CN116209906A - 用于在中压和高压中使用的场探头组合 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在中压和高压中使用的场探头组合，一种具有一个或多个这种场探头组合的用于中压和高压开关设备的套管，以及一种具有一个或多个这种套管的开关设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在中压和高压中使用的场探头组合，一种具有一个或多个这种场探头组合的用于中压和高压开关设备的套管，以及一种具有一个或多个这种套管的开关设备。
背景技术
传统的电流和电压转换器将来自中压配电网络的数千伏特或数千安培向下转换为更易测量的数量级。然而，传统的测量转换器仅针对50或60Hz的基本频率进行设计和测试。允许的量值和角度误差仅适用于50Hz或60Hz的额定频率附近的窄频带。尤其对于具有铁芯和铜绕组的传统感应电流和电压转换器已知的是，附加的更高的频率仅非常不充分地传输并且由于共振放大或衰减而导致非常高的测量误差。
然而，由于正好也是更高频率的部分提供关于供电或配电网络的状态的说明，因此电容式分压器受到关注。
替换地，可以使用电容式分压器的例如由金属板网(Streckmetall)或导电塑料制成的场探头。除了测量设备之外，所谓的电压指示器通常连接到这种场探头处，该场探头常常在规范中是必要的，尤其用于指示没有电压。
金属板网被普遍接受用于电压测量，因为由金属板网制成的场探头可以被设计为壁非常薄、大约0.5毫米并且与导电塑料相比不需要拔模斜度。壁厚小于1毫米也没有问题。例如由不锈钢制成的场探头对浇注树脂也有很好的粘附力。为了确保测量场探头和接地的第二场探头之间的介电强度(或者说耐电压强度)，需要根据电压电平而定的特定距离。还必须考虑由金属板网制成的柔性场探头的形状偏差以及由浇注树脂工具中的定位产生的公差。由此，包括屏蔽部在内的电容式分压器需要>2mm的径向安装空间。在高达40.5kV的中压中通常为大约5mm。用于电压测量的2x5mm要求必须收缩场探头区域中的主电流路径的横截面。因此，由于标准化，在一些套管中到目前为止只可能为630A的初级额定电流提供解决方案；对于1250A或更高的初级电流而言，还不知晓基于该技术的解决方案，因为收缩和由收缩导致的损耗功率在保持市场上常见的场宽度的情况下是不可能的。
由现有技术已知电流和电压转换器，其由金属涂覆的电路板形成。公开出版物DE2409595公开了这样的布置。
这种电容式分压器的问题在于，径向布置在主导体周围的场探头必须始终具有与主导体的特定距离，以确保处于高压下的主导体的介电强度。电场强度不得超过取决于电介质材料的极限值。
在SF6的DE2409595的示例中，电介质的介电常数，即Epsilon r，也根据电介质的温度和水分含量波动。由此，测量结果也波动并且测量准确度降低。
发明内容
要解决的问题之一是提高测量准确度。
此外，开关设备的买家对价格非常敏感并且材料使用对开关设备的价格贡献很大。
因此，要解决的问题还在于，提供一种具有少的材料使用的场探头。
问题还在于，开关设备除了暴露在可变的电磁场中，还暴露在其他可变的边界条件、例如温度变化中。
因此，要解决的问题还在于，以尽可能多样的方式屏蔽场探头以防外部的干扰影响、尤其可变的干扰影响，或者减少干扰影响的影响。
在此，在所有措施的情况下，场宽度不得显著地增加、尤其在中压设备的情况下不得增加。
在所有这些问题中应注意的是，在使用场探头和接地的场探头时，必须始终遵守最小距离，并且必须遵守尤其接触点处的加热限制，这在上述两种情况中也以相应的标准重新得到。
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种改进的场探头组合，一种具有至少一个这种场探头组合的改进的套管，以及一种具有一个或多个这种具有至少一个这种场探头组合的套管的开关设备。
