EP0605435A1 - Sensor device for a high-voltage line - Google Patents

Sensor device for a high-voltage line

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Publication number
EP0605435A1
EP0605435A1 EP92916020A EP92916020A EP0605435A1 EP 0605435 A1 EP0605435 A1 EP 0605435A1 EP 92916020 A EP92916020 A EP 92916020A EP 92916020 A EP92916020 A EP 92916020A EP 0605435 A1 EP0605435 A1 EP 0605435A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor device
coil
carrier
windings
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP92916020A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Schächterle
Dieter Sander
Albert Bachmeier
Gottfried Bäuerle
Klaus Gottschalk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Original Assignee
Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG filed Critical Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Publication of EP0605435A1 publication Critical patent/EP0605435A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/02—Cable terminations
    • H02G15/06—Cable terminating boxes, frames or other structures
    • H02G15/064—Cable terminating boxes, frames or other structures with devices for relieving electrical stress
    • H02G15/068—Cable terminating boxes, frames or other structures with devices for relieving electrical stress connected to the cable shield only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/142—Arrangements for simultaneous measurements of several parameters employing techniques covered by groups G01R15/14 - G01R15/26
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/181—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using coils without a magnetic core, e.g. Rogowski coils
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
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    • H02G15/02—Cable terminations
    • H02G15/06—Cable terminating boxes, frames or other structures
    • H02G15/064—Cable terminating boxes, frames or other structures with devices for relieving electrical stress
    • H02G15/072—Cable terminating boxes, frames or other structures with devices for relieving electrical stress of the condenser type

Definitions

  • the invention relates to a sensor device for high-voltage conductors with an electrically insulating, for enclosing
  • the carrier which is provided on its side facing the cable with an electrically conductive layer which forms both an electrode as a capacitive voltage sensor and a field control electrode.
  • the side of the carrier facing away from the cable forms a cylindrical seat for the coil housing of a ring current transformer, the winding of which lies in this coil housing.
  • the invention is therefore based on the object of providing a sensor device of the type mentioned at the outset, which is less expensive than the known sensor device and in particular can also be designed to be more space-saving. This object is achieved by a sensor device with the features of claim 1.
  • the electrode is formed by the turns of the coil in the sensor device according to the invention, the space requirement is reduced to that of the carrier.
  • the solution according to the invention is advantageous because only a single sensor is required. This can also save costs.
  • the solution according to the invention makes potential-free processing of the current signal necessary. However, this requirement can be met without any problems.
  • the coil could also be constructed in multiple layers.
  • the turns form a single-layer Rogowski coil with a coil cross section that is equal to the cross section of the carrier.
  • Windings of the coil are all on the surface of the carrier, since this is particularly advantageous for manufacturing reasons. Furthermore, any desired cross-sectional shape of the Rogowski coil can be easily realized, since only a corresponding cross-sectional shape needs to be given to the carrier.
  • the carrier can also consist of an inelastic insulating material.
  • an elastically deformable material is significantly more advantageous, since then expansions, such as those that occur due to thermal loads, can be carried out or the carrier can also be placed in the expanded state on a component to which it is then fixed by its prestress.
  • the turns of the coil are preferably formed from a semiconducting or conductive layer which is applied to the surface of the carrier and is expediently also elastic.
  • the use of silicone rubber for the support and also for the conductive layer is particularly advantageous. Silicone rubber is very aging-resistant and has a high electrical insulation and sealing ability.
  • the electrode can also effect the field control or cooperate in the field control.
  • the electrode only needs to be given the shape of a field control electrode, which is readily possible because such a shape does not have a disadvantageous effect on the function as a voltage sensor and as a current sensor. In this case, the turns have a triple function.
  • the sensor device according to the invention is to be assigned to a cable connector for medium-voltage or high-voltage cables, it is preferably arranged in the insulating body of the cable connector concentrically with its through-channel. It is particularly advantageous to provide the electrode formed by the windings in addition to an electrode which serves only for field control and to arrange it in such a way that the two electrodes which are insulated from one another jointly form the funnel required for field control.
  • the sensor device according to the invention can also be used exposed. In this case, however, it is generally advisable to completely cover the turns lying on the surface of the carrier, for example to cover them with a layer of silicone rubber, so that the turns are not exposed to external influences. The turns are then completely embedded in the insulating material.
  • the carrier is made of silicone rubber, increase the tracking resistance of the sensor device supporting body, for example the insulator of a cable termination, not reduced. You can even increase the tracking resistance with the help of the sensor device, since suitable approaches, such as screen rings or drip edges, can be molded onto the layer covering the turns.
  • 1 is a longitudinal section of a first embodiment and a cable connector containing this embodiment
  • Fig. 2 shows a perspective and enlarged
  • Fig. 3 is a simplified circuit diagram of the first
  • Fig. 4 shows a second embodiment shown in section, which is placed on a cable end closure shown in view.
