[发明专利]一种用于GIS腔体的光纤气密引出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用改进型的金属化封装工艺对GIS腔体的光纤进行气密引出的方法。

背景技术

近年来，在电力系统GIS应用中，光学元件由于其自身优良的绝缘性能被国内外企业、高校等广泛采纳。为了确保GIS系统的可靠性，一般采用灭弧能力和绝缘强度较高的六氟化硫(SF₆)气体进行填充。一般的，SF₆气体的额定运行压力为0.11～0.70MPa，年漏气率小于1％，随之就会产生光学元件的光纤在GIS腔体引出端的气密问题。目前的密封技术基本上是直接采用胶对光纤引出端进行固化，这种方法尽管保证了GIS腔体的气密性，但是存在SF₆气压和胶对光纤作用的应力太大，容易造成光纤断裂和损坏，降低GIS系统可靠性等问题。因此如何保证GIS腔体的气密性是整个GIS系统可靠运行的关键所在。

目前，光纤金属化封装技术一般用于光纤气密封装盒等诸多应用，在这些应用方式中，气密封装处不存在内外的压力差，对金属化光纤的抗压强度要求很低，因而对光纤金属化封装的要求不高。如专利申请号为200420057817.4，名称为《光纤敏感元件金属化封装结构》的专利公开的一种金属化封装结构，该结构仅对光纤敏感元件金属化进行了简单的叙述，并未考虑现实应用中的气密环境、气压条件。但是在GIS系统中，由于SF₆气压高于外界环境气压，采用该种光纤金属化封装技术已不能完全满足要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种气密性好、光纤受力均衡，可确保GIS腔体的抗压强度和绝缘性能的光纤气密引出方法。

本发明的技术解决方案是：一种用于GIS腔体的光纤气密引出方法，步骤如下：

(1)在GIS腔体(1)的安装法兰(4)上安装光纤引出法兰(2)，光纤引出法兰(2)与安装法兰(4)之间通过密封圈(5)进行气密；

(2)在光纤引出法兰(2)的中心处打光纤穿通孔(7)，所述光纤穿通孔(7)穿过安装法兰(4)并与GIS腔体(1)的内部连通；

(3)将GIS腔体(1)中光学元件的尾纤进行金属化封装形成金属化光纤(3)，然后在金属化光纤(3)上套接金属管(6)，金属化光纤(3)与金属管(6)之间通过金属焊料焊接在一起；

(4)将金属管(6)穿过光纤穿通孔(7)，并采用双组份环氧树脂胶对光纤穿通孔(7)进行灌封固化，使得双组份环氧树脂胶完全填充光纤穿通孔(7)的空隙；

(5)对步骤(4)得到的结构进行热处理，使得双组份环氧树脂胶达到稳定状态；

(6)给固化后的金属化光纤(3)和金属管(6)附加保护装置。

所述步骤(4)中采用双组份环氧树脂胶对光纤穿通孔(7)进行灌封固化前需要对双组份环氧树脂胶进行预处理，方法为：首先在双组份环氧树脂胶中掺入镍粉，镍粉与双组份环氧树脂胶的重量比为1∶2，然后通过离心机对掺入镍粉后的双组份环氧树脂胶进行离心脱胶，离心机转速为1800转/min～2100转/min，持续时间为4～10min。

所述的金属管(6)为镍管。

所述步骤(5)中进行热处理的方法为：将步骤(4)得到的结构放入真空加热箱中保持0.5～1小时，真空加热箱内的真空度为0.2×10⁵～0.8×10⁵pa，加热温度为60～90℃，0.5～1小时后，将真空加热箱的温度上调为100～130℃，持续时间为20～40分钟，真空加热箱内的真空度保持不变；随后将经过真空加热处理后的结构在65～85℃下存储12～36小时，最后，以10℃/min的升降温速率在-55℃～85℃的温度范围内对存储12～36小时后的结构进行循环处理，共循环8～12次。

所述的双组份环氧树脂胶的牌号为353ND。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明方法采用了光纤金属化封装技术并应用于GIS腔体的光学元件，该方法有效地解决了GIS腔体光学元件气密性难、光纤受力不均的问题，同时使光学元件与金属化光纤一体化，减少了熔接头，有利于GIS系统的稳定可靠；

(2)本发明方法在固化前进行的预处理，避免了因GIS腔体与外界环境存在的气压差所造成的光纤引出端气体泄漏，确保了GIS系统的抗压强度和绝缘性能；

(3)本发明方法对所采用的牌号为353ND的双组份环氧树脂胶进行热处理，极大地减小了胶对金属化光纤所产生的应力，避免了金属化光纤断裂和损伤现象，提高了金属化光纤的可靠性。

附图说明