CN111133320B - 具有用于高电压连接器的分立阻抗元件的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量可分离连接器(2)中的HV/MV电力网络中的电压的传感器(3)，该传感器包括：‑适配器元件(11)，该适配器元件包括适于机械联接和电联接到可分离连接器(2)的高电压导体(7)并且从可分离连接器接收HV/MV电压的高电压连接件，‑传感器主体(12)，该传感器主体适于机械联接和电联接到适配器元件(11)，并且该传感器主体包括具有多个分立阻抗元件的分配器组件(24)和低电压连接件(42)，多个分立阻抗元件被串联电连接以便可操作为用于感测电压的分压器，该低电压连接件(42)被配置为提供与存在于HV/MV电力网络中的高电压信号相对应的低电压信号，其中适配器元件(11)和传感器主体(12)是适于被安装到可分离连接器(2)的独立元件，其中适配器元件被配置为被安装在可分离连接器和传感器主体之间。

Description

具有用于高电压连接器的分立阻抗元件的传感器

本发明涉及一种用于测量存在于可分离连接器中的高电压或中电压(HV/MV)电力网络中的电压的传感器。本发明还涉及一种包括HV/MV电力导体、可分离连接器以及根据本发明的传感器的电力网络。

随着电力分配由于可再生能源和分布式发电的出现而变得更复杂，智能配电和相关联的电感测变得更有用甚至必要。有用的感测可包括感测电压、感测电流以及还显示在电力分配网络内的各种位置处的电压和电流之间的关系。

许多现有的相对高电压变压器和开关装置具有用于电缆配件的专用但有限的空间，尤其是在较高电压应用(例如，5kV至69kV或更高)中。此类电缆配件连接件有时被称为可分离连接器诸如弯头形连接器或T形主体。这些电缆配件连接件可为所谓的插头、插件或后插入件提供空间。

许多电缆配件实现测试点以提供位于电缆配件的屏蔽和绝缘导体上的线路电压的标定分数。这些测试点的历史用途为用于指示存在于变压器或开关装置处的线路电压。通常，这些测试点不提供现代电网自动化电力质量和控制应用所需的电压比率精度，该精度可为例如±0.5伏特。

测量电缆配件处的电压的其他挑战可例如为高电压变压器和开关装置中的有限空间。此外，由于高电压应用以及所使用的屏蔽和绝缘导体，因此为了提供所需的安全性，特殊要求是必要的。本上下文中一个重要方面是需要避免可夹带组件的部件之间空气的空隙和其他空间。另外，重要的是使所有必要的部件充分屏蔽。另一个重要方面是提供一种易于安装的传感器解决方案。

在本上下文中，EP 2 605 023 A1公开了容纳在插头连接器内的电阻分压器，该插件连接器可插入到高电压配电单元中。电阻分压器包括由布置成锯齿形状的电介质支撑的多个电阻元件。电阻分压器可用于测量高电压应用中的电压。

又如，DE 10 2015 000 301公开了用于具有集成传感器组件的HV/MV电力网络的可分离连接器。

鉴于上述情况，仍然需要提供一种用于测量MV/HV应用中的电压的简单另选的解决方案，该解决方案提供了一定精度的测量结果，还提供了一种保存系统并且易于安装。

本发明提供了一种用于测量可分离连接器中的高电压或中电压(HV/MV)电力网络中的电压的传感器，该传感器包括：

-适配器元件，该适配器元件包括适于机械联接和电联接到可分离连接器的高电压导体并且从可分离连接器接收HV/MV电压的高电压连接件；

-传感器主体，该传感器主体适于机械联接和电联接到适配器元件，并且该传感器主体包括具有多个分立阻抗元件的分配器组件和低电压连接件，所述多个分立阻抗元件被串联电连接以便可操作为用于感测电压的分压器，该低电压连接件被配置为提供与存在于HV/MV电力网络中的高电压相对应的低电压信号；

-其中适配器元件和传感器主体是适于被安装到可分离连接器的独立元件，其中适配器元件被配置为被安装在可分离连接器和传感器主体之间。

因此，本发明提供了一种具有至少两个独立元件的传感器，其中两个独立元件中的至少一个元件包括用于测量具有所需精度的HV/MV电力网络中的电压的分配器组件。一个元件(例如，适配器元件)包括适于机械联接和电联接到可分离连接器的高电压导体以接收HV/MV电压的高电压连接件。另一个元件(例如，传感器主体)包括用于机械联接和电联接到适配器元件的装置和用于测量电压的分配器组件。根据本发明的传感器也可例如用作电力网络的可分离连接器的绝缘插头或后插入件。

传感器提供了安装或安置优点，该传感器包括适于被安装到可分离连接器的两个独立元件，其中第一元件安装在可分离连接器和第二元件之间。将插头或后插入件安置到可分离连接器中或可分离连接器上可提供若干挑战，诸如在电压变压器或开关装置中提供的空间有限。另一个挑战可为安置插头或后插入件使得没有空气被夹带所需的力，尤其是在可分离连接器和/或插头或后插件是由刚性绝缘材料制成的情况下。为了确保安全可靠的连接，可能需要在要被安置到可分离连接器上的部件之间形成某种接触或表面压力。这对于复贴配合解决方案可能是尤其具有挑战性的，其中可分离连接器为插头或后插入件提供的空间不是标准化的并且在其形状和/或尺寸上可能不同。

现在提供一种具有两个独立元件的传感器，该传感器可允许安装第一元件(例如，适配器元件)，该第一元件可提供有限的尺寸，使得没有空气被夹带在传感器的可分离连接器和适配器元件之间。如果适配器元件提供有限的尺寸，则还可通过常见运动诸如旋转运动来将其固定。对于较小的元件，也可能存在这样的情况：在可分离连接器和传感器之间提供所需的表面或接触压力更容易。如果适配器元件被配置为被安装在可分离连接器和传感器主体之间，则适配器元件和传感器主体之间的接口(接口是指在安装状态下适配器元件和传感器主体的接触表面彼此触及和接触)可被设计成使得将传感器主体添加到适配器元件的安装步骤是容易的。这可例如通过提供具有不同刚度的接触表面来实现，例如，适配器提供刚性表面，并且传感器主体提供比适配器的表面更柔性的表面。如果传感器主体直接接触可分离连接器，则传感器主体的接触表面也可能比可分离连接器更具刚性。