  • a cable connector for an insulated power supply cable of a medium-voltage network has an insulating body 1 made of silicone rubber, which has a central through-channel for the stripped end section of the cable.
  • the insulating body 1 is therefore in the assembled state with radial prestress on the plastic insulation enveloping the cable core electrically tight.
  • the conical outer surface of the insulating body 1 is, when the cable connector is inserted into the associated socket, on the inner wall of the electrically insulating socket body 2 and thereby seals the access to the contact socket 2 'of the socket, which is contacted by the contact body 3 of the cable connector.
  • a ring-shaped carrier body 4 which opens in a funnel shape towards the contact body 3, is embedded.
  • the surface of the carrier body 4 is covered with a thin layer 5 of electrically conductive silicone rubber, which was applied before the embedding in the insulating body 1.
  • This layer 5 is used for field control and contacts the conductive layer 6 of the cable which is at earth potential and which has been removed from here to the end of the cable before the insulating body 1 is pushed on.
  • the sensor device 7 has a ring-like carrier 8 which, like the carrier body 4, is made of electrically insulating silicone rubber and has a shape which corresponds to a is disproportionately widened towards the contact body 3 towards the socket with strongly rounded ends.
  • the inner surface of the carrier 8 facing the cable continues the funnel defined by the layer 5 against the contact body 3, in such a way that an optimal funnel shape is formed for field control.
  • An electrically conductive layer made of silicone rubber is applied to the surface of the carrier 8, but does not completely cover the surface of the carrier 8, but consists of the turns 9 'of a single-layer Rogowski coil 9.
  • the space between the turns 9 ' is designated by 10 in FIG. 2.
  • the Rogowski coil 9 has the same cross-sectional shape as the carrier 8 in that its windings 9 'are formed by a conductive layer applied to the surface of the carrier 8
  • Circumferential direction of the carrier 8 over its entire circumference.
  • the carrier 8 is provided with a helical annular groove, the course of which follows the course of the
  • the Rogowski coil 9 not only forms a current sensor for the current flowing in the cable, but also a capacitive voltage sensor, from which, as a result of the capacitive coupling to the cable core, a signal can be obtained which corresponds to the voltage that the cable carries.
  • the gaps 10 practically do not influence the capacitance between the electrode formed by the windings 9 'and the cable core. It is therefore no problem to generate a standardized voltage signal.
  • Two connecting conductors 11, which are only shown in FIG. 3, are led out of the insulating body 1 from the beginning and end of the Rogowski coil 9 and are preferably connected here to a socket, not shown, into which a plug can be inserted from the outside. As shown in FIG.
  • an evaluation circuit for the current signal is connected to the two connecting lines 11, which is symbolically represented in FIG. 3 by an ammeter 12.
  • An evaluation circuit for the voltage signal is connected to the one connecting line 11 and is connected to ground potential on the other hand. This evaluation circuit is symbolically represented in FIG. 3 by a voltmeter 13. Because of the evaluation device for the voltage signal, which is connected to ground potential, it is important that the evaluation of the current signal is potential-free.
  • the turns 9 'of the Rogowski coil 9 not only form a current sensor and a voltage sensor. Together with the layer 5 of the carrier body 4, they also form the field control electrode. It is not a problem that the windings 9 'are not at ground potential like the layer 5, since the potential of the windings 9' is only in the order of 100 volts above zero potential.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 4 shows, using the example of a cable end closure denoted by 114, that the sensor device according to the invention can also be designed as a separate component and can also be placed on the outside of a fitting or the like.
  • the sensor device 107 of the second exemplary embodiment differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 only in that the carrier 108 has the shape of a cylindrical socket with rounded ends and that the turns 109 'of the Rogowski coil 109 have a protective layer 115 electrically insulating silicone rubber are completely covered. Since the protective layer 115 completely envelops the carrier 108, the turns 109 'are completely embedded in electrically insulating silicone rubber.
  • the sensor device 107 forms an elastically stretchable
  • the sensor device 107 is positioned so that it surrounds a portion of the cable that is shield-free. Thanks to the radial preload caused by the widening and the good adhesion of silicone rubber, there is no risk that the sensor device
  • the connecting conductors connected and led out to the beginning and end of the Rogowski coil 109, to which the evaluation circuits for the voltage signal and the current signal are connected, are designated by 111.
  • FIG. 4 indicates that shield elements 117 or drip edges can be formed on the protective layer 115, by means of which the tracking resistance can be increased even though it is not reduced by the sensor device 107.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 4 shows that the sensor device according to the invention is also particularly suitable for retrofitting.

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Abstract

Un détecteur (7) pour fils à haute et à moyenne tension comprend un support (8) annulaire électroisolant qui entoure le fil. Le support porte une électrode également annulaire qui sert de détecteur capacitif de la tension et une bobine capable d'entourer le fil en tant que capteur inductif de courant. L'électrode est formée par les enroulements de la bobine.A detector (7) for high and medium voltage wires comprises an electrically insulating annular support (8) which surrounds the wire. The support also carries an annular electrode which serves as a capacitive voltage detector and a coil capable of surrounding the wire as an inductive current sensor. The electrode is formed by the windings of the coil.