该技术问题通过独立权利要求1和从属于该独立权利要求的权利要求的特征来解决。
实施例涉及用于在中压和高压中使用的场探头组合，该场探头组合具有第一场探头和第二场探头，其中，第一场探头和第二场探头通过施加在绝缘体上的用于第一场探头的第一导电场探头层并且通过施加在绝缘体上的用于第二场探头的第二导电场探头层形成，其中，绝缘体具有中空柱体或平行于场探头组合的对称轴线开设缝隙(或者说开缝)的中空柱体的形状，其中，绝缘体垂直于对称轴线地、即在径向方向上具有绝缘体厚度，该绝缘体厚度将第一导电场探头层与第二导电场探头层分开，
其中，第一导电场探头层布置在绝缘体的第一侧上，该第一侧径向地指向中空柱体的内部，并且第二导电场探头层布置在绝缘体的第二侧上，该第二侧在中空柱体上径向地向外指向，其中，第一导电场探头层具有第一接触器件并且第二导电场探头层具有第二接触器件。
鉴于本公开，表述“中空柱体”或“中空柱形”或“中空柱形的”应始终还包括开缝的中空柱体的形状，尤其还包括完全开缝的中空柱体，即在该中空柱体中平行于场探头组合的对称轴线地缺失侧面的连续部段。鉴于本公开，术语“导电”指的是电气导电的，术语“绝缘的”、“被绝缘”或“绝缘体”指的是电绝缘的。
绝缘体、尤其柔性绝缘体与两个场探头的组合在场探头之间具有固定的绝缘距离的情况下尤其实现准确的可定位性和可定向性。
还有利的是，在这种结构形式的情况下，只有一个构件，即场探头组合，必须被浇注或封装，这降低了用于具有这种场探头组合的套管的生产开销。
优选地，场探头组合与处于中压或高压下的套管的初级导体相结合地形成电容式分压器，从而通过第一接触器件的接地，在第二接触器件处施加对人无害且可测量的电压。
还优选的是，具有所施加的第一场探头和第二场探头的绝缘体柔性地设计。
在本公开的意义上，柔性是运动的结构、即通过力作用可以可逆地变形、即尤其不是刚性的结构。这种结构可以通过进一步的措施、构件来加固、加强或加硬，然后使得这些结构的柔性更低或是刚性的。
在此优选地，第一导电场探头层布置在中空柱形的绝缘体的内侧上并且第二导电场探头层布置在中空柱形的绝缘体的外侧上。
优选地，施加在绝缘体上的支撑结构以保留中空柱形的方式支撑场探头组合。支撑在此尤其涉及否则柔性的场探头组合的加固。
优选地，支撑结构周向地布置在绝缘体的中空柱体的开口边缘处。
特别优选的是，支撑结构在绝缘体的中空柱体的开口边缘处周向地布置为，使得支撑结构不接触第一场探头和/或支撑结构不接触第二场探头；尤其在第一导电场探头层与支撑结构和/或在第二导电场探头层与支撑结构之间设置有足够的绝缘距离。
还优选的是，支撑结构由导电塑料形成并且支撑结构周向地布置在绝缘体的中空柱体的一个开口边缘或两个开口边缘处。就此而言特别优选的是，由导电塑料制成的支撑结构进一步设计为控制电极。作为控制电极的设计尤其还允许减小场探头组合和初级导体之间的距离，该初级导体的电场应被探测。如果控制电极设置在地电势，则控制电极可以与第二导电场探头层导电地连接或具有自己的接地连接。如果控制电极设置在中间电势，则控制电极必须与第一导电场探头层和/或第二导电场探头层充分地电绝缘。
特别优选的是，支撑结构由导电塑料形成，并且支撑结构周向地布置在绝缘体的中空柱体的一个开口边缘或两个开口边缘处，并且第一导电场探头层在所述开口边缘或在所述两个开口边缘处具有支撑结构接触区域、尤其镀金或镀银的支撑结构接触区域、优选地是由平行于绝缘体的中空柱体的一个开口边缘或平行于两个开口边缘的连续的或中断的或部分中断的条带形成的支撑结构接触区域，该支撑结构接触区域实现第一导电场探头层和支撑结构之间的电接触。特别优选的是，构造为条带的支撑结构接触区域具有0.2mm至5.0mm的宽度、进一步优选0.3mm至2mm的宽度、特别优选0.5mm至1mm的宽度。
