TW201541092A - 電壓感測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種用於一高及/或中電壓電力載流導體之電壓感測裝置，該電壓感測裝置包括：- 一載體元件(3)，其具有一用於收納該電力載流導體之通道，- 其中該載體元件包括一電極(4)，該電極(4)沿著該載體元件之該通道之一軸向方向延伸，並且可操作為該電壓感測裝置之一第一電極，其中- 該電力電纜之一導體(1)係可操作為該電壓感測裝置之一第二電極，且其中- 該載體元件在20℃下具有一小於5×10^-6 1/K之熱脹係數。

Description

電壓感測裝置

本發明係關於一種用於一電力網路之一高或中電壓電力載流導體的電壓感測裝置。本發明亦關於此一電壓感測裝置及一電力載流導體之組合。最後，本發明係關於在一電纜配件、一電纜編接體及/或一電纜端接裝置中之此一電壓感測裝置的使用。

電力網路的操作者使用用於感測其設備上以及個別電纜上之電壓及/或電流的感測器來監控其網路的狀態。用於高及中電壓電力電纜之一電壓感測器的一範例係在英國專利文件GB1058890中敘述，其中電纜的絕緣導體及一場感測探針電極係由一保護電極所環繞，且其中該等保護電極及探針電極係連接至一高增益放大器的輸入端子。

EP 2 608 338 A1揭示一種用於連接一高或中電壓電力電纜之一端至一連接點之終端連接裝置。根據該終端連接之一實施例包括一電壓感測器，該電壓感測器係一電容式分壓器，該電容式分壓器中之一第一電容器係由電纜內部導體、電纜絕緣層以及一位於該電纜絕緣層上之半傳導部分所組成。

CN 102543427 A揭示一種電容式電壓感測裝置，其包括一具有兩個電極之管狀形狀陶瓷體。

鑑於以上所提的先前技術，期望提供一種用於高或中電壓電力載流導體之電壓感測裝置，其提供高準確度測量。亦期望提供一種用於高或中電壓電力載流導體之電壓感測裝置，其幾乎或根本不會影響電力電纜之電場。另外，期望提供一種用於高或中電壓電力載流導體之電壓感測裝置，其可用簡單且具成本效益的方式整合至一高或中電壓電力載流導體之一設備或總成內。

根據本發明之該用於一高或中電壓電力載流導體之電壓感測裝置提供-一具有一通道用於收納該電力載流導體之載體元件，其中-該載體元件包括一電極，該電極沿著該載體元件之該通道之一軸向方向延伸，並且可操作為該電壓感測裝置之一第一電極，其中-該導體係可操作為該電壓感測裝置之一第二電極，且其中-該載體元件在20℃下具有一小於或等於5×10^-6 1/K之熱脹係數。

本發明提供一種具有一載體元件之電壓感測裝置，該載體元件在20℃下具有一小於5×10^-6 1/K之非常小熱脹係數，其中該載體元件係至少部分地配置於一電力載流導體周圍，並包括一電壓感測裝置之一第一電極。該電力電纜之該導體係可操作為該電壓感測裝置之一第二電極。第一及第二電極可連同一介電元件提供一電壓感測 裝置(例如：一電容式分壓器或任何其他適當的電容式電壓感測裝置)之一第一感測電容器。由於該載體元件的熱脹係數低，該載體元件之幾何形狀或多或少獨立於溫度。該載體元件所包括之該電極與可操作為該第二電極之該電力載流導體之間的距離，因而僅取決於該電纜之熱膨脹，並因此沒有變化或僅有不會影響測量準確度之尺度變化。這有利於能夠提供高準確度電壓測量。本發明之電力載流導體可為一電力電纜之一內部導體、一電纜連接器或一匯流排。再者，根據本發明之電壓感測裝置由於材料選擇而提供一非常小型(compact)的解決方案，其可輕易整合至電纜總成內，舉例而言，例如：電纜配件、電纜編接體及/或電纜端接體。

根據本發明，該熱脹係數在20℃下小於或等於5×10^-6 1/K。其(例如)在20℃下可為3,6×10^-6 1/K、或在20℃下可為2,5×10^-6 1/K。

一般而言，溫度變化對於該感測電容器之電容的影響亦可藉由選擇用於該載體元件的材料來降低，該材料所具有的特定電容在溫度變化時改變極小，亦即，選擇具有低電容溫度係數的材料。

