CN106716148A - 电压感测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于高压和/或中压电力承载导体(2)的电压感测设备(1)，电压感测设备包括：径向外电极(3)，该径向外电极可操作为用于感测电力承载导体的电压的感测电容器的第一感测电极；可操作为感测电容器的第二感测电极的径向内电极(2,6)；布置在内电极(2,6)和外电极(3)之间的介电材料(5)，其中至少一个电极(3,2,6)的材料的热膨胀系数被选择成使得该材料补偿影响电压感测电容器的电容的介电材料(5)和/或其它电极(3,2,6)的温度相关的参数。

Description

电压感测设备

本发明涉及用于高压和/或中压承载导体的电压感测设备。特别地，本发明涉及用于高压和/或中压承载导体(诸如配电网络中的缆线)的电压感测设备。本发明还涉及根据本发明可以与传感器一起使用的缆线连接器，并且涉及根据本发明包括传感器的缆线附件。

电力网络的操作者使用电压传感器和电流传感器在传感器的安装位置和各个缆线上监测电力网络的状态。在US 4,963,819中公开了适合于测量架空电力线路的电压的高压电容器的实施例。电容器的电介质直接被安放在电力线导体上，电力线导体充当电容器的一个电极。电容器的另一个电极被安放在电介质的外表面上，并且电容器的另一个电极在每侧由防护环进行保护。在外电容器电极和防护环之间且还在防护环的外边缘处提供了应力控制。电容器可被封闭在接地外壳中，接地外壳可以包含一个或多个电流变压器。

US 2006/020671 A1公开了具有被模塑成固体介电材料的分压器的初级电容和次级电容的电压传感器。优选地通过涂布来构造电容，并且由相同的材料或至少具有介电常数的几乎相同的温度系数的材料制成电容。

WO 2012/052584 A1公开电压测量设备，该电压测量设备包括配置电力承载导体和结构体之间的电场的元件。配置电场的元件包括具有不受温度变化影响的介电特性的绝缘材料的主体。

并且最后DE 24 13 927 A1公开适合于测量电力线的电压的高压电容器。系统包括作为评估设备的一部分的辅助电容器，评估设备生成对应于从外部影响产生的辅助电容器的电容改变的信号。

EP 0 869 369 A2公开用于高压环境的电容式分压器。电容式分压器包括用于补偿分压器的部件的温度相关的行为的校正设备。校正设备基于进行的实验的数据有效地补偿温度相关的行为。

根据现有技术，仍需要提供用于高压和/或中压电力承载导体的电压感测设备，该电压感测设备简单，并且又对于生产有成本效益，并且提供一定量准确性。

本发明解决该问题。本发明提供了用于高压和/或中压电力承载导体的电压感测设备，电压感测设备包括：

-径向外电极，其可操作为用于感测电力承载导体的电压的感测电容器的第一感测电极；

-可操作为感测电容器的第二感测电极的径向内电极；

-布置在内电极和外电极之间的介电材料，

其中至少一个电极的材料的热膨胀系数被选择成使得该材料补偿影响电压感测电容器的电容的介电材料和/或其它电极的温度相关的参数。

一般来讲，根据本发明的电压感测设备可包括在电容式电压传感器组件中。径向外电极、径向内电极，以及布置在电极之间的介电材料可操作为感测电容器。感测电容器可包括在电压传感器组件中。电压传感器组件还可包括次级电容器。感测电容器和次级电容器可串联连接以形成电容式分压器。电容式分压器可操作以感测诸如电力缆线的内导体或缆线连接器或汇流条的电力承载导体的电压。根据本发明的感测电容器还可以被用于其它已知的电路中，例如，作为运算放大器(OP AMP)的电去耦合元件。

