CN111316113A - 分压器组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了分压器组件(1)，该分压器组件用于安装在国家电网的电力网络中的MV/HV开关设备内的电力导体(100)上，分压器组件能够操作以在用于感测电力导体的电压的分压传感器中对电力导体的电压进行分压。分压器组件包括：a)传导连接装置(180)，传导连接装置用于将分压器组件以机械的方式和电的方式连接到电力导体(100)；以及b)分立阻抗元件，分立阻抗元件与连接装置以电的方式连接并且彼此以电的方式串联连接，以便能够作为分压传感器的高压侧操作。

Description

分压器组件

本发明涉及中压或高压电力网络中的分压器，具体地，涉及用于安装在诸如开关设备的网络中的电气设备中的分压器。更具体地，本申请涉及此类分压器，该分压器可在用于感测中压或高压电力网络中的电力导体的电压的分压传感器中操作。

背景技术

为了能够更好地利用大面积配电网络(“智能电网”)的能力，可将电压传感器放置在网络的配电装置例如开关设备中。以足够的精度测量开关设备处网络的电力导体的电压有利于更好地监测和自动控制网络。

传统上，对于电压感测，已将变压器以外部方式附接到开关设备。然而，以外部方式附接的变压器体积庞大并且占据开关设备附近的宝贵空间。

作为变压器的替代形式，处于开关设备外的分压器可用作具有中压或高压电力导体的电压传感器。用于开关设备上的电容式分压器在例如国际专利申请WO 2009/080109A1中有所描述，其中分压器由金属环抱器和被介电隔层隔开的同心环形内电极环形成。

用于感测电力导体的电压的分压器已被集成到开关设备外的元件(诸如衬套)中，或者已被集成到连接到开关设备的元件(诸如缆线连接器或肘形插头)中。然而，此类外部分压器可导致关于安全的问题，或者可使整个系统的型式认证变得更困难。

发明内容

为了解决此类问题，本公开提供了一种分压器组件，所述分压器组件用于安装在国家电网的电力网络中的MV/HV开关设备的隔室内的电力导体上，其中所述分压器组件能够操作以在用于感测所述电力导体的电压的分压传感器中对所述电力导体的电压进行分压，所述分压器组件的特征在于所述分压器组件包括：

a)连接装置，所述连接装置包括传导部分，所述连接装置用于将所述分压器组件以机械的方式和电的方式连接到所述电力导体；和

b)多个分立阻抗元件，所述多个分立阻抗元件(i)与所述连接装置的所述传导部分以电的方式连接并且(ii)彼此以电的方式串联连接，以便能够作为所述分压传感器的高压侧操作。

根据本公开，电压传感器的分压器适于安装在开关设备内的电力导体上。安装在开关设备内可能避免由安装在开关设备外引起的潜在安全隐患，并且/或者可能需要较少的绝缘材料。这也可使型式认证更容易，因为开关设备内部的分压器可能不需要单独的型式认证，但可能为整个开关设备的整体认证的一部分。

将分压器安装在开关设备内是可能的，因为形成分压器的高压侧的多个分立阻抗元件提供在例如汇流条的电力导体的电压与分压器的高压侧端处低得多的信号电压之间的电压的逐步逐渐降低。该逐步降低可有助于避免汇流条与分压器的高压侧端处的更低压之间的放电。

如本文所用，术语“中压”(或“MV”)是指相对于地在约1kV(“千伏”)至约72kV范围内的电压。“高压”或“HV”是指相对于地高于约72kV的电压。术语“MV/HV”在本文中用作“中压或高压”的缩写。

应当指出的是，在分压器两侧的情境中，术语“高压侧”是指分压器的元件，该元件在使用时将以电的方式连接到电力导体，然后被以电的方式布置在电力导体与分压器的信号触点之间，如下文所解释的。信号触点为分压器的触点，在该处可拾取分压。信号触点以电的方式定位在分压器的高压侧与低压侧之间。术语“低压侧”是指分压器的如下那些元件，该元件在使用时将以电的方式连接到电接地点，或者一般地，以电的方式连接到小于电力导体的操作电压的10％的降压，然后该元件被以电的方式布置在分压器的降压触点(或接地点)与信号触点之间。

根据本公开的分压器组件可包括分压器的高压侧，并且不包括分压器的低压侧。另选地，根据本公开的分压器组件可包括分压器的高压侧和低压侧。在任一种情况下，分压器组件可包括信号触点，该信号触点被以电的方式布置在分压器的高压侧与低压侧之间，以用于拾取指示电力导体相对于地的电压的分压即信号电压。

一般地，开关设备包括电断开开关、和/或熔断器或断路器，以保护、控制或隔离配电网络诸如国家电网中的电气设备。潜在地可与根据本公开的分压器组件一起使用的开关设备可为例如气体绝缘开关设备(诸如来自被ABB商业化的ZX家系气体绝缘中压开关设备的气体绝缘开关设备)、或可购自阿海珐输配电(AREVA T&D)的GHA型的开关设备、或可购自西门子(Siemens AG)的NXPLUS C型的开关设备。另选地，开关设备可为例如空气绝缘的开关设备或真空绝缘的开关设备。在一个具体实施方案中，分压器组件用于安装在中压气体绝缘开关设备中。