在本發明之一態樣中，該載體元件可包括一或多個材料，其係選自瓷、雲母、氮化矽。在另一態樣中，該載體元件可包括「IEC/EN 60384等級1」的介電質，例如，MgNb₂O₆、ZnNb₂O₆、MgTa₂O₆、ZnTa₂O₆、(Zn,Mg)TiO₃、(ZrSn)TiO₄、CaZrO₃或Ba₂Ti₉O₂₀。IEC/EN 60384等級1指的是國際電工委員會(International Electrotechnical Commission,IEC)的分類IEC/EN 60384-1及IEC/EN 60384-8/9/21/22。具體而言，一或多個材料可選自C0G(NP0)陶瓷。

在本發明之一態樣中，該載體元件可包括選自下列之一或多個材料：在+10℃與+130℃之間之溫度範圍中，具有低於20×10^-6 1/K之電容溫度係數的聚合物，例如，聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚醯亞胺、聚四氟乙烯、乙烯-三氟氯乙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚乙烯亞胺、聚甲基戊烯、環烯烴共聚物、聚碸、聚醚醚酮、聚苯硫醚、或聚2,6萘二甲酸乙二酯。在本發明的其他態樣中，該載體元件可包括聚苯硫醚。在進一步實施例中，該載體元件可包括聚2,6萘二甲酸乙二酯。這些聚合物的其中一些，除了其低電容溫度係數之外，可提供高穩定性及可靠性、高電性崩潰強度、自行復原性質及/或低介電質損失。

在本發明之一進一步的態樣中，該載體元件可包括一陶瓷填料/聚合物基質複合物。換言之，該載體元件可包括一主體聚合物基質，其係以陶瓷填料填充。此類陶瓷填料可為例如瓷、雲母、Si₃N₄、基於(Mg,Zn)TiO₃、Ba₂Ti₉O₂₀或CaZrO₃的C0G/NP0配方、或其等的混合物。該主體聚合物基質可包括一聚合物，其具有負的電容溫度係數，且該陶瓷填料可包括一材料，其具有正的電容溫度係數。替代地，該主體聚合物基質可包括例如EPR的聚合物，其具有正的電容溫度係數，且該陶瓷填料可包括一材料，其具有負的電容溫度係數。總體的陶瓷填料/聚合物基質複合物可因此具有非常低的電容溫度 係數。一具有包括此類複合物之一載體元件的電壓感測裝置可以高於其他裝置的準確度感測一電力載流導體的電壓。

一般而言，且獨立於上述內容，該載體元件可包括一第一陶瓷材料，其具有正的電容溫度係數；及一第二陶瓷材料，其具有負的電容溫度係數。該載體元件可包括一第一陶瓷材料，其具有正的電容溫度係數；及一第二陶瓷材料，其在介於10℃及130℃的溫度範圍內於一特定溫度下具有負的電容溫度係數。一具有此類載體元件的電壓感測裝置可以高於其他裝置的準確度感測一電力載流導體的電壓。

該第一電極可包括一導電金屬，例如，銅、銀、金、鎳、鋁、或包括任何這些材料的合金。該內部電極可包括一導電聚合物。獨立於其他特徵，該內部電極的徑向厚度可介於1微米及1毫米之間。該內部電極可包括一非鐵磁性材料，例如用以發射由該電力載流導體產生的磁場。其可例如包括鎳磷或包括鎳磷的合金。

根據本發明之一實施例，根據本發明之載體元件係經成形以使得其至少部分地環繞該電力載流導體。高及中電壓電力電纜的導體通常具有一圓形橫剖面。針對一種具有充當一電極的一電力電纜之一導體之感測電容器，一用於該第二電極之較佳形狀是一種至少部分地環繞該電力電纜之形狀。一較佳形狀因而可為一完全閉合環元件、或一提供一開口之環元件。

該載體元件可為管狀形狀，並且可提供一第一及一第二主要表面、以及一用於收納該電力載流導體之軸向通道。該管狀形狀 之載體元件可沿著其軸向延伸而為完全閉合的。在此一情況下，藉由將該載體元件放在該電力載流導體一端之上，可將該導體帶進該載體之該通道內。該載體元件亦可能沿著其縱向延伸提供一開口，其可提供一用於該電力載流導體之入口。該載體元件亦可由超過一個的部件製成，其中該些部件可以一合適方式互相連接，(例如)透過一合適的絞接構造，其將致能一種易於打開及閉合該載體元件之方式，並且能以該方式易於將該感測電容器放在該電力載流導體周圍。另一選項可為其中該載體元件之該等零件可藉由一插栓(plug)解決方案互相連接的解決方案。該載體元件可(例如)由兩個半殼體製成。

