阅读说明：本技术 高压阻抗组件 (High-voltage impedance component ) 是由 迈克尔·H·斯塔尔德 塞巴斯蒂安·埃格特-黎克特 雷纳·方拉特 马克·格雷弗曼 延斯·魏克霍 于 2018-06-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了用于分压器中的阻抗组件(2),所述阻抗组件用于感测在电网中分配电能的电力承载导体的至少1kV对地的AC电压。所述阻抗组件包括a)印刷电路板(131),所述印刷电路板包括一个或多个电介质板层(210,215,220),b)外部可触及的高压触点(100),c)外部可触及的低压触点(110),所述低压触点与所述高压触点间隔开至少30mm,以及d)至少两个分压电容器(91),所述至少两个分压电容器串联连接在所述高压触点和所述低压触点之间,并且能够作为所述分压器的高压侧操作。每个分压电容器具有：由导电区域(301,302,303,304,305,306)形成的两个电极,所述导电区域布置在特定电介质板层的相对表面部分上；以及电介质,其包括其上布置有所述电极的所述特定电介质板层的一部分。所述阻抗组件可包括电阻器层,而不是所述分压电容器。(An impedance assembly (2) for use in a voltage divider for sensing an AC voltage of at least 1kV to ground of a power carrying conductor that distributes power in an electrical network is disclosed. The impedance assembly includes a) a printed circuit board (131) including one or more dielectric board layers (210,215,220), b) an externally accessible high voltage contact (100), c) an externally accessible low voltage contact (110) spaced apart from the high voltage contact by at least 30mm, and d) at least two voltage dividing capacitors (91) connected in series between the high voltage contact and the low voltage contact and operable as the high voltage side of the voltage divider. Each voltage dividing capacitor has: two electrodes formed of conductive regions (301,302,303,304,305,306) disposed on opposing surface portions of a particular dielectric slab layer; and a dielectric comprising a portion of the particular dielectric slab layer on which the electrode is disposed. The impedance component may include a resistor layer instead of the voltage dividing capacitor.)

高压阻抗组件

本公开涉及分压器，并且涉及用于分压器的电容器组件和电阻器组件，其可用于感测国家电网中的中压(MV)或高压(HV)电力电缆的内部导体的电压。具体地，本发明涉及可容纳在用于绝缘此类电力电缆的可收缩或可膨胀或弹性套筒中的此类分压器、电容器组件和电阻器组件。本公开还涉及包括此类电容器组件或电阻器组件的套件，并且涉及包括此类组件的电缆终端和电缆插头。

背景技术

中压电力电缆在对地通常为1千伏(“kV”)或更高的交流(“AC”)电压的升高电压下传输功率。高压电力电缆的电压甚至更高。在这两种类型的电缆中，峰值电压可能出现在约75kV或高达175kV或甚至194kV的电压下。在将分压器用作电压传感器的元件以感测此类电缆的电压的情况下，这些分压器必须能够适应此类峰值电压而不会被破坏。

用于感测HV/MV电力电缆的内部导体的电压的分压器是已知的，例如从德国专利申请DT 24 39 080 A1或DE 3702735 A1中得知。分压器可由多个电阻器、电容器或电感形成。在本公开中，电阻器、电容器和电感被统称为阻抗元件或阻抗。

电压传感器可有利地容纳在电缆终端或可分离连接器诸如电缆插头中。这些终端和插头中的某些包括绝缘材料的可膨胀或可收缩管状套筒，该套筒具有其中可接纳电缆的端部的通道。电压传感器的一部分(例如，分压器)可被放置到绝缘套筒的与该通道相邻的腔体中。此类布置提供以下优点：套筒的绝缘材料也可用于使分压器绝缘，并且允许将分压器连接到电缆的内部连接器的导线更短。

单个电容器或单个电阻器的耐压通常低于上述1kV。因此，传统上，将更大量的分立阻抗或阻抗元件串联电连接，以在高压和地之间形成分压器，使得每个阻抗上的电压降足够低以避免放电。大量阻抗元件可对此类分压器链的制造成本具有影响。