Description

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Sensoreinrichtung für KochspannungsleiterSensor device for cooking voltage conductors
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Die Erfindung betrifft eine Sentoreinrichtung für Hochspannungsleiter mit einem elektrisch isolierenden, zum Umfassen The invention relates to a sensor device for high-voltage conductors with an electrically insulating, for enclosing
des Leiters ringförmigen Träger für eine ebenfalls ringförmige Elektrode als kapazitiver Spannungssensor und eine den Leiter zu umfassen vermögende Spule als induktiver Stromsensor. of the conductor ring-shaped carrier for a likewise ring-shaped electrode as a capacitive voltage sensor and a coil to encompass the conductor as an inductive current sensor.
Bei einer bekannten Sensoreinrichtung dieser Art In a known sensor device of this type
(DE 36 11 462), die mit einem Kabelstecker für Leiter eines (DE 36 11 462) with a cable connector for a conductor
Mittelspannungs- oder Hochspannungsnetzes kombiniert ist, Medium-voltage or high-voltage network is combined,
enthält der aus Silikonkautschuk bestehende Isolierkörper, contains the insulating body made of silicone rubber,
durch den das Kabelende hindurchgeführt ist, einen elektrisch isolierenden, das Kabelende im Abstand konzentrisch umgeben- den Träger, der auf seiner dem Kabel zugekehrten Seite mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen ist, die sowohl eine Elektrode als kapazitiver Spannungssensor bildet als auch eine Feldsteuerelektrode. Die dem Kabel abgewandte Seite des Trägers bildet einen zylindrischen Sitz für das Spulengehäuse eines Ringstromwandlers, dessen Wicklung in diesem Spulengehäuse liegt. Mit 'dieser Sensoreinrichtung ist es zwar möglich, das Kabel, auf dessen Ende der Kabelstecker montiert ist, hinsichtlich seiner Spannung und seiner Strombelastung zu überwachen oder auch die Spannung und den Strom zu messen. Der Aufwand und der Raumbedarf für diese Sensoreinrichtung sind jedoch relativ groß. through which the cable end is passed, an electrically insulating, concentrically surrounding the cable end at a distance. the carrier, which is provided on its side facing the cable with an electrically conductive layer which forms both an electrode as a capacitive voltage sensor and a field control electrode. The side of the carrier facing away from the cable forms a cylindrical seat for the coil housing of a ring current transformer, the winding of which lies in this coil housing. With this sensor device it is possible to monitor the voltage and current load of the cable, on the end of which the cable connector is mounted, or to measure the voltage and current. However, the effort and space required for this sensor device are relatively large.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstiger als die bekannte Sensoreinrichtung ist und insbesondere auch raumsparender ausgebildet sein kann. Diese Aufgabe löst eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1. The invention is therefore based on the object of providing a sensor device of the type mentioned at the outset, which is less expensive than the known sensor device and in particular can also be designed to be more space-saving. This object is achieved by a sensor device with the features of claim 1.
Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung die Elektrode durch die Windungen der Spule gebildet ist, ist der Raumbedarf auf denjenigen des Trägers reduziert. Because the electrode is formed by the turns of the coil in the sensor device according to the invention, the space requirement is reduced to that of the carrier.
Aber auch dann, wenn der Platzbedarf keine entscheidende But even if the space requirement is not decisive
Rolle spielt, ist die erfindungsgemäße Lösung vorteilhaft, da nur ein einziger Sensor erforderlich ist. Hierdurch lassen sich auch Kosten einsparen. Zwar macht die erfindungsgemäße Lösung eine potentialfreie Verarbeitung des Stromsignales erforderlich. Diese Forderung läßt sich aber problemlos erfüllen. Man könnte prinzipiell die Spule auch mehrlagig ausbilden. The solution according to the invention is advantageous because only a single sensor is required. This can also save costs. The solution according to the invention makes potential-free processing of the current signal necessary. However, this requirement can be met without any problems. In principle, the coil could also be constructed in multiple layers.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bilden jedoch die Windungen eine einlagige Rogowski-Spule mit einem Spulenquerschnitt, der gleich dem Querschnitt des Trägers ist. Die  In a preferred embodiment, however, the turns form a single-layer Rogowski coil with a coil cross section that is equal to the cross section of the carrier. The
Windungen der Spule liegen hierbei also alle auf der Oberfläche des Trägers, da dies aus Fertigungsgründen besonders vorteilhat ist. Ferner kann jede gewünschte Querschnittsform der Rogowski-Spule einfach realisiert werden, da hierzu nur dem Träger eine entsprechende Querschnittsform gegeben zu werden braucht.  Windings of the coil are all on the surface of the carrier, since this is particularly advantageous for manufacturing reasons. Furthermore, any desired cross-sectional shape of the Rogowski coil can be easily realized, since only a corresponding cross-sectional shape needs to be given to the carrier.
