双电压电容式传感器制造技术

一些实施例提供电容式电压传感器设备，其包括电绝缘体；至少部分地嵌入绝缘体中的长形的导体；嵌入绝缘体中的第一浮置传感器电极，其电容地联接长形的导体且配置为提供代表长形的导体的电压的第一输出；以及嵌入绝缘体中的第二浮置传感器电极，其电容地联接至长形的导体且配置为提供代表长形的导体的电压的第二输出，并且配置为屏蔽第一浮置传感器电极以免受可能来自电容式电压传感器设备外部的源的电场。电容器可以嵌入绝缘体中且与第一电传感器电连接以形成提供第一输出的电容式分压器。第一输出可以提供精确LPVT输出，且第二输出可以提供用于电压存在指示系统(VPIS)或电压检测指示系统(VDIS)的输出。压检测指示系统(VDIS)的输出。压检测指示系统(VDIS)的输出。

【技术实现步骤摘要】
双电压电容式传感器


[0001]本公开涉及配电系统中的电压感测，并且更具体地涉及电容式电压传感器，其一些实施例特别适合于高电压(HV)和/或中电压(MV)环境中的计量和/或保护以及电压存在指示，例如在MV开关设备、控制设备和电力变压器中。

技术介绍

[0002]电容式电压传感器已在电力传输和分配系统的各种部件中实现。例如，在中电压配电系统中，电容式电压传感器已实现为独立的电容式电压互感器(有时称为电容式低功率电压互感器(LPVT))，用于电压测量，以进行计量和/或保护(例如，用于保护继电器)。电容式传感器(例如，配置为电容式分压器)已经被并入一些部件中，例如套筒、绝缘子和T形连接器，诸如在MV开关设备、控制设备和电力变压器中使用的那些。
[0003]设计能够在被监测的电压(例如提供线性度)和传感器温度(例如由于外部环境和/或被监测的导体电流引起的温度变化)的变化下，以及在杂散高电场(例如，由于相邻相位)和可能在其他电磁噪声源的作用下，提供期望的和/或所需的可靠的、准确的电压测量(例如，幅值和相位)的电容式传感器仍然在技术上具有挑战性。尝试解决这些挑战的一些已知方法包括，例如，采用电接地屏蔽(例如法拉第笼)和/或外部补偿(例如，根据基于传感器温度的和/或表观(apparent)测量的电压)的传感器设计。
[0004]智能电网的开发和部署进一步增加了对精确式(例如IEC精度等级1，或者在某些应用中可能为0.5或0.2)的需求，以用于整个配电网络，例如在二次变电站中。为了促进智能电网的部署，此类电容式传感器应当是紧凑的(例如，以装配在现有开关设备、控制设备或电力变压器中的可用空间内)，并且优选能够实现为标准尺寸的部件(例如，套筒)，其可以很容易地替换不包含传感器的现有部件。智能电网所需的众多智能传感器还提出了对可以具有成本效益地制造的准确的电容式传感器的特殊需求。
[0005]因此，仍然需要改进的电容式电压传感器，其非常适合于提供准确的电压测量值(例如，可能用于保护或计量，例如实现智能电网功能可能需要的智能计量传感器)，优选非常适合用于现有的配电设备，例如开关设备、控制设备、电力变压器，和/或优选适合于具有成本效益的制造。