某些MV/HV开关设备为气体绝缘MV/HV开关设备。气体绝缘开关设备具有包含绝缘气体(诸如SF6气体)的隔室，该隔室被加压或处于环境压力下，以降低放电的风险并减轻电弧放电的有害影响。隔室是气密的，使得绝缘气体不能逸出。在空气绝缘的开关设备中，绝缘气体为空气。如果在环境压力下使用空气，则包含绝缘气体的隔室可为整个开关设备的外壳。在真空绝缘的开关设备中，隔室是气密的，使得气体不能进入隔室并降低真空。

如本文所用，开关设备的“隔室”是开关设备内的由壁界定的容积。界定隔室的壁可为开关设备的外壁并且/或者可为开关设备的内壁。隔室可由开关设备的至少一个外壁界定。隔室可为开关设备内的由壁界定的容积，其被保持在电接地点上。隔室可为开关设备内的由壁界定的容积，其包含例如加压或处于环境压力下的绝缘气体。隔室可为开关设备内的由壁界定的容积，其被保持在低于环境压力(1013百帕斯卡)的压力下。

在本公开的情境中，术语“电力导体”是指开关设备中的元件，该元件被设计成在电压相对于地高于1kV且电流高于10安培的情况下传导电力。在某些实施方案中，电力导体是一段MV或HV电力缆线的中心导体。在某些实施方案中，电力导体是一段多芯MV或HV电力缆线的多个导体中的一个导体。在其他实施方案中，电力导体是汇流条，诸如中空或实心汇流条，该汇流条将电力从开关设备内的一个位置传导到另一个位置。此类汇流条可具有例如矩形、方形或圆形横截面。

在本公开的情境中，分压传感器是用于感测MV/HV电力导体相对于地的电压的电压传感器，该电压传感器使用分压器来感测电压。因此，分压传感器可包括分压器组件。分压器组件可包括分压器。

在此类分压器中，一个或多个分立阻抗元件诸如电容器、电阻器或电感件以电的方式连接到电力导体并且一起形成分压器的高压侧。在分压器中，一个或多个第二分立阻抗元件连接在分压器的高压侧与电接地点之间，并且一起形成分压器的低压侧。分压器的高压侧和低压侧因此以电的方式串联连接在电力导体与接地点之间。

在根据本公开的分压器组件中，分压器的高压侧可由以电的方式串联连接的多个分立阻抗元件形成。同样应用于分压器的低压侧。在某些分压器中，高压侧由一个或多个分立电容器形成。在某些分压器中，高压侧由一个或多个分立电阻器形成。在某些分压器中，高压侧由一个或多个分立电感件形成。在某些分压器中，低压侧由一个或多个分立电容器形成。在某些分压器中，低压侧由一个或多个分立电阻器形成。在某些分压器中，低压侧由一个或多个分立电感件形成。根据本公开的分压器的高压侧或低压侧或这两侧可由任意数量的分立电容器、任意数量的分立电阻器和任意数量的分立电感件的组合形成。

在根据本公开的某些分压器组件中，可在分压器的高压侧与低压侧之间的信号触点处拾取信号电压。相对于地的信号电压与电力导体相对于地的电压成比例，其中比例因子取决于分压比，即分压器的高压侧阻抗与低压侧阻抗的比率。一旦知晓该分压比，感测相对于地的信号电压便等同于感测电力导体相对于地的电压。因此，根据本公开的分压器组件可包括用于拾取信号电压的信号触点。信号触点可从分压器组件外触及，例如以便将信号线与其连接。

电力导体的高压或中压被多个分立阻抗元件分压，这些分立阻抗元件能够作为用于感测电力导体的电压的分压传感器的高压侧操作。因此，该分压指示电力导体的电压。在本公开的一个方面，可使被多个分立阻抗元件分压的电压可供测量，例如分压器组件外的测量或MV/HV开关设备外的测量。可采用导线以在其一端处拾取分压，并且使其另一端处可供测量。由于此分压是感测电力导体的电压所需的信号，因此该导线可被称为“信号线”。在分压器组件包括如上所述的信号触点的情况下，该信号线可在一端处连接到信号触点并且在信号触点处拾取分压。由于信号触点以电的方式连接到多个分立阻抗元件中的某个阻抗元件，因此信号线可连接到多个分立阻抗元件中的某个阻抗元件。

因此，在本公开的优选实施方案中，分压器组件还包括信号线，该信号线用于使电压被多个分立阻抗元件分压，并且指示可供测量的电力导体的电压。

根据本公开的分压器组件用于安装在MV/HV开关设备的隔室中的电力导体上。其可适用于安装在MV/HV开关设备的隔室中的电力导体与处于降压(即，小于电力导体的操作电压的10％的电压)上的开关设备元件(例如，保持在电接地点上或者相对于地保持在100伏或更小的电压上的开关设备元件)之间。因此，分压器组件包括连接装置，该连接装置用于将分压器组件以机械的方式和电的方式连接到电力导体。

连接装置是导电的，或者包括导电部分，以用于将分压器组件的多个分立阻抗元件中的一个分立阻抗元件以电的方式连接到电力导体。该电连接有利于由包括分压器组件的分压传感器感测电力导体的电压。

连接装置适用于将分压器组件以机械的方式连接到MV/HV开关设备的隔室内的电力导体。连接装置可包括例如夹具、载有弹簧的夹具、线、螺钉、闩锁、夹子或分裂块。独立于其形状，连接装置可提供分压器组件与电力导体的长期可靠的机械连接。