还优选的是，第一接触器件和第二接触器件都布置在绝缘体的中空柱体的第二侧上，其中，第一导电场探头层和接触器件之间的导电连接通过绝缘体中的贯通孔引导。该布置允许尤其通过场探头组合的中空柱体的外侧面实现的简化的接触。场探头组合的中空柱体的外侧面上的连接导线也不影响处于电压、尤其处于中压或高压下的主导体、即初级导体与第二(尤其内部)导电场探头层之间的电场。
还优选的是，第一接触器件和第二接触器件分别构造为焊盘。该设计允许简单的接触、尤其与电导线的接触的自动建立。
特别优选的是，第一接触器件和第二接触器件分别构造为镀金盘或镀银盘。该设计允许简单的接触、尤其与用于接地和用于信号转发的连接元件的接触。
尤其进一步优选的是，接触器件与另外的电路板连接，所述另外的电路板代替电导线实现场探头组合的接触。特别优选的是，在此，所述另外的电路板是柔性的、即能够可逆地弯曲的电路板。尤其还优选的是，用于接触场探头组合的插头或插座布置在另外的电路板或另外的柔性电路板上。
进一步优选的是，绝缘体垂直于对称轴线地、即在场探头组合的中空柱形的径向方向上具有在0.001mm和0.15mm之间、特别优选地在0.04mm到0.08mm之间的绝缘体厚度和10V/μm至7kV/μm、特别优选地10V/μm至250V/μm或150V/μm至7kV/μm的介电强度。
特别优选的是，绝缘体垂直于对称轴线地、即在场探头组合的中空柱形的径向方向上具有为0.05mm±0.005mm的绝缘体厚度和250V/μm±5V/μm的介电强度。在尤其实现小的安装空间的这种小的绝缘体厚度的情况下，对绝缘体厚度的均匀性有很高的要求。
还优选的是，场探头组合由在两侧部分地涂层有铜的PCB、电路板、尤其在两侧部分地涂层有铜的并且柔性地构造的PCB、电路板形成。这种双面涂层的PCB在各个层的厚度方面具有高度均匀性并且因此特别好地适合。在本公开的范畴中，柔性应被理解为电路板能够可逆地弯曲、即在弯曲时不被损坏。
还优选的是，绝缘体由预浸渍纤维、尤其FR4材料形成。
还优选的是，绝缘体由聚酰亚胺膜形成。
还优选的是，第一导电场探头层和第二导电场探头层由铜形成，其中，第一导电场探头层和第二导电场探头层在绝缘体的中空柱体的径向方向上分别具有在0.017mm和0.105mm之间的厚度。
特别优选的是，第一导电场探头层和第二导电场探头层由铜层形成，其中，第一导电场探头层和第二导电场探头层在绝缘体的中空柱体的径向方向上分别具有0.025mm至0.045mm的厚度、尤其在绝缘体的中空柱体的径向方向上分别具有0.035mm±0.005mm的厚度。
这种具有0.05mm±0.005mm的绝缘体厚度和250V/μm±5V/μm的介电强度并且具有厚度为0.035mm±0.005mm的铜层的柔性PCB实现了尤其在尺寸方面减小的场探头组合，该场探头组合适用于具有40.5kV的额定电压并且具有200kV的最大雷电冲击电压的中压设备、尤其也适用于1250A额定电流。
该PCB不仅出人意料地非常适合即使在初级导体上存在200kV的雷电冲击电压的情况下也不允许通过第一导电场探头层和第二导电场探头层之间的绝缘体的闪络、击穿，而且还实现紧凑的结构，该紧凑的结构允许比传统情况下更小地构造的套管。
还优选的是，场探头组合具有平行于场探头组合的中空柱体的对称轴线的一个或多个凹处和/或开口、凹槽。开口和/或凹槽在此布置为，使得在中空柱体的边缘处分别保留有接片并且第一导电场探头层和第二导电场探头层之间的充分绝缘得到确保。
凹处或缝隙导致，当场探头组合随后以浇注树脂浇注时，浇注树脂可以更好地围绕场探头组合流动并且因此改善套管中的浇入。附加于此地，凹处或缝隙有利于成型、尤其是通过从平面的基本形状弯曲成中空柱体或开设缝隙的中空柱体的形状的成型。
还优选的是，场探头组合的表面、尤其第一导电场探头层和第二导电场探头层的表面，以这种方式进行表面处理，使得表面具有比在没有该表面处理的情况下增加的粗糙度。