Zwar kann grundsätzlich der Träger auch aus einem unelastischen Isoliermaterial bestehen. Wesentlich vorteilhafter ist jedoch ein elastisch deformierbares Material, da dann Dehnungen, wie sie beispielsweise durch Wärembelastungen auftreten, ausgeführt werden können oder auch der Träger im aufgeweiteten Zustand auf ein Bauteil aufgesetzt werden kann, an dem er dann durch seine Vorspannung festgelegt ist. Die Windungen der Spule sind dabei vorzugsweise aus einer halbleitenden oder leitenden Schicht gebildet, die auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht und zweckmäßigerweise ebenfalls elastisch ist. Ganz besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Silikonkautschuk für den Träger und auch für die leitende Schicht. Silikonkautschuk ist sehr alterungsbeständig und hat eine hohe elektrische Isolier- und Dichtungsfähigkeit. Er ist auch auf glattem Untergrund rutschfest, was dann besonders vorteilhaft ist, wenn der Träger auf einen glatten Körper, beispielsweise einen Isolator eines Kabelendverschlusses, aufgesetzt wird. Ferner läßt sich ein Träger aus Silikonkautschuk problemlos in einen Isolierkörper aus Silikonkautschuk einbetten. Sofern die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung an einem Kabelende angeordnet werden muß, kann die Elektrode auch die Feldabsteuerung bewirken oder bei der Feldabsteuerung mitwirken. Hierzu braucht der Elektrode nur die Form einer Feldsteuerelektrode gegeben zu werden, was ohne weiteres möglich ist, weil eine solche Form sich nicht nachteilig auf die Funktion als Spannungssensor und als Stromsensor auswirkt. Die Windungen haben in diesem Falle also eine dreifache Funktion. In principle, the carrier can also consist of an inelastic insulating material. However, an elastically deformable material is significantly more advantageous, since then expansions, such as those that occur due to thermal loads, can be carried out or the carrier can also be placed in the expanded state on a component to which it is then fixed by its prestress. The turns of the coil are preferably formed from a semiconducting or conductive layer which is applied to the surface of the carrier and is expediently also elastic. The use of silicone rubber for the support and also for the conductive layer is particularly advantageous. Silicone rubber is very aging-resistant and has a high electrical insulation and sealing ability. It is also non-slip on a smooth surface, which is particularly advantageous if the carrier is placed on a smooth body, for example an insulator of a cable end closure. Furthermore, a carrier made of silicone rubber can easily be embedded in an insulating body made of silicone rubber. If the sensor device according to the invention has to be arranged at one end of the cable, the electrode can also effect the field control or cooperate in the field control. For this purpose, the electrode only needs to be given the shape of a field control electrode, which is readily possible because such a shape does not have a disadvantageous effect on the function as a voltage sensor and as a current sensor. In this case, the turns have a triple function.
Sofern die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung einem Kabelstecker für Mittelspannungs- oder Hochspannungskabel zugeordnet werden soll, ist sie vorzugsweise in dem Isolierkörper des Kabelsteckers konzentrisch zu dessen Durchgangskanal angeordnet. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die durch die Windungen gebildete Elektrode zusätzlich zu einer nur der Feldsteuerung dienenden Elektrode vorzusehen und so anzuordnen, daß die beiden gegeneinander isolierten Elektroden gemeinsam den für die Feldsteuerung erforderlichen Trichter bilden. If the sensor device according to the invention is to be assigned to a cable connector for medium-voltage or high-voltage cables, it is preferably arranged in the insulating body of the cable connector concentrically with its through-channel. It is particularly advantageous to provide the electrode formed by the windings in addition to an electrode which serves only for field control and to arrange it in such a way that the two electrodes which are insulated from one another jointly form the funnel required for field control.
Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung kann aber auch freiliegend verwendet werden. Allerdings ist es in diesem Falle in der Regel zweckmäßig, die auf der Oberfläche des Trägers liegenden Windungen vollständig abzudecken, beispielsweise mit einer Schicht aus Silikonkautschuk zu bedecken, damit die Windungen nicht äußeren Einflüssen ausgesetzt sind. Die Windungen sind dann vollständig in das isolierende Material eingebettet. The sensor device according to the invention can also be used exposed. In this case, however, it is generally advisable to completely cover the turns lying on the surface of the carrier, for example to cover them with a layer of silicone rubber, so that the turns are not exposed to external influences. The turns are then completely embedded in the insulating material.