根據本發明之載體元件可包括一介電材料。取決於該電極在該載體元件上的配置，該載體元件除了承載該電極外，亦可作用為根據本發明之一電壓感測裝置之該感測電容器之該介電元件。

根據本發明之載體元件可包括一種陶瓷材料。陶瓷材料具有一低熱脹係數。陶瓷材料進一步包括一高介電強度及高硬度。再者，市場上已有陶瓷材料可提供低吸水率及溫度相依性低之介電常數。化學穩定性是陶瓷材料有利於根據本發明之應用的一進一步性質。低熱脹係數在溫度範圍內提供一幾何穩定性，其允許高準確度測量。高介電強度是高及中電壓應用中用以保證可靠性之一重要特徵。陶瓷材料之高硬度允許一人員調整載體元件的尺寸，使得其可輕易置於電纜配件內部，例如一電纜端接件內部、一可分離連接器內部或一電纜編接內部。陶瓷材料因而滿足根據本發明之載體元件的數個有利的要求。

根據本發明之電壓感測裝置之第一電極可配置於載體元件之徑向外、第一主要表面上。在此一組態中，載體元件在其他組件當中，可作用為一電壓感測裝置之感測電容器之一介電元件。本發明之此一實施例可提供的優點是，第一電極可從載體元件外部輕易接取，這可允許進一步電子組件輕易安裝至電極。此亦可允許(例如)藉由使用焊接或其他黏合技術，將電子組件(舉例而言，如：一印刷電路板)置於第一電極上。載體元件具有低熱脹係數可確保第一電極之一穩定幾何形狀，以及藉此在第一電極與操作為第二電極之電力載流導體間之一穩定或恆定距離。所述組態因此在提供精準測量方面尤其良好。第一電極可至少部分地覆蓋第一主要表面、或其可完全覆蓋第一主要表面。

根據本發明之電壓感測裝置之第一電極亦可配置於載體元件之徑向內、第二主要表面上。在此一實施例中，需要的是操作為一感測裝置之一介電元件、並且定位於第一與第二電極間之一附加組件。將第一電極置於載體元件之內部表面上，可有助於使電極受到載體元件保護。載體元件具有低熱脹係數仍確保第一電極之一穩定幾何形狀。這獨立於操作為一介電元件之附加組件之熱係數。第一電極與充當第二電極之電力載流導體間的距離因而再次為穩定或恆定，此再次確保測量精準。本實施例之另一優點可能在於，陶瓷載體不是電壓感測裝置之介電元件的一部分。陶瓷元件因而不需要包括一低吸水率、以及具有一低溫度相依性之介電常數。因而有可能使用較不昂貴 的陶瓷材料。第一電極可至少部分地覆蓋第二主要表面、或其可完全覆蓋第二主要表面。

根據本發明之第一電極在電壓感測裝置之一軸向縱剖面圖中可具有一彎曲輪廓，使得第一電極之一中心部分比第一電極邊緣在徑向上更接近通道之一中心軸。為了降低一內部電極與一外部電極之間電性崩潰的風險，彎曲的輪廓可為有利的。如沿著感測器之軸向縱剖面所取得之第一電極的彎曲輪廓可操作為一幾何應力控制。彎曲形狀可降低該外部電極之邊緣處的場集中度。藉此，降低了電極之間通過介電質的崩潰風險。應用此彎曲該外部電極輪廓的手段可允許減少電極之間的間距。此繼而可節省空間，並可允許該感測器的尺寸更小。

在一特定實施例中，彎曲輪廓可具有一直線區段以及一或兩個或更多個鄰接該直線區段的彎曲區段。彎曲區段可在背離該中心通道之一方向上彎曲。

或者，該第一電極在該電壓感測裝置之一軸向縱剖面圖中可具有一直線輪廓，以致該第一電極的所有部分在徑向上都均等地接近該通道之一中心軸。直線輪廓可有利於使該電壓感測裝置的總尺寸保持小型，且其在製造上特別可具有成本效益。

