TW201340135A - 電力網路之感應電纜 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用於在一電力網路中分配電力之感應電纜(1)，該感應電纜包含一內導體及一絕緣層(10)，該絕緣層(10)環繞該內導體之至少一軸向區段同心地配置。該感應電纜進一步包含用於感測該內導體之一電壓的一電容性電壓感測器(100)，該感應電纜之特徵在於該感測器包括一印刷電路板元件(60)，該印刷電路板元件(60)置放於一電隔離之導電或半導電材料片(140)上，該電隔離之導電或半導電材料片(140)配置於該電纜之該絕緣層上。該電隔離之導電或半導電材料片(140)可操作以形成該電容性電壓感測器之一感測電容器之一電極。該電纜可包含一(半導電)導電層(20)。該電隔離之導電或半導電材料片(40)可包含該(半導電)導電層之一部分。

Description

電力網路之感應電纜
本發明係關於一種用於在電力網路中傳輸電力之電纜，該電纜裝備有一電容性電壓感測器，該電壓感測器包含置放於一電隔離之導電或半導電材料片上的印刷電路板元件(「PCB元件」)，該導電或半導電材料片配置於該電纜之一絕緣層上且可操作以形成該電壓感測器之一感測電容器的電極。本發明亦係關於一印刷電路板元件在接觸電力網路電纜之一導電或半導電層方面之用途。
電力網路之經營者使用感測器針對其設施及個別電纜上的電壓及電流來監視其網路之狀態。用於高電壓及中電壓電力電纜之電壓感測器的早先實例描述於英國專利GB1058890中，其中該電纜之絕緣導體及一場感測探針電極被保護電極環繞，且其中該保護電極及該探針電極連接至高增益放大器之輸入端子。
在德國專利申請案DE 3702735 A1中，一種用於電纜之電壓量測裝置包含電容性分壓器。電容器中之一種(高電壓電容器)係藉由使電纜之中心導體與包起其之導電層絕緣來形成。一量測電容器位於該導電層與該電纜之屏蔽網(shielding mesh)之間。
日本公開專利申請案JP 60256068 A2係關於量測高電壓電力電纜之充電電壓。該案揭示了剝去電力電纜之屏蔽電極的一部分以暴露一絕緣體。一導電或半導電部件部分地 纏繞在該絕緣體之外周邊表面上以形成懸吊式電極。一引線嵌入於該電極中且連接至該電極。(D8，被認為係最新的先前技術)
本發明之一目標為改良一電壓感測器電路與一電纜之一導電或半導電層之間的電及機械接觸，其中該電纜之導電或半導電層係作為電容性電壓感測器之感測電容器的電極而操作。
本發明提供一種用於在電力網路中分配電力之感應電纜，該感應電纜包含一內導體及一絕緣層，該絕緣層環繞該內導體之至少一軸向區段同心地配置，其中該感應電纜進一步包含用於感測該內導體之電壓的一電容性電壓感測器，該感應電纜之特徵在於該感測器包括一印刷電路板元件，該印刷電路板元件置放於一電隔離之導電或半導電材料片上，該電隔離之導電或半導電材料片配置於該電纜之絕緣層上且可操作以形成該電容性電壓感測器之一感測電容器的一電極。
一印刷電路板(「PCB」)可在若干位置中建立與該電隔離之導電或半導電材料片的電接觸。此避免了僅在該(半導電)導電材料片上之一個位置中具有電接點的缺點，即，首先，在該一個接點(例如)不完整、被腐蝕或被損壞的情況下，此避免了由該一個位置中的不良電接觸導致的問題。在(例如)腐蝕或損壞的情況下，不會在PCB上量測到電壓或僅量測到較低的電壓，因而導致該感測器之不正 確電壓讀數。其次，其亦避免了由於以下事實而引起之問題：自該(半導電)導電片之邊緣行進至該一個接觸位置的電子會在較長的路徑上經歷該(半導電)導電片之電阻。此又可能導致電壓降且最終導致在PCB上量測到較低(亦即，較不準確)之電壓。
