[發明專利]包括組合光纖傳感器的復合材料電絕緣子

無效

• 申請號: 02120069.6
• 申請日: 2002-05-22
• 公開（公告）號: CN1387064A
• 公開（公告）日: 2002-12-25
• 發明（設計）人: 達米安·勒普賴;阿蘭·穆爾－拉沃;阿蘭·特魯耶
• 申請（專利權）人: 瑟迪崴(有限公司)玻璃與混合柱型隔離器歐洲公司
• 主分類號: G02B6/46
• 分類號: G02B6/46
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 張金熹

本發明涉及了一種用于中、高壓的復合材料結構的電絕緣子，尤其是涉及了一種用于變電所或供電線路的絕緣子。

已經熟知，中、高壓絕緣子承受各種應力，特別是由電、機械或熱引起的應力。無論什么原因，如果這些應力太高，存在使絕緣子失效的風險。當上述絕緣子由淬火玻璃絕緣子元件制成時，憑目視觀察就可能發現和定位絕緣子不再處于良好狀態，因為在這種情況下最微小的缺陷會造成出故障的絕緣子元件破碎。相反，采用一個復合材料的電絕緣子，缺陷可以擴展而不外顯，例如，如果它發生在復合材料絕緣子的合成橡膠覆蓋層之下。直到擊穿之后絕緣子不再能夠實現其絕緣保障功能的時刻它才不繼續擴展。這種故障可能采取放電方式，從靠近絕緣子的金屬端接頭之一開始，在絕緣的覆蓋層之下沿著絕緣子的支承桿緩慢移動。這造成絕緣子的支承桿緩慢燃燒，由此改變了絕緣子的機械和絕緣特性。

本發明的目的是提出一種解決方案，它克服上述復合材料電絕緣子的缺點。

為此，本發明提供了一種復合材料電絕緣子，其特征在于：它包括了一個位于絕緣子內并與之組合的光纖傳感器。光纖已經用于變電所的復合材料絕緣子，從絕緣子一端傳送數據到另一端。本發明基于這樣事實：光纖還可以用于構成一個組合傳感器來檢測絕緣子的故障。尤其是，把光纖螺旋地纏繞在絕緣子的支承桿上，并與之緊密接觸。選擇一條光纖，它具有一個硅芯和在一般低于200℃的臨界溫度下熔化的光學包層，例如由硬聚合物制成的光學包層，沿絕緣子支承桿移動的開始放電將引起光纖溫度局部地超過250℃，由此引起纖維光學包層的局部熔化，從而不可逆轉地損壞了光纖。光纖的局部損壞具有使光纖中光信號減弱的效應。在與光纖一端連接以接受減弱光信號的測量裝置上可以觀察到光纖傳送特性的變化。本發明的組合光纖故障傳感器可以是上述的一條光纖，其一端設在絕緣子內，并且被處理成起到一個反射器的作用，光纖的另一端引到絕緣子之外與測量裝置連接。

在本發明的另一個方面，組合光學傳感器可以是測量作用在絕緣子上的一個機械應力傳感器和/或一個熱應力傳感器，特別是在絕緣子使用時。更確切地說，可以采用寫入光纖的Bragg光柵來測量絕緣子支承桿的變形，或甚至測量絕緣子內的溫度值。

為了測量變形，把Bragg光柵寫入一個已去除保護套到光學包層的光纖區域。這個寫入Bragg光柵的光纖區域長幾厘米，例如以沿絕緣子支承桿縱軸延伸的方式，把它粘到絕緣子的支承桿上，從而檢測其縱向變形。引到絕緣子之外的光纖端與一個測量裝置連接，測量裝置適于探測在絕緣子上作用的機械應力影響下被Bragg光柵反射的光譜線的偏移。在溫度影響下也發生這個被Bragg光柵反射的光譜線的偏移。沿著同一光纖添加一個第二光柵，承受相同的溫度變化但不承受相同的機械應力，使得可以考慮溫度對第一個Bragg光柵的影響。最好是把兩個Bragg光柵定心在不同的波長上，從而保證在兩個光柵上分別完成的測量之間沒有干擾。

如果采用Bragg光柵來測量溫度，把它寫入與絕緣子的金屬端接頭緊密接觸，例如與絕緣子高壓端的端接頭緊密接觸的一個光纖端區中，它可以用于完成連續的監測，以保證端接頭不會發熱到高于絕緣子存在受損風險的限制溫度值。在本發明復合材料的線路電絕緣子中采用一個組合光纖溫度傳感器，有利地使得可以改進輸電網的線路管理設施，因為傳感器可以通知電分配器是否可以增加傳送的電量而不損壞絕緣子。當然，并且不超出本發明的范圍，可以用測量由機械、熱或其他原因引起應力的某些其他類型元件來替代Bragg光柵，它們可以設在光纖內部或外部，但組合在絕緣子中。

參照下面提到的附圖，在以下描述中將更詳細地描述本發明及其特征和優點。

圖1是本發明復合材料絕緣子的示意圖，裝有一個組合的光纖故障傳感器。在這個圖中，已經去除了包圍支承桿的一部分覆蓋層，以便顯示出設在絕緣子內的光纖。

圖2表示了一部分光纖，包括形成組合傳感器的一個Bragg光柵，以測量由機械引起的應力。

圖3表示了光纖的設置，包括一個Bragg光柵并設在本發明的復合材料絕緣子中，以測量由溫度引起的應力。

在圖1中舉例說明的復合材料電絕緣子1是一個線路絕緣子，用于安裝在塔架來支承高壓線路。它包括一個形成實心支柱的剛性絕緣支承桿2，其兩端插入兩個相關的空心金屬端接頭3，3’中。依靠彎邊或依靠膠接，甚至依靠膠接和收縮配合，以常規方式把這些金屬端接頭3，3’固定到支承桿2的兩端。支承桿2由常規的環氧樹脂和玻璃纖維復合材料制成。本發明也應用于變電所的復合材料絕緣子，它包括一個管狀支承桿2，適于構成如高壓/中壓變壓器的電氣設備的一個地面支承腿。