在操作中，由于流过电力承载导体的电流，所以电压传感器组件的部件被加热。典型温度范围可以是在-10℃和+90℃或更多之间。由于这些温度改变，所以用于电压感测设备的材料可以改变它们的尺寸和其它特性，诸如相对介电常数。当材料被加热时材料可以伸展并且/或者它们的相对介电常数可以改变。尺寸和/或相对介电常数中的该改变影响感测电容器的电容，感测电容器的电容往往具有不可忽视的温度梯度。

例如，可以通过以下公式(仅对于圆柱形状的电容器是有效的；如果使用其它形式的电容器，则需要使用相应的公式)计算电容的温度相关性：

C＝2πε0εrel*llnRoutRin

其中

C：是感测电容器的电容

ε_rel：是两个电极之间的介电材料的相对介电常数

l：是感测电容器的长度

R_out：是感测电容器的径向外电极的半径

R_in：是感测电容器的径向内电极的半径

ε_rel、l、R_out和R_in可以是温度相关的。

上面所描述的温度相关性可以导致随着改变的温度电压传感器组件的准确性损耗。本发明通过选择电压感测设备的至少一个电极的材料，使得其补偿其它电极和/或介电材料的温度相关的行为或参数，来寻求解决该问题。换句话说，通过例如为径向外电极选择材料，该材料例如保持径向外电极的几何结构在上面所提到的温度范围内，可能禁止内电极和外电极之间的距离随着温度改变。通过此类实施方案，甚至当温度改变时，介电材料可能被维持在外电极的边界内，并且又保持到内电极的距离基本上恒定。解释本发明的原理的另一个方式是径向外电极需要满足以下两个要求：

a)为了可操作为感测电容器的感测电极，径向外电极需要是导电的；并且

b)径向外电极需要在上面所提到的温度范围内随着改变的温度而机械或几何结构稳定，或至少径向外电极需要足够稳定，以禁止介电材料的伸展。

还可能通过为内电极选择适当的材料，影响电压感测设备的电容。当介电材料被牢固地固定到或径向内电极和/或径向外电极时，例如，可以禁止或抑制朝向电压感测设备侧的伸展(例如，径向外电极和径向内电极之间的开口)。这可以例如通过一个或多个电极和介电材料之间的足够大的静摩擦力或通过使用介电材料和一个或两个电极之间的适当的粘结剂或粘合剂来实现。

优化电压感测设备的准确性的附加的方式是当为内电极或外电极选择材料时，还考虑介电材料的介电系数的温度相关性。

径向外电极可以包括能够满足权利要求1的要求的任何种类的导电材料，必须根据权利要求1的要求选择外电极的材料的热膨胀系数，使得该材料补偿其它电极和/或介电材料的温度相关的行为。还可能径向外电极包括涂覆有导电材料的非导电核心部分。如果径向外电极的拉伸模量显著高于介电材料的弹性模量，则对于本发明是有益的。通过这样的配置，由于介电材料的温度上升，所以径向外电极的尺寸不会受任何伸展的影响。用于此类材料的实施例是氮化硼、铝、铜、钢和/或包括这些材料中的任一种的合金。电极还可以包括导电聚合物。

径向外电极可以以这样的方式至少部分地围绕电力承载导体延伸：径向外电极的内表面朝向径向内导体。如果外电极整体围绕电力承载导体延伸，则外电极可以包括圆柱形状。换句话讲，外电极可在电压感测设备的轴向纵切面视图中具有平直的轮廓，使得外电极的内表面的所有部分径向同等接近电力承载导体的中心轴线。平直的轮廓对于保持电压感测设备的总体尺寸较小可能是有利的，并且对于制造可以特别具有成本效益。所有其它形状也是可能的，理想的是，取决于电力承载导体的形状，诸如例如正方形或矩形形状或扇形。如果径向外电极不是整体围绕电力承载导体延伸，相对于径向内电极保持电极在其位置上的附加装置需要被布置在电压感测设备内。