相比之下，根據本發明之具有一PCB之感應電纜可在該PCB上之多個位置上且藉此在該(半導電)導電片上之多個位置上提供大量的接觸點。此會造成冗餘，使得單個受腐蝕、不完整或受損壞之接觸點不會導致對電壓之錯誤量測。並且，大量之接觸點將會縮短電子自該(半導電)導電片之邊緣行進至該PCB上之下一個最接近之接觸位置所必須經過的路徑。此導致小得多之電壓降及較高準確度之電壓讀數。
根據本發明之感應電纜具有一電容性電壓感測器，該電容性電壓感測器包含一PCB，該感應電纜提供以下另一個優點：該PCB可經調適以支撐可起到其他用途的複數個電子組件，例如形成用於溫度補償之電子電路的組件。
感應電纜為與感測器組合或包含感測器之電纜。根據本發明之電纜包含用於傳導電力之內導體及一絕緣層，該絕緣層環繞該內導體之至少一軸向區段同心地配置。該絕緣層可直接配置在該內導體上。
根據本發明之感應電纜包含用於感測該內導體之電壓的電容性電壓感測器。該感測器可適合於相對於接地電位或相對於另一電位來感測該內導體之電壓。
一電容性電壓感測器包含一感測電容器。在根據本發明之感應電纜中，該感測電容器之一個電極可為該內導體或電連接至該電纜之該內導體的一導電元件。該電纜之絕緣層可操作以形成該感測電容器之介電質。更廣泛地，該感測電容器之介電質可包含該電纜之該絕緣層的一部分。
根據本發明之感應電纜的特徵在於該感測器包括一印刷電路板元件(「PCB元件」)。該PCB元件置放於一電隔離之導電或半導電材料(本文亦稱作「(半導電)導電材料」)片上，該導電或半導電材料片又配置於該電纜之絕緣層上。該PCB元件可置放於該電隔離之(半導電)導電材料片上。該(半導電)導電材料片可操作以形成該感測電容器之一電極。該PCB元件因此經由該(半導電)導電材料片與該絕緣層機械接觸。該(半導電)導電材料片可因此配置於該PCB元件與該絕緣層之間。該(半導電)導電材料片可(例如)為一層(半導電)導電材料，亦即，其可具有兩個對置的主要表面，例如第一主要表面及第二主要表面。第一主要表面可與該絕緣層機械接觸。第二主要表面可與該PCB元件機械接觸。
該(半導電)導電材料片可(例如)包含導電金屬或導電聚合物。詳言之，其可包含一銅層。該電隔離之(半導電)導電材料片可藉由黏著劑而黏附至該電纜之絕緣層。該黏著劑可(例如)為壓敏黏著劑或熱熔黏著劑。
該PCB元件可與該(半導電)導電材料片電接觸。該PCB元件可包含用於電接觸該(半導電)導電材料片的一或多個 接點。該PCB元件可包含用於電及機械接觸該(半導電)導電材料片的接點。該PCB元件可包含一電容器。該電容器可電連接至該(半導電)導電材料片。該電容器可作為電容性分壓器中之次級電容器而操作。該電容性分壓器可包含感測電容器及次級電容器。該電容器及/或該電容性分壓器可包含在用於感測內導體之電壓的電容性電壓感測器中。
該PCB元件可置放於該(半導電)導電材料片之上或上，以便在該PCB元件與該(半導電)導電材料片之間建立電接觸。該PCB元件置放於該(半導電)導電材料片之上，亦即，其直接鄰近於該(半導電)導電材料片來配置且其以機械方式接觸該(半導電)導電材料片。該PCB元件可具有兩個相對之主要側。此PCB元件可置放於該(半導電)導電材料片上或之上，以便在該PCB元件與該(半導電)導電材料片之間建立電接觸。該PCB元件可附接至該(半導電)導電材料片。該PCB元件可替代地與該(半導電)導電材料片處於壓力接觸。
該PCB元件可包含雙面PCB，亦即，該PCB具有相對之第一及第二主要側。此種PCB元件可尤其有利，有利之處在於其節省空間，使得PCB元件可整合至電纜中或保持在該電纜附近(例如，以編接方式)。包含雙面PCB之PCB元件可使該(半導電)導電材料片與該PCB之第一側電接觸。該雙面PCB可包含在第一主要側上的用於電接觸該(半導電)導電材料片之一接點。該PCB可包含在第一主要側上的 用於電及機械接觸該(半導電)導電材料片之一接點。該PCB可包含一電容器。該電容器可電連接至該(半導電)導電材料片。該電容器可作為電容性分壓器中之次級電容器而操作。該電容器可配置於該PCB之第二主要側上。配置於第二主要側上之此種電容器可經由(例如)該PCB中之通孔或導電電鍍貫穿孔而電連接至在第一主要側上的用於電接觸該(半導電)導電材料片的一接點。