在电压传感器的分压器容纳在终端或电缆插头的绝缘套筒中的情况下，套筒的几何长度对分压器的几何长度构成限制。典型的MV电缆终端具有30厘米(cm)至50cm的长度，如沿着电缆所测量的。因此，如果分压器要容纳在终端中，则分压器的长度不应超过该长度。分压器的一个端部靠近内部导体的高压布置，而相对的端部靠近低压，大部分接地。因此，内部导体的电压，即至少1kV且至多175kV，需要在该几何长度上被分压成零伏(电接地)或几乎零伏。为了降低在分压器的高压端部和其低压端部之间放电的风险，连接到内部导体的中压或高压的分压器的第一阻抗元件的暴露触点有利地被布置成几何上尽可能远离分压器的最后阻抗元件的暴露触点，该最后阻抗元件的暴露触点接地。

在需要高精度测量内部导体的电压的情况下，应考虑到可商购获得的电容器和电阻器表现出其电容和电阻随温度和环境湿度的某种变化。它们的电容和电阻也随其使用寿命而变化。这些因素导致形成分压器链的阻抗元件的电特性随时间发生不可预测的变化，这反映在其中使用阻抗元件对电压进行分压的分压器的分压比的不可预测的变化中。由于这些变化，一些传统的电压传感器在感测内部导体的电压方面较不精确。

发明内容

根据本公开的用于MV/HV电力电缆上的AC电压传感器的分压器应经受至多175kV，优选地至多200kV的峰值电压，而不会被破坏。在电力网络的正常状态下，它应该能够测量至少两倍于内部导体对地的“正常”电压的电压。在中压电力网络中，通常将该正常电压视为20.8kV，并且因此传感器被设计成测量至少约42kV的电压。传感器的分压器应有利地提供可由标准电子电路处理的电输出信号，诸如介于1毫伏(mV)和10伏之间的输出信号。该目标输出电压和内部导体的1kV至42kV电压范围要求分压器有一定的分压比，即MV电缆的分压比在约1:100至最高约1:4200的范围内，并且HV电缆的分压比相应地更高。为了使传感器能够与多种不同的电缆一起使用，合适的目标分压比可为约1:10000。因此，分压器的高压侧的阻抗需要为分压器的低压侧的阻抗的约10000倍。对于电容分压器，这要求高压侧的电容为低压侧的电容的约1:10000。

期望提供用于容纳在MV/HV电缆终端或电缆插头中以降低放电风险的AC分压器的部件。这些部件还应提供允许连接到公共电子电路的分压比。还期望此类部件更具成本效益。还期望提供较不易受老化效果和环境影响的此类部件。

本公开试图解决这些需求。根据本公开的一个基本方面，它提供了用于分压器的阻抗组件，该阻抗组件用于感测在国家电网中分配电能的电力承载导体的至少1kV对地的AC电压，其中阻抗组件包括

a)印刷电路板，该印刷电路板包括一个或多个电介质板层，

b)外部可触及的高压触点，

c)外部可触及的低压触点，其中低压触点的任何外部可触及部分与高压触点的任何外部可触及部分间隔开至少30mm的几何距离，以及

d)至少两个分压电容器，该至少两个分压电容器串联电连接在高压触点和低压触点之间，并且能够作为分压器的高压侧操作，

其中每个分压电容器具有：由相对的导电区域形成的两个电极，该相对的导电区域布置在一个或多个电介质板层的特定电介质板层的相对表面部分上；以及电介质，其布置在电极之间并且包括其上布置有电极的特定电介质板层的一部分。

根据本公开的该第一基本方面的阻抗组件包括至少两个分压电容器。因此，本文也将其称为“电容器组件”。其可形成分压器的部件。印刷电路板(“PCB”)为其电介质板层上电容器电极的相对导电区域提供了特别坚固且可靠的支撑。高压触点和低压触点在距彼此至少30mm的距离处的布置降低了这些触点之间的放电风险。

通常，阻抗组件可具有细长形状。细长形状可限定长度方向和相对的端部部分。具体地，阻抗组件可被适当地成形为容纳在用于使电力电缆绝缘的细长弹性套筒的纵向腔体中。该形状便于将阻抗组件放置在包括弹性套筒的电缆终端、电缆插头或类似的电缆附件中。放置在套筒中的优点在于，套筒的现有绝缘材料也可用于使阻抗组件绝缘，从而降低了在阻抗组件上放电的风险，并且不需要为阻抗组件提供单独的专用绝缘体。