这种增加的粗糙度导致浇注树脂的更好的粘附力，利用该浇注树脂，场探头组合以更有利的方式被浇注或者场探头组合可以以更有利的方式被浇注。
特别优选的是，表面处理在于施加多键合涂层，即改进粘附性能、尤其塑料如浇注树脂的粘附的涂层。
特别还优选的是，第一导电场探头层和第二导电场探头层用铜或由铜形成，并且表面处理至少包括，在第一导电场探头层和第二导电场探头层的表面上形成氧化亚铜(I)和/或氧化铜(II)。
还优选的是，场探头组合进一步具有至少一个或多个温度传感器，其中，一个或多个温度传感器测量场探头组合的温度，或者说场探头组合的温度可以以这种方式测量，并且因此可以确定温度测量值并且温度测量值可以用于借助温度补偿对所测得的电压进行测量值校正。
特别优选的是，一个或多个温度传感器利用一个或多个pt100或pt1000SMD构件形成。
还优选的是，温度传感器能够借助一个、两个或更多个焊盘接触和/或具有接触针脚。
另一种实施例涉及一种用于中压和高压开关设备的套管，该套管具有根据一个或多个上述设计方案的一个或多个场探头组合。
特别优选的是，一个或多个场探头组合由塑料、尤其浇注树脂围绕着初级导体固定在套管中。为此，场探头组合围绕着初级导体布置为，使得初级导体布置在场探头组合的中空柱形的对称轴线上，尤其使得初级导体的对称轴线布置在场探头组合的中空柱形的对称轴线上或平行于该对称轴线。然后必要时利用其他部件、例如供应管线、密封件、法兰和类似部件以塑料、尤其浇注树脂对该布置进行浇注。
还优选的是，两个或更多场探头组合彼此相继地布置在套管中。这种组合通过冗余设计或两个或多个独立的测量***提供提高的故障保护。
还优选的是，套管具有一个或多个温度传感器，所述一个或多个温度传感器尤其可以与用于确定施加的电压的测量设备连接，从而可以确定套管的温度，并且借助温度补偿将套管的温度用于所测得的电压的测量值校正。特别优选的是，一个或多个温度传感器布置在场探头组合上并且因此测量场探头组合的温度并且因此测量场探头组合处的套管的温度。替换地优选的是，一个或多个温度传感器被布置为在空间上靠近场探头组合或布置在场探头组合上，并且因此确定场探头组合处的套管的温度。“在空间上靠近”在此应意味着与场探头组合的距离在0.2mm到5mm之间。
特别优选的是，一个或多个温度传感器由一个或多个pt100或pt1000SMD构件形成。
另一种实施例涉及一种用于中压和高压开关设备的开关设备，该开关设备具有根据一个或多个上述技术方案的一个或多个套管。套管具有根据一个或多个上述技术方案的一个或多个场探头组合。
还优选的是，至少一个套管具有一个或多个温度传感器，为了确定施加的电压，所述一个或多个温度传感器可以与或与测量设备、例如开关设备的测量设备连接，从而可以确定套管的温度并且因此可以确定场探头组合的温度，并且将套管的温度用于借助温度补偿对所测得的电压进行测量值校正。特别优选的是，一个或多个温度传感器布置在场探头组合上并且因此测量场探头组合的温度并且因此测量场探头组合处的套管的温度。
特别优选的是，一个或多个温度传感器由一个或多个pt100或pt1000SMD构件形成。
另一种实施例涉及一种用于制造根据一个或多个上述技术方案的套管的方法，该套管具有根据一个或多个上述技术方案的场探头组合，其中
-至少场探头组合以及初级导体定位在浇注模具或注塑模具中，该场探头组合具有第一接触器件和第二接触器件，
-场探头组合具有中空柱体的形状，
-其中，初级导体布置在中空柱体的纵向轴线上，并且
-至少将场探头组合和初级导体用电绝缘塑料至少部分地浇注或封装为，使得场探头组合和初级导体之间的区域填充有电绝缘塑料。
上述设计方案可以以多种方式相互组合，只要其不是替换方案。
附图说明
下面参考附图更详细地阐述解决方案和设计方案，其中，可能的设计方案不限于在附图中描述的特征。