分压器组件可安装在不同形状的隔室中。虽然连接装置相对于电力导体的取向将在很大程度上由电力导体的取向决定，但是若分压器组件的其他部件可具有可变取向(例如为了灵活性)，则这可能是有利的。为此，因此可以认为分压器组件的其他部分能够相对于连接装置运动，或反之亦然。因此，在某些实施方案中，连接装置能够相对于中间部分运动，在这些实施方案中分压器组件具有细长形状，该细长形状限定分压器组件的长度方向、第一端部部分、相对的第二端部部分、以及连接分压器组件的第一端部部分和第二端部部分的中间部分，其中第一端部部分包括连接装置。

当将如本文所述的分压器组件安装在电力导体上时，可能需要重新定位分压器组件。因此，可能期望分压器组件可从其先前已安装在其上的电力导体释放。当应该从一个电力导体移除分压器组件以便安装在第二电力导体上时，这种可释放性也可能是期望的。因此，在某些实施方案中，连接装置适于将分压器组件可释放地连接到电力导体。其可适于将分压器组件可释放地手动连接到电力导体，即，不需要使用工具。可释放连接可通过连接装置而获得，该连接装置包括例如夹具、夹子、闩锁、线、螺钉、线、螺纹孔或螺栓，以用于与电力导体可释放接合。

连接装置还适用于将分压器组件的一部分以电的方式连接到电力导体。对于电连接，连接装置包括传导部分，即导电部分。该传导部分例如通过导线或通过分压器组件的元件的表面上的传导涂层与多个分立阻抗元件以电的方式连接。

当连接装置将分压器组件以机械的方式连接到电力导体时，连接装置的传导部分与电力导体电接触。因此，传导部分在多个分立阻抗元件与电力导体之间建立电连接，使得电力导体的电压在多个分立阻抗元件处可供分压传感器感测该电压。

连接装置的传导部分可包括例如连接装置中或连接装置上的金属条或者连接装置中或连接装置上的导线或编织物或表面涂层，或者由它们形成。

另选地，连接装置的传导部分可由导电材料制成的连接装置形成，例如由金属或适当选择的传导聚合物制成的连接装置。此类连接装置的示例为金属夹具、金属线、金属螺钉、金属闩锁、金属夹子或分裂金属块。在一个优选实施方案中，连接装置为载有弹簧的传导金属夹具，其包括被弹簧推向彼此的两个金属半夹具，该弹簧可将汇流条夹紧在其半夹具之间。

根据本公开的分压器组件包括多个分立阻抗元件。分立阻抗元件为分立电容器、分立电阻器或分立电感件。例如，分立电阻器是单个的、隔离的电阻器，例如可焊接到印刷电路板(“PCB”)上的电阻器。多个分立阻抗元件可包括一个或多个电容器、以及/或者一个或多个电阻器、以及/或者一个或多个电感件。

在某些实施方案中，分压器组件排他地包括分立电容器，其排他地包括分立电阻器，或者其排他地包括分立电感件。因此，多个分立阻抗元件可由多个分立电容器组成，其可由多个分立电阻器组成，或者其可由多个分立电感件组成。

在某些优选实施方案中，多个分立阻抗元件中的所有分立阻抗元件均具有相同的标称阻抗。这可确保沿分立阻抗元件的链从高压到更低压或接地点的平衡均匀的压降。而且，基于规模经济，利用相同的分立阻抗元件可允许分压器组件的更高性价比的构造和组装。

在其他实施方案中，分压器组件具有一个或多个分立电容器和一个或多个分立电阻器的组合。因此，多个分立阻抗元件可由一个或多个分立电容器和一个或多个分立电阻器组成。

在其他实施方案中，分压器组件具有一个或多个分立电容器和一个或多个分立电感件的组合。因此，多个分立阻抗元件可由一个或多个分立电容器和一个或多个分立电感件组成。

在其他实施方案中，分压器组件具有一个或多个分立电感件和一个或多个分立电阻器的组合。因此，多个分立阻抗元件可由一个或多个分立电感件和一个或多个分立电阻器组成。

多个分立阻抗元件彼此以电的方式串联连接。换句话讲，多个分立阻抗元件可形成分立阻抗元件的电链。在此链中，每个阻抗元件(除了在链的两端处的那些阻抗元件，它们被称为“链终端阻抗元件”)以电的方式连接在两个相邻阻抗元件之间。该分立阻抗元件链能够作为用于感测电力导体的电压的分压传感器的高压侧操作。以电的方式布置在电力导体的高压与接地点之间或者电力导体的高压与小于电力导体的操作电压的10％的降压之间的多个分立阻抗元件可对电力导体的高压进行分压。如对分压器的通常所知，分压与电力导体的电压成比例，使得对比例因子的了解和对分压的测量允许确定电力导体的电压。