該PCB元件通常可包含一暴露導電區，該暴露導電區提供一延伸二維表面接觸區域。該暴露導電區可在兩個維度上且在一延伸區域上與該電隔離之(半導電)導電材料片機械且電接觸。提供一延伸二維表面接觸區域的暴露導電區對於在該PCB元件與該(半導電)導電材料片之間建立密切之機械及電接觸而言尤其有利，此係因為其提供許多潛在接觸點且使接觸區域最大化，此導致更可靠之接觸及較少之電阻性損失。在該電隔離之導電或半導電材料片之內電阻並非可忽略不計之實施例中，此配置可提供電子在到達該PCB元件之接觸點之前穿過該(半導電)導電材料片所需要行進的較短路徑。此可減少該(半導電)導電材料片之內電阻的影響且提供較高之量測精度。一般而言，PCB元件之接觸區域並非單個導電點而是提供一延伸二維表面接觸區域的導電區的事實使電壓感測器之準確度及可靠性增強。一延伸二維表面接觸區域可大於單個接點之面積。例如，其可具有1 cm2或更大之面積。由於其延伸，其可用大量之接觸點來觸碰該(半導電)導電材料片。此等接觸點 可分散在該延伸二維表面接觸區域上。該PCB元件之暴露導電區形成用於電及機械接觸該(半導電)導電材料片的一接點。
該PCB元件之暴露導電區可包含一層導電金屬，例如金、銀或銅。詳言之，其可包含一銅層。該銅層可經鍍金以增強電接觸及/或防止環境影響，例如，防腐蝕。
該PCB元件之暴露導電區可提供一連續之表面接觸區域或一經圖案化之(亦即，中斷的)非連續表面接觸區域。該經圖案化之表面接觸區域的所有部分皆可彼此電連接。一經圖案化之表面接觸區域可能需要較少之導電材料便可製成，同時對電接觸之可靠性及電阻性損失僅具有可忽略不計之影響。一經圖案化之表面接觸區域亦可增強該PCB元件之機械可撓性，因此降低在PCB彎曲時層破裂且剝落之風險。在一特定實施例中，該暴露導電區包含一經圖案化之鍍金的銅層。該表面接觸區域之圖案可(例如)為具有正方形形狀或菱形形狀之圖案的柵格。
該PCB元件可包含一可撓性部分。如上所述之暴露導電區可配置於該可撓性部分上。詳言之，該PCB元件可包含一可撓性PCB。該PCB元件之一可撓性部分且詳言之一可撓性PCB可允許該PCB元件更好地符合該電隔離之(半導電)導電材料片。此又增強該PCB元件與該(半導電)導電材料片之間的電接觸，且藉此使該接觸更可靠，減少電阻性損失，且促進電壓感測器之較高準確度。該PCB元件之可撓性部分亦可允許該PCB元件符合不同直徑之電纜。在一 特定實施例中，該PCB元件包含一可撓性之雙面PCB。
在本發明之一特定實施例中，該感應電纜包含同心地配置於該絕緣層之至少一部分上的一導電或半導電層(亦即，「(半導電)導電層」)。該電隔離之(半導電)導電材料片包含該電纜之(半導電)導電層的第一部分。因此，並非一單獨施加之(半導電)導電片可操作以形成該感測電容器之電極，而是該電纜之(半導電)導電層之第一部分可操作以形成該電極，此為具成本效益之解決方案。並且，該(半導電)導電層通常良好地附接至該絕緣層且在該絕緣層與該(半導電)導電層之間不形成空隙。此減少電應力且降低(例如)絕緣層與(半導電)導電層之間的放電之風險，且減少對電纜之後續損壞。該第一部分可沿著該絕緣層之至少一軸向部分的整個圓周延伸。該(半導電)導電層之第一部分可形成一圓柱形套管，該圓柱形套管配置於該絕緣層之一部分上且與該電纜之內導體同軸。
根據本發明之感應電纜可進一步包含額外(半導電)導電材料。該額外(半導電)導電材料可環繞該絕緣層之至少一軸向區段同心地配置。其可配置於該電隔離之(半導電)導電材料片之任一側上。該額外(半導電)導電材料可包含兩個導電或半導電軸向區段。此等區段中之一者或兩者可沿著該絕緣層之至少一軸向部分的整個圓周延伸。該額外(半導電)導電材料之一些或全部可藉由黏著劑而黏附至該電纜之絕緣層。該兩個軸向區段中之一者或兩者可藉由非導電軸向區段與該電隔離之導電或半導電材料片電隔離。