图1示出了开关设备的示意图；
图2示出了剖切穿过具有根据本发明的场探头组合的套管得到的示意性纵向截面；
图3示出了在绝缘塑料中的根据本发明的场探头组合的示意性截面图；
图4示出了在具有初级导体的绝缘塑料中的根据本发明的场探头组合的示意图；
图5示出了根据本发明的场探头组合的等效电路图。
具体实施方式
图1示出了开关设备1的示意图，该开关设备具有指示仪表4和用于开关设备1的操作的操作面板6。操作面板6在此可以虚拟地例如以触摸屏的形式或者以机械和/或电气开关元件设计。指示仪表4设计为模拟或数字指示仪表4。相应的指示仪表4例如显示气体压力、电压、电流、开关状态、温度或开关设备状态。
图2示出了剖切穿过根据本发明的套管10得到的示意性纵向截面，该套管具有根据本发明的场探头组合100。套管10具有初级导体20，该初级导体沿套管10的纵向轴线35延伸。在一种优选的实施方式中，初级导体20在场探头组合100的区域中具有收缩部22。
围绕初级导体20布置的是场探头组合100，该场探头组合可选地与套管连接法兰12连接。可选地，套管连接法兰12与此处未示出的第二场探头112导电地连接。初级导体20、场探头组合100和套管连接法兰12部分地用电绝缘塑料30、尤其浇注树脂30浇注。在此，初级导体20的位于纵向轴线35上的端部没有被电绝缘塑料30覆盖。可选的套管连接法兰12的部分也没有被电绝缘塑料30覆盖，以便允许焊接。此外，围绕场探头组合100的区域未被电绝缘塑料30覆盖，以便与此处未示出的接触器件121、123的连接导线14、16、18和/或温度传感器130导电地连接。可选地，连接导线14、16、18在此设计为导电金属针脚，使得在由连接导线14、16、18和电绝缘塑料30形成的插座中可以容纳插头。在另一种可选的设计方案中，可选的套管连接法兰12可以承担此处未示出的可选的支撑结构118(参见图4)的功能。
图3示出了在绝缘塑料30中的根据本发明的场探头组合100的示意性截面图。沿纵向轴线35延伸的初级导体20居中地布置在塑料30和场探头组合100中。
场探头组合100在此例如利用绝缘体111、例如柔性绝缘体111形成，在该绝缘体上布置有作为第一场探头110(此处未示出)的第一导电场探头层120和作为第二场探头112(此处未示出)的第二导电场探头层122。绝缘体111具有中空柱形并且第一导电场探头层120布置在中空柱体的面向纵向轴线35的一侧、内侧上。中空柱体的内侧也被称为绝缘体111的中空柱体的向内指向的第一侧116。第二导电场探头层122布置在以中空柱形存在的绝缘体111的背离纵向轴线35的一侧、外侧上。中空柱体的外侧也被称为绝缘体111的中空柱体的向外指向的第二侧117。
在此处示出的优选的设计方案中，第二接触器件123布置在第二导电场探头层122处并且能够通过绝缘塑料30中的凹部以导电的方式进行接触。此外，在一种有利的设计方案中，在绝缘体111中设置有导电通道125、即镀通孔或垂直互连通路(verticalinterconnect access)，简称“VIA”。第一接触器件121借助该导电通道125与第一导电场探头层120电连接并且在绝缘体111的外侧上与第二导电场探头层122电绝缘地布置。通过该布置，第一接触器件121和第二接触器件123都是通过绝缘塑料30中的凹部导电地从场探头组合100的外侧可触点接通的。同时适用的是，作为导线的替换方案，一个或多个另外的柔性电路板从第一接触器件121和第二接触器件123中引出，该柔性电路板优选地本身具有插座或插头。所述一个或多个另外的柔性电路板在此可以通过压制、粘合、焊接、拧紧、夹紧或其他紧固措施与第一接触器件121和第二接触器件123分别导电地连接。