根据本发明的方案，传感器主体可具有形状以及大于适配器元件尺寸的尺寸。可选择适配器元件和传感器主体之间的安置方法，使得不需要更大或细长的传感器主体的旋转，这允许安装传感器，即使在有限的空间条件中具有扩展尺寸的情况下也是如此。

如本文所用，术语高电压或中电压是指等于或大于高电压阈值的电压。高电压阈值可基于应用于所描述的特定系统的标准、管辖要求或最终用户要求。例如，高电压或中电压可指在标准中限定的大约额定电压下工作，诸如用于额定值为2.5kV至35kV(被归类为相-相均方根或rms)的电力分配系统的可分离绝缘连接器系统的电气和电子工程师学会(IEEE)标准386(2016)。根据应用，中电压或高电压阈值可等于或大于约2.5kV、约3kV、约15kV、约25kV、约28kV、约35kV、约52kV、约69kV或更高电压(被归类为相-相rms)。

如本文所用，术语低电压是指小于中电压或高电压的电压。低电压可被定义为处于或低于低电压阈值。低电压阈值和中电压阈值或高电压阈值可为相同的阈值或不同的阈值。低电压可为中电压或高电压的小于1的分数或比率。低电压可由阈值分数或比率(例如，小于或等于约1:100)限定。除非在本文的公开内容中另外指明，否则使用相-地rms来描述低电压。根据应用，低电压阈值可例如等于或小于约1kV。

如本文所用，可分离连接器是指用于高电压系统的连接件或接口，该连接件或接口可易于通过在工作接口处接合或分离该连接件而建立或断开。可分离连接器可为完全绝缘和屏蔽的，并且可用于端接电力电缆并使其绝缘，使另一个电子部件绝缘，或者将绝缘的电力电缆连接到电气设备、其他电力电缆或这两者。可分离连接器可连接到变压器或开关装置。一些可分离连接器可用于死前端变压器和开关装置，该死前端变压器和开关装置在电力行业中是指电力电缆与变压器或开关装置之间的连接器中不具有暴露的高电压表面。可分离连接器的非限制性示例包括弯头形可分离绝缘连接器和t形可分离绝缘连接器(例如，t形主体)。

本发明的高电压导体是插入到可分离连接器中并承载HV/MV电力网络的电压的HV/MV电力网络的电导体。该电导体也可承载中电压，但在本专利申请中将被称为高电压导体。

如本文所用，术语连接件是指用于电联接和/或机械联接部件的接口、连接器或其他结构。例如，连接件可包括插头或插座、导线、电缆、基板上的导体、焊料件、导电通孔、或其他类似的电联接件和/或机械联接件。

术语联接或连接是指元件彼此直接地(彼此直接接触)或间接地(具有位于两个元件之间并附接这两个元件的一个或多个元件)附接。

根据本发明的分配器组件可包括多个(例如，两个、三个或更多个)分立阻抗元件，该多个分立阻抗元件被串联电连接以便可操作为用于感测电压(例如，存在于HV/MV电力网络中的电压)的分压器。多个分立阻抗元件可串联机械连接例如以形成链。分压器可定位在电力导体的内部导体和低电压或电接地之间。该分压器可与电力导体和低电压或电接地两者电连接。阻抗元件可为例如电阻器、电容或电感。多个分立阻抗元件可包括一个电阻器和一个或多个电容器。多个分立阻抗元件可包括一个电阻器和一个或多个电感。多个分立阻抗元件可包括一个电感和一个或多个电容器。一般来讲，多个分立阻抗元件可包括一个或多个电阻器、和/或一个或多个电容器和/或一个或多个电感。因为易于以适中的成本获得，所以电阻器、电容器和电感是形成分压器的特别合适的元件。另外，电阻器、电容器和电感的电属性通常是精确指定的。

分配器组件可为刚性的。这可有利于将分配器组件推入到本发明的传感器主体的腔体中。另选地，分配器组件可在一定程度上为柔性的，例如可弯曲的。分配器组件可包括印刷电路板(“PCB”)，该印刷电路板上布置有多个分立阻抗元件。PCB可为柔性的或刚性的。多个分立阻抗元件可串联连接以便可操作为分压器。这些分立阻抗元件可通过导线或通过PCB上的导电迹线或通过焊接材料电连接。每个阻抗元件可包括用于电连接的两个触点。

多个分立阻抗元件中的第一阻抗元件可具有用于直接或间接地电连接到电力导体的部件或高电压(例如，与可分离连接器的高电压导体)的高电压触点。在分配器组件具有包括第一端部部分和相对的第二端部部分的细长形状的情况下，高电压触点可被布置在分配器组件的第一端部部分处。

多个分立阻抗元件中的第二阻抗元件可具有用于与低电压或电接地电连接的低电压触点。一般来讲，低电压触点可被布置以便从传感器主体外侧进行电接触。在分配器组件具有包括第一端部部分和相对的第二端部部分的细长形状的情况下，并且在高电压触点被布置在第一端部部分处的情况下，低电压触点可被布置在分配器组件的第二端部部分处。接地导线可电连接到低电压触点以使低电压触点的电压在传感器主体外侧可用。

分配器组件可包括用于拾取来自多个分立阻抗元件的分压电压的中点接入触点。中点接入触点可被电布置在第一阻抗元件和第二阻抗元件之间。信号导线可电连接到中点接入触点以使中点接入触点的电压在传感器外侧可用。