将如本文所述的分压器组件以电的方式连接在电力导体的更高压与更低压(例如HV/MV开关设备的外壁的地电压)之间。沿分压器组件的任何陡峭的电压梯度均可导致分压器组件的处于更高压的部分与处于更低压的部分之间的放电风险增加。例如，如果使用单个阻抗元件来对电力导体的电压进行分压，则可能发生跨阻抗元件的放电。对于阻抗元件链的两端之间的不太陡峭、更平滑的电压梯度，通常期望多个分立阻抗元件包括五个或更多个、优选地十个或更多个分立阻抗元件。与具有较少阻抗元件的情况相比，由于跨过这些阻抗元件中每一个阻抗元件的压降较小，因此跨过阻抗元件中任一个阻抗元件的放电风险降低。因此，在某些优选实施方案中，多个分立阻抗元件包括十个或更多个、或者十五个或更多个分立阻抗元件。

在各实施方案中，第一端部部分可以电的方式连接到电力导体的高压，并且第二端部部分可连接到更低压或电接地点，在这些实施方案中分压器组件具有细长形状，该细长形状限定分压器组件的长度方向、第一端部部分、相对的第二端部部分、以及连接分压器组件的第一端部部分与第二端部部分的中间部分。如果端部部分之间的几何距离较小，则相对端部部分之间的放电风险一般较高。因此，期望分压器组件在其端部部分之间具有一定的几何延伸，即一定的几何长度。对于MV/HV开关设备和此类开关设备中存在的电压，该长度可为10cm或更大、15cm或更大、或者20cm或更大。一般地，在某些实施方案中，在分压器组件的相对端部部分之间线性地测量并且包括端部部分的分压器组件的几何延伸为10cm或更大、15cm或更大、或者20cm或更大，在这些实施方案中分压器组件具有细长形状，该细长形状限定分压器组件的长度方向、第一端部部分、相对的第二端部部分、以及连接第一端部部分和第二端部部分的中间部分。

分立阻抗元件可以自支持方式(例如，通过导线)彼此连接。然而，为了获得更大的机械稳健性，可将阻抗元件安装在刚性或柔性基底上。在某些优选实施方案中，多个分立阻抗元件被布置在印刷电路板上。印刷电路板可包括用于将分立阻抗元件彼此以电的方式连接的传导路径。其可包括用于将多个分立阻抗元件与连接装置或与连接装置的传导部分以电的方式连接的传导路径。

(阻抗元件与连接装置的传导部分连接)

为了作为分压传感器的高压侧操作，串联连接的分立阻抗元件的分压链的一端必须与电力导体以电的方式连接。该连接经由连接装置的传导部分建立。因此，多个分立阻抗元件与连接装置的传导部分以电的方式连接。具体地，可将链终端阻抗元件中的一个元件连接到连接装置的传导部分。在使用中，该传导部分继而以电的方式连接到电力导体，并且因此以电的方式连接到电力导体的高压。

更具体地，多个分立阻抗元件中的一个分立阻抗元件(即，链终端阻抗元件中的一个元件)可与连接装置的传导部分以电的方式连接。这个链终端阻抗元件可为被以电的方式布置在阻抗元件链的第一端处的阻抗元件。这个阻抗元件可从电力导体拾取高压，由此电力导体的高压可被多个分立阻抗元件分压。

分压传感器可感测电力导体电压的精确度尤其取决于分压器组件中所用的分立阻抗元件的精度。期望传感器的感测精确度为2％或更优(即，2％或更低，例如1.5％)、1％或更优、或者甚至0.5％或更优。许多可商购获得的分立阻抗元件具有指定给它们的精度额定值，该精度额定值有时在元件本身的外表面上指示，例如通过彩色环指示。该额定值指示阻抗元件的电阻抗精度(以％计或其他方式表示)，例如电容器的电容精度、电阻器的电阻精度、或电感件的电感精度。

在本公开的某些优选实施方案中，多个分立阻抗元件中的每一个分立阻抗元件的电阻抗精度额定值为2％或更优、1％或更优、或者0.5％或更优。

在某些优选实施方案中，多个分立阻抗元件中的所有分立阻抗元件的电阻抗精度额定值相同。基于规模经济，利用相同的分立阻抗元件可允许分压器组件的更高性价比的构造和组装。

分压器组件可通常包括第一部分和第二部分。连接装置可被适当地布置并适于将分压器组件的第一部分以机械的方式连接到MV/HV开关设备的隔室内的电力导体。

在根据本公开的分压器组件包括第一部分和第二部分的情况下，第一部分可为分压器组件的一部分，该部分包括连接装置和分压器组件的连接装置所附接到的元件。

根据本公开的分压器组件的几何形状不受限制。然而，在某些优选实施方案中，分压器组件具有细长形状，该细长形状限定分压器组件的长度方向，其中以限定纵向的行来线性地布置多个分立阻抗元件，其中行的纵向与分压器组件的长度方向在+/-15°的角度内平行。

电力导体的电压被串联连接的阻抗元件从数千伏分压到更低压(例如，100伏或更低的电压)。分立阻抗元件距高压的电距离越远，其电压越低。因此，在远低于电力导体的电压的电压下的分立阻抗元件是从电力导体放电的潜在目标。其中更低压阻抗元件被布置成更远离电力导体的布置降低了电力导体(或更高压上的那些阻抗元件)与那些更低压阻抗元件之间放电的风险。从更高压到更低压的分立阻抗元件的线性布置使得更低压阻抗元件可被定位成更远离电力导体的高压。分压器组件整体的细长形状使得多个分立阻抗元件的期望线性布置可容易地容纳在分压器组件中。