进一步有利的是，场探头组合100设置温度传感器130，或者至少一个温度传感器130布置为在空间上靠近场探头组合100，例如以0.2mm和5mm之间的距离，或布置在场探头组合100上。在所示的示例中，温度传感器130布置在绝缘体111上，并且电绝缘塑料30中的凹部使得能够从场探头组合100的外侧实现温度传感器130的接触(或称为触点接通)。在未示出的示例中，温度传感器130布置为，使得温度传感器130可以像第一接触器件121和第二接触器件123那样通过电绝缘塑料30中相同的凹部进行接触。这种布置在图2中说明。绝缘体111具有绝缘体厚度115，该绝缘体厚度优选地为在0.001mm和0.15mm之间、特别优选地为0.05mm。绝缘体111在此优选地具有10V/μm至7kV/μm、特别优选250V/μm±5V/μm的介电强度。
在另一种未示出的示例中，温度传感器130设计为SMD温度传感器并且紧固在绝缘体111上的一个、两个或多个焊盘上并且通过所述焊盘进行接触。然后优选地通过另外的接触器件、进一步优选地通过优选地以0.5mm至15.0mm的距离在空间上靠近第一接触器件和/或第二接触器件的另外的接触器件向外地进行导线引导。
第一导电场探头层120和第二导电场探头层122以及绝缘体115的厚度的总厚度119优选地为0.09mm至0.17mm、特别优选地为0.12mm±0.005mm。
围绕初级导体20的径向电场40通过箭头标示。
图4示出了在具有初级导体20的绝缘塑料30中的根据本发明的场探头组合100的示意性立体图。在此未示出塑料中的凹部、温度传感器、接触器件或连接导线。
初级导体20居中地布置在场探头组合100中并且两者共同被绝缘塑料30包围，对此参见图2。场探头组合100可选地具有支撑结构118，该支撑结构使场探头组合100除了其固有稳定性之外也保持为中空柱形。
此处示出的场探头组合100在绝缘体111的中空柱体中具有连续的缝隙132。此外，可选的缝隙135存在于场探头组合100中，该可选的缝隙使得该布置的浇注更容易。为了防止第一导电场探头层120和第二导电场探头层122之间的导电桥或泄漏电流或闪络的风险，在此可选地，绝缘体111中的缝隙在面积方面小于第一导电场探头层120和第二导电场探头层122中的缝隙，从而绝缘体111伸入到缝隙中。
图5示出了在未示出的套管10中的根据本发明的场探头组合100的等效电路图。场探头组合100具有第一场探头110，该第一场探头围绕初级导体20绝缘地布置。通过利用电绝缘塑料30(此处未示出)间隔并填充场探头组合100和初级导体20之间的中间空间来实现绝缘，其中，绝缘塑料30也至少部分地包围场探头组合100。初级导体20与第一场探头110的电绝缘确定了第一电容C1。源电压Uq或Up1施加在初级导体处。在通常的距离和绝缘浇注树脂作为绝缘塑料30的情况下，产生的第一电容C1为大约10pF。第一场探头110和第二场探头112通过绝缘体111彼此分开并且共同形成第二电容C2。第二场探头112接地，从而得到由C1和C2组成的电容式分压器。
由于在PI(聚酰亚胺)的情况下优选的绝缘体厚度115为0.05mm±0.005mm，约2nF(2000pF)的电容C2有意识地显著大于约10pF的电容C1，电容C2和电容C1共同形成电容式分压器。源电压Uq或Up1因此降低到更低的电压Um，其可以在接触器件121处被分接和/或测量。
通过绝缘塑料30中的可选的凹部，接触器件121可以暴露。然而，由于场探头组合100的优选的设计，在接触器件121处绝不会存在对人、构件或设备有害的不允许的高电压。在具有约40.5kV的额定电压Up的额定运行中，得到Up2nenn(额定电压下通过电容C2的电压降)：
Up2nenn＝40.5kV*(C1/(C1+C2))
＝40.5kV*(10pF/(10pF+2000pF))
＝0.2kV
同时，绝缘体111不得在200kV(通常针对40.5kV的中压开关设备)的最大雷电冲击电压下击穿。