串联连接的多个分立阻抗元件可被布置成直链。由于沿着多个阻抗元件的电压通常从高电压触点下降到低电压触点，因此线性链几何形状提供位于不同电压上的两个分立阻抗元件之间的最大距离，从而降低阻抗元件之间或将阻抗元件与其各自的邻近阻抗元件连接的导电导线或迹线之间的放电风险。另选地，多个分立阻抗元件可被布置成z形链，或具体地讲，折叠链。这种几何布置可在分配器组件的构造中提供更大的柔性。在一些情况下，该几何形状可使分配器组件的延伸保持较短。阻抗元件的任何其他布置也是可能的，诸如螺旋布置。具体地讲，多个分立阻抗元件可被布置在柔性PCB的线性链中，PCB可以螺旋几何形状卷绕在其自身上。卷绕PCB可围绕接纳空间同轴地布置在传感器主体的腔体中。

分配器组件可包括封装主体，其中可封装或嵌入多个分立阻抗元件。封装主体可形成本发明的传感器主体。将阻抗元件封装在封装主体中可提供阻抗元件对彼此以及对传感器的其余部分的附加电绝缘。封装主体还可提供对阻抗元件的附加保护，以防止机械冲击如磨损或化学或环境冲击。封装可由树脂组成。树脂可为硬化的树脂。

根据本发明的一个实施方案，传感器包括绝缘材料并且被配置为被插入到可分离连接器中以包封可分离连接器的高电压导体。绝缘材料可由适配器元件和/或传感器主体提供。绝缘材料可覆盖适配器元件和/或传感器主体的部分或整个表面。在本发明的上下文中，包封也可解释为围绕、包络或以其他方式用作承载高电压导体的可分离连接器的绝缘插头。换句话讲，传感器可用作绝缘插头，该绝缘插头在插入到可分离连接器中时不具有暴露的高电压表面。因此，根据本发明的传感器提供两种功能：一种是感测功能，另一种是绝缘功能。

根据本发明的另一个实施方案，传感器的适配器元件可包括用于与可分离连接器的高电压导体进行电连接和机械连接的金属部件。适配器元件也可包括能够与可分离连接器的高电压导体进行电连接和机械连接的任何其他材料。也有可能的是，适配器元件由绝缘材料制成并且包括涂层、插入件或导电材料的任何其他部分，以便提供与可分离连接器的导体以及传感器主体的电连接。为了能够用作传感器，传感器主体和高电压导体之间的电连接是必要的。因此，需要适配器元件提供与可分离连接器的高电压导体的电连接。这可例如通过使整个适配器脱离金属或通过在适配器元件中提供金属部件来实现。适配器元件的金属部件在两个方向上提供高电压连接：可分离连接器的导体的方向以及传感器主体的方向。这种高电压连接件需要被调适成使得其可将高电压传输到适配器两侧的其他元件，例如具有分压器组件和/或可分离连接器的导体的传感器主体。

可分离连接器的导体和适配器之间的机械连接可例如通过螺钉连接来建立。可分离连接器通常提供螺钉部件，该螺钉部件与HV/MV电力网络的高电压导体电连接。因此，适配器元件可提供适于与可分离连接器的螺钉配合的螺纹或螺纹部件。可例如通过将适配器元件旋转到可分离连接器的螺纹部件上来将该适配器元件连接到可分离连接器。螺纹可由金属或任何其他导电材料制成。该螺纹也可由任何其他材料制成，只要可分离连接器的高电压导体和传感器之间的电连接被建立成能够传输高电压即可。根据一个实施方案，适配器的金属部件可提供用于被螺纹连接到可分离连接器上或可分离连接器中的螺纹。金属部件的螺纹可提供机械连接和电连接。

此外，根据本发明的传感器的适配器元件也可包括突起，该突起用于与用于将适配器元件螺纹连接到可分离连接器上或可分离连接器中的任何种类的工具配合或接纳该任何种类的工具。该突起可例如为适于接纳具有互补六角形接收器的任何种类的标准工具的六角形突起。该突起还可为可接纳标准工具的任何其他种类的标准化突起。该突起可为金属部件的一部分或者该突起可为适配器元件的任何其他部分的一部分。根据一个实施方案，适配器元件的金属部件可同时提供螺纹和突起。

适配器元件还可包括用于将适配器元件机械连接和电连接到传感器主体的装置。任何种类的机械紧固装置(诸如螺钉、螺母、螺栓、铆钉、卡扣配合或夹紧解决方案或肘杆)均适于将适配器元件与传感器主体机械连接。适配器元件和传感器主体可为那些机械紧固装置提供合适的接纳元件。适配器元件和传感器主体之间的接口可被设计成使得安置或安装过程被简化。将传感器元件安置到适配器元件上可例如仅用一只手来处理而无需使用另外的工具。下面将描述此类简化的解决方案的可能实施方案。本发明的一个附加方面是，在安置状态下适配器元件和传感器主体的彼此触及的表面被设计成使得在安置过程或安装之后没有空气将被夹带在两个元件的接口或触及区域之间。

根据本发明的用于测量电压的传感器的适配器元件还可包括绝缘元件，该绝缘元件的尺寸和形状适合装配到可分离连接器的凹槽中。绝缘元件可提供与保持根据本发明的传感器的可分离连接器的凹槽或腔体一致的形状。利用此类构造，可将根据本发明的传感器插入到凹槽中，使得适配器元件触及凹陷部的内表面。通过从可分离连接器和适配器中选择优化的材料组合，可能确保没有空气被夹带在可分离连接器和传感器的适配器之间。良好材料组合的一个示例是使一个元件为刚性的并且另一个为柔性的。绝缘元件可例如由陶瓷或塑料诸如环氧树脂制成。如果绝缘元件是由刚性材料制成的，则当可分离连接器提供构建凹槽的柔性材料时，安装是可行的。在这种情况下，可分离连接器能够根据适配器元件的形状和尺寸来调适其形状，使得安装之后没有空气被夹带。也有可能的是，适配器元件的尺寸适合使得该适配器元件不触及凹槽的内壁，而是足够小以在不触及内壁的情况下插入到其中。