一般而言，根據本發明之電壓感測裝置可被包括在一電容式電壓感測器總成之中。該第一電極、該第二電極及該載體元件的一第一部分可操作為一感測電容器。該感測電容器可因此被包括在該電壓感測器總成之中。該電壓感測器總成可進一步包括一二次電容 器。該感測電容器及該二次電容器可串聯連接，以便形成一電容式分壓器。該電容式分壓器可操作來感測該電力載流導體(例如，該電力電纜之一內部導體或一電纜連接器或一匯流排)的電壓。

該電力載流導體可為一電纜連接器，諸如，一用於中電壓或高電壓電力電纜的電纜連接器。一電纜連接器可經調適以收納一電力電纜的內部導體。一電纜連接器可經調適以例如可釋除地或永久地與該電纜(亦即，與該電纜的該內部導體)接合，或者其可經調適以與一電纜配接器接合。該電纜配接器之後可經調適以與該電纜(亦即，與該電纜的該內部導體)接合。該電纜連接器可為導電的。其可包括一導電表面或一導電表面部分。一電纜連接器可具有一圓筒形狀。一般而言，該電纜連接器的形狀或輪廓可經調適以使得該電纜連接器之至少一部分可收納於該通道之中。在根據本發明之一電壓感測裝置與一電纜連接器之一組合中，該電纜連接器的形狀或輪廓以及該通道的形狀及輪廓可經調適以致使在該電纜連接器收納於該通道中時，限制該電壓感測裝置相對於該電纜連接器之沿著一或多個方向的移動。

該電力載流導體可為一匯流排。一匯流排可具有一矩形橫剖面。該電壓感測裝置的該軸向通道可具有一矩形橫剖面。

根據本發明之又另一實施例，該電壓感測裝置之該第一電極可覆蓋該載體元件的整個表面，包括該載體元件之該第一及該第二主要表面、以及該兩個主要表面之間的邊緣表面。此亦提供與幾何 穩定性有關的相同優點。本實施例還需要一如上述操作為一電壓感測裝置之該感測電容器之該介電元件之附加介電組件。

該第一電極在該載體元件上的任何其他組態也都可行，只要允許其作用為一感測電容器之一電極即可。在該載體元件內部提供該第一電極可以(例如)是可行的，意思是，該電極的至少兩個主要表面是由該載體元件所覆蓋。

根據本發明之該電壓感測裝置之該第一電極可分成兩個不同的、電性獨立區。例如，該第一電極可提供一在該載體元件周圍沿著一徑向方向延伸的分區線，使得可提供導電材料之兩個電性分離環。取決於根據本發明之感測裝置的應用，兩個區域可具有相同尺寸或其等可具有不同尺寸。利用此一組態，有可能將一第一環當作一第一電極用於所述感測裝置，並且有可能將一第二環用於一不同目的，舉例而言，如：當作一用於一第二電壓感測裝置之第二感測電極。

該載體元件可包括一具有一厚度(例如)介於3mm與5mm間的部分。該載體元件若是環形的，其可提供一(例如)介於15mm與70mm之間的內徑d、以及一(例如)介於21mm與90mm之間的外徑D。該載體元件之長度L可(例如)大於或等於10mm。

根據本發明之電壓感測裝置可進一步包括一介電元件，其係配置於該載體元件之徑向內側上。該介電元件可包括任何種類的材料，只要其具有介電性質即可。本實施例中該介電質之熱脹係數與本發明之優點無關，這是因為該載體元件(其阻止該介電元件之一膨 脹)已經確保測量的準確度。該介電元件可(例如)包括聚矽氧或EPDM(乙烯丙烯二烯單體(M類)橡膠)，並且還可充當該電力電纜之該導體的絕緣體。