Sofern die Sensoreinrichtung freiliegend ist, wird durch sie vor allem dann, wenn der Träger aus Silikonkautschuk besteht, die Kriechstromfestigkeit des die Sensoreinrichtung tragenden Körpers, beispielsweise des Isolators eines Kabelendverschlusses, nicht reduziert. Man kann sogar die Kriechstromfestigkeit mit Hilfe der Sensoreinrichtung vergrößern, da an die die Windungen abdeckende Schicht hierfür geeignete Ansätze, wie beispielsweise Schirmringe oder Tropfkanten, angeformt werden können. If the sensor device is exposed, it will, especially if the carrier is made of silicone rubber, increase the tracking resistance of the sensor device supporting body, for example the insulator of a cable termination, not reduced. You can even increase the tracking resistance with the help of the sensor device, since suitable approaches, such as screen rings or drip edges, can be molded onto the layer covering the turns.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen: The invention is explained in detail below on the basis of exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels und eines dieses Ausführungsbeispiel enthaltenden Kabelsteckers, 1 is a longitudinal section of a first embodiment and a cable connector containing this embodiment,
Fig. 2 einen perspektivisch und vergrößert dargestellten Fig. 2 shows a perspective and enlarged
Abschnitt des ersten Ausführungsbeispiels,  Section of the first embodiment,
Fig. 3 ein vereinfacht dargestelltes Schaltbild des ersten Fig. 3 is a simplified circuit diagram of the first
Ausführungsbeispiels,  Embodiment,
Fig. 4 ein im Schnitt dargestelltes zweites Ausführungsbeispiel, das auf einen in Ansicht dargestellten Kabelendverschluß aufgesetzt ist. Fig. 4 shows a second embodiment shown in section, which is placed on a cable end closure shown in view.
Ein Kabelstecker für ein isoliertes Energieversorgungskabel eines Mittelspannungsnetzes weist einen aus Silikonkautschuk bestehenden Isolierkörper 1 auf, der einen zentralen Durchgangskanal für den abgemantelten Endabschnitt des Kabels hat. Der Isolierkörper 1 liegt deshalb im montierten Zustand mit radialer Vorspannung an der die Kabelseele umhüllenden Kunststoffisolation elektrisch dicht an. Die konische Außenmantelfläche des Isolierkörpers 1 liegt, wenn der Kabelstecker in die zugeordnete Steckbuchse eingesteckt ist, an der Innenwand des elektrisch isolierenden Steckbuchsenkörpers 2 an und verschließt dadurch elektrisch dicht den Zugang zur Kontaktbuchse 2' der Steckbuchse, die vom Kontaktkörper 3 des Kabelsteckers kontaktiert wird. A cable connector for an insulated power supply cable of a medium-voltage network has an insulating body 1 made of silicone rubber, which has a central through-channel for the stripped end section of the cable. The insulating body 1 is therefore in the assembled state with radial prestress on the plastic insulation enveloping the cable core electrically tight. The conical outer surface of the insulating body 1 is, when the cable connector is inserted into the associated socket, on the inner wall of the electrically insulating socket body 2 and thereby seals the access to the contact socket 2 'of the socket, which is contacted by the contact body 3 of the cable connector.
In den Isolierkörper 1 ist ein sich trichterförmig gegen den Kontaktkörper 3 hin öffnender, ringartiger Trägerkörper 4 eingebettet. Die Oberfläche des Trägerkörpers 4 ist mit einer dünnen Schicht 5 aus elektrisch leitendem Silikonkautschuk bedeckt, die vor der Einbettung in den Isolierkörper 1 aufgebracht worden ist. Diese Schicht 5 dient der Feldsteuerung und kontaktiert die auf Erdpotential liegende Leitschicht 6 des Kabels, welche von hier aus bis zum Ende des Kabels vor dem Aufschieben des Isolierkörpers 1 entfernt worden ist. In the insulating body 1, a ring-shaped carrier body 4, which opens in a funnel shape towards the contact body 3, is embedded. The surface of the carrier body 4 is covered with a thin layer 5 of electrically conductive silicone rubber, which was applied before the embedding in the insulating body 1. This layer 5 is used for field control and contacts the conductive layer 6 of the cable which is at earth potential and which has been removed from here to the end of the cable before the insulating body 1 is pushed on.
Gleichachsig zu dem zentralen Durchgangskanal des Isolierkörpers 1, der dort, wo die Schicht 5 an der Leitschicht Coaxial with the central through-channel of the insulating body 1, where the layer 5 on the conductive layer
6 anliegt, durch die Schicht 5 begrenzt ist, ist in den Isolierkörper 1 axial gegen den Kontaktkörper 3 hin versetzt eine als Ganzes mit 7 bezeichnete Sensoreinrichtung eingebettet. Die Sensoreinrichtung 7 weist einen ringartigen Träger 8 auf, der wie der Trägerkörper 4 aus elektrisch isolierendem Silikonkautschuk besteht und eine Form hat, die mit einer sich gegen den Kontaktkörper 3 hin überproportional aufweitenden Buchse mit stark abgerundeten Enden ungefähr vergleichbar ist. Wie Fig. 1 zeigt, setzt die dem Kabel zugekehrte Innenfläche des Trägers 8 den von der Schicht 5 definierten Trichter gegen den Kontaktkörper 3 hin fort, und zwar so, daß eine für die Feldsteuerung optimale Trichterform gebildet wird. 6, by which layer 5 is delimited, is embedded in the insulating body 1 axially offset against the contact body 3, a sensor device designated 7 as a whole. The sensor device 7 has a ring-like carrier 8 which, like the carrier body 4, is made of electrically insulating silicone rubber and has a shape which corresponds to a is disproportionately widened towards the contact body 3 towards the socket with strongly rounded ends. As shown in FIG. 1, the inner surface of the carrier 8 facing the cable continues the funnel defined by the layer 5 against the contact body 3, in such a way that an optimal funnel shape is formed for field control.