根据本发明的用于测量电压的传感器的传感器主体可包括适于机械联接到适配器元件的金属部件的导体。传感器主体的导体可传输可分离导体的高电压导体的由金属部件传输通过适配器元件的电压。高电压导体的电压可通过传感器的导体传导到分配器组件，例如传导到分配器组件的高电压端部。导体可具有任何类型的形状和尺寸，只要其能够将高电压传输到分配器组件即可。

根据本发明的另一个实施方案，用于测量电压的传感器的传感器主体可包括承载导体的绝缘元件以及分配器组件。提供承载导体的绝缘元件以及分配器组件可提供如下优点：整个感测组件是绝缘的。这也是用于绝缘可分离连接器中的高电压导体的解决方案。

也有可能的是，传感器主体的绝缘元件包括外部弹性表面，该外部弹性表面的尺寸和形状适于适配器元件和/或可分离连接器的接纳区域、凹槽或腔体的内表面。弹性表面可覆盖整个传感器主体或仅覆盖插入到适配器元件的接纳区域中的那些部件。根据本发明的内表面是在本发明的传感器的安装状态下与传感器主体的部件的外表面直接接触或直接触及的适配器元件的表面。传感器主体的至少在安装状态下触及适配器元件的弹性表面能够将传感器主体容易地安装到适配器元件上，因为传感器主体的形状可适于适配器元件的形状。如果适配器元件由如上所述的刚性材料制成，则传感器主体表面上的柔性材料能够容易地安装并禁止空气被夹带在根据本发明的用于测量电压的传感器的两个元件的触及表面之间。

用于测量电压的传感器的传感器主体可包括细长柄部部分。传感器元件的柄部部分可保持分配器组件。传感器主体处的细长部分可提供如下优点：易于将分配器组件与多个分立阻抗元件集成。如上所述，可有利的是将分立阻抗元件布置成直链式几何形状，因为这提供了处于不同电压上的两个分立阻抗元件之间的最大距离。阻抗元件之间或将阻抗元件与其各自的相邻元件连接的导电导线或迹线之间的放电风险从而得以降低。细长柄部部分延伸出可分离连接器并且不需要提供弹性外表面。

如果先安装了根据本发明的适配器元件并且提供了不需要细长传感器主体的旋转的相应紧固装置，则即使仅存在有限空间可用，细长传感器主体也易于安装。

根据本发明的用于测量电压的传感器的传感器主体可包括用于将传感器主体机械连接和电连接到适配器元件的装置。用于将传感器主体机械连接到适配器元件的装置应当与用于将适配器元件机械连接到上述传感器主体的装置一致。任何种类的机械紧固装置(诸如螺钉、螺母、螺栓、铆钉、卡扣配合或夹紧解决方案或肘杆)均适于将传感器主体与适配器元件连接。传感器主体和适配器元件之间的接口可被设计成使得安置或安装过程被简化。将传感器主体安置到适配器元件上可例如仅用一只手来处理。下面将描述此类简化的解决方案的可能实施方案。本发明的一个附加方面是，在安置状态下适配器元件和传感器主体的彼此触及的表面被设计成使得在安置过程中或安装之后没有空气将被夹带。这可例如通过选择不同元件的材料以使得刚性元件总是布置在柔性元件旁边来实现。柔性元件可使其形状适于刚性元件的形状，使得没有空气被夹带在这两个元件之间。

根据另一个实施方案，根据本发明的用于测量电压的传感器包括要被安置在传感器的适配器元件上的卡口基座，该卡口基座包括卡口狭槽。卡口基座可为除适配器元件和传感器主体之外的独立元件，并且可被设计成被安置在适配器元件和传感器主体之间。卡口基座可例如用任何种类的已知紧固元件诸如螺钉、螺钉、螺母、螺栓、铆钉或卡扣配合安置到适配器元件。卡扣基座也可螺纹连接到适配器元件上。根据本发明的用于测量电压的传感器的传感器主体可包括用于与卡口基座的狭槽接合的销。

卡口基座可提供作为卡口安置件一部分的卡口狭槽，该卡口安置件为由具有一个或多个径向销的圆柱形公侧和具有匹配狭槽的母接收器组成的标准机械连接机构。狭槽可为L形，例如，类似于具有衬线的大写字母L，L的水平臂的端部处有短向上的片段。为了连接两个部件，公部件的销可滑动到L形狭槽的竖直臂中。在相对于彼此部分地旋转部件之后，销可沿着L形狭槽的水平臂移动，然后被推入到衬线中。在本发明中，将销推入到L形狭槽的水平臂中的力可通过可分离连接器的柔性材料推压适配器元件或传感器主体中任一者来实现。这些种类的连接机构例如从将透镜连接到相机或从某些灯泡配件已知。传感器主体和适配器元件或卡口基座之间的卡口连接提供如下优点：在安装传感器时，传感器主体不需要大幅度移动。这允许传感器主体的细长延伸部，即使当其需要安装的位置不是很大时也是如此。

根据本发明的用于测量电压的传感器的适配器元件可包括用于与卡口基座中的多面孔接合的多面销。这种连接确保在适配器元件和传感器的卡口基座之间不可能存在旋转。销上和孔上的侧面的数量可不相同。例如，可能在销的外侧上提供18个侧面，在孔的内侧上提供6个侧面。禁止两个元件之间的旋转的任何其他类型的机械解决方案也是可能的。