与其它特征无关，径向外电极的径向厚度可以根据使用的材料在1mm和6mm之间，优选地在1mm和3mm之间。

径向内电极可以包括能够满足权利要求1的要求的任何种类的导电材料，必须根据权利要求1的要求选择至少一个电极的材料的热膨胀系数，使得该材料补偿其它电极和/或介电材料的温度相关的行为或参数。用于此类材料的实施例是铜、钢、镍、铝或包括这些材料中的任一种的合金。还可能径向内电极包括涂覆有导电材料的非导电核心部分。电极还可以包括导电聚合物。

径向内电极可以或是电力承载导体自身，或其可以是以这样的方式至少部分地围绕电力承载导体延伸的附加元件：其外表面朝向径向外电极。如果附加元件整体围绕电力承载导体延伸，则附加元件可以包括圆柱形状。换句话讲，径向内电极可在电压感测设备的轴向纵切面视图中具有平直的轮廓，使得径向内电极的内表面的所有部分径向同等接近电力承载导体的中心轴线。平直的轮廓对于保持电压感测设备的总体尺寸较小可是有利的，并且对于制造可特别具有成本效益。所有其它形状如例如上面为径向外电极所列出的形状也是可能的。

在导体是内电极的情况下，内电极的厚度可以与电极的直径一样高。单独的内电极具有0.5mm到3mm(优选地1mm到2mm)的厚度。

两个电极可以包括相同的轴向长度和/或可被布置在相同的轴向位置中。还可能两个电极长度不同和/或相对于彼此具有不同的轴向位置。根据本发明的一个实施方案是在轴向方向上更长的径向内电极作为径向外电极。它们可彼此相互为中心，使得径向内电极在外电极的两端上延伸。这两个电极可相对于彼此以对称的方式进行布置。

布置在内电极和外电极之间的介电材料可以是具有介电特性的任何材料，诸如例如硅氧烷、聚氨酯、高模量乙丙橡胶)、交联聚乙烯或环氧树脂。由于本发明的想法，所以甚至可能为介电材料选择具有高热膨胀系数的材料，因为将通过至少一个电极的温度相关的行为或参数行为补偿该特征。这提供了选择具有合理价格的材料的可能性。介电材料的径向厚度取决于使用的材料，并且例如可以在6mm和14mm之间。

电力承载导体可为缆线连接器，诸如用于中压或高压电力缆线的缆线连接器。缆线连接器可适于接收电力缆线的内导体。它可适于与电力承载缆线例如可释放地或永久性地匹配，或它可适于与附接到电力承载缆线的缆线适配器匹配。缆线连接器可至少部分地导电。它可包括导电表面或导电表面部分。根据本发明缆线连接器可以包括用于接收电压感测设备的部分(例如，径向内电极和/或被布置在径向内电极和电力承载导体之间的接触元件的部分)的接收部分。

电力承载导体还可以为汇流条。汇流条可具有矩形横截面。

根据本发明的具有径向内电极、径向外电极与在径向内电极和径向外电极之间的介电材料的电压感测设备可具有管状形状。换句话讲，它可具有延伸穿过电压感测设备的通道。管状形状电压感测设备可以具有中空圆柱体形状。它可以具有环形形状，即，短管的形状。感测设备可以具有弯管或扭曲管形状。电压感测设备可以具有矩形形状。如上面已经解释的，根据本发明的电压感测设备可以或完全围绕电力导体延伸，或它可以部分地围绕电力承载导体延伸。

根据本发明的一个实施方案，径向内电极包括电力承载导体的一部分。换句话讲，电力承载导体可操作为径向内电极，并且根据本发明的感测电容器包括径向外电极、为电力承载导体自身的径向内电极和介电材料。因为除电力承载导体之外仅需要两个附件部件(例如，径向外电极以及在径向外电极和电力承载导体之间的介电材料)来构建电压感测电容器，所以该实施方案非常有成本效益。因此，电力承载导体满足两个目的，一个是用作导体，并且一个是用作电容器的电极。

