
6.根据权利要求1所述的植入光纤光栅的IlOkV复合绝缘子，其特征在于所述户外 铠装套管的直径为3mm，户外铠装套管区终止截面距金属软套管覆盖区终止截面左侧5mm。
7.根据权利要求1所述的植入光纤光栅的IlOkV复合绝缘子，其特征在于所述芯 棒直径为18mm，总长为1425mm;槽一为2. 5mmX2. 5mm距芯棒左端3mm长的槽；槽二为 1. 5mmX 1. 5mm距槽一的右端155mm长的槽；槽三为ImmX Imm的槽，槽三的长度为从槽二的 右端开始一直到芯棒的右端终止。
8.一种实施加工植入光纤光栅的IlOkV复合绝缘子方法，其特征在于本发明的加工 实施方式的步骤为(1)光栅的加工根据IlOkV绝缘子的长度要求，设计13个光栅均勻分布在1205mm的 光纤上，尾纤长度至少保留500mm ；(2)光纤的封装在光纤的尾纤部分的对应位置套上了白套管，在白套管上套上金属 软套管，在金属软套管套上户外铠装套管；(3)将封装好的光纤放入芯棒槽中的对应位置；(4)将芯棒槽中的光纤的两端用502胶水固定；(5)将AB胶以1 1比例混合后填入2. 5mmX 2. 5mm槽一中，用牙签顶住金属软套管在 槽一内，直到胶干；(6)用按1 10比例调勻的353nd胶填充1. 5謹X 1. 5謹的槽二和1謹X 1謹的槽三； 在填充353nd胶的过程中，要尽量避免产生气泡，如有气泡必须用牙签将它挑破。(7)将芯棒放入硫化箱中，在160°C 170°C环境下烘烤4小时。(8)将芯棒按正常的生产绝缘子的工序进行挤包，套伞。(9)在绝缘子的低压端金具上打孔，将尾纤从孔中伸出，进行金具压接，再按正常的工 序进行界面的密封。
全文摘要
本发明涉及一种高压绝缘子，特别是一种将光纤光栅植入到绝缘子芯棒中，可实时、在线自动监测绝缘子的应力和温度的植入光纤光栅的110kV复合绝缘子；本发明包括光纤、白套管、金属软套管、户外铠装套管及芯棒；光纤上设置有光栅；在光纤的尾纤部分套接有白套管，在白套管的外侧套接有金属软套管，在金属软套管的外侧套接有户外铠装套管；芯棒上刻有包括槽一、槽二及槽三的阶梯槽；金属软套管固定连接于槽一内，金属软套管覆盖区终止截面与槽一的右端面重合；白套管固定连接于槽二内，白套管覆盖区终止截面与槽二的右端面重合；未套套管的光纤部分固定连接于槽三内；固定好光纤的芯棒外侧用密封胶密封。
文档编号G01L1/24GK101986398SQ20101050085
公开日2011年3月16日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者任灵, 刘生琳, 孙巍巍, 段茂盛, 王晓林, 翟国庆 申请人:甘肃省电力公司金昌供电公司;武汉康普常青软件技术有限公司