本发明还涉及一种包括HV/MV电力导体、可分离连接器以及根据上文描述的传感器的电力网络。

现在将参考以下举例说明了本发明的特定实施方案的附图更详细地描述本发明：

图1为根据本发明的在具有用于测量HV/MV电力网络中的电压的传感器的第一实施方案的变压器或开关装置的腔室中的三个可分离连接器的三维视图；

图2为可分离连接器连同图1的传感器的分解剖视图；

图3为图1的传感器的适配器元件的三维横截面；

图4为图1的传感器的传感器主体的三维视图；

图5为图1的具有分配器组件的传感器的传感器主体的三维视图；

图6为其中安置有图1的传感器的可分离连接器的剖视图；

图7为根据本发明的在具有用于测量HV/MV电力网络中的电压的传感器的另一个实施方案的变压器或开关装置的腔室中的三个可分离连接器的三维视图；

图8为图7的变压器或开关装置的三维视图，其中一个传感器主体被移除；

图9为可分离连接器连同图7的传感器的分解剖视图；

图10为图7的具有分配器组件的传感器的传感器主体的三维视图；

图11为其中安置有图7的传感器的可分离连接器的剖视图—传感器主体尚未最终连接到卡口基座；

图12为其中安置有图7的传感器的可分离连接器的剖视图；

图13为图7的传感器的适配器元件和卡口基座的分解剖视图；

图14为图7的传感器的适配器元件和卡口基座的分解剖视图；并且

图15为图7的传感器的传感器主体在安置状态下在面向可分离连接器的侧面上的侧视图，示出了卡口销。

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参考标号。

图1示意性地示出具有三个可分离连接器2的变压器或开关装置的腔室1。可分离连接器2为t形主体，其提供用于接纳高电压/中电压(HV/MV)电力网络的导体的一个延伸部以及两个附加延伸部，一个附加延伸部用于接纳传感器3。腔室1中的三个传感器3提供插件部分以及细长柄部部分，如将参考图2、图3和图4更详细解释的。

图2示出了如图1所示的可分离连接器2连同传感器3的分解剖视图。可分离连接器2是具有第一延伸部4的t形主体，该第一延伸部具有用于接纳HV/MV电压电力网络的导体7的腔体。导体7仅在图2中示意性地示出。该导体与金属连接元件8进行电连接和机械连接。金属连接元件8提供至少一个螺纹端部9。可分离连接器2还提供具有用于接纳插头或后插入件的腔体的第二延伸部5。连接元件9的螺纹端部9被布置在延伸部5中。第二延伸部5可用于接纳根据本发明的传感器3。可分离连接器2最终提供具有用于从变压器或开关装置接纳衬套的腔体的第三延伸部6。

根据图1所示实施方案的传感器3提供了适配器元件11和传感器主体12。适配器元件11和传感器主体12是适于被安装到可分离连接器2的两个独立元件，其中适配器元件11被配置为被安装在可分离连接器2和传感器主体12之间。适配器元件11提供类似于插件或后插入件的锥形形状，并且将参考图3被更详细地描述。

图3为图1的传感器的适配器元件11的三维横截面。适配器元件提供锥形形状，其尺寸和形状适于可分离连接器2的第二延伸部5的腔体的尺寸和形状。适配器元件11还是中空的，其具有前端部13和后端部14。在传感器的安置状态下，适配器元件11的前端部13面向可分离连接器2，并且后端部14面向传感器主体12。适配器元件11的前端部13提供了在形状和尺寸上适于接纳可分离连接器2的连接元件9的金属部件15。金属部件15被配置为用作高电压连接件。因此，该金属部件包括非螺纹圆柱形部分15a和螺纹圆柱形部分15b。螺纹圆柱形部分15b可螺纹连接到连接元件8上。螺纹圆柱形部分15b还可提供用于接纳用于将适配器元件11安置到可分离连接器2中的互补工具的六边形部分。金属部件15还可提供垂直于螺纹圆柱形部分15b延伸的接触区域15c。在安装状态中，接触区域15c与传感器主体的导体21接触(如下文将更详细地描述)，并且将使得电压能够通过适配器2传输到传感器主体3。

金属部件15需要为导电的，使得该金属部件可将电压从HV/MV电压电力网络的导体7传输到本发明的传感器3。该金属部件也可由另一种不同于金属的材料制成，只要其导电或提供从可分离连接器到传感器的由导电材料形成的路径即可。适配器元件11的后端部14提供具有多个孔16的环17，该多个孔用于接纳将传感器主体12连接到适配器元件11的紧固装置。孔16均具有相同的直径和彼此之间相同的距离。孔16可提供用于与螺钉相互作用的螺纹。环17可由金属或任何其他合适的材料制成，该材料为足够刚性的以可靠地建立与传感器主体12的连接。适配器元件11的其余部分由提供上述锥形和中空形状的绝缘材料制成。绝缘材料可为刚性的。

通过将适配器元件11围绕金属连接元件8旋转(例如，借助于六角形工具)，可将适配器元件非常容易地安置到可分离连接器2的第一延伸部4的腔体中，从而将适配器11螺纹连接到金属连接元件8上。如上所述，由于适配器元件包括有限的延伸部，因此可以通过旋转该延伸部来安置适配器。对于具有细长延伸部的传感器主体而言，情况并非如此。刚性适配器元件11可安置到可分离连接器2的延伸部5中而不存在可夹带任何空气的任何间隙，因为可分离连接器2提供一定的柔性以使其形状适于适配器元件11的形状。

如图4中可见，传感器主体12包括插件部分18和细长柄部部分19。插件部分18也呈锥形形状，并且其尺寸适于适配器元件11的内侧的中空空间。该插件部分可提供柔性的表面以使传感器主体12易于安装到不包封任何空气的适配器元件11上。传感器主体12的插件部分18还提供用于与金属部件15(尤其是与适配器元件11的金属部件15的接触区域15c)进行电连接的导体21。传感器主体12的导体21可提供用于接纳适配器元件11的金属部件15的凹槽。传感器主体3还包括承载导体21的绝缘元件22。绝缘元件22可为刚性的。为了提供柔性插件部分18，绝缘元件可被柔性材料的层23围绕。

绝缘元件22也可延伸到传感器主体12的柄部部分19中。该绝缘元件也可构建柄部部分19。柄部部分19为细长的并且大致垂直于传感器主体12的插件部分18延伸。柄部部分19承载具有多个分立阻抗元件的分配器组件24，该多个分立阻抗元件被串联电连接以便可操作为用于感测电压的分压器，该分压器被电连接到传感器主体12的导体21(参见图6)。分立阻抗元件可例如被布置在PCB上。