得到Up2max(最大雷电冲击电压下通过电容C2的电压降)：
Up2max＝200kV*(C1/(C1+C2))
＝200kV*(10pF/(10pF+2000pF))
＝1kV
Up2max必须小于绝缘体111的击穿强度。假定例如PI、聚酰亚胺的击穿强度为250V/μm并且绝缘体厚度115为0.05mm，如所要求地，lkV的Up2max小于绝缘体的12.5kV的击穿强度111。
此外，图5还示出了具有电压降Um的电涌放电器140和流向测量装置145的电流IMess，其中，测量设备145和电涌放电器140都接地。测量设备具有阻抗Z测量设备。
附图标记列表
1 开关设备；
4 开关设备1的指示仪表；
6 开关设备1的操作面板；
10 用于开关设备1的套管；
12 套管连接法兰；
14 第一热电偶连接导线；
16 第二热电偶连接导线；
18 用于第一场探头110的第一导电场探头层的连接导线
20 套管10的初级导体；
22 套管10的初级导体20的收缩部；
30 塑料、尤其浇注树脂；
35 套管10的纵向轴线；
40 围绕初级导体10的电场；
100 场探头组合；
110 场探头组合100的第一场探头；
111 绝缘体；
112 场探头组合100的第二场探头；
115 绝缘体111的绝缘体厚度；
116 绝缘体111的中空柱体的向内指向的第一侧；
117 绝缘体111的中空柱体的向外指向的第二侧；
118 支撑结构；
119 第一和第二导电场探头层和绝缘体的厚度的总厚度；
120 用于第一场探头110的第一导电场探头层；
121 第一接触器件；
122 用于第二场探头112的第二导电场探头层；
123 第二接触器件；
125 穿过绝缘体111的导电通道；
130 温度传感器
132 绝缘体111的中空柱体中的连续缝隙
135 场探头组合100中的缝隙
140 电涌放电器
145 测量设备
Claims (15)
1.一种用于在中压和高压中使用的场探头组合(100)，所述场探头组合具有第一场探头(110)和第二场探头(112)，
其特征在于，
所述第一场探头(110)和所述第二场探头(112)通过施加在绝缘体(111)上的用于所述第一场探头(110)的第一导电场探头层(120)并且通过施加在所述绝缘体(111)上的用于所述第二场探头(112)的第二导电场探头层(122)形成，
其中，所述绝缘体(111)具有
中空柱体的形状，或
平行于所述场探头组合(100)的对称轴线(101)开设缝隙的中空柱体的形状，
其中，所述绝缘体(111)垂直于所述对称轴线(101)地、即在径向方向上具有绝缘体厚度(115)，所述绝缘体厚度将所述第一导电场探头层(120)与所述第二导电场探头层(122)分开，
其中，所述第一导电场探头层(120)布置在所述绝缘体(111)的第一侧(116)上，所述第一侧径向地指向所述中空柱体的内部，并且所述第二导电场探头层(122)布置在所述绝缘体(111)的第二侧(117)上，所述第二侧在所述中空柱体上径向地向外指向，
其中，所述第一导电场探头层(120)具有第一接触器件(121)并且所述第二导电场探头层(122)具有第二接触器件(123)。
2.根据权利要求1所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
施加在所述绝缘体(111)上的支撑结构(118)以保留中空柱形的方式支撑所述场探头组合(100)。
3.根据权利要求1或2所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述支撑结构(118)由导电塑料形成并且所述支撑结构(118)周向地布置在所述绝缘体(111)的中空柱体的开口边缘处。