對於包含同心地配置於絕緣層之至少一部分上的(半導電)導電層之電纜，額外半導電材料可包含(半導電)導電層之至少若干第二部分。此係有益的，有益之處在於其允許使用該電纜之(半導電)導電層的多個部分作為額外(半導電)導電材料。因此不需要在單獨之步驟中施加額外材料。此可節省成本及時間。該電纜之(半導電)導電層之此等第二部分可沿著該絕緣層之至少各別軸向部分之整個圓周延伸。該等第二部分中之一者或兩者可藉由非導電軸向區段與該電隔離之導電或半導電材料片電隔離。額外(半導電)導電材料可藉由黏著劑而黏附至該電纜之絕緣層。該電纜之(半導電)導電層之此等第二部分可藉由黏著劑而黏附至該電纜之絕緣層，其可替代地塗佈或印刷於該絕緣層上。其可與該絕緣層共擠。
對於包含同心地配置於絕緣層之至少一部分上的(半導電)導電層之電纜，電隔離之(半導電)導電材料片及額外(半導電)導電材料可由該電纜之(半導電)導電層形成。此可(例如)藉由以下步驟來達成：移除電纜護套、暴露該(半導電)導電層，及移除該(半導電)導電層之兩個環形區段或軸向部分，使得該(半導電)導電層的在該等經移除之軸向部分之間的軸向部分形成該電隔離之(半導電)導電材料片，且使得該(半導電)導電層的鄰近於該等經移除之軸向部分的其餘軸向部分形成該額外半導電材料。
該額外(半導電)導電材料可藉由非導電軸向區段與該電隔離之(半導電)導電材料片電隔離。此等非導電軸向區段 可包含非導電材料或空隙。
在另一態樣中，本發明亦提供一印刷電路板元件(「PCB元件」)在電接觸高電壓或中電壓電力網路電纜之導電或半導電層方面之用途，其中該印刷電路板元件包含提供一延伸二維表面接觸區域的一暴露導電區，且其中該暴露導電區在兩個維度上且在一延伸區域上與該電纜之導電或半導電層機械且電接觸。將PCB元件用於該用途為有利的，此係因為PCB經調適以支撐各種電或電子組件。此可允許在電纜附近進行信號處理。PCB元件之使用可使得不必使用支撐電或電子組件之其他專門元件。並且，PCB可以相對較低之成本來製造。
PCB元件可為可撓性的。一可撓性PCB元件可易於彎曲，從而符合一電纜之一層。該PCB元件可包含一可撓性PCB。可易於使用標準技術為PCB提供一暴露導電區，該暴露導電區提供一延伸二維表面接觸區域。
可在該PCB元件上產生一感測器電壓，該感測器電壓指示該電纜之內導體的電壓。一感測器線可附接至該PCB，用於將來自PCB元件之感測器電壓傳輸至該PCB元件外之電量測電路。一接地線可附接至該電纜之一電接地層，用於將電接地連接至該電量測電路。該電量測電路可操作以判定內導體相對於接地之電壓。在其中該電纜包含在該電隔離之(半導電)導電材料片之任一側上環繞該絕緣層之至少一軸向區段同心地配置的額外(半導電)導電材料之一實施例中，該接地線可附接至該額外(半導電)導電材料。在 其中該電纜包含一(半導電)導電層且其中額外(半導電)導電材料包含該(半導電)導電層之一部分之一特定實施例中，該接地線可附接至該(半導電)導電層。
現將參看下圖來更詳細地描述本發明，該等圖例示了本發明之特定實施例。
在下文於圖式中描述並展示根據本發明之各種實施例，在圖式中，相同元件具備相同參考數字。