在插件部分18与柄部部分19接合的位置处，传感器主体提供圆形环部分25。环部分25的尺寸和形状适于适配器元件11的环17。环部分25提供通孔26。

传感器主体12的整个柄部部分19可为屏蔽的。附图中未示出该屏蔽。该屏蔽可被布置为在包括环部分25的柄部部分19的外侧上延伸的导电材料薄层。可使用用于将屏蔽连接到接地的任何已知装置来将该屏蔽连接到接地。

为了安装传感器，本文将传感器主体12连接到适配器元件11，传感器主体12可被插入到适配器元件11中。作为第二步骤，可以使适配器元件11的环17的孔16与传感器主体的环段25的通孔26对准。适配器元件11的环17中存在多个孔16的事实提供了将传感器主体12相对于适配器元件11固定在许多不同位置的可能性，这在空间有限的环境如变压器或开关装置中可能是有利的。传感器主体12现在可借助于螺钉27被插入到传感器主体12的通孔26中并且拧入到适配器元件11的孔16而固定到适配器元件11。在图1至图6所示的实施方案中，使用三个螺钉27。

为了能够仅用一只手来完成安装，通孔26的形状可以类似于梨的形状，其中一端部具有延伸半径并且一端部具有较小半径(附图中未示出)。延伸半径需要足够大以接纳螺钉27中的一个螺钉的头部。较小半径需要足够小以保持螺钉27的头部中的一个头部。利用此类配置，可以先将螺钉27插入到适配器的孔16中。然后，将传感器主体12插入到适配器中，从而定位传感器主体12，使得通孔26的延伸半径定位在螺钉27的头部的旁边，并且使得传感器主体12可被推动到螺钉27的头部上方。在传感器主体12被推动到螺钉27的头部上方之后，旋转传感器主体使得螺钉位于通孔26的较小区段中。

图5示出了根据本发明的传感器3的传感器主体12的三维视图，其中分配器组件被布置在传感器主体12的内侧。如上所述，传感器主体12包括插件部分18和细长柄部部分19。插件部分18承载导体21，该导体与适配器元件11的金属部件15进行机械接触和电接触，并且该导体的尺寸适合能够从可分离连接器承载高电压。导体21经由螺钉41与分配器组件24的高电压端部连接。也可使用其他机械紧固装置，诸如螺栓、铆钉、螺纹、螺母等。电连接可例如通过在面向导体21的分配器组件的侧面上的接触区域(未示出)来实现。通过经由螺钉41将导体21与分配器组件连接，接触区域与导体21接触从而能够传输电压。细长柄部部分19承载具有可被布置在PCB 24上的多个分立阻抗元件(附图中未示出)的分配器组件。在与分配器组件24的高电压端部相对的侧面上，提供了低电压连接元件42。低电压连接元件42可被布置成使得其延伸出传感器主体12。低电压连接元件可利用任何已知的连接装置电连接到接地。传感器主体12还可提供承载测量电压所需的信号的附加出口。该信号可例如经由低电压电缆从传感器主体12传输到RTU(远程终端单元)。RTU可将来自传感器主体12的低电压信号转换为对应于可分离连接器2中的高电压的值。

图6为具有传感器3的可分离连接器2的剖视图，可看到插入到可分离连接器2中的用于测量根据本发明的HV/MV电力网络中的电压的传感器3处于安置状态。可分离连接器2(其为t形主体)包括与HV/MV电力网络的导体7的端部电接触的螺栓类金属连接元件8。传感器3及其适配器元件11和传感器主体12被安置到可分离连接器2。适配器元件11与其金属部件15螺纹连接到连接元件8上。适配器元件11的外表面与可分离连接器2的第一延伸部5的腔体的内表面完全对准。传感器主体12完全插入到适配器元件11中，从而也对准接口或传感器主体12和适配器元件11的两个接触表面。传感器主体12通过螺钉27固定在适配器元件11处，图6中可见螺钉中的一个螺钉。传感器元件12的导体21与适配器元件11的金属部件15机械连接和电连接，从而电连接到HV/MV电力网络的导体7。传感器主体12还承载具有多个分立阻抗元件的分配器组件24，该多个分立阻抗元件被串联电连接以便可操作为用于感测电压的分压器。分配器组件通过导体21与HV/MV电力网络的导体电连接。

图7示意性地示出具有三个可分离连接器2的变压器或开关装置的腔室1。可分离连接器2为t形主体，其提供用于接纳高电压/中电压(HV/MV)电力网络的导体的一个延伸部以及两个附加延伸部，一个附加延伸部用于接纳传感器3。三个传感器3提供插件部分连同细长柄部部分，如将参考图9至图14更详细解释的。

图8示意性地示出了图1的腔室1，其中一个传感器3被部分地移除，传感器3的传感器主体12被移除。利用可分离连接器的腔体，可看到适配器元件11连同卡口基座10。

图9示出了如图6和图7所示的可分离连接器2连同传感器3的分解剖视图。可分离连接器2是具有第一延伸部4的t形主体，该第一延伸部具有用于接纳HV/MV电压电力网络的导体7的腔体。导体7仅在图9中示意性地示出。该导体与金属连接元件8进行电连接和机械连接。金属连接元件8提供至少一个螺纹端部9。可分离连接器2还提供具有用于接纳插头或后插入件的腔体的第二延伸部5。连接元件8的螺纹端部9被布置在延伸部5中。第二延伸部5可用于接纳根据本发明的传感器3。可分离连接器2最终提供具有用于从变压器或开关装置接纳衬套的腔体的第三延伸部6。

图10为根据本发明的传感器3的传感器主体12的三维视图，其中分配器组件被布置在传感器主体12的内侧。如上所述，传感器主体12包括插件部分18和细长柄部部分19。插头件部分18承载导体21，该导体与适配器元件11和卡口基座10进行机械连接和电连接，其中传感器主体12的导体21的尺寸适合能够从可分离连接器2承载高电压。导体21经由螺钉41与分配器组件24的高电压端部连接。也可使用其他机械紧固装置，诸如螺栓、铆钉、螺纹、螺母等。电连接可例如通过在面向导体21的分配器组件的侧面上的接触区域(未示出)来实现。通过经由螺钉41将导体21与分配器组件连接，接触区域与导体21接触从而能够传输电压。细长柄部部分19承载具有多个分立阻抗元件(附图中未示出)的分配器组件24。在与分配器组件24的高电压端部相对的侧面上，提供了低电压连接元件42。低电压连接元件42可被布置成使得其延伸出传感器主体12。低电压连接元件可利用任何已知的连接装置电连接到接地。传感器主体12还可提供承载测量电压所需的信号的附加出口。该信号可例如经由低电压电缆从传感器主体12传输到RTU(远程终端单元)。RTU可将来自传感器主体12的低电压信号转换为对应于可分离连接器2中的高电压的值。

