CN104641243B - 具有电缆连接端子的中压或高压装置 - Google Patents

具有电缆连接端子的中压或高压装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有电缆连接端子和电压传感器的中压或高压装置，其中所述电压传感器具有电阻性分压器(3，5)和屏蔽电极(10，11)。为了增强在中压或高压杆状部分的电压测量准确度，电压传感器被应用为电压传感器模块，其集成在另一电缆连接端子中，并且所述屏蔽电极为电压传感器模块的集成部分或者端子的绝缘壳体部分的集成部分。

Description

具有电缆连接端子的中压或高压装置
技术领域
本发明涉及一种具有电缆连接端子和电压传感器的中压或高压装置，其中所述电压传感器具有电阻性分压器和屏蔽电极。
背景技术
已知使用电阻性和/或电容性分压器的设备用于电压测量和/或用于保护目的。这种在中压或高压电平操作的设备，可能暴露于强的电场，所述电场被放置在非常接近的附近，主要在低功率输出的情况下可能会影响测量的量，或在绝缘材料上或此类设备的表面上可能会引进高介电应力。在室外安装的情况下，在下雨或潮湿的条件下，这可能改变电场分布由此造成测量的电压电平的误差，或者引起设备表面上的电晕或者设备内增加的局部放电电平，可以观察到进一步的影响。
分压器包括绝缘体，其容纳一端被连接到高压并且另一端连接到低压阻抗的高压阻抗。低压阻抗需要被连接到地。这种阻抗分压器的输出通过两条导线和/或电缆来完成。
这种简单测量装置的缺点是较易受寄生电容的影响以及由此可能改变测量的电压的准确性，为保护和/或测量目的提供不准确的值。
大多数已知电压传感器使用总是针对特定应用和针对电压传感尺寸以及使用的原理设计的特定屏蔽电极。通用阻抗分压器具有绝缘体，其容纳一端被连接到高压并且另一端连接到低压阻抗的阻抗。高压阻抗和低压阻抗两者形成具有给定分压比的分压器。分压器通过地连接接地。输出导线从电缆穿过，所述电缆被屏蔽以最小化外部场对穿过所述输出导线的低压信号的影响。为了减少从外部电压源或场的电容性拾取，屏蔽电极围绕分压器使用。
除了外部影响，屏蔽电极改进在绝缘体表面或绝缘体内的电场分布，从而实现设备更高的介电耐受度。
利用屏蔽电极最小化分压器的敏感性，所述分压器朝向到高压或者到连接 到高电势的其他周围设备的外部连接。
发明内容
本发明的一个目的在于，增强在中压和/或高压设备处的电压测量准确度。
这一问题由本发明通过以下方式解决，所述电压传感器被应用为电压传感器模块，其集成在另一电缆连接端子中，并且所述屏蔽电极为电压传感器模块的集成部分或者端子的绝缘壳体部分的集成部分。由此，电压测量能够以较高准确度发生。
在又一有利实施方式中，所述屏蔽电极以以下方式以不同的圆锥形状被应用在电阻性分压器的低压和高压侧，即屏蔽电极在低压侧的开口直径大于所述屏蔽电极在高压侧的开口直径。
有利的特定实施例为另一电缆连接端子壳体以以下方式至少在内表面包括具有圆锥形状的开口，即圆锥直径从内部到外部增加，并且至少圆锥的内表面覆盖有导电层或半导体层，并且所述电阻性电压传感器分压器以以下方式被定位，即所述高压侧被放置在端子开口的具有较小内径的一侧，并且所述高压侧放置在端子壳体开口的较大直径处。通过这一替换实施例，可能的是，如果端子开口的内表面覆盖有作为一种类型的集成屏蔽电极的导电层，则使独立屏蔽元件废弃。这种电极层也可以位于端子壳体内部或者在其外周长上。
在又一有利的实施例中，另一电缆连接端子被相邻地应用到开关设备或其它高压或中压装置的操作电缆连接的电缆端子，例如在杆状部分的输出部侧。
又一有利实施例为所述电压传感器模块电连接到另一电缆连接端子。
又一有利实施例为，所述电压传感器被应用为电压传感器模块，其集成在另一电缆连接端子中，并且所述屏蔽电极为所述电压传感器模块的集成部分或者端子的绝缘壳体部分的集成部分，并且替代电阻性分压器，仅低压和高压电极被应用于电压传感目的。
又一有利实施例为，所述高压屏蔽电极和所述低压屏蔽电极相对于彼此被布置，由此它们至少部分地重叠。这使得电压测量的准确度进一步增强。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个有利实施例的布置；
图2示出了根据本发明的另一个有利实施例的布置；和
图3示出了屏蔽电极对电气参数和阻抗分压器的输出信号的效应。
具体实施方式
图1和图2中示出了本发明的有利实施例。
在图2中，提出的发明建议使用屏蔽电极，其中上部屏蔽电极10具有圆锥形状，该圆锥形状沿着其轴离电阻性分压器3的距离增加。这与在电阻性分压器内部的电势降低是一致的。由于这种电极10设计，实现了电极10和电阻器3之间的绝缘材料的恒定电应力。下部屏蔽电极11也具有圆锥形状，但是位于与上部电极10的相反方向。
在下部屏蔽电极11具有与上部电极10的最大直径K相比相同或较低的最大直径L时，实现了对于分压器主体2的独立柱状隔离器形状的最佳介电和最准确的结果。在此情况中，设计以这种方式被优化以尽可能多地由高压电极10屏蔽，以便最小化来自到高压系统的连接的寄生电容的效应。
在电阻性分压器的应用不作为独立设备而是集成到系统的例如电缆端子的其它部分中时，让连接到地电势的下部屏蔽电极11比连接到高压电势的上部电极10更大是更好的。图1示出了具有高压端子20的这种配置。
最小相位误差可以通过将较小电极至少部分放置在较大电极的内部并在它们之间保持足够距离B来实现。
又一实施例可以为不使用电阻性分压器。但是电压测量装置由屏蔽电极组成而没有电阻性分压器，由此电压测量装置仅基于屏蔽电极，从而形成一种电容性分压器。
此外，如果绝缘体的端子开口的内表面将被覆盖在具有导电材料的内表面中，则在电容性测量和电阻性测量这两种情况中的屏蔽电极可以被废弃，作为独立的屏蔽元件。
又一有利实施例为，所述电压传感器被应用为电压传感器模块，其集成在另一电缆连接端子中，并且所述屏蔽电极为所述电压传感器模块的集成部分或者端子的绝缘壳体部分的集成部分，并且所述屏蔽电极被用于针对电压检测目的的电压指示，而电压传感器模块被用于电压测量目的。
又一实施例为，所述高压屏蔽电极和所述低压屏蔽电极相对于彼此被布置，由此它们从外部来看至少部分地重叠。
在又一改进中给出，当使用高压电极时，所述开口的形状不是圆锥而是椭圆形或抛物线形。
又一改进为，每个电极的端部为具有0.1毫米的最小半径的圆形。
此外有利的是，所述电极至少部分由能够分配电势的导电材料制成。
最后一个重要的改进是，当由屏蔽电极创建的电容性电阻的分压比与电阻性分压器的电阻器R1和R2的分压比匹配时，实现最小相位误差。
图3描述了屏蔽电极对电气参数和阻抗分压器的输出信号的效应。在电阻性分压器的情况中，电阻器R1和R2以一种方式被选择以实现所需的分压(变换)比。引入到电路的任何电容引起输出信号相比于测得的(输入)信号的相位误差(移位)。Ce电容主要由屏蔽电极(如果使用的话)的形状和位置影响。Ccable电容主要由电缆8电容引起。在由电容Ce和Ccable引起的电抗的分压比与电阻器R1和R2的分压比匹配时，实现最小相位误差。