Auf die Oberfläche des Trägers 8 ist eine elektrisch leitende Schicht aus Silikonkautschuk aufgebracht, die jedoch nicht die Oberfläche des Trägers 8 vollständig bedeckt, sondern aus den Windungen 9' einer einlagigen Rogowski-Spule 9 besteht. Der Zwischenraum zwischen den Windungen 9' ist in Fig. 2 mit 10 bezeichnet. Die Rogowski-Spule 9 hat dadurch, daß ihre Windungen 9' durch eine auf die O berflä ch e des Trägers 8 aufgebrachte leitende Schicht gebildet sind, die gleiche Querschnittsform wie der Träger 8. Sie erstreckt sich in An electrically conductive layer made of silicone rubber is applied to the surface of the carrier 8, but does not completely cover the surface of the carrier 8, but consists of the turns 9 'of a single-layer Rogowski coil 9. The space between the turns 9 'is designated by 10 in FIG. 2. The Rogowski coil 9 has the same cross-sectional shape as the carrier 8 in that its windings 9 'are formed by a conductive layer applied to the surface of the carrier 8
Umfangsrichtung des Trägers 8 über dessen gesamten Umfang. Circumferential direction of the carrier 8 over its entire circumference.
Im Ausführungsbeispiel ist der Träger 8 mit einer wendeiförmigen Ringnut versehen, deren Verlauf dem Verlauf der In the exemplary embodiment, the carrier 8 is provided with a helical annular groove, the course of which follows the course of the
Windungen 9' entspricht. Die auf den Träger 8 aufgebrachte leitende Schicht wird anschließend in den Zwischenräumen Corresponds to turns 9 '. The conductive layer applied to the carrier 8 is then in the spaces
10 entfernt. Von der leitenden Schicht bleiben dann nur die in der Nut liegenden Windungen 9' übrig. 10 removed. Only the turns 9 'lying in the groove then remain of the conductive layer.
Die Rogowski-Spule 9 bildet nicht nur einen Stromsensor für den im Kabel fließenden Strom, sondern auch einen kapazitiven Spannungssensor, von dem infolge der kapazitiven Ankopplung an die Kabelseele ein Signal abgenommen werden kann, das der Spannung entspricht, die das Kabel führt. Die Zwischenräume 10 beeinflussen die Kapazität zwischen der von den Windungen 9' gebildeten Elektrode und der Kabelseele praktisch nicht. Es bereitet deshalb keine Probleme, ein standardisiertes Spannungssignal zu erzeugen.. Zwei nur in Fig. 3 dargestellte Verbindungsleiter 11 sind vom Anfang und vom Ende der Rogowski-Spule 9 aus dem Isolierkörper 1 herausgeführt und hier vorzugsweise mit einer nicht dargestellten Steckbuchse verbunden, in die von außen her ein Stecker eingeführt werden kann. An die beiden Verbindungsleitungen 11 wird, wie Fig. 3 zeigt, eine Auswerteschaltung für das Stromsignal angeschlossen, die in Fig. 3 symbolisch durch ein Amperemeter 12 dargestellt ist. An die eine Verbindungsleitung 11 wird ferner eine Auswerteschaltung für das Spannungssignal angeschlossen, die andererseits mit Erdpotential verbunden ist. In Fig. 3 ist diese Auswerteschaltung symbolisch durch ein Voltmeter 13 dargestellt. Wegen der einerseits mit Erdpotential verbundenen Auswerteeinrichtung für das Spannungssignal ist es wichtig, daß die Auswertung des Strcmsignals potentialfrei erfolgt. The Rogowski coil 9 not only forms a current sensor for the current flowing in the cable, but also a capacitive voltage sensor, from which, as a result of the capacitive coupling to the cable core, a signal can be obtained which corresponds to the voltage that the cable carries. The gaps 10 practically do not influence the capacitance between the electrode formed by the windings 9 'and the cable core. It is therefore no problem to generate a standardized voltage signal. Two connecting conductors 11, which are only shown in FIG. 3, are led out of the insulating body 1 from the beginning and end of the Rogowski coil 9 and are preferably connected here to a socket, not shown, into which a plug can be inserted from the outside. As shown in FIG. 3, an evaluation circuit for the current signal is connected to the two connecting lines 11, which is symbolically represented in FIG. 3 by an ammeter 12. An evaluation circuit for the voltage signal is connected to the one connecting line 11 and is connected to ground potential on the other hand. This evaluation circuit is symbolically represented in FIG. 3 by a voltmeter 13. Because of the evaluation device for the voltage signal, which is connected to ground potential, it is important that the evaluation of the current signal is potential-free.