传感器主体12的整个柄部部分19可为屏蔽的。附图中未示出该屏蔽。该屏蔽可被布置为在柄部部分19的外侧上延伸的导电材料薄层。可使用用于将屏蔽连接到接地的任何已知装置来将该屏蔽连接到接地。

根据图7和图8所示的实施方案的传感器3提供了适配器元件11、卡口基座10和传感器主体12。适配器元件11、卡口基座10和传感器主体12是适于被安装到可分离连接器2的三个独立元件，其中适配器元件11被配置为被安装在可分离连接器2和传感器主体12之间。适配器元件11提供具有通孔的圆柱形形状。适配器元件提供两种不同的直径。适配器元件11的朝向可分离连接器2的部分提供比适配器元件11的朝向传感器主体12的部分更大的直径。通孔被螺纹连接在适配器元件11的两个端部处。面向可分离连接器2的部分的尺寸适合容纳连接元件8的螺纹端部9。面向传感器主体12的部分的尺寸适合容纳用于将卡口基座10固定到适配器元件11的螺钉。现将参考图13更详细地描述适配器元件。

图13为图7和图8的传感器的适配器元件11和卡口基座10的三维分解图。如上所述，适配器元件11提供具有较大端部31和较细端部32的圆柱形形状。较大端部31被设计成面向可分离连接器2。较大端部具有螺纹通孔(图11中未示出)和平滑的外表面。适配器元件的较细端部32也提供螺纹通孔和多面外表面(多面销)。在较大端部31的朝向较细端部32的端部处，适配器元件11提供用于接纳用于将适配器元件11固定(旋转)到连接元件8的螺纹部分9上的工具的六角形区域。

通过将适配器元件围绕金属连接元件8旋转，可将适配器元件非常容易地安置到可分离连接器2的第一延伸部4的腔体中，从而将适配器11螺纹连接到金属连接元件8上。

卡口基座10还是具有通孔的圆柱形元件。卡口基座10的通孔提供用于接纳适配器元件11的多面销32的多面表面。通过提供多面通孔和多面销32，适配器元件11和卡口基座10之间的相对旋转得以禁止。卡口基座10还提供四个卡口狭槽33。卡口狭槽为L形，具有在卡口基座10的表面上沿轴向延伸的长狭槽段和在垂直于轴向的方向上延伸的短狭槽段。

借助于螺钉34和垫圈35将卡口基座10安置到适配器元件11上，如图9、图11和图12中可见。另选的安置装置诸如螺栓、螺母、铆钉、卡扣配合或夹紧解决方案也是可能的。

图14为适配器元件11和卡口基座10的另一个实施方案的三维分解图。适配器元件11提供具有较大端部31和较细端部32的圆柱形形状。较大端部31被设计成面向可分离连接器2。较大端部具有平滑的外表面。适配器元件的较细端部32提供螺纹通孔。与图13所示的实施方案不同，较细端部也提供平滑的表面。在较大端部31的朝向较细端部32定向的端部处，适配器元件11提供用于接纳用于将适配器元件11固定(旋转)到连接元件8的螺纹部分9上的工具的六角形区域。

通过将适配器元件围绕金属连接元件8旋转，可将适配器元件非常容易地安置到可分离连接器2的第一延伸部4的腔体中，从而将适配器11螺纹连接到金属连接元件8上。

卡口基座10还是具有通孔的圆柱形元件。卡口基座10的通孔是平滑的—与图13所示的实施方案再次不同。为了禁止适配器元件11与卡口基座10和附加元件之间的相对旋转，提供了摩擦垫片45。摩擦垫片45为具有钢芯和嵌入在两侧的镍层中的小金刚石的平垫圈。摩擦垫片45显著增大卡口基座10和适配器元件11之间的摩擦系数同时保持螺钉的扭矩。

卡口基座10还提供四个卡口狭槽33。卡口狭槽33为L形，具有在卡口基座10的表面上沿轴向延伸的长狭槽段和在垂直于轴向的方向上延伸的短狭槽段。

借助于螺钉34和垫圈35将卡口基座10安置到适配器元件11上，还如图9、图11和图12中可见。另选的安置装置诸如螺栓、螺母、铆钉、卡扣配合或夹紧解决方案也是可能的。

如例如图9中可见，传感器主体12包括插件部分18和细长柄部部分19。插件部分18呈锥形形状，并且其尺寸适于可分离连接器2的第一延伸部5的腔体。传感器主体12的插件部分18还提供与卡口基座10和适配器元件11进行机械连接和电连接的导体21。导体21提供具有用于接纳适配器元件11和卡口基座10的凹槽的圆柱形形状。凹槽还提供用于与卡口基座10的卡口狭槽33接合的卡口销36。电连接可在导体21的卡口销36上方建立。

绝缘元件22也可延伸到传感器主体12的柄部部分19中。该绝缘元件也可构建柄部部分19。柄部部分19为细长的并且大致垂直于传感器主体12的插件部分18延伸。柄部部分19承载具有多个分立阻抗元件的分配器组件24，该多个分立阻抗元件被串联电连接以便可操作为用于感测电压的分压器，该分压器被电连接到传感器主体12的导体21。