阻抗组件上从高压到低压的电压降是通过至少两个分压电容器实现的。分压电容器的该最小数量确保每个分压电容器上的电压降适中，并且因此确保每个分压电容器上的放电风险较低。

这至少两个分压电容器可串联电连接在高压触点和低压触点之间，诸如以提供至少10皮法拉(pF)的组合电容。在约1:10'000的给定分压比下，该组合电容允许分压器的低压侧电容器具有约100纳法拉(nF)的电容。约100nF的此类电容器以合理的成本获得，具有1％的精度，并且例如根据NP0，可接受电容随温度和使用寿命的变化而变化。

由形成其电极的导电区域和形成其电介质的PCB电介质板层的一部分构成分压电容器优于使用预制分立电容器，因为它允许将精度和耐压调整到所需程度。例如，阻抗组件的PCB的材料的适当选择，可随环境温度或湿度的变化而导致电容的可接受程度的变化。另外，在相对的导电区域之间适当地选择适当的间距可有助于获得期望的电容。

根据本公开的第一基本方面的阻抗组件可以是分压器，该分压器用于感测在国家电网中分配电能的电力承载导体的内部导体的至少1kV对地的电压。另选地，根据本公开的第一基本方面的阻抗组件可为此类分压器的部件或者包括此类分压器的部件。在一些实施方案中，阻抗组件包括分压器的高压部分，该高压部分用于感测在国家电网中分配电能的电力电缆的电力承载内部导体的至少1kV对地的AC电压。

可使用分压器(诸如电容或电阻分压器)来测量1kV对地或更高的电压。在分压器中，至少两个阻抗元件(“分压阻抗”)串联电连接在待测量的高压和电接地之间。如用于物理元件的术语“阻抗”或阻抗元件在本文中是指电阻器、电容器或电感器。在某些情况下，术语“阻抗”在本文中也用于物理元件的电特性，即电阻器的电阻、电容器的电容或电感器的电感。在形成分压器的至少两个分压阻抗之间，可拾取与高电压成比例的电压(“感测电压”)，其中比例因子或“分压比”为高电压阻抗(即，直接连接到高电压的阻抗元件)的值与低电压阻抗(即，直接连接到地的阻抗元件)的值的比率。

其中所有分压阻抗元件均为电阻器的分压器在本文中通常被称为电阻分压器，而其中所有分压阻抗元件均为电容器的分压器在本文中被称为电容分压器。另选地，可混合分压器，即，一个分压阻抗为一种类型(电阻器、电容器或电感器)，另一个分压阻抗为不同的类型，从而形成诸如电阻器-电容器、电感器-电阻器等的组合。

分压阻抗不一定是单个电阻器、电容器或电感器，而是可另选地由两个或更多个阻抗元件构成。因此，分压器可包括单个分压阻抗元件或串联电连接的分压阻抗元件链。在链的分压阻抗元件中的两个分压阻抗元件之间，在中点或触及位置或“拾取点”处，可拾取感测电压。分压器的电连接在拾取点和高压之间的所有阻抗元件形成分压器的“高压侧”，并且分压器的电连接在拾取点和地之间的所有阻抗元件形成分压器的“低压侧”。

术语“电力承载导体”在本文中是指电力可在高于1kV的电压和数十或数百安培的高电流下流过的元件。电力承载导体的示例为例如在开关设备、衬套或电力电缆，具体地电力电缆的一个或多个内部导体中的母线。本发明的阻抗组件可与之一起使用的电力承载导体为例如在国家电网中在大的地理距离上传输电力的电力电缆。中压(MV)和高压(HV)电力电缆在1kV对地或更高的电压下操作，并且被设计用于数十或数百安培的电流。

此类电力电缆主要包括具有8毫米或更大的直径的中心内部导体，该中心内部导体传输电力并承载电流。内部导体由形成电缆的主绝缘体的绝缘材料层同轴包围，该绝缘材料层继而在其外表面上承载半导体层。可存在其他层，包括例如屏蔽网。绝缘电缆护套形成电缆的最外层。