Claims (10)

1.一种具有电缆连接端子和电压传感器的中压或高压装置，其中，所述中压或高压装置包括隔离器、母线、套管、电缆端子或杆状部分，所述电压传感器具有电阻性分压器和屏蔽电极，其特征在于，
所述电压传感器被应用为电压传感器模块，其集成在另一电缆连接端子中，并且所述屏蔽电极为所述电压传感器模块的集成部分或者所述另一电缆连接端子的绝缘壳体部分的集成部分，
并且所述屏蔽电极以以下方式以不同的圆锥形状被应用在电阻性分压器的低压和高压侧，即所述屏蔽电极在低压侧的开口直径大于所述屏蔽电极在高压侧的开口直径。
2.根据权利要求1所述的中压或高压装置，其特征在于，
所述另一电缆连接端子壳体以以下方式至少在内表面包括具有圆锥形状的开口，即圆锥直径从内部到外部增加，并且至少该开口的所述圆锥的内表面覆盖有导电层，并且所述电阻性分压器以以下方式被定位，即所述高压侧被放置在端子开口的具有较小内径的一侧，并且所述低压侧放置在端子壳体开口的较大直径处。
3.根据权利要求1或2所述的中压或高压装置，其特征在于，
所述另一电缆连接端子在母线或隔离器或开关设备杆状部分的输出部侧，被相邻地应用到所述母线或隔离器或开关设备的操作电缆连接的电缆端子。
4.根据权利要求1或2所述的中压或高压装置，其特征在于，
所述电压传感器模块电连接到所述另一电缆连接端子。
5.根据权利要求1或2所述的中压或高压装置，其特征在于，
代替电阻性分压器，仅低压和高压电极被应用于电压传感目的。
6.根据权利要求1或2所述的中压或高压装置，其特征在于，
所述屏蔽电极被用于针对电压检测目的的电压指示，而电压传感器模块被用于电压测量目的。
7.根据权利要求2所述的中压或高压装置，其特征在于，
当使用高压电极时，所述端子壳体的开口的形状不是圆锥而是椭圆形或抛物线形。
8.根据权利要求7所述的中压或高压装置，其特征在于，
每个屏蔽电极的端部是具有至少0.1毫米的半径的圆形。
9.根据权利要求8所述的中压或高压装置，其特征在于，
所述屏蔽电极至少部分由能够分配电势的导电材料制成。
10.根据权利要求1所述的中压或高压装置，其特征在于，
当由屏蔽电极创建的电容性电阻的分压比与电阻性分压器的电阻器R1和R2的分压比匹配时，实现最小相位误差。
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