在该实施方案中，需要选择径向外电极的材料，以补偿介电材料的相对介电常数的温度相关性和/或电力承载导体的热膨胀系数的温度相关性。

根据另一个实施方案，内电极包括电连接到电力承载导体的单独的电极元件，该单独的电极元件被放置在电力承载导体和径向外电极之间。通过该实施方案，能够设置与电力承载导体的热行为无关的系统。在这样的系统中，可更容易使材料彼此适应，使得可以补偿温度相关性。因此，这样的系统可以提供与之前描述的系统相比甚至更高的准确性。

根据另一个实施方案，任一个或两个电极可围绕电力承载导体布置。对于这样的配置，两个电极可以包括通道，该通道可以接收电力承载导体。轴向通道可适于电力承载导体的形状，例如，轴向通道可例如包括矩形、三角形或任何角、椭圆、卵形或球形或圆形横截面。

根据另一个实施方案，径向外电极和径向内电极的材料的热膨胀系数被选择成使得该材料补偿影响电压感测设备的电容的介电材料和/或其它电极的温度相关的参数。如上面已经指出的，由ε_rel、R_out、R_in和l的温度相关性给出电容的温度相关性。ε_rel的温度相关性是由于随着介电材料的温度降低的密度。R_out、R_in和l的温度相关性是由于电极材料的热膨胀。通过选择径向外电极和径向内电极的材料，可以影响这些相关性，并且如果选择了某些材料组合，则甚至补偿这些相关性。即使选择了具有高温度相关性的介电材料(该介电材料往往与具有低温度相关性的介电材料相比更能负担得起)，也可能实现高水平的准确性。通过使用径向内电极和径向外电极调整或校正系统，可以选择和调整更多参数，这使得更容易通过使用相对有成本效益的材料组合，提供具有相对高准确性的电压感测设备。

根据本发明的另一个实施方案，径向内电极和径向外电极由相同的材料制成。如果径向外电极和径向内电极的材料被选择成使得该材料相同，则随着温度的改变径向外电极和径向内电极行为相同，这引起事实上随着改变的温度电极之间的距离保持基本上相同。由于感测电容器的电容仅取决于ε_rel-电极之间的介电材料的介电系数和l-感测电容器的长度，所以这有助于更高的准确性。由于在生产过程期间需要处理较少数量的不同的材料，所以这样的实施方案可以具有有关成本的优点。

根据本发明的另一个实施方案，径向内电极由具有比径向外电极的材料的热膨胀系数更高的热膨胀系数的材料制成。如果选择具有两个不同的热膨胀系数的两种不同的材料，则还可能补偿上面提到的参数ε_rel-电极之间的介电材料的相对介电常数和l-感测电容器的长度。因而，随着改变的温度，该实施方案可以提供甚至比上面所提到的实施方案更高的准确性，在上面所提到的实施方案中两个电极包括相同的材料。

根据另一个实施方案，接触元件可以被布置在电力承载导体和径向内电极之间。如果内电极是布置在电力承载导体和径向外电极之间的单独的电极元件，则有必要将内电极与电力承载导体电连接。这可以或通过是单独的电极元件且直接接触电力承载导体的内电极来完成。另一个可能性是使用布置在电力承载导体和径向内电极之间的附加的接触元件。因为径向内电极从电力承载导体的热膨胀去耦合，所以提供导体和径向内电极之间的附加的接触元件是有利的。这样可以提供构建具有较低温度相关性且又较高准确性的感测电容器的可能性。

理想的是，接触元件应该是机械可靠的，并且应该耐受可能源于相对于电力承载导体传感器的相对移动的机械力。还应该耐受可能一方面起源于径向内电极的不同的热膨胀和另一方面起源于电力承载导体的不同的热膨胀的机械力。这样的接触元件还应该占据尽可能少的空间，使得传感器可以具有小的尺寸。接触元件可以在电力承载导体和径向内电极之间提供短的电路径。接触元件可以包括弹性部分，弹性部分可以提供电力承载导体之间的自动接触，并且还可以补偿径向内电极和电力承载导体的不同的热膨胀。弹性部分还可以为可靠的机械和电接触提供充分的接触压力。接触元件还可以被弹性支撑，或由弹性材料组成。