在圖1之透視圖中，一中電壓或高電壓電力網路電纜1包含一電絕緣層10(環繞一中央內導體(此圖中不可見)來配置)、一半導電層20及一電絕緣電纜護套30。沿著該電纜之長度，此等層環繞該內導體同心地配置。然而，在圖1所示之電纜的位置中，已沿著電纜1之一軸向區段移除了電纜護套30及半導電層20，使得暴露絕緣層10。一導電材料片配置於電纜1之暴露絕緣層10上，該片形成一導電補片40。補片40符合絕緣層10之曲率。在電纜1之軸向方向上，其延伸以便在補片40與半導電層20之各別邊緣之間留下空間。在圓周方向上，其延伸以便覆蓋絕緣層10之一分率，即絕緣層10之圓周的約25%。導電材料之補片40包含一銅層，該銅層形成電壓感測器100之感測電容器的第一電極，該電壓感測器100可量測電纜1之內導體的電壓，亦即，內導體與接地之間的電壓。該感測電容器之第二電極為電纜之內導體。絕緣層10之位於補片40下方的部分形成該感測電容器之介電質。補片40經由導電材料之補片40的 下側上(亦即，徑向內側上)的一薄黏著劑層50而黏附至絕緣層10。
一雙面可撓性PCB 60配置於補片40之徑向外側上且電及機械地接觸補片40之外側。PCB 60符合補片40之曲率。PCB 60在其下側(亦即，其徑向內側)上具有一暴露導電區(圖1中不可見)，其經由該暴露導電區而接觸補片40之外側。複數個所謂之通孔70提供自該下側上之暴露導電區至PCB 60之上側(亦即，徑向外側)上之導電跡線的導電路徑。PCB 60之上側承載導電跡線及電子組件，詳言之為與導電路徑40串聯連接之次級電容器66。次級電容器66與上述感測電容器組合而形成一電容性分壓器。該電容性分壓器之輸出電壓用以量測電纜1之內導體的電壓。此量測技術在原理上係已知的。將在下文更詳細地描述電路。一感測器線80將該電容性分壓器之輸出電壓自PCB 60傳輸至一量測裝置90。一接地線82提供自半導電層20經由PCB 60至量測裝置90的電連接。半導電層20通常連接至電接地。藉由判定電容性分壓器之輸出與接地之間的電壓，且藉由考量感測電容器及次級電容器66之電值，量測裝置90可以已知方式判定內導體相對於接地的電壓。內導體、半導電層20、感測電容器、次級電容器66及PCB 60形成一電容性電壓感測器100。該感測電容器藉由內導體及隔離之導電補片40作為電極來形成，其中絕緣層10為該感測電容器之介電質。次級電容器66為與感測電容器串聯連接且配置於PCB 60上的常規電容器元件。次級電容器66之輸入電連接 至感測電容器及感測器線80。次級電容器之輸出電連接至接地線82。接地線82電連接至電纜1之半導電層20。在感測器線80與接地線82之間量測到的電壓指示內導體與接地之間的電壓。
PCB 60機械且電接觸該電隔離之導電補片40。為得到良好(亦即，低歐姆)之電接觸，希望在PCB 60之下側上的暴露導電區62(展示於圖2中)與補片40之間具有壓力接觸。接觸壓力應為高的。在所示之實施例中，將一收縮套管(未圖示)施加於電纜之移除了電纜護套30的整個區段上。在施加收縮套管且將PCB 60固持於適當位置之前，可藉由橡皮圈將PCB 60臨時固持於其在導電補片40上之位置中。一旦收縮套管啟動，亦即，縮小，其便將PCB 60壓在補片40上。收縮套管可包含在其內側上之一導電或半導電層，該層電接觸半導電層20之多個暴露部分且將其電連接。收縮套管之此層將接著在電纜1之移除了電纜1之半導電層20的區域中提供電應力控制。然而，在此情況下，PCB 60必須(例如)藉由PCB 60之頂部上(亦即，外側上)之隔離層來與收縮套管之該(半導電)導電內層電隔離。此隔離層可為(例如)電絕緣之膠帶，該膠帶纏繞在電纜上以便覆蓋PCB 60及導電補片40。為了以替代方式固定PCB 60，PCB 60可經整型，以使得其沿著絕緣層10加上補片40之幾乎整個圓周延伸。此允許藉由一片膠帶將PCB 60之一端固定至PCB 60之相對端，使得PCB 60與補片40處於緊密之壓力接觸。
圖2為圖1之感應電纜1之橫截面，其係在圖1中由字母 「A」指示之平面中截取的。為清楚起見，已極大地誇示了一些徑向尺寸。電纜1之內導體5被絕緣層10沿圓周圍繞。電隔離之補片40藉由黏著劑層50而黏著地黏附至絕緣層10。可撓性PCB 60包含在PCB 60之下側上的暴露導電區62及PCB基板64。兩個通孔70可見，該兩個通孔提供自暴露導電區62經由基板64至PCB 60之上部徑向外側的導電路徑，導電跡線、次級電容器及其他電子組件配置於該上部徑向外側上。