根據本發明之電壓感測裝置可包括一經配置以便與該電極機械及電性接觸之導電電壓拾取(pick-up)元件。

本發明還提供一如上述之電壓感測裝置與一電纜連接裝置及/或一電力電纜之一組合。

本發明進一步提供一如上述之電壓感測裝置在一電纜配件裝置、一電纜編接體或一電纜端接體內用於感測電壓之用途。

1‧‧‧導體

2‧‧‧絕緣層

3‧‧‧載體元件

4‧‧‧金屬層

5’‧‧‧傳導聚矽氧層

5”‧‧‧傳導聚矽氧層

6’‧‧‧間隙

6”‧‧‧間隙

80‧‧‧感測器電線

82‧‧‧地線

100‧‧‧電容式電壓感測器

200‧‧‧感測電容器

220‧‧‧感測電容器

230‧‧‧電纜連接器

300‧‧‧感測電容器

301‧‧‧印刷電路板元件

400‧‧‧測量裝置

900‧‧‧運算放大器

901‧‧‧OpAmp

905‧‧‧接地電阻器

910‧‧‧反饋電阻器

911‧‧‧反饋電阻器

920‧‧‧測量電阻器

921‧‧‧測量電阻器

930‧‧‧電壓測量裝置

931‧‧‧電壓測量裝置

本發明現將參照下列圖式更詳細地敘述，圖式例示本發明的特定實施例：圖1係一根據本發明之一電壓感測裝置之一第一實施例的截面圖；圖2係一根據本發明之一電壓感測裝置之一第二實施例的截面圖；圖3係一根據本發明之一電壓感測裝置之一第三實施例的截面圖；圖4係一根據本發明之一電壓感測裝置之一實例的電路圖；圖5係一根據本發明之一替代電壓感測裝置的電路圖；以及圖6係一根據本發明之一進一步替代電壓感測裝置的電路圖。

在下文中，本發明的各種實施例係敘述並顯示於圖式中，其中相似元件具有相同的參考數字。

圖1顯示一根據本發明之一高及/或中電壓電力電纜用之一電壓感測裝置之一第一實施例的截面圖。在圖1的中央處，可看到一高或中電壓電力電纜之一導體。根據本發明之電壓感測裝置還可配置於一連接器或一匯流排周圍。導體1係由一絕緣層2環繞，其可(例如)包括聚矽氧。一具有陶瓷所製成管狀形狀(例如：一陶瓷環)之載體元件3係配置於絕緣層2外部，並且以絕緣層2環繞該電力電纜之導體1。該陶瓷材料為氮化矽(Si₃N₄)。此陶瓷材料的熱脹係數在20℃的溫度下大約是2,5×10^-6 1/K 1/K。

陶瓷產品通常是藉由使用(例如)一燒結製程製成。聚矽氧絕緣體2在這個製程中可模製於陶瓷環3下面。亦可將陶瓷環3推到一預模製聚矽氧體2上。

在圖1所示的實施例中，該陶瓷環在其第一主要、徑向外表面上提供一金屬層4。金屬層4可操作為一電容式電壓感測裝置之一感測電容器之一第一電極，而該電力電纜之導體1則可操作為一電容式電壓之一感測電容器之一第二電極。金屬層4包括載體元件10之該表面之一鎳磷鍍覆。

在沿著具有金屬層4之陶瓷環3之一軸向方向的兩側，提供傳導聚矽氧層5'及5"(例如：經模製於絕緣聚矽氧層2之頂上)。陶瓷環3在環3與傳導聚矽氧層5'及5"間的各側都有一間隙6'、6"。該間隙可具有一約1mm至5mm之延伸。傳導聚矽氧層5'及 5"可設為一地電位，且陶瓷環3之金屬層4(亦即操作為該電壓感測裝置之一感測電容器之一電極)可設為一自由電位。

該感測電容器在本實施例中係由一第一電極(其係位於陶瓷環3上之金屬層4)、一介電層(其係由絕緣體2及該陶瓷環構成)、以及一第二電極(其為電力電纜之導體1)構成。

由於陶瓷環3係置於聚矽氧或EPDM絕緣體2之頂上，並且由於陶瓷環3的幾何形狀因其低熱脹係數而屬於溫度穩定，因此，其防止該絕緣體之一徑向膨脹，並從而確保根據本發明之電壓感測裝置之該感測電容器之該兩個電極間之一恆定距離。

圖2所示實施例與圖1所示者不同處在於，金屬層4係配置於陶瓷環3之該徑向內、第二主要表面上，而不是配置於陶瓷環3之該徑向外、第一主要表面上。因此，本實施例之該感測電容器係由一第一電極(其係位於陶瓷環3內之金屬層4)、一介電層(其為絕緣體2)、以及一第二電極(其為該電力電纜之導體1)構成。在本實施例中，陶瓷環3防止絕緣層2之熱膨脹，但其並不作用為一用於該感測電容器之介電元件。