接触元件可以包括弹性体材料。弹性体材料可以是导电的，或弹性体材料可以具有导电表面。弹性体材料可以被布置在电力承载导体的外表面上，或在面向电力承载导体的内电极的表面上。

根据本发明的另一个实施方案，电压感测设备包括与径向外电极的至少一个边缘相邻布置的至少一个电接地应力控制元件。根据径向外电极和/或径向内电极的形状，应力控制元件可以包括径向外电极的上面所描述的形状中的任一个，例如，它可以是环形。它可以整体围绕缆线延伸，或它们可以部分地围绕缆线沿周向延伸。应力控制元件可以提供两个益处。一个是控制和影响感测电容器的边缘处的电场线，尤其是径向外电极，使得减小电极之间的击穿的风险。

根据另一个实施方案，径向内电极和/或径向外电极的外边缘被成形为以使在区域中的电场的强度最小化。一个可能性是提供具有圆形或弯曲形状的电极的边缘。弯曲的轮廓可以是有利的，以便减小两个电极之间电击穿的风险。例如，沿传感器的轴向纵截面截取的外电极的弯曲轮廓可操作为几何应力控制。弯曲形状可减小径向外电极的边缘处的场集中度。相同的原理对于径向内电极也是真的。径向内电极和/或径向外电极的边缘可以提供减小电击穿的风险的任何已知的形状，例如，根据罗戈夫斯基(Rogowski)轮廓的形状。将该弯曲的措施应用于外电极和/或内电极可以允许减小电极之间的空间。这继而可节省空间且使传感器的尺寸更小。

根据本发明的另一个实施方案，电压感测设备提供具有布置在径向外电极上且与径向外电极电接触的低压电容的印刷电路板。可以用所有已知的方法建立PCB和径向外电极之间的电连接。PCB可以承载所有已知的和适当的电路，诸如例如第二电容器(低压电容器)。PCB上的电压感测电容器和第二电容器应该被用作如上面所提到的分压器。

还可能根据本发明的电压感测设备提供信号缆线。信号缆线可或直接接触到径向外电极，并且建立径向外电极和PCB之间的电连接，PCB将被布置在高压环境和/或中压环境之外。根据另一个实施方案，还可能PCB被布置在径向外电极上——如上面所提到的——并且连接到PCB的信号缆线被用于传输测量的信号。

根据另一个实施方案，电压感测设备至少部分地或整体围绕电力承载导体的周长延伸。上面已经描述了与该实施方案相关的不同的可能性。如果它仅部分地围绕电力承载导体的周长延伸，则可有必要提供附加的装置——如上面所描述的——用于相对于径向内电极将径向外电极保持在适当位置。

电压感测设备可以被集成到缆线附件中，诸如例如端子、接头或t-主体。这构成传感器的元件的节省空间的布置。电压感测设备还可以包括能够彼此接合的两个或更多个壳体，以形成具有管状形状的电压感测设备。这可以使电压感测设备在距电力承载导体的一端较长的距离处围绕电力承载导体布置。电压感测设备还可以仅包括单件，并且通过被放置在缆线端部上方进行安装。

还可以设计电压感测设备，使得其可以容易地附接和固定到缆线端子。需要设计缆线端子和电压感测设备之间的连接，使得建立导电缆线端部和径向内电极之间的电连接。可以藉由已知的机械元件(诸如例如螺母或螺栓)或通过使用导电粘合剂进行固定。