为了安装传感器3，本文将传感器主体12连接到适配器元件11和卡口基座10，传感器主体12可被插入到可分离连接器2的第一延伸部的腔体中直到卡口销36接触卡口基座10。当利用卡口基座10相对于适配器元件11旋转传感器主体12时，卡口销36将到达卡口狭槽34开始的位置。在该位置中，有可能将传感器主体12进一步移动到可分离连接器2中直到卡口销36到达卡口狭槽33的长狭槽段的端部。通过相对于可分离连接器2旋转传感器主体12，该传感器主体12被固定到适配器元件11上并且与传感器3一起固定到可分离连接器2中。通过将从可分离连接器2的延伸部5的柔性材料与从传感器主体3的插件部分的刚性材料组合，可产生力，该力将传感器主体3推向卡口狭槽33的短狭槽段，从延伸部5中推出。此类安装是容易的并且可仅用一只手来完成。该材料组合还有助于避免空气被夹带在可分离连接器2的表面和传感器主体3的插件部分18之间。

图11和图12为具有传感器3的可分离连接器2的剖视图，可看到根据本发明的用于测量可分离连接器2中的HV/MV电力网络中的电压的传感器3处于几乎安置和安置状态。可分离连接器2(其为t形主体)包括与HV/MV电力网络的导体7的端部电接触的螺栓类金属连接元件8。传感器3及其适配器元件11、卡口基座10和传感器主体12被安置到可分离连接器2。适配器元件11被螺纹连接到可分离连接器2的连接元件8上。卡口基座10借助于螺钉34安置到适配器元件11上。在图11中，传感器主体12被插入到可分离连接器2中直到卡口销36触及卡口基座10。在图12中，传感器主体12被进一步插入到可分离连接器2中，其中卡口销36在卡口基座10中的相应卡口狭槽33的内侧完全移动。

当传感器主体12被完全插入到可分离连接器2中时，传感器主体12和可分离元件的两个接触表面彼此完全对准使得没有空气被夹带。传感器元件12的导体21与适配器元件11机械连接和电连接，从而电连接到HV/MV电力网络的导体7。传感器主体12还承载具有多个分立阻抗元件24的分配器组件24，该多个分立阻抗元件被串联电连接以便可操作为用于感测电压的分压器。分配器组件通过导体21与HV/MV电力网络的导体电连接。

图14为图7的传感器的传感器主体在插件部分18上和插件部分中的侧视图，其示出了导体21，其中两个卡口销36被布置在导体21的相对侧面上。

Claims (15)

1.用于测量可分离连接器(2)中的HV/MV电力网络中的电压的传感器(3)，所述传感器包括：

-适配器元件(11)，所述适配器元件包括适于机械联接和电联接到所述可分离连接器(2)的高电压导体(7)并且从所述可分离连接器接收HV/MV电压的高电压连接件；

-传感器主体(12)，所述传感器主体适于机械联接和电联接到所述适配器元件(11)，并且所述传感器主体包括具有多个分立阻抗元件的分配器组件(24)和低电压连接件(42)，所述多个分立阻抗元件被串联电连接以便可操作为用于感测电压的分压器，所述低电压连接件(42)被配置为提供与存在于所述HV/MV电力网络中的高电压信号相对应的低电压信号；

其特征在于所述适配器元件(11)和所述传感器主体(12)是适于被安装到所述可分离连接器(2)的独立元件，其中所述适配器元件被配置为被安装在所述可分离连接器和所述传感器主体之间，

其中所述适配器元件(11)包括绝缘元件，所述绝缘元件的尺寸和形状适合装配到所述可分离连接器(2)的凹槽中。

2.根据权利要求1所述的用于测量电压的传感器，其中所述传感器(3)包括绝缘材料，并且其中所述传感器被配置为被插入到所述可分离连接器(2)中以包封所述可分离连接器的所述高电压导体(7)。

3.根据权利要求1所述的用于测量电压的传感器，其中所述适配器元件(11)包括用于与所述可分离连接器(2)的所述高电压导体(7)进行电连接和机械连接的金属部件(15)。

4.根据权利要求3所述的用于测量电压的传感器，其中所述适配器元件(11)包括用于被螺纹连接到所述可分离连接器(2)的所述高电压导体(7)上或所述高电压导体中的螺纹和/或用于与用于将所述适配器元件螺纹连接到所述可分离连接器上或所述可分离连接器中的任何种类的工具配合的突起。

5.根据权利要求1所述的用于测量电压的传感器，其中所述适配器元件(11)包括用于将所述适配器元件机械连接和电连接到所述传感器主体(12)的装置(16,17)。

6.根据权利要求1所述的用于测量电压的传感器，其中所述传感器主体(12)包括适于机械联接和电联接到所述适配器元件(11)的金属部件(15)的导体(21)。

7.根据权利要求1所述的用于测量电压的传感器，其中所述传感器主体(12)包括承载所述导体(21)的绝缘元件(22)以及所述分配器组件(24)。

8.根据权利要求7所述的用于测量电压的传感器，其中所述传感器主体(12)的所述绝缘元件(22)包括在尺寸和形状上适于所述适配器元件(11)和/或所述可分离连接器(2)的接触表面的外部弹性表面(23)。

9.根据权利要求1所述的用于测量电压的传感器，其中所述传感器主体(12)提供细长柄部部分(19)。

10.根据权利要求9所述的用于测量电压的传感器，其中所述传感器主体(12)的所述柄部部分(19)保持所述分配器组件(24)。

11.根据权利要求1所述的用于测量电压的传感器，其中所述传感器主体(12)包括用于将所述传感器主体机械地连接到所述适配器元件(11)的装置(25,26)。

12.根据权利要求1所述的用于测量电压的传感器，其中所述传感器(3)包括要被安置在所述适配器元件(11)上的卡口基座(10)，所述卡口基座包括卡口狭槽(33)。

13.根据权利要求12所述的用于测量电压的传感器，其中所述传感器主体(12)包括用于与所述卡口基座(10)接合的销(36)。

14.根据权利要求12所述的用于测量电压的传感器，其中所述适配器元件(11)包括用于与所述卡口基座(10)中的多面孔接合的多面销(32)。

15.一种电力网络，所述电力网络包括HV/MV电力导体、可分离连接器(2)和根据权利要求1所述的传感器(3)。

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