[发明专利]光导纤维嵌入型复合绝缘子及其制造方法

说明书

本发明涉及光导纤维嵌入型复合绝缘子，这种绝缘子主要用于探测系统，以便查找出电力传输线和变电站等处的故障点，以及涉及到制造这种绝缘子的方法。

此前，为了自动寻找电力系统中的故障点，已经应用了光导纤维嵌入型复合绝缘子，它们能将电源测光敏感器发出的信号传送到接地侧的探测器，且能维护电气绝缘性能。

已知有许多不同类型的光导纤维嵌入型复合式绝缘子，其中的一项已知技术是沿陶瓷绝缘子主体轴线膛一个透孔，其中插进了一或两根光导纤维，并且该穿孔的一部分或整个穿孔充以有机绝缘材料，例如用硅橡胶或环氧树脂等将该光导纤维密封在穿孔中，并防止该绝缘子爬距的降低。其中还有一项已知技术是，在其中具有一个穿透孔和一根光导纤维的整个陶瓷绝缘子被加热，并把熔化的玻璃倾倒在整个穿孔或其一部分中，用以将该光导纤维密封在该穿孔中。

但是，在上述用有机材料的密封中，有机密封材料和陶瓷主体彼此的热膨胀系统数大不相同，以致发生这样的问题，即有机密封材料加速劣化并且由于应用环境中温度变化所产生的热应力有时会使光导纤维损坏。况且有机密封材料有一个问题，那就是它易于在长期使用下导致漏电痕迹的形成等，所以长时使用时它的可靠性不好。

同样，上述密封采用无机材料或玻璃陶瓷绝缘子必须全长地被加热，以致出现需要一个大型设备的问题，这样会增加投资费用，而且消耗的电力大，增加了运行费用，此外，为了熔化玻璃而加热整个绝缘子和光导纤维时，问题发生在：光导纤维的涂层被烤焦，以致光导纤维容易被损坏，并且从绝缘子终端延伸该光导纤维的结构难于获得，为了排除这些问题，在用玻璃密封之后，裸露在绝缘子端面处的光导纤维表面不得不进行光学抛光并用金属包头（Ferrule）包上等等，以致出现各种复杂和昂贵的制造步骤的其它问题。

为了解决上述诸问题，本申请人在其日本的专利申请早期公开号NO.1-246，724（美国专利4，921，322）中提出了两种密封方法，如附图4和5所示。

在图4所示的密封方法中，一个绝缘子31和一根光导纤维3被固定住，用夹具26A、26B固定该绝缘子31，及用夹具24A、24B固定光导纤维3，这些夹具被构成这种方式，即它们的垂直和水平间距可以根据绝缘子31和光导纤维3的位置进行调节，绝缘子31已经完成了初步加热，为了熔化玻璃设置了一个感应加热炉21，一个热鼓风管22和一个冷却管23。下一步，绝缘子31的上端被从热鼓风管22来的热风加热的温度例如550℃±20℃，加热5分钟，然后填充以一种密封玻璃，期望在例如500℃在感应加热炉中熔化，填充到该穿透孔的密封部分。在填充密封玻璃达到一期望量，结束该绝缘子31该端的密封操作之后，将绝缘子31翻转过来，并如上述地进行绝缘子31下端部上同样的填充玻璃的操作，完成该密封程序。该冷却管23是为了防止固定光导纤维3的夹具24A、24B受热之用。

然而，图4所示的方法甚至具有下述缺点，即当无机玻璃在受热熔化之后填到密封部分中时，陶瓷绝缘子31包围该无机玻璃的邻近部分能被加热到该无机玻璃的温度以下，尽管玻璃已被热风初步地加热，而它仍受到不合适地膨胀，其结果，当无机玻璃冷却并固化时，拉张应力施加在陶瓷绝缘子31内无机玻璃和其邻近部分上，以致在该密封的有机玻璃中易于形成裂痕。还有，该加热并熔化的无机玻璃是难于维持一个恒定状态的。况且填充加热并熔化的无机玻璃到穿透孔的密封部分时，会发生诸如把光导纤维3的包层部分烧伤这样的损坏光导纤维3的高度危险。

在图5所示的密封方法中，首先制出一个初级密封元件41，即是在相对于穿透孔2的端部光导纤维3的位置处设置的一个导电陶瓷或金属管37，它的外径大小能插在穿透孔2中，并有一个间隔片5和一个密封玻璃34设在管37中，形成初级密封元件41，用于将光导纤维3封闭在其中。

下一步，用该初级密封元件41包围起来的光导纤维3被插到绝缘子31的穿透孔2中，置放或定位该初级密封元件41在穿透孔2的端部，如图5所示。这时，密封玻璃34最好是糊状被插在初级密封元件41的管37的外圆周面与穿透孔2的内圆周面之间。此后，将一高频感应加热设备42定位在相当于穿透孔2的端部位置处，并产生高频感应加热。导电陶瓷或金属管37彼此热量感应加热，所以被置于初级密封元件41的管37外圆周面与穿透孔2的内圆周面之间的密封玻璃34被熔化，完成该密封操作。然后，在围绕光导纤维3的密封了的端部设置硅橡胶等做的一个保护元件，以保护该密封的端部。