Die Windungen 9' der Rogowski-Spule 9 bilden nicht nur einen Stromsensor und einen Spannungssensor. Sie bilden auch zusammen mit der Schicht 5 des Trägerkörpers 4 die Feldsteuerungselektrode. Es ist dabei nicht störend, daß die Windungen 9' nicht so wie die Schicht 5 auf Erdpotential liegen, da das Potential der Windungen 9' nur in der Größenordnung von 100 Volt über dem Nullpotenial liegt. The turns 9 'of the Rogowski coil 9 not only form a current sensor and a voltage sensor. Together with the layer 5 of the carrier body 4, they also form the field control electrode. It is not a problem that the windings 9 'are not at ground potential like the layer 5, since the potential of the windings 9' is only in the order of 100 volts above zero potential.
Das in Fig. 4 dargestellt Ausführungsbeispiel zeigt am Beispiel eines mit 114 bezeichneten Kabelendverschlusses, daß die erfindungsgemäße Seπsoreinrichtung auch als separates Bauteil ausgebildet und auch auf die Außenseite einer Armatur oder dergleichen aufgesetzt sein kann. Von dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 unterscheidet sich die Sensoreinrichtung 107 des zweiten Ausführungsbeispiels nur dadurch, daß der Träger 108 die Form einer zylindrischen Buchse mit abgerundeten Enden hat und daß die Windungen 109' der Rogowski-Spule 109 mit einer Schutzschicht 115 aus elektrisch isolierendem Silikonkautschuk vollständig abgedeckt sind. Da die Schutzschicht 115 den Träger 108 vollständig umhüllt, sind die Windungen 109' vollständig in elektrisch isolierenden Silikonkautschuk eingebettet. The exemplary embodiment shown in FIG. 4 shows, using the example of a cable end closure denoted by 114, that the sensor device according to the invention can also be designed as a separate component and can also be placed on the outside of a fitting or the like. The sensor device 107 of the second exemplary embodiment differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 only in that the carrier 108 has the shape of a cylindrical socket with rounded ends and that the turns 109 'of the Rogowski coil 109 have a protective layer 115 electrically insulating silicone rubber are completely covered. Since the protective layer 115 completely envelops the carrier 108, the turns 109 'are completely embedded in electrically insulating silicone rubber.
Die Sensoreinrichtung 107 bildet eine elastisch dehnbare The sensor device 107 forms an elastically stretchable
Hülse, die im Ausführungsbeispiel im aufgeweiteten Zustand auf den Isolator 116 des Kabelendverschlusses 114 aufgeschoben ist. Die Sensoreinrichtung 107 ist dabei so positioniert, daß sie einen Abschnitt des Kabels umgibt, der abschirmungsfrei ist. Dank der durch die Aufweitung bedingten radialen Vorspannung und der guten Haftfähigkeit von Silikonkautschuk besteht nicht die Gefahr, daß sich die Sensoreinrichtung  Sleeve which, in the exemplary embodiment, is pushed onto the insulator 116 of the cable termination 114 in the expanded state. The sensor device 107 is positioned so that it surrounds a portion of the cable that is shield-free. Thanks to the radial preload caused by the widening and the good adhesion of silicone rubber, there is no risk that the sensor device
107 auf dem Isolator 116 verschiebt. Es braucht deshalb nicht befürchtet zu werden, daß sich die Größe der Signale verändert. Die mit dem Anfang und dem Ende der Rogowski-Spule 109 verbundenen und herausgeführten Verbindungsleiter, an welche die Auswerteschaltungen für das Spannungssignal und das Stromsignal angeschlossen werden, sind mit 111 bezeichnet. 107 moves on the insulator 116. There is therefore no need to fear that the size of the signals will change. The connecting conductors connected and led out to the beginning and end of the Rogowski coil 109, to which the evaluation circuits for the voltage signal and the current signal are connected, are designated by 111.
Durch strichpunktierte Linien ist in Fig. 4 angedeutet, daß an die Schutzschicht 115 Schirmelemente 117 oder Tropfkanten angeformt sein können, mittels deren die Kriechstromfestigkeit noch erhöht werden kann, obwohl sie durch die Sensoreinrichtung 107 nicht verringert wird. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 zeigt, daß die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auch für eine Nachrüstung besonders geeignet ist. 4 indicates that shield elements 117 or drip edges can be formed on the protective layer 115, by means of which the tracking resistance can be increased even though it is not reduced by the sensor device 107. The exemplary embodiment according to FIG. 4 shows that the sensor device according to the invention is also particularly suitable for retrofitting.