本发明还包括用于高压电力承载导体和/或中压电力承载导体的缆线连接器，缆线连接器包括适于将缆线连接器电连接到上面所描述的电压感测设备的电极的导电元件。

本发明还涉及包括上面所描述的电压感测设备的缆线附件。

现在将参考以下举例说明了本发明特定实施例的附图更详细地来描述本发明：

图1是根据本发明的电压感测设备的一个实施方案的剖视图；

图2是根据本发明的电压感测设备的另一个实施方案的剖视图；

图3是根据本发明的电压感测设备的电路图；

图4是集成到缆线附件中的根据本发明的电压感测设备的示意性剖视图；

图5是根据本发明的电压感测设备的另一个实施方案的三维视图，以及

图6是图4中所示的电压感测设备的信号缆线的剖视图。

本发明的各种实施方案在本文下面有所描述并在附图中示出，其中类似的元件具有相同的附图标记。

图1示出沿着根据本发明的电压感测设备1的一个实施方案的电力承载导体2的纵向轴线的剖视图。电力承载导体2是高压缆线和/或中压缆线的内电力承载导体部分。电压感测设备1包括径向外电极3，径向外电极3是圆柱形状，并且包括具有圆形横截面的通道4。在该通道4内，布置圆柱形状的介电材料5。例如，径向外电极3可以由铝、铜或钢制成。例如，介电材料可以由硅橡胶制成。

为了提供可以提供高准确性的测量结果的电压感测设备1，介电材料5可以使用粘合剂或增粘剂被附接到径向外电极3。当改变的温度可以影响电压感测设备的部件的几何形状时，这帮助避免电场中的气泡，并且保持介电材料在适当的位置。

如果介电材料是硅橡胶，例如，硅橡胶对金属没有或只有很小的粘附力，则可以被使用的合适的粘合剂是可从德国诺伊斯的3M德国公司(3M Germany GmbH in Neuss,Germany)商购获得的Scotch^TM 1619硅树脂密封材料。例如，将介电材料附接到径向外电极的一个方式是将Scotch^TM 1619硅树脂密封材料施加到径向外电极的内表面，并且在约60℃下在烘箱中固化Scotch^TM 1619硅树脂密封材料大约15分钟或更长。然后，介电材料(例如，硅橡胶)可以被铸模或浇铸到制备的金属部分上或制备的金属部分中。通过使用该具体密封材料，可能在径向外电极和介电材料之间创建比硅橡胶的拉伸强度更高的连续高粘附力。也可以使用其它已知的增粘剂或粘结剂。

图2示出沿着根据本发明的电压感测设备1的另一个实施方案的电力承载导体2的纵向轴线的剖视图。电力承载导体2可以是高压缆线和/或中压缆线的电力承载导体。导体2也可以是被附接到缆线的导体的金属棒。电压感测设备1包括径向外电极3，径向外电极3是圆柱形状，并且包括具有圆形横截面的通道4。在该通道4内，还布置圆柱形状的介电材料5。例如，径向外电极3可以由铝、铜或钢制成。例如，介电材料可以由硅橡胶制成。

图2中所示的实施方案还提供了在可操作为径向内电极6的电力承载导体和介电材料之间的单独的元件，径向内电极6是圆柱形状，并且包括通道7。在该通道7内，布置电力承载导体2。图2中所示的实施方案还提供了布置在通道7内且在电力承载导体2和径向内电极6之间的接触元件8。接触元件8将电力承载导体2与径向内电极6电连接。径向内电极可以例如由铝、铜或钢制成，并且接触元件可以例如由导电有机硅制成。将介电材料附接到径向内电极可以使用与上面参考图1描述的相同的粘合剂、增粘剂或粘结剂和相同的过程。

图2中示出的实施方案还在径向外电极3的每侧上提供应力控制元件9。应力控制元件9可以具有环形，并且可以由铝、铜、钢或导电涂料或与径向外电极3相同的材料制成。应力控制元件9可以被用于禁止径向外电极的边缘的区域中的杂散场。