技术实现思路

[0006]本公开描述了电容式电压传感器设备的各种说明性实施例，包括一些实施例，包括：电容式电压传感器设备，其包括电绝缘体；至少部分地嵌入绝缘体中的长形的导体；嵌入绝缘体中的第一浮置传感器电极，其电容地联接长形的导体且配置为提供代表长形的导体的电压的第一输出；以及嵌入绝缘体中的第二浮置传感器电极，其电容地联接至长形的导体且配置为提供代表长形的导体的电压的第二输出，并且配置为屏蔽第一浮置传感器电极以免受可能来自电容式电压传感器设备外部的源的电场。电容器可以嵌入绝缘体中且与第一电传感器电连接以形成提供第一输出的电容式分压器。在一些实施例中，第一输出提
供精确LPVT输出且第二输出提供VPIS或VDIS输出。一些这样的实施例不仅非常适合于提供精确的电压测量，而且至少在其中可以排除嵌入在电容式电压传感器设备内的单独的接地屏蔽电极的范围内，还适于提供紧凑且具有成本效益的传感器。
[0007]根据一些实施例中，电容式电压传感器设备包括具有外表面的电绝缘体(例如，包括环氧树脂)；至少部分地嵌入绝缘体中的电导体；第一端子，配置为将电导体电连接到要感测的外部导体；第一导电传感器电极，设置在电导体与电绝缘体的外表面之间的电绝缘体中，其中第一导电传感器电极是电浮置的并且电容地联接到长形的电导体；第二导电传感器电极，设置在第一导电传感器电极与电绝缘体的外表面之间的电绝缘体中，其中第二导电传感器电极是电浮置的并且分别电容地联接到电导体和第一导电传感器电极；电绝缘体上的第一输出端子，其电联接到第一导电传感器电极以提供代表电导体的电压的第一输出信号；电绝缘体上的第二输出端子，其电联接到第二导电传感器电极以提供代表电导体的电压的第二输出信号；以及电绝缘体上的第三端子，其配置为电连接到参考电位。
[0008]在一些实施例中，电容式电压传感器可以优选地还包括电容器，其设置在所述电绝缘体内且配置为将所述第一导电传感器电极电联接至所述第三端子，从而形成电容式分压器。电容器可以设置在印刷电路板上或印刷电路板中，该印刷电路板安装在第二导电传感器上。
[0009]第二输出端子和第三端子可以分别配置为联接到所述印刷电路板的电连接器的内部导体和外部屏蔽导体。
[0010]在一些实施例中，电导体是长形的且在绝缘体内纵长地延伸，其中所述第一端子与电导体的通过绝缘体暴露的第一纵向端是一体的。
[0011]在一些实施例中，第二导电电极可以配置为圆柱形壳体，其与长形的电导体同轴地设置且在第二长度上纵向地延伸，从而在电导体和第二导电电极之间限定内部体积，其中第一传感器电极完全设置在内部体积内且具有小于第二长度的纵向范围。此外，第一导电电极可以配置为圆柱形壳体，其与第二导电电极同轴地设置且被第二导电电极径向地围绕。第二导电电极的每个纵向端的相应的圆柱形段可以通过绝缘体的相应的部分与电导体分开，该相应的部分不包括第一导电电极的一部分，其中相应的圆柱形段通过第二导电电极的中间段分开，第二导电电极具有第二长度且径向地围绕第一导电电极。
[0012]在一些实施例中，电容式电压传感器设备配置为套筒，其中第一端子与电导体的通过绝缘体暴露的第一纵向端是一体的，且其中电导体的与第一纵向端相对的第二纵向端通过绝缘体暴露并且包括第二端子，第二端子配置为将电导体电连接到第二外部导体，以经由电导体在第一外部导体和第二外部导体之间提供电流传导。
[0013]在一些实施例中，第一端子配置为联接到母线，且电容式电压传感器配置为低功率电压互感器、柱形绝缘子或总线支撑件。
[0014]在一些实施例中，第二传感器电极具有电容，该电容配置为联接至电压存在指示系统(例如，VPIS或VDIS)。
[0015]一些实施例还可以包括嵌入电绝缘体中的温度传感器，以及第二连接器，其设置在电绝缘体上且电连接到温度传感器。温度传感器可以安装在第二印刷电路板上。
[0016]本领域技术人员将意识到，前述简要描述和关于附图的以下描述是对本专利技术的一些实施例的说明和解释，既不代表也不包含本专利技术范围内的所有主题和实施例，也不意图
限制本专利技术或表征本专利技术，也不限制本专利技术实施例可以实现的优点，也并非意图要求本专利技术必须提供本文中关于某些实施例描述的优点中的一个或多个。因此，在此引用并构成其一部分的附图示出了本专利技术的一些实施例，并且与详细描述一起用于解释本专利技术的一些实施例的原理。
附图说明
[0017]考虑到以下结合附图对非限制性和非排他性实施例的描述，就结构和操作而言，本专利技术的一些实施例的方面、特征和优点将被理解并且将变得更加显而易见，在各个附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件，其中：
[0018]图1A示意性地绘示了根据一些实施例的配置为套筒的双电压电容式传感器的俯视图；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容式电压传感器设备，包括：具有外表面的电绝缘体；至少部分地嵌入所述绝缘体中的电导体；第一端子，配置为将所述电导体电连接至要感测的外部导体；第一导电传感器电极，设置在所述电导体与所述电绝缘体的外表面之间的所述电绝缘体中，其中所述第一导电传感器电极是电浮置的并且电容地联接到所述长形的电导体；第二导电传感器电极，设置在所述第一导电传感器电极与所述电绝缘体的外表面之间的所述电绝缘体中，使得所述第一导电传感器电极设置在所述电导体和所述第二导电传感器电极之间，其中所述第二导电传感器电极是电浮置的并且分别电容地联接到所述电导体和所述第一导电传感器电极；第一输出端子，在所述电绝缘体上并且电联接到所述第一导电传感器电极，以提供代表所述电导体的电压的第一输出信号；以及第二输出端子，在所述电绝缘体上并且电联接到所述第二导电传感器电极，以提供代表所述电导体的电压的第二输出信号；以及第三端子，在所述电绝缘体上且配置为电连接到参考电位。2.如权利要求1所述的电容式电压传感器，还包括电容器，其设置在所述电绝缘体内且配置为将所述第一导电传感器电极电联接到所述第三端子，从而形成电容式分压器。3.如权利要求2所述的电容式电压传感器，其中所述电容器设置在印刷电路板上或印刷电路板中，所述印刷电路板安装在所述第二导电传感器上。4.如权利要求3所述的电容式电压传感器，其中所述第二输出端子和所述第三端子分别配置为联接到所述印刷电路板的电连接器的内部导体和外部屏蔽导体。5.如前述权利要求中任一项所述的电容式电压传感器，其中所述电导体是长形的并且在所述绝缘体内纵长地延伸，且其中所述第一端子与所述电导体的通过所述绝缘体暴露的第一纵向端是一体的。6.如权利要求5所述的电容式电压传感器，其中所述第二导电电极配置为圆柱形壳体，其与所述长形的电导体同轴地设置且在第二长度上纵向地延伸，从而在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：V费拉罗，M塞奇，S查巴内特，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：