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. All of the features mentioned in the above description and also the features that can only be inferred from the drawing are further refinements of the invention, even if they are not particularly emphasized and in particular are not mentioned in the claims.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Sensoreinrichtung für Mittelspannungs- und Hochspannungsleiter mit einem elektrisch isolierenden, zum Umfassen des Leiters ringförmigen Träger für eine ebenfalls ringförmige Elektrode als kapazitiver Spannungssensor und eine den Leiter zu umfassen vermögende Spule als induktiver Stromsensor, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode durch die Windungen (9'; 109') der Spule (9; 109) gebildet ist. 1. Sensor device for medium-voltage and high-voltage conductors with an electrically insulating, ring-shaped support for encompassing the conductor for a likewise ring-shaped electrode as a capacitive voltage sensor and a coil capable of including the conductor as an inductive current sensor, characterized in that the electrode is wound by the windings (9 '; 109') of the coil (9; 109) is formed.
2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (9'; 109') der Spule (9; 109) eine einlagige Rogowski-Spule mit einem Spulenquerschnitt bilden, der gleich dem Querschnitt des Trägers (8; 108) ist. 2. Sensor device according to claim 1, characterized in that the windings (9 '; 109') of the coil (9; 109) form a single-layer Rogowski coil with a coil cross section which is equal to the cross section of the carrier (8; 108).
3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8; 108) aus einem elastisch deformierbaren Material besteht und die Windungen (9'; 3. Sensor device according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier (8; 108) consists of an elastically deformable material and the windings (9 ';
109') der Spule (9; 109) aus einer halbleitenden oder leitenden Schicht gebildet sind, die auf die Oberfläche des Trägers (8; 108) aufgebracht ist.  109 ') of the coil (9; 109) are formed from a semiconducting or conductive layer which is applied to the surface of the carrier (8; 108).
4. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8; 108) aus Silikonkautschuk besteht. 4. Sensor device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier (8; 108) consists of silicone rubber.
5. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (9';109') der 5. Sensor device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the windings (9 '; 109') of
Spule (9; 109) aus elektrisch leitendem Silikonkautschuk bestehen. Coil (9; 109) consist of electrically conductive silicone rubber.
6. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß. die von den Windungen (9'; 109') gebildete Elektrode die Form einer Feldsteuerelektrode hat. 6. Sensor device according to one of claims 1 to 5, characterized in that. the electrode formed by the windings (9 '; 109') has the shape of a field control electrode.
7. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) und die auf seiner Oberfläche liegenden Windungen (9') in einem vorzugsweise aus Silikonkautschuk, bestehenden Isolierkörper (1) eines Kabelsteckers für Mittelspannungs- und Hochspannungskabel konzentrisch zu dessen zentralem Durchgangskanal angeordnet sind und daß die Spulenenden kontkatierende Verbindungsleitungen (11) aus dem Isolierkörper (1) herausgeführt sind. 7. Sensor device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the carrier (8) and the turns lying on its surface (9 ') in a preferably made of silicone rubber, existing insulating body (1) of a cable connector for medium-voltage and high-voltage cables concentrically are arranged to the central through-channel and that the coil ends are contacting connecting lines (11) out of the insulating body (1).
8. Sensoreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) gleichachsig zu einer zumindest teilweise in den Isolierkörper (1) eingebetteten und im montierten Zustand des Kabelsteckers auf Erdpotential liegenden Feldsteuerelektrode (5) derart angeordnet ist, daß die von den Windungen (9') gebildete Feldsteuerelektrode gegenüber der auf Erdpotential liegenden Feldsteuerelektrode (5) elektrisch isoliert ist, jedoch gemeinsam mit letzterer den für die Feldsteuerung erforderlichen Trichter bildet. 8. Sensor device according to claim 7, characterized in that the carrier (8) coaxially to an at least partially embedded in the insulating body (1) and lying in the assembled state of the cable connector to earth potential field control electrode (5) is arranged such that the windings (9 ') field control electrode formed is electrically insulated from the field control electrode (5) which is at ground potential, but together with the latter forms the funnel required for field control.
9. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als ein vorzugsweise in elastisch aufgeweitetem Zustand auf die Außenseite eines Bauteils, durch den ein Hochspannungsleiter hindurchgeführt ist,, aufsetzbares, ringförmiges Bauteil ausgebildet ist. 9. Sensor device according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is formed as a preferably in an elastically expanded state on the outside of a component through which a high-voltage conductor is passed, attachable, annular component.
10. Sensoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (109') der Spule (109) vollständig mit einem Isoliermaterial (115), vorzugsweise Silikonkautschuk, abgedeckt sind. 10. Sensor device according to claim 9, characterized in that the turns (109 ') of the coil (109) are completely covered with an insulating material (115), preferably silicone rubber.
11. Sensoreinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an das die Windungen (109') abdeckende Material (115) wenigstens ein die Kriechstromstrecke verlängerndes Element (117) angeformt ist. 11. Sensor device according to claim 10, characterized in that at least one element (117) extending the leakage current path is formed on the material (115) covering the windings (109 ').
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