如果线性行的分立阻抗元件被取向成平行于分压器组件的长度方向，则线性行的分立阻抗元件最佳地使用分压器组件的细长形状。人们认为，任一侧上至多达15°的角度偏差仍然是分压器组件的细长形状的良好使用，并且相应的放电风险增加可能是可接受的。

如果分压器组件具有细长形状并且连接装置被布置在细长分压器组件的一端处，则可实现更低压上的分立阻抗元件距电力导体的期望最大距离。因此，在本公开的某些优选实施方案中，分压器组件具有细长形状，该细长形状限定分压器组件的长度方向、第一端部部分、相对的第二端部部分、以及连接分压器组件的第一端部部分与第二端部部分的中间部分，其中第一端部部分包括连接装置。

在这些实施方案中的某些实施方案中，中间部分包括多个分立阻抗元件。这种布置可特别节省空间。

独立于分压器组件的形状，可能期望在组装、安装期间以及在MV/HV开关设备中使用期间保护多个分立阻抗元件或者多个分立阻抗元件中的一些分立阻抗元件免受环境影响以及机械或电冲击。因此，在分压器组件的某些实施方案中，多个分立阻抗元件被嵌入实心的电绝缘封装主体中。封装主体可降低分立阻抗元件之间在不同电压下放电的风险。在这些实施方案的一些实施方案中，多个分立阻抗元件被嵌入实心的电绝缘封装主体中，该封装主体接触分立阻抗元件的所有暴露表面。此类封装主体可包括其中气阱数量减少的封装主体。这可降低封装主体内的放电风险。

封装主体可由电绝缘浇注树脂制成或包含电绝缘浇注树脂，例如环氧树脂。当围绕分立阻抗元件浇注时，树脂最初可为液体，并且随后硬化，例如通过固化。在某些实施方案中，封装主体是透明的，从而允许对阻抗元件进行目视检查。在其他实施方案中，封装主体是不透明的，从而从不期望的视角隐藏阻抗元件。封装主体可为刚性的，从而增加分压器组件的机械稳定性。为了增强保护，可将整个分压器组件嵌入实心的电绝缘封装主体中。

在如下情况下，可将中间部分嵌入实心的电绝缘封装主体中，在该情况中分压器组件具有细长形状，该细长形状限定分压器组件的长度方向、第一端部部分、相对的第二端部部分、以及连接分压器组件的第一端部部分和第二端部部分的中间部分，并且其中多个分立阻抗元件被布置在中间部分中。在一些实施方案中，将第一端部部分、第二端部部分以及中间部分嵌入实心的电绝缘封装主体中。

通常期望在MV/HV开关设备外的位置处测量电力导体的电压，例如在包含合适电子器件的所谓RTU盒中。为此，可通过将分压器组件附接到开关设备的外壁的内表面来使被多个分立阻抗元件分压并且指示电力导体电压(“信号电压”)的电压在开关设备外可用。外壁可为界定包含电力导体的隔室的壁。为了附接到开关设备的外壁的内表面，分压器组件可包括馈通元件，该馈通元件具有用于附接到开关设备的外壁的内表面的附接装置。馈通元件能够操作以使电压被多个分立阻抗元件分压，并且指示电力导体的电压，该电力导体的电压通过开关设备的外壁中的开口而在开关设备外可供测量。

为了降低放电风险，应尽可能地从电力导体和连接装置附接到开关设备的外壁。因此，在根据本公开的分压器组件中，第二端部部分可包括馈通元件，所述分压器组件具有细长形状，该细长形状限定分压器组件的长度方向、第一端部部分、相对的第二端部部分、以及连接分压器组件的第一端部部分和第二端部部分的中间部分，其中第一端部部分包括连接装置。

馈通元件可包括绝缘材料或者由绝缘材料制成。在分压器组件的分立阻抗元件被嵌入电绝缘封装主体(例如，实心封装主体)中的情况下，如本文所述，封装主体的一部分可包括或形成馈通元件。

馈通元件可固定地或能够运动地附接到分压器组件的其他部分。在如下情况下，馈通元件可固定地或能够运动地附接到中间部分，在该情况中分压器组件具有细长形状，该细长形状限定分压器组件的长度方向、第一端部部分、相对的第二端部部分、以及连接第一端部部分和第二端部部分的中间部分。

馈通元件可包括用于附接到开关设备的外壁的内表面的附接装置。此类附接装置可为或包括线、螺钉、线、螺纹孔、螺栓、夹子、闩锁等。其他附接装置可为或包括粘合剂层或磁性元件。

许多MV/HV开关设备的外壁是平坦的，并且它们的内表面也是平坦的。为了可靠且更容易地附接馈通元件，因此可能有利的是馈通元件包括平坦的安装表面。平坦的安装表面可适于有利于将馈通元件附接到外壁的平坦内表面。平坦的安装表面可包括用于将馈通元件附接到开关设备的外壁的内表面的附接装置。此类附接装置可为或包括线、螺钉、线、螺纹孔、螺栓、夹子、闩锁等。其他附接装置可为或包括粘合剂层或磁性元件。

气体绝缘开关设备包含主要加压的绝缘气体，诸如SF6气体，以降低放电的风险并减轻电弧放电的影响。在如上所述的馈通元件在开关设备的外壁中的开口处产生可用信号电压的情况下，必须采取适当措施以防止加压气体通过开口逸出。因此，如上所述的馈通元件还可包括密封件，该密封件用于当馈通元件附接到外壁的内表面时密封馈通元件与外壁之间的间隙。密封件可为例如O形环或馈通元件的适形部分。