可以例如用有机硅材料包覆模制图1或图2中所示的布置。

图2中所示的电压感测设备1的可能的布置可以提供由8硅树脂(例如，Powersil600)包覆模制的铝制成的径向内电极和由铝制成的径向外电极。另一个实施例是由8mm硅树脂包覆模制的铝制成的径向内电极和氮化硼的径向外电极。另一个实施例是由9mm硅树脂包覆模制的铝制成的径向内电极和由黄铜CuZn37制成的径向外电极。然而图2中所示的电压感测设备1的另一个实施例是由10mm硅树脂包覆模制的铝制成的径向内电极和由不锈钢(例如，1.4878或1.4301)制成的径向外电极。材料的所有其它组合也是可能的。

图3是根据本发明的电压感测设备1的电路图。感测电容器1具有径向外电极3和径向内电极6。径向内电极6通过接触元件8与高压电力网络和/或中压电力网络的电力承载导体电连接。感测电容器1与次级电容器11串联电连接，使得感测电容器1和次级电容器11可以被操作作为电容式分压器。次级电容器11可以被布置在印刷电路板(PCB)元件12上。可以非常接近电压感测设备1甚至与径向外电极3直接接触地布置PCB元件12。在该情况下，可以经由PCB元件的暴露的导电区域形成PCB元件12和径向外电极3之间的电接触。供选择地，可以在距电压感测电容器1一定距离处布置PCB元件12，并且PCB元件12可以通过例如导线电连接到径向外电极。次级电容器11的一侧电连接到电压感测电容器1，并且另一侧电连接到接地。

因为电力承载导体2经由接触元件8电连接到径向内电极6，可以通过测量径向内电极6的电压完成测量电力承载导体2的电压。通过测量跨越次级电容器11的电压来测量感测电压感测设备1的径向内电极6的对地电压。因而，次级电容器经由传感器导线14和接地导线15电连接到测量设备13。测量设备13经由传感器导线14和接地导线15并联地电连接到次级电容器11。测量设备13经由导电或半导电元件16电连接到接地。

在上面描述的电容式分压器中，通过测量跨越次级电容器11的电压感测电力承载导体2的电压。供选择地，可以通过测量通过电压感测设备1的电流感测电力承载导体2的电压。

图4是集成到缆线附件30中的根据本发明的电压感测设备1的示意性剖视图。缆线附件30包括电力承载导体2和具有裙缘32的隔离31。集成到缆线附件的隔离31中的根据本发明的电压感测设备1可以包括参考图1和/或图2描述的所有部件，所有部件为感测电极3，可选地在感测电极3的两侧上的两个应力控制元件9。电压感测设备1还可以包括径向内电极，径向内电极可以或是电力承载导体自身或图2中所示的单独的电极元件6。图4中所示的电压感测设备1还包括电连接(缆线)33，以将电压感测设备1例如与低压电容电连接。

图5是根据本发明的电压感测设备1的另一个实施方案的三维视图。该实施方案与提供电力承载导体2和围绕电力承载导体延伸的绝缘层17的缆线端子一起使用。

根据该实施方案的电压感测设备1包括径向内电极6以及径向外电极3。在两个电极6和电极3之间布置介电材料5。两个电极6和电极3可以由相同的材料制成，该相同的材料可以是在描述的概述部分中列出的所有材料。电极6和电极3还可以由不同的材料或材料组合制成。介电材料5可以是硅树脂或聚乙烯或任何其它非导电材料，例如，在描述的概述部分中提到的这些。可能在两个电极6和电极3之间且围绕电极6和电极3模制介电材料5。还可能通过使用上面所提到的粘合剂、粘结剂或增粘剂中的任一个，将介电材料固定到一个或两个电极。

径向内电极6直接连接到电力承载导体2，可以例如使电力承载导体2成形为如同耳状物。电力承载导体的端部的所有其它已知的形状也是可能的。径向外电极3使用介电材料5与径向内电极6电分离。介电材料需要提供足够高的介电强度，以耐受高压和/或中压。