圖3以平面圖展示圖1及圖2之可撓性雙面PCB 60之下側。暴露導電區62為一連續區域，其包含一鍍金的銅層且覆蓋PCB 60之下側的大部分。暴露導電區62之金鍍層施加於一銅層上。其用以提供高導電性及對銅腐蝕之防護。該金鍍層配置於該銅層上且其背對PCB 60之基板64，而該銅層配置於基板64與該金鍍層之間。在PCB 60之邊沿處，PCB 60之非導電基板64暴露，亦即，其不被暴露導電區62覆蓋。通孔70提供自暴露導電區62經由基板64至PCB 60之相對側的電連接。由於其在兩個維度上之延伸，暴露導電區62提供PCB 60之一延伸二維表面接觸區域。由於其延伸，暴露導電區62可與補片40建立一延伸大表面接觸。該大接觸表面潛在地提供大量的點，在該等點處，暴露導電區62與補片40電接觸。此使電接觸可靠，且潛在地縮短電子在到達接觸點之前必須行進穿過補片40並進入暴露導電區62的路途。
可與圖3所示之連續暴露導電區62相反地對PCB 60之下 側上的暴露導電區62進行結構化或圖案化。經圖案化暴露導電區62之實例展示於圖4之平面圖中。在此實施例中，經圖案化暴露導電區62由以正方形形狀之圖案(亦即，交叉影線圖案)配置之複數個導電跡線110形成，該等跡線電連接至彼此。跡線110因此形成一導電網。每一導電跡線110包含一鍍金的銅層，使得金鍍層被暴露且背對PCB 60之基板64。該金鍍層配置於一銅層上，該銅層配置於PCB 60之基板64上，使得該銅層配置於基板64與該金鍍層之間。導電跡線110彼此間隔約1 mm。此確保暴露導電區62提供PCB 60之一延伸二維表面接觸區域。由於其延伸，暴露導電區62可與補片40建立一延伸大表面接觸。該大接觸表面(即使經過圖案化)潛在地提供大量的點，在該等點處，暴露導電區62與補片40電接觸。此使電接觸可靠，且潛在地縮短電子在到達接觸點之前必須行進穿過補片40並進入暴露導電區62的路途。
導電跡線110之間的空間被空置，使得在此圖中，PCB 60之基板64在跡線110之間可見。通孔70提供自暴露導電區62經由基板64至PCB 60之相對側的電連接。通孔70經定位，使得其中每一者與暴露導電區62之至少一跡線110電接觸。
咸信經圖案化之暴露導電區62比連續之暴露導電區62可撓性強。PCB 60之彎曲可因此較容易，且PCB 60可因此更好地符合電纜1之絕緣層10上的補片40。並且，圖4所示的經圖案化之暴露導電區62可環繞以較小半徑彎曲之補片40 彎曲，而不會造成PCB 60或形成暴露導電區62之層中之一者的破裂或剝落。
PCB 60與許多常見PCB不同，不同之處在於此類PCB具有阻焊層覆蓋著該PCB之正面及背面，惟可供製造電接點(通常藉由焊接)之導電區域除外。在圖4所示之實施例的PCB 60中，在PCB 60之下側上不存在阻焊劑。不需要PCB 60之下側上的阻焊層係因為暴露導電區62之銅層在鍍金之前已經圖案化，該阻焊層通常抑制圖3所示之平面金鍍層之剝落。咸信經圖案化銅層比實心銅箔更易於耗散機械應力。
圖5為根據本發明之感應電纜1之替代實施例的透視圖。其與圖1及圖2所示之實施例相同，惟該電隔離之導電材料片及存在額外半導電材料除外。雖然在圖1中該電隔離之導電材料片形成補片40，但該電隔離之導電材料片在圖5中包含電纜1之半導電層20的一部分。半導電層20之該部分沿著絕緣層10之一軸向部分的整個圓周延伸。在圖5所示之實施例中，半導電層20之該部分形成一圓柱形套管140，該圓柱形套管140配置於絕緣層10上且與電纜1之內導體5同軸。在軸向方向上，圓柱形套管140在套管140之任一側上藉由間隙150與半導電層20之其他部分分離。間隙150為非導電軸向區段。套管140因此藉由間隙150而與半導電層20之其他部分電隔離。