圖3所示實施例與圖1所示者不同處在於，金屬層4係配置於陶瓷環3之整個表面上，而不是只有在陶瓷環3之該徑向外、第一主要表面、或陶瓷環3之該徑向內、第二主要表面上。因此，本實施例之該感測電容器係由一第一電極(其係位於陶瓷環3周圍之金屬層4)、一介電層(其為絕緣體2)、以及一第二電極(其為該電力 電纜之導體1)構成。在本實施例中，陶瓷環3防止絕緣層2之熱膨脹，但並未作用為一用於該感測電容器之介電元件。

圖4為電路圖，其顯示根據本發明之電容式電壓感測器100之各種元件的電性功能。感測電容器200具有一第一電極4及一第二電極1。該第一電極對應於陶瓷環3之金屬層4，該第二電極對應於一電力電纜之導體1。感測電容器200與二次電容器300串聯電性連接，二次電容器300可配置於一印刷電路板元件301上。印刷電路板元件301與第一電極間的電性接觸可經由印刷電路板元件301之一暴露傳導區域實現。二次電容器300在一側上係電性連接至感測電容器200，且在另一側上係連接至接地。感測電容器200之第一電極4對接地的電壓係藉由測量跨二次電容器300的電壓來測量。二次電容器300因而經由一感測器電線80及一地線82電性連接至一測量裝置400。測量裝置400係經由感測器電線80及地線82並聯地電性連接至二次電容器300。測量裝置400測量感測器電線80與地線82間的電壓。地線82係經由一傳導或半傳導元件220電性連接至接地。

圖5為可與上述之電壓感測裝置搭配使用之取代圖4所示電路之電路的電路圖。形成分壓器的內部或第一電極4、外部或第二電極1、感測電容器200(或高電壓電容器)及二次電容器300(或低電壓電容器)係與圖4的對應元件相同，且因此將不再解釋。在圖5所示之電路中，一運算放大器(「OpAmp」)900係經由電容式分壓器(其由感測電容器300及二次電容器810所形成)，用於感測電纜連接器230及內部導體的電壓。具體而言，OpAmp係所謂的轉阻放 大器。為了精確電壓感測的目的，OpAmp 300的正輸入係電性連接至感測電容器200的第二電極1。OpAmp 300的負輸入係經由一接地電阻器905電性連接至接地。未顯示OpAmp 900的電力供應及控制元件。一反饋電阻器910係電性配置在OpAmp 900的輸出與其負輸入之間。其提供OpAmp 900的輸入間之電壓差的穩定放大。OpAmp 900的輸出為電壓，其與感測電容器200之第二電極1上的電壓成比例，且因此與電纜連接器230以及內部導體對電性接地的電壓成比例。OpAmp 900的輸出電壓係經由一測量電阻器920及電壓測量裝置930來測量。

用於測量電阻器920、用於接地電阻器905及用於反饋電阻器910的電阻值各自為1百萬歐姆(MΩ)的等級。

針對電纜連接器230之一給定電壓，圖5所示之電路中的OpAmp 900之輸出電壓的準確度取決於感測電容器800、二次電容器810、反饋電阻器910及接地電阻器905之各別電性容差。市售電容器的容差一般不會優於1%，而市售電阻器的容差一般低如0.1%或0.05%。

為了在測定電纜連接器230對地的電壓時達成甚至更高的準確度，可修改圖5所示之電路，以使得不再需要電路的二次電容器810。電壓感測的準確度可因而增加，因為電容器僅可採用典型為1%之相對大的容差。此大容差限制了可用以感測電纜連接器230之電壓的準確度。

圖6為不具有二次電容器810之此類電路的電路圖。感測電容器200的第一感測電極4係電性連接至連接器230的高電壓。第二感測電極1係電性連接至一OpAmp 901的負輸入。OpAmp 901的正輸入係處於電性接地。一反饋電阻器911係電性配置在OpAmp 901的輸出與其負輸入之間。其提供OpAmp 901的輸入間之電壓差的穩定放大。OpAmp 901的輸出電壓係經由一測量電阻器921及電壓測量裝置931來測量。

針對電纜連接器230之一給定電壓，圖6所示之電路中的OpAmp 901之輸出電壓的準確度取決於感測電容器800及反饋電阻器910之各別電性容差。與圖5所示之電路相比，少了兩個其容差會降低準確度的元件，即二次電容器及接地電阻器。因此，在某些情況下，圖6所示之電路在感測連接器230及內部導體245上之電壓時，可容許比圖5所示之電路更高的準確度。