图5中所示的实施方案是仅部分围绕电力承载导体延伸的电压感测设备1。还可能提供如图5中所示的完全围绕电力承载导体延伸的等同实施方案。

径向外电极3可以提供印刷电路板(图5中未示出)，印刷电路板电连接到径向外电极3，并且可以包括低压电容。电压感测设备1和PCB元件12的低压电容可以电连接到图3中所示的电路。

高压信号缆线可以连接到PCB元件12，以便将测量的数据传输出高压区域，并且将地电势接到PCB元件12。还可能将高压信号缆线的一端电连接到径向外电极3，并且高压信号缆线的另一端电连接到在该情况下将位于低压环境中的PCB。

以具体高压方式使电极成形为具有圆形边缘，以保持模制的介电主体中的电场强度低于所使用的材料的限制。

在图6中的横截面中示出高压信号缆线。必须设计高压信号缆线，使得其可以被用于高压环境中。因而，高压信号缆线在其径向外侧处提供高压绝缘物25。在该绝缘物25下面放置处于地电势的导电丝网24。附加的绝缘物23被预知在金属筛之下，并且导体22被放置在附加的绝缘物23内部。高压信号缆线需要连接到PCB元件12和/或径向外电极3，以这样的方式以耐受高压和/或中压。

根据该实施方案的电压感测设备的益处是其可以容易地被放置在缆线的端部，而不需要拿走任何绝缘物。

Claims (15)

1.一种用于高压和/或中压电力承载导体(2)的电压感测设备(1)，

所述电压感测设备包括：

-径向外电极(3)，所述径向外电极可操作为用于感测所述电力承载导体的电压的感测电容器的第一感测电极；

-径向内电极(2,6)，所述径向内电极可操作为所述感测电容器的第二感测电极；

-介电材料(5)，所述介电材料布置在所述内电极(2,6)和所述外电极(3)之间，

其中至少一个电极(3,2,6)的材料的热膨胀系数被选择成使得所述材料补偿影响所述电压感测电容器的电容的所述介电材料(5)和/或其它电极(3,2,6)的温度相关的参数。

2.根据权利要求1所述的电压感测设备，其中所述内电极包括所述电力承载导体(2)的一部分。

3.根据权利要求1所述的电压感测设备，其中所述内电极包括单独的电极元件(6)，所述单独的电极元件被放置在所述电力承载导体(2)和所述径向外电极(3)之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，其中任一个或两个电极(3,6)可围绕所述电力承载导体(2)布置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，其中所述径向外电极(3)和/或所述径向内电极(2,6)的所述材料的所述热膨胀系数被选择成使得所述材料补偿影响所述电压感测电容器的所述电容的所述介电材料(5)和/或所述其它电极(3,2,6)的所述温度相关的参数。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，其中所述径向内电极(2,6)由具有比所述径向外电极(3)的所述材料的所述热膨胀系数更高的热膨胀系数的材料制成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，包括布置在所述电力承载导体(2)和所述径向内电极(6)之间的接触元件(8)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，包括与所述径向外电极(3)的至少一个边缘相邻布置的至少一个接地应力控制元件(9)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，其中所述径向内电极(6)和/或所述径向外电极(3)的外边缘被成形为以使在电极边缘的区域中的电场的强度最小化。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，包括具有布置在所述径向外电极(3)上且与所述径向外电极电接触的低压电容(11)的印刷电路板(PCB)(12)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，包括将所述径向外电极(3)与PCB接触的信号缆线(21)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，其中所述电压感测设备(1)至少部分地或整体地围绕所述电力承载导体(2)的周长延伸。

13.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，其中所述电压感测设备(1)被集成到缆线附件中。

14.根据前述权利要求中任一项所述的电压感测设备，其中所述电压感测设备(1)被设计成使得所述电压感测设备可容易地附接到缆线端子。

15.一种包括根据权利要求1至14中任一项所述的电压感测设备的缆线附件。