此配置使套管140可操作以形成電壓感測器100之感測電容器的一電極，該電壓感測器100可量測電纜1之內導體5的電壓。該感測電容器之 第二電極為電纜之內導體5。絕緣層10之位於補片40下方的部分形成該感測電容器之介電質。套管140以與半導電層20之其他部分黏附至絕緣層10之方式相同的方式來黏附至絕緣層10。此可(例如)為共擠、塗佈或藉由黏著劑。套管140具有與半導電層20相同之組合物。此係因為套管140係由電纜1的最初為連續之半導電層20被移除了該半導電層20之兩個軸向區段(亦即，間隙150)而形成。
在所示之實施例中，半導電層20中之間隙150係藉由移除電纜的最初為連續之未中斷的半導電層20之軸向區段而形成。藉此，間隙150提供套管140與半導電層20之其他部分的電隔離。此電隔離亦可藉由用非導電材料填充間隙150中之一者或兩者來達成。間隙150之寬度(亦即，其軸向長度)可視情況進行選擇。通常，具有小間隙150為有益的。此係因為半導電層20為應力控制層。在間隙150之區域中，半導電層20進行之應力控制減少或無應力控制。此增加局部極高電場強度之風險，此可能會導致放電及對電纜1之損壞。若間隙150較小，則此風險較小。
半導電層20之其他部分在套管140之任一側上形成額外半導電材料，該額外半導電材料在套管140之任一側上環繞絕緣層10同心地配置。間隙150將此額外半導電材料與套管140分離。該額外半導電材料因此包含電纜1之導電層20的兩個部分。
PCB 60配置於套管140之外表面上。PCB 60、其在套管140上之固定、感測器線80、接地線82及量測裝置90與在 圖1之上下文中描述的對應元件及方法相同。
圖6為根據本發明之電路圖，展示電容性電壓感測器100之各種元件的電功能性。感測電容器200具有第一電極201及第二電極202。第一電極201對應於電纜1之內導體5，第二電極202對應於電隔離之導電或半導電材料片，例如圖1中之補片40或圖5中之套管140。感測電容器200與次級電容器66串聯電連接，該次級電容器配置於印刷電路板元件60上。印刷電路板元件60與該電隔離之(半導電)導電材料片之間的電接觸係經由印刷電路板元件60之暴露導電區62來進行。次級電容器66在一側上電連接至感測電容器200，且在另一側上電連接至接地。藉由量測次級電容器66上之電壓來量測感測電容器200之第一電極201相對於接地的電壓。次級電容器66因此經由感測器線80及接地線82而電連接至量測裝置90。量測裝置90經由感測器線80及接地線82而並聯地電連接至次級電容器66。量測裝置90量測感測器線80與接地線82之間的電壓。接地線82經由導電或半導電元件220而電連接至接地，該導電或半導電元件220對應於額外半導電材料，例如電纜1之半導電層20之一部分。元件220電連接至接地。
1‧‧‧感應電纜/電力網路電纜
5‧‧‧內導體
10‧‧‧電絕緣層
20‧‧‧半導電層
30‧‧‧電絕緣電纜護套
40‧‧‧導電補片
50‧‧‧黏著劑層
60‧‧‧雙面可撓性PCB/印刷電路板元件
62‧‧‧暴露導電區
64‧‧‧印刷電路板基板
66‧‧‧次級電容器
70‧‧‧通孔
80‧‧‧感測器線
82‧‧‧接地線
90‧‧‧量測裝置
100‧‧‧電容性電壓感測器
110‧‧‧導電跡線
140‧‧‧圓柱形套管
150‧‧‧間隙
200‧‧‧感測電容器
201‧‧‧第一電極
202‧‧‧第二電極
220‧‧‧導電或半導電元件
圖1 根據本發明之感應電纜之透視圖，展示一導電材料片及接觸其之一PCB；圖2 圖1之感應電纜、導電材料片及PCB的橫截面；圖3 圖1及圖2之可撓性PCB之下側的平面圖； 圖4 一替代可撓性PCB之下側的平面圖；圖5 根據本發明之替代感應電纜之透視圖；及圖6 根據本發明之電壓感測器之電路圖。
1‧‧‧感應電纜/電力網路電纜
10‧‧‧電絕緣層
20‧‧‧半導電層