根据本公开的阻抗组件可被设计成容纳在用于使电力电缆绝缘的弹性套筒的纵向腔体中。此类套筒通常包括在电缆终端、电缆插头或电缆接头中，但也可单独使用。套筒具有通道，在该通道中可接纳电缆、剥离电缆或单独内部导体的纵向部分。这些套筒是弹性的，因为它们被设计成可弹性地膨胀以接纳电缆，或可围绕电缆弹性地收缩。典型的可弹性膨胀的套筒可被同轴地推压在电缆的端部处的主绝缘体上，从而膨胀，并通过它们的弹性收缩产生摩擦来保持它们在电缆上的位置。可弹性收缩的套筒可在保持在膨胀状态的同时被施加在电缆的一部分上，然后例如通过施加热、通过移除支撑件或以其他方式将其收缩在电缆上。

除了该通道之外，一些套筒在其绝缘材料中具有平行于该通道延伸的纵向腔体。在该腔体中可容纳分压器的部件，诸如根据本公开的阻抗组件。由于该腔体形成于套筒中，因此它靠近电缆的内部导体，使得任何连接线都可以更短。另外，该布置利用套筒中的现有绝缘体。该腔体可布置在通道周围的绝缘材料绝缘。除了电缆之外，要容纳分压器的部件的套筒的尺寸可被适当地设定，以正确地使电缆和分压器的部件两者绝缘。通常，与仅用于使电缆绝缘的套筒相比，不需要或很少需要附加的绝缘材料。

此类弹性套筒可具有细长管的形状，沿通道的方向纵向延伸。该腔体可以是细长的，并且沿通道的方向纵向延伸。腔体和通道可由绝缘材料分离。腔体可具有介于20cm和50cm之间的长度。对应地，阻抗组件可具有介于10cm和100cm之间，具体地介于20cm和50cm之间的长度。然而，腔体的长度通常与通道的长度或套筒的长度无关。腔体可短于通道或套筒。

如上所述的弹性套筒可包括在电缆接头、可分离连接器(诸如电缆插头)或电缆终端中。此类弹性套筒可配备有裙部，以沿着套筒的外表面提供更长的蠕变电流路径。它们可配备有用于使电场成形的应力控制部分。

根据本公开的阻抗组件中的PCB包括一个或多个电介质板层。在PCB包括两个或更多个电介质板层的情况下，它也被称为多层PCB。

通常，本发明的阻抗组件的PCB是不导电的，并且PCB的一个或多个电介质板层是不导电的。PCB的电介质板层的至少一部分能够作为分压电容器的电介质操作。

在某些实施方案中，PCB为多层PCB。多层PCB可包括布置在PCB内部的至少两个导电区域。这两个导电区域可形成至少两个分压电容器中的一个分压电容器的电极。因此，在某些实施方案中，印刷电路板为多层印刷电路板，并且导电区域中的至少两个导电区域布置在印刷电路板内部。

PCB内部的导电区域为PCB内或嵌入PCB中的导电区域，与PCB的外表面上的导电区域相对。PCB内部的导电区域仍可在PCB的边缘处暴露和/或从外部触及。例如，可更好地保护PCB内部的导电区域以及这些导电区域之间的任何不导电电介质层免受腐蚀、温度或湿度造成的某些环境影响。

在某些实施方案中，PCB为多层PCB，其包括PCB内部的两个导电区域和PCB的外表面上的两个另外的导电区域。因此，PCB可包括四个导电区域，其中两个位于PCB内部，并且其中另外两个位于PCB上。

通常，PCB中的电介质板层可在其表面的相对部分上承载导电区域。这可有助于获得分压电容器的较大电容。PCB的电介质板层的数量通常不受限制。一个或多个电介质板层必须足够厚，以降低其表面的相对部分上的导电区域之间的放电风险，并且因此可用作在1kV或更高的电压下对电容器分压的电介质。电介质板层作为电介质的可用性也取决于其电特性，诸如其介电强度或电强度。

阻抗组件可具有细长形状，例如扁平矩形形状。该矩形形状限定长度和宽度。该阻抗组件可具有矩形形状，该矩形形状具有介于10cm和50cm之间的长度，具体地介于15cm和35cm之间的长度。它可具有矩形形状，该矩形形状具有介于1cm和5cm之间的宽度，具体地介于2cm和3cm之间的宽度。