在馈通元件包括安装表面(例如，平坦的安装表面)的情况下，馈通元件可包括处于安装表面中的用于容纳密封件的沟槽。

信号电压可经由信号线而在分压器组件外或开关设备外可用。信号线可在馈通元件的安装表面中的凹槽处离开分压器组件。在这种情况下，密封件可被布置成包围凹槽。在馈通元件包括用于容纳密封件的沟槽的情况下，沟槽可被布置成包围凹槽。

在国家电网的电力网络中，如本文所述的分压器组件可安装在开关设备的隔室中的MV/HV开关设备的电力导体上，从而有助于为开关设备提供电压感测功能。因此，本公开还提供了一种开关设备，该开关设备用于开关1千伏或更高的电压以及10安培或更大的电流，该开关设备包括内部隔室、在隔室内的用于传导电压和电流的电力导体、以及如本文所述的分压器组件，该分压器组件安装在电力导体上并且能够在用于感测电力导体的电压的分压传感器中操作。

国家电网的电力网络可设置有如本文所述的分压器组件，以便为网络中的电力网络和MV/HV开关设备提供电压感测功能。因此，本公开还提供了一种配电网络，该配电网络用于在国家电网中以1千伏或更高的电压以及10安培或更大的电流分配电力，该配电网络包括如本文所述的分压器组件。

附图说明

以下是参考例示本公开的具体实施方案的附图，根据本公开的分压器组件的更详细的公开内容：

图1为已知分压器的电路图；

图2为根据本公开的第一分压器组件的透视图，其安装在开关设备中的电力导体上；并且

图3为第一分压器组件的透视图。

具体实施方式

图1的电路图示出了用于感测MV/HV电力导体10(诸如MV/HV开关设备中的汇流条)的电压的分压器的原理。该原理可用于根据本公开的分压器组件中。当使用时，电力导体10通常处于相对于电接地点的介于1kV与100kV之间的中压或高压下，并且传导数十安培至多达数百安培的交流电(AC)。

分压器20包括高压侧40、低压侧50、信号触点60、以及用于连接到电接地点30的接地触点35。为了感测电力导体10的电压，将高压侧40传导地连接到电力导体10，并且将低压侧50连接到电接地点30。可在高压侧40与低压侧50之间的信号触点60处拾取分压。分压与电力导体10的电压成比例，其中比例因子为分压器20的分压比。通过测量分压，该比例用于感测电力导体10的电压。

图1所示的分压器20为用于感测交流(AC)电压的电容式分压器20。其高压侧40由四个分压电容器70组成，它们以电的方式串联连接在分压器20的高压触点80与信号触点60之间。信号触点60提供对分压的触及。四个分压电容器70中的每一个分压电容器具有80皮法(pF)的电容，使得它们提供20pF的组合电容。可使用其他类型的阻抗元件(诸如电阻器或电感件)代替电容器来构建替代的分压器。

在该实施方案中，分压器20的低压侧50包括单个电容器90，该电容器被称为低压电容器90。该低压电容器连接在信号触点60与电接地点30之间。低压电容器90具有200nF(纳法)的电容。

分压器20的分压比为约1:10000。如果电力导体10处于50kV下，则分压器20在信号触点60处的输出电压为约5V。该量值的电压可由标准电子电路处理。

在分压器20的高压侧40上，50kV到5V的跨过四个分压电容器70的大压降需要特定的机械和电气设计，如下文将解释的。

图2以透视图示出了根据本公开的第一分压器组件1，其安装在MV开关设备的隔室110中的汇流条100上。第一分压器组件1包括如图1所示的分压器的高压侧40。隔室110由壁界定，在图2中示出了该隔室的仅两个相对侧壁120、后壁130和顶壁140。隔室110填充有加压的SF6(六氟化硫)气体，其为气体绝缘开关设备中所用的常见介电绝缘介质。侧壁120、后壁130和顶壁140为开关设备的外壁。汇流条100为在两个可外部触及的连接器150之间传导电力的电力导体，其中仅一个在图2中可见。

第一分压器组件1安装在汇流条100上并且在汇流条100与顶壁140之间延伸。分压器组件1具有细长形状，该细长形状限定第一端部部分160、相对的第二端部部分170、以及将端部部分160、170彼此连接的中间部分220。

第一端部部分160包括传导金属的夹具180，第一端部部分160通过该传导金属的夹具而以机械的方式和电的方式连接到汇流条100。第二端部部分170包括馈通元件190，第二端部部分170通过该馈通元件而在其中顶壁140包括壁开口200的顶壁140的区域中以机械的方式连接到顶壁140。连接到分压器组件1的信号触点60(在图2中不可见)的信号线210通过壁开口200从隔室110内通向开关设备外，并且使开关设备外的分压可用。

为了保持隔室110内的气体压力，馈通元件190配备有密封件，如将参考图3更详细地解释的。

图3更详细地示出了第一分压器组件1。该第一分压器组件包括用于将其连接到汇流条100的连接装置180、用于附接到外壁的馈通元件190、以及用于感测汇流条100的电压的分压器的高压侧。