30‧‧‧電絕緣電纜護套
40‧‧‧導電補片
50‧‧‧黏著劑
60‧‧‧雙面可撓性PCB/印刷電路板元件
66‧‧‧次級電容器
70‧‧‧通孔
80‧‧‧感測器線
82‧‧‧接地線
90‧‧‧量測裝置
100‧‧‧電容性電壓感測器

Claims (14)

  1. 一種用於在一電力網路中分配電力之感應電纜(1)，該感應電纜(1)包含一內導體(5)及一絕緣層(10)，該絕緣層(10)環繞該內導體(5)之至少一軸向區段同心地配置，其中該感應電纜(1)進一步包含用於感測該內導體(5)之一電壓的一電容性電壓感測器(100)，該感應電纜之特徵在於該感測器(100)包括一印刷電路板元件(60)，該印刷電路板元件(60)置放於一電隔離之導電或半導電材料片(40、140)上，該電隔離之導電或半導電材料片(40、140)配置於該電纜(1)之該絕緣層(10)上且可操作以形成該電容性電壓感測器(100)之一感測電容器的一電極。
  2. 如請求項1之感應電纜(1)，其中該印刷電路板元件(60)與該電隔離之導電或半導電材料片(40、140)電接觸。
  3. 如請求項1或2之感應電纜(1)，其中該印刷電路板元件(60)包含一雙面印刷電路板(60)。
  4. 如請求項1或2之感應電纜(1)，其中該印刷電路板元件(60)包含提供一延伸二維表面接觸區域的一暴露導電區(62)，其中該暴露導電區(62)在兩個維度上且在一延伸區域上與該電隔離之導電或半導電材料片(40、140)機械且電接觸。
  5. 如請求項4之感應電纜(1)，其中該暴露導電區(62)包含一鍍金之銅層。
  6. 如請求項4之感應電纜(1)，其中該暴露導電區(62)提供一連續之表面接觸區域或一經圖案化之表面接觸區域。
  7. 如請求項4之感應電纜(1)，其中該印刷電路板元件(60)包含一可撓性部分，且其中該暴露導電區(62)配置於該可撓性部分上。
  8. 如請求項1或2之感應電纜(1)，其中該電纜(1)包含同心地配置於該絕緣層(10)之至少一部分上的一導電或半導電層(20)，且其中該電隔離之導電或半導電材料片(40、140)包含該導電或半導電層(20)之一第一部分。
  9. 如請求項8之感應電纜(1)，其中該半導電層(20)之該第一部分沿著該絕緣層(10)之至少一軸向部分的整個圓周延伸。
  10. 如請求項1或2之感應電纜(1)，其進一步包含額外導電或半導電材料，該額外導電或半導電材料在該電隔離之導電或半導電材料片(40、140)之任一側上環繞該絕緣層(10)之至少一軸向區段同心地配置，該額外導電或半導電材料包含兩個導電或半導電軸向區段，該兩個軸向區段藉由非導電軸向區段(150)與該電隔離之導電或半導電材料片電隔離。
  11. 如請求項10之感應電纜(1)，其中該電纜(1)包含同心地配置於該絕緣層(10)之至少一部分上的一導電或半導電層(20)，且其中該額外半導電材料包含該導電或半導電層(20) 之至少若干第二部分。
  12. 如請求項1或2之感應電纜(1)，其中該電隔離之導電或半導電材料片(40、140)或該額外半導電材料中之一些或所有藉由一黏著劑(50)而黏附至該絕緣層(10)。
  13. 一種關於一印刷電路板元件(60)在電接觸一高電壓或中電壓電力網路電纜(1)之一導電或半導電層(20)方面之用途，其中該印刷電路板元件(60)包含提供一延伸二維表面接觸區域的一暴露導電區(62)，其中該暴露導電區(62)在兩個維度上且在一延伸區域上與該導電或半導電層(20)機械且電接觸。
  14. 如請求項13之關於一印刷電路板元件(60)在電接觸一高電壓或中電壓電力網路電纜(1)之一導電或半導電層(20)方面之用途，其中該印刷電路板元件(60)包含一可撓性部分。
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