4.根据上述权利要求中的一项或多项所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述第一接触器件(121)和所述第二接触器件(123)都布置在所述绝缘体(111)的中空柱体的所述第二侧(117)上，
其中，所述第一导电场探头层(120)和所述接触器件(121)之间的导电连接通过所述绝缘体(111)中的贯通孔引导。
5.根据上述权利要求中的一项或多项所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述第一接触器件(121)和所述第二接触器件(123)分别构造为焊盘。
6.根据上述权利要求中的一项或多项所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述绝缘体(111)垂直于所述对称轴线(101)地、即在径向方向上具有在0.04mm到0.08mm之间的绝缘体厚度(115)并且具有10V/μm至30V/μm的介电强度。
7.根据上述权利要求中的一项或多项所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述场探头组合(100)由在两侧部分地涂层有铜的PCB形成。
8.根据上述权利要求中的一项或多项所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述绝缘体(111)由预浸渍纤维、尤其FR4材料或聚酰亚胺膜形成。
9.根据上述权利要求中的一项或多项所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述第一导电场探头层(120)和所述第二导电场探头层(122)由铜形成，其中，所述第一导电场探头层(120)和所述第二导电场探头层(122)在所述绝缘体(111)的中空柱体的径向方向上分别具有在0.02mm和0.05mm之间的厚度。
10.根据上述权利要求中的一项或多项所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述场探头组合(100)具有平行于所述场探头组合(100)的中空柱体的对称轴线(101)的一个或多个凹处或缝隙。缝隙在此布置为，使得在中空柱体的边缘处分别保留有接片。
11.根据上述权利要求中的一项或多项所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述场探头组合(100)的表面、尤其所述第一导电场探头层(120)和所述第二导电场探头层(122)的表面，以这种方式进行表面处理，使得所述表面具有比在没有所述表面处理的情况下增加的粗糙度。
12.根据上述权利要求中的一项或多项所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述第一导电场探头层(120)和所述第二导电场探头层(122)用铜或由铜形成，并且
所述表面处理至少包括，在所述第一导电场探头层(120)和所述第二导电场探头层(122)的表面上形成氧化亚铜(I)和/或氧化铜(II)。
13.根据上述权利要求中的一项或多项所述的场探头组合(100)，
其特征在于，
所述场探头组合(100)进一步具有至少一个温度传感器(130)，其中，所述温度传感器(130)测量所述场探头组合(100)的温度并且因此能够确定温度测量值，并且所述温度测量值能够用于借助温度补偿对所测得的电压进行测量值校正。
14.一种用于中压和高压开关设备的套管(10)，所述套管具有根据上述权利要求中的一项或多项所述的一个或多个场探头组合(100)。
15.一种用于中压和高压开关设备的开关设备(1)，所述开关设备具有根据权利要求14所述的一个或多个套管(10)。
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