观察第一端部部分160，可以看出，夹具180包括两个夹持器230，所述夹持器的平坦平行的夹持表面250面向彼此并在它们之间形成狭槽240，该狭槽可接收一段汇流条100。夹持器230被弹簧(未示出)推向彼此，该弹簧将相对的夹持表面250沿平行于其表面法线的方向推向彼此。夹具180通过压靠在汇流条100的外表面上的夹持器230而将分压器组件1以机械的方式连接到汇流条100。夹具180和夹持器230是导电的，夹具180将分压器组件1也以电的方式连接到汇流条100。夹持器230由柔软的导电金属(例如铜)制成，以便在汇流条100与分压器组件1之间提供可靠的电表面接触。

可以设想的是，夹持器230的形状可适于与它们接合的汇流条100或另一类型的电力导体的横截面或轮廓。

分压器组件1的中间部分220包括分压器20的高压侧40，这有利于感测汇流条100的电压。分压器20的高压侧40由十九个分立高压电容器260组成，这些电容器彼此以电的方式串联连接。类似于图1所示的分压器20的高压侧40中的电容器70，高压电容器260能够作为用于感测汇流条100的电压的分压传感器的高压侧操作。

所有高压电容器260具有100pF(皮法)的相同电容，其中精确度为0.5％。

高压电容器260被几何地线性布置成形成分立电容器260的直链，因此其在本文中也将被称为“电容器链”。除了链的相对端处的那些电容器260之外，将每个高压电容器260以电的方式连接到其两个最近相邻电容器260。将在链的靠近夹具180的端(即，链的更高压端)处的高压电容器260与夹持器230以电的方式连接以用于连接到汇流条100。将在链的靠近馈通元件190的端处(即，链的更低压端处)的高压电容器260以电的方式连接到一个相邻电容器260并以电的方式连接到信号触点60(在图3中未示出)。

继而将信号触点60连接到信号线210，该信号线将信号触点60的分压(也被称为“信号电压”)传导到分压器组件和开关设备之外。在开关设备外，分压器20的低压侧50向接地点30提供电连接，并且接地点30与信号线210之间的电压与汇流条100相对于地的电压成比例。

高压电容器260被布置在印刷电路板(“PCB”)270上，该印刷电路板从第一端部部分160延伸到第二端部部分170并且从夹具180延伸到馈通元件190。PCB 270下侧上的传导迹线提供相邻高压电容器260之间的电连接。传导迹线还在处于分压器链的更高压端处(图3的左下方)的高压电容器260与夹持器230之间建立电连接。而且，信号触点60(在图3中不可见)被布置在PCB 270上，使得在夹具180的夹持器230之间存在通过高压电容器260的链到信号触点和信号线210的电连接。

当夹具180连接到汇流条100时，其处于几十千伏的电压上。在分压器组件1的相对端处，可将馈通元件190连接到开关设备的外壁140，出于安全原因，该外壁通常保持在地电位上。因此，分压器组件1的相对端160、170之间存在相当大的电压差。从一端到另一端的压降从一个分立高压电容器260到下一个分立高压电容器逐步出现。然而，存在以下风险：夹具180的高压通过开关设备中的气体直接放电到处于更低压上的元件，例如，放电到馈通元件190或放电到更靠近电容器分压器链的更低压端的高压电容器260中的一个高压电容器。

为了降低此类放电的风险，将高压电容器260的链和PCB 270嵌入由包含环氧树脂的电绝缘浇注树脂制成的封装主体280中。封装主体280是透明的，从而允许目视检查高压电容器260和PCB 270。封装主体280是实心和刚性的，因此为分压器组件1提供机械稳定性。

可以设想的是，在替代的分压器组件中，可能有利的是提供不透明的(即非透明的)封装主体而不是透明的封装主体280，因为可能例如期望将高压电容器260或PCB 270从未授权人员的角度隐藏起来。

在第二端部部分170处，分压器组件1将在开关设备内固定到开关设备的外壁140，其中外壁140具有开口200，信号线210可通过该开口而被馈送到开关设备外。为此，分压器组件1包括由封装主体280的一部分形成的馈通元件190。因此，封装主体280包括封装高压电容器260和PCB270的第一部分，以及形成馈通元件190的第二部分。

馈通元件190具有环形形状，即具有中心凹槽320的圆环形状。“圆环”的上侧包括用于齐平附接到平坦壁140的平坦安装表面290。安装表面290设置有四个螺钉孔300并且设置有周向沟槽310，该螺钉孔有利于通过螺钉附接到壁140，该周向沟槽可接纳从安装表面290略微突出的O形环型密封件(未示出)。一旦穿过壁140的螺钉被拧紧在螺钉孔300中，安装表面290和密封件就压靠外壁140的内表面。在这种状态下，密封件防止开关设备中的加压气体通过壁140中的开口200逸出。

安装表面290形成由O形环沟槽310包围的中心凹槽320，信号线210通过该凹槽320离开分压器组件1。当分压器组件1附接到外壁140的内表面时，中心凹槽320定位在外壁140中的开口200上。虽然密封件确保没有气体可通过壁开口200从开关设备逸出，但信号线210可通过中心凹槽320和外壁140中的开口200通向开关设备外。