須注意在圖5及圖6所示的電路中，可能必須要對OpAmp 900、901之輸出信號取積分及反轉。此可在不損及準確度的情況下，藉由圖式中未顯示之如微控制器的組件來達成。

1‧‧‧導體

2‧‧‧絕緣層

3‧‧‧載體元件

4‧‧‧金屬層

5’‧‧‧傳導聚矽氧層

5”‧‧‧傳導聚矽氧層

6’‧‧‧間隙

6”‧‧‧間隙

Claims (18)

1. 一種用於一高及/或中電壓電力載流導體(1)之電壓感測裝置，該電壓感測裝置包含：一載體元件(3)，其具有一用於收納該電力載流導體(1)之通道，其中該載體元件包含一電極(4)，該電極(4)沿著該載體元件之該通道之一軸向方向延伸，並且可操作為該電壓感測裝置之一第一電極，其中該導體(1)係可操作為該電壓感測裝置之一第二電極，且其中該載體元件(3)在20℃下具有一小於或等於5×10^-6 1/K 1/K之熱脹係數。
2. 如請求項1之電壓感測裝置，其中該載體元件(3)係經成形以使得其至少部分地環繞該電力載流導體。
3. 如請求項1或請求項2之電壓感測裝置，其中該載體元件(3)為管狀，並且提供一第一及一相對的第二主要表面、以及一用於收納該電力載流導體之軸向通道。
4. 如請求項1之電壓感測裝置，其中該載體元件(3)包含一介電材料。
5. 如請求項1之電壓感測裝置，其中該載體元件(3)包含一陶瓷材料。
6. 如請求項1之電壓感測裝置，其中該載體元件包含選自下列之一或多個材料：瓷、雲母、氮化矽、以及「IEC/EN 60384等級1」的介電質，例如MgNb₂O₆、ZnNb₂O₆、MgTa₂O₆、ZnTa₂O₆、(Zn,Mg)TiO₃、(ZrSn)TiO₄、CaZrO₃、Ba₂Ti₉O₂₀。
7. 如請求項1之電壓感測裝置，其中該載體元件包含選自下列之一材料：在+10℃與+130℃之間的溫度範圍中，具有低於20×10^-6 1/K之電容溫度係數的聚合物，例如，聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚 酯、聚醯亞胺、聚四氟乙烯、乙烯-三氟氯乙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚乙烯亞胺、聚甲基戊烯、環烯烴共聚物、聚碸、聚醚醚酮、聚苯硫醚、或聚2,6萘二甲酸乙二酯。
8. 如請求項1之電壓感測裝置，其中該載體元件包含一陶瓷填料/聚合物基質複合物。
9. 如請求項1之電壓感測裝置，其中該載體元件包含具有一正電容溫度係數之一第一陶瓷材料以及具有一負電容溫度係數之一第二陶瓷材料。
10. 如請求項1之電壓感測裝置，其中該電壓感測裝置之該第一電極(4)係配置於該載體元件(3)之該徑向外第一主要表面上。
11. 如請求項3之電壓感測裝置，其中該電壓感測裝置之該第一電極(4)係配置於該載體元件(3)之該徑向內第二主要表面上。
12. 如請求項1之電壓感測裝置，其中該電壓感測裝置之該第一電極(4)覆蓋該載體元件(3)之整個表面。
13. 如請求項3之電壓感測裝置，其進一步包含一配置於該載體元件(3)之該徑向內側上的介電元件(2)。
14. 如請求項13之電壓感測裝置，其中該介電元件(2)包含該電力載流元件之絕緣層之至少一部分。
15. 如請求項1之電壓感測裝置，其包含一經配置以便與該第一電極(4)機械及電性接觸之導電電壓拾取(pick-up)元件。
16. 一種如請求項1之電壓感測裝置與一電力載流導體之組合。
17. 一種用於與一電力網路中的一高及/或中電壓電力電纜搭配使用之電纜配件，該配件包含如請求項1之電壓感測裝置。
18. 一種如請求項1之電壓感測裝置的用途，其係用於感測一電纜配件裝置、一電纜編接體、一電纜連接器或一電纜端接體內之電壓。