在阻抗组件具有细长形状的情况下，该细长形状限定第一端部部分和相对的第二端部部分。这些端部部分可沿阻抗组件的长度方向彼此间隔开。

阻抗组件的细长形状可由PCB的形状限定。

表达“外部可触及的触点”在本文中是指被适当地布置成允许从PCB外部触及的触点，用于将导线固定到触点，并且/或者与其建立表面接触，以便确定其电压。例如，PCB的外表面上的触点为外部可触及的触点。

根据本公开的阻抗组件包括外部可触及的高压触点。在阻抗组件具有细长形状的情况下，高压触点可布置在阻抗组件的第一端部部分处。高压触点适用于与电力承载导体(例如，与电力电缆的内部导体)的有线连接。高压触点可包括例如连接到电力承载导体的导线可固定到其的焊点。另选地，高压触点可被包括在例如连接器中，匹配的连接器可与该连接器配合以建立与内部导体的连接。在具体的实施方案中，高压触点为印刷电路板的外表面上的暴露焊点。

阻抗组件还包括外部可触及的低压触点。在阻抗组件具有细长形状的情况下，在高压触点布置在阻抗组件的第一端部部分处的情况下，高压触点可布置在阻抗组件的第二端部部分处。低压触点适用于接地或者连接到10V或更低的低压。低压触点可包括例如用于连接到接地元件的导线可固定到其的焊点。另选地，低压触点可被包括在例如连接器中，匹配的连接器可与该连接器配合以建立与接地元件的电连接。在具体的实施方案中，低压触点为印刷电路板的外表面上的暴露焊点。

在某些实施方案中，低压触点可以是分压器的接地触点，该接地触点用于感测电力承载导体的电压。在这些实施方案中，分压器的所有电元件(包括其高压侧和其低压侧)可被容纳在PCB上。低压侧可包括形成介于20nF和500nF之间，具体地介于40nF和100nF之间的总电容的电容器。

在其他另选的实施方案中，低压触点可以是分压器的中点触点或拾取触点。在这些实施方案中，形成其高压侧的分压器的电元件(例如，阻抗元件)可被容纳在PCB上。形成分压器的低压侧的电元件诸如阻抗元件可被容纳在PCB上或离开PCB(即，远离PCB)。

低压触点的任何外部可触及部分与高压触点的任何外部可触及部分间隔开至少30毫米(mm)的几何距离。该距离有助于降低高压触点和低压触点之间的放电风险。在高压触点布置在阻抗组件的第一端部部分处的情况下，低压触点可布置在相对的第二端部部分处。然而，在某些实施方案中，可能存在较高的放电风险。在此类实施方案中，低压触点的外部可触及部分可与高压触点的外部可触及部分间隔开至少50mm或至少100mm的距离。该距离将纯粹以几何方式测量为彼此最靠近的高压触点和低压触点的相应外部可触及部分之间的直线长度。通向高压触点或通向低压触点的导电迹线或暴露的导线部分不应被视为相应触点的部分，因为它们不适于连接(例如，机械连接)到导线或连接器。

根据本公开的电容器组件包括串联电连接在阻抗组件的高压触点和低压触点之间的至少两个分压电容器。这些分压电容器可形成分压器的高压侧或高压侧的一部分，以用于感测内部导体的电压。

本公开的发明人已发现，较少数量的分压电容器可导致每个分压电容器上的电场强度过高，并且因此导致在分压电容器中的一个分压电容器上的放电风险更高。

较多数量的分压电容器，例如三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或甚至更多个，将降低每个单独的电容器上的电场强度，但是分压电容器的所得累积电容将变得越来越小。为了在分压器的可用分压比下实现至少10pF的组合电容，每个单独的电容器将必须具有较大的电容，但具有较小的几何占有面积。本公开的发明人设想最大数目为二十个分压电容器。因此，在某些实施方案中，阻抗组件可包括四个、五个、六个、七个或八个分压电容器。在某些其他实施方案中，它可包括介于两个和十二个之间的分压电容器，并且在某些其他实施方案中，它可包括介于两个和二十个之间的分压电容器。

在具体的实施方案中，阻抗组件包括总共六个分压电容器，其串联电连接在高压触点和低压触点之间，诸如以提供至少10皮法拉的组合电容，并且能够作为分压器的高压侧在电力承载导体的低压和高压之间操作，其中每个分压电容器具有：由相对的导电区域形成的两个电极，该相对的导电区域布置在一个或多个电介质板层的特定电介质板层的相对表面部分上；以及电介质，其布置在电极之间并且包括其上布置有电极的特定电介质板层的一部分。