分压器组件1在汇流条100与开关设备的接地外壁120、130、140之间的电场中的存在通常导致放电风险增加。在汇流条100的高压与开关设备的最靠近汇流条100的接地外壁120、130、140的点之间存在陡峭的电压梯度(并因此存在较高的放电风险)。对于距外壁120、130、140更远的点，梯度陡度和排放风险较小。

为了使分压器组件1产生极小的额外放电风险，馈通元件190应定位在距最靠近汇流条100的壁120、130、140的点一定距离处。由于大多数汇流条100平行或垂直于外壁120、130、140延伸，因此这一要求导致分压器组件1的倾斜、成角度的设计。在图2的实施方案中，平坦安装表面290的表面法线330与分压器组件1的细长中间部分220的长延伸方向形成约60°的角度。类似地，狭槽240的纵向340与分压器组件1的细长中间部分220的长延伸方向形成约30°的角度。

对于汇流条100相对于开关设备的外壁120、130、140的给定位置，分压器组件1的形状确定在外壁140中应当在何处形成开口200以用于将信号线210引导到开关设备外，以及应当将用于与馈通元件190中的螺钉孔300接合的螺钉孔定位在何处。夹具180可沿汇流条长度附接到汇流条100的任何位置的事实在定位开口200时提供一定程度的自由度。

为了允许在将开口200定位在外壁140中的自由度更大，可使夹具180在平行于安装表面290的平面的平面中相对于中间部分220旋转。

Claims (15)

1.分压器组件(1)，所述分压器组件用于安装在国家电网的电力网络中的MV/HV开关设备的隔室(110)内的电力导体(100)上，其中所述分压器组件能够操作以在用于感测所述电力导体的电压的分压传感器中对所述电力导体的电压进行分压，所述分压器组件的特征在于所述分压器组件包括：

a)连接装置(180)，所述连接装置包括传导部分，所述连接装置用于将所述分压器组件以机械的方式和电的方式连接到所述电力导体；和

b)多个分立阻抗元件(260)，所述多个分立阻抗元件(i)与所述连接装置的所述传导部分以电的方式连接并且(ii)彼此以电的方式串联连接，以便能够作为所述分压传感器的高压侧(40)操作。

2.根据权利要求1所述的分压器组件(1)，所述分压器组件具有细长形状，所述细长形状限定所述分压器组件的长度方向，其中以限定纵向的行来线性地布置所述多个分立阻抗元件(260)，其中所述行的所述纵向与所述分压器组件的所述长度方向在+/-15°的角度内平行。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的分压器组件，所述分压器组件具有细长形状，所述细长形状限定所述分压器组件的长度方向、第一端部部分(160)、相对的第二端部部分(170)、以及连接所述分压器组件的所述第一端部部分和所述第二端部部分的中间部分(220)，其中所述第一端部部分包括所述连接装置(180)。

4.根据权利要求3所述的分压器组件，其中所述连接装置(180)能够相对于所述中间部分(220)运动。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的分压器组件，其中所述第二端部部分(170)包括馈通元件(190)，所述馈通元件具有用于附接到所述MV/HV开关设备的外壁(140)的内表面的附接装置(300)，所述馈通元件能够操作以使电压被所述多个分立阻抗元件(260)分压，并且指示所述电力导体(100)的电压，所述电力导体的电压通过所述外壁(140)中的开口(200)而在所述MV/HV开关设备外可供测量。

6.根据权利要求5所述的分压器组件，其中所述馈通元件(190)还包括密封件，所述密封件用于当所述馈通元件附接到所述外壁(140)的所述内表面时密封所述馈通元件与所述外壁(140)之间的间隙。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的分压器组件，其中在所述分压器组件的相对端部部分(160、170)之间线性地测量并且包括所述端部部分(160、170)的所述分压器组件的几何延伸为10cm或更大、15cm或更大、或者20cm或更大。

8.根据前述权利要求中任一项所述的分压器组件，其中所述连接装置(180)适于将所述分压器组件(1)可释放地连接到所述电力导体(100)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的分压器组件，其中所述多个分立阻抗元件(260)被布置在印刷电路板(270)上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的分压器组件，所述分压器组件还包括信号线(210)，所述信号线用于使电压被所述多个分立阻抗元件(260)分压，并且指示可供测量的所述电力导体(100)的电压。

11.根据前述权利要求中任一项所述的分压器组件，其中所述多个分立阻抗元件(260)包括十个或更多个分立阻抗元件(260)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的分压器组件，其中所述多个分立阻抗元件(260)中的每一个分立阻抗元件的电阻抗精度额定值为2％、1％、0.5％或更优。

13.根据前述权利要求中任一项所述的分压器组件，其中所述多个分立阻抗元件(260)被嵌入实心的电绝缘封装主体(280)中。

14.开关设备，所述开关设备用于开关1千伏或更高的电压以及10安培或更大的电流，所述开关设备包括内部隔室(110)、在所述隔室内的用于传导所述电压和所述电流的电力导体(100)、以及根据前述权利要求中任一项所述的分压器组件(1)，所述分压器组件安装在所述电力导体(100)上并且能够在用于感测所述电力导体的电压的分压传感器中操作。

15.配电网络，所述配电网络用于在国家电网中以1千伏或更高的电压以及10安培或更大的电流分配电力，所述配电网络包括根据权利要求1至13中任一项所述的分压器组件(1)。

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