[發明專利]一種全光纖電流互感器傳感頭

在審

• 申請號: 201710320254.5
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107037253A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 張書源;王新剛;李軍;李洪全;閆冠峰;丁浩;張猛;商和龍;周康
• 申請（專利權）人: 山東電力設備有限公司
• 主分類號: G01R15/24
• 分類號: G01R15/24;G01K13/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本發明涉及一種電流互感器傳感頭，具體涉及一種全光纖電流互感器傳感頭。

背景技術

隨著電力系統向高電壓大電流方向發展，傳統的電磁式電流互感器盡管比較成熟，但亦存在著一定的缺陷，敏感環體積大、成本高、絕緣結構復雜、存在磁飽和現象等不足。Rogowski線圈式電子式電流互感器盡管其敏感環無磁飽和現象，但是其高壓側為有源電路，對互感器的可靠性會產生一定的影響，且該敏感環對二次負載和安裝要求比較高，需要采取磁屏蔽。于是，全光纖電流互感器應運而生，它具有無磁飽和、安全性能高、電流范圍廣等顯著的優越性能，取代傳統的電磁式電流互感器已然成為必然趨勢，是現代電力系統走向數字化、向高電壓大電流發展的必要需求。

全光纖電流互感器是基于法拉第磁光效應原理、以光纖為敏感元件和傳輸途徑，法拉第響應速度快、頻譜范圍寬、傳輸畸變小、損耗小。但目前光纖電流互感器系統也存在一定問題，尤其傳感頭的精度成為制約著全光纖電流互感器工程化普及的關鍵因素。傳感頭內部包含了互感器的敏感部分(1/4波片、傳感光纖、反射鏡等器件)，繞制在結構的骨架上，并封裝密閉而成。由于系統的精度受線性雙折射影響較大，而光纖線性雙折射的大小對溫度、應力、震動等環境因素較為敏感。因此，為保證全光纖電流互感器的準確度和穩定性，傳感頭的制作就成為了一個至關重要的環節。

專利《光纖電流傳感器敏感線圈的制備方法》(申請號為200810116486.X)公開了一種線圈的制備方法，但其在結構上存在著一定的不足：其主體結構上用的是單一的環狀凹槽，無法穩定的固定光纖結構，亦無法合理的安排光纖長度及其光學器件的布置情況，內部繞制較亂，條理性差。

專利《一種反射式光纖電流傳感器的敏感線圈的制備方法》(申請號為200810226743.5)和《一種全光纖電子式電流互感器敏感環》(申請號為200910237041.0)公開了一種光纖互感器敏感環的制備方法，但實際上存在一定的缺陷：在架構上，兩者采用了非常相似的結構形式，即阿基米德螺旋曲線(或稱平面漸開螺旋曲線)的U型槽，結構加工成型后，光纖只能沿該槽繞制，從很大程度上限制了光纖長度的選擇和光學器件的布置等。

專利《一種全光纖電流互感器傳感頭》(申請號為201310089467.3)公開了一種傳感頭結構的制作方法，但也存在一定的缺陷：通過環形骨架來構造光纖路徑，但這種結構在光纖繞制環節將面臨較大的困難，在保持光纖既不松弛也不會過分拉緊的情況下，不易將光纖均勻的纏繞在環形骨架。而且在長時間運行后，光纖在環形骨架上易產生偏移，影響光學參數。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種可靠性高、體積小、重量輕、制備簡單的全光纖電流互感器傳感頭。

為解決上述問題，本發明采取的技術方案為：一種全光纖電流互感器傳感頭，包括傳感頭本體及與其配合的傳感頭上蓋，傳感頭本體上表面設置有光纖出口槽和至少三個內徑不同的環形繞線槽；光纖溫度傳感器的光纖纏繞于最外層繞線槽，傳感光纖纏繞于內部繞線槽；所述的光纖出口槽為兩相鄰內部繞線槽之間的槽壁上開設的槽口；在傳感頭本體一側設有凸角，所述凸角處設置有用于固定引出傳感光纖和光纖溫度傳感器光纖的固定卡槽。

傳感頭本體和傳感頭上蓋通過螺栓連接在一起，并進行適當的密封處理。

最外層繞線槽為光纖溫度傳感器光纖及探頭布置槽，可以隨心的將溫度傳感器的探頭固定在任何位置，準確獲取即時溫度。傳感光纖在繞制過程中，可以自由的通過光纖出口槽在各個內部繞線槽之間交替繞制，方便控制傳感光纖長度和配置各個器件的位置。光纖出口槽的設置方便繞線時的繞出繞入，使得在裝配過程中對光纖的長度及光學器件的位置可以隨心的調整，保證傳感光纖的有效長度；同時較為方便的調整溫度傳感器探頭、光纖熔點的相對位置，減少其所受環境影響，測得準確數值。

本申請中的內部繞線槽是用來放置穿過毛細管的傳感光纖的，由于傳感光纖長度及閉合對精度影響很大，設計了光纖出口槽使傳感光纖可以來回進出內徑不同的兩個傳感光纖槽，這樣實現了傳感光纖長度上的調節和傳感光纖閉合。

本申請中的凸角設計中包含傳感光纖、溫度傳感器的出口，且內部設有多出卡箍卡槽用以固定，保證不滑動、脫落。

所述的傳感光纖外穿有毛細管作為保護管。