对于阻抗组件的许多常见几何形状和阻抗组件的电介质的许多材料特性而言，六个分压电容器的该数量似乎在分压电容器上的放电风险和分压电容器的可实现的组合电容之间提供了良好的平衡。

在所有这些实施方案中，分压电容器串联电连接在高压触点和低压触点之间，诸如以提供至少10pF的组合电容，并且可能够作为分压器的高压侧在电力承载导体的低压和高压之间操作。

可使用其中根据本公开的阻抗组件的分压器优选地提供在中点处拾取的输出电压，该输出电压可在标准电子电路中处理，例如介于1毫伏和10伏之间的输出电压，有利地具有约1:10000的分压比。对于给定的分压比，分压器的高电压侧的较低总体电容需要低电压侧的较低总体电容。由于高分压比，通常期望高电压侧具有较大的总体电容和对应的较低阻抗。分压器的高压侧的较大电容使分压器对寄生电容的影响不太敏感，并提高了电压感测的精度。然而，在空间有限的地方构建较大电容更困难，并且成本更高。

期望哪个分压比尤其可取决于内部导体的期望电压，并且/或者取决于分压器的中点处的期望传感器输出电压。因此，在本公开的某些实施方案中，至少两个分压电容器提供至少10pF的组合(即，总体)电容。在那些实施方案中的某些实施方案中，至少两个分压电容器串联电连接在高压触点和低压触点之间，诸如以提供至少20pF或至少50pF或至少100pF的组合电容。在某些实施方案中，至少两个分压电容器串联电连接在高压触点和低压触点之间，诸如以提供介于10pF和100pF之间或介于20pF和60pF之间的组合(即，总体)电容。

至少两个分压电容器中的每个分压电容器具有两个电极和一个电介质。至少两个分压电容器中的每个分压电容器的电极由PCB的一个或多个电介质板层的特定电介质板层的相对表面部分上的相对导电区域形成。因此，分压电容器不是离散的表面安装部件，在本领域中也被称为SMD。相反，它们由PCB上或PCB中彼此相对的导电区域制成，使得它们形成电容器板。相对的导电区域可彼此平行。在两个导电区域形成分压电容器的电极的情况下，一个导电区域的仅一部分可与另一个导电区域相对。

导电区域可包括例如导电金属层，诸如铜、银或金。此类导电金属层可布置(例如，涂覆)在电介质板层的表面部分上。导电区域可具有例如介于1μm和100μm之间的厚度。

导电区域可布置在PCB上或PCB中。导电区域可例如布置在PCB的外表面上。此类布置有利于例如通过焊接或表面接触来建立与导电区域的电接触，因为PCB的外表面上的导电区域特别容易被触及。

导电区域可布置在PCB中。在PCB为多层PCB的情况下，可通过PCB的内部电介质板层上的导电贴片或导电涂层形成导电区域。布置在PCB中(例如，布置在内部电介质板层的表面部分上)的导电区域可包括可从外部触及的部分，例如可在PCB的边缘处触及的部分。

导电区域可与PCB共同延伸。另选地，导电区域可仅在PCB的一部分上延伸。例如，在PCB是20mm乘250mm尺寸(并且比如说约1mm的厚度)的扁平矩形主体的情况下，PCB中或上的导电区域可具有20mm乘50mm的尺寸。

在分压电容器的电极由两个相对的导电区域形成的情况下，两个导电区域可布置在PCB的外表面上。在PCB为单层PCB，即，其仅具有一个电介质板层的情况下，所有至少两个分压电容器的导电区域可布置在PCB的相对外表面上。另选地，在PCB具有两个或更多个电介质板层的情况下，所有至少两个分压电容器的导电区域可布置在PCB中。另选地，导电区域中的一个导电区域可布置在PCB上，并且其他导电区域可布置在PCB中。

至少两个分压电容器中的每个分压电容器包括电介质，该电介质包括特定电介质板层的其上形成有相应分压电容器的电极的一部分。PCB及其电介质板层的介电特性可能对至少两个分压电容器的电容具有影响。因此，可适当地选择一种或多种PCB基底材料，例如以最小化温度变化对分压电容器的电容的影响。已知陶瓷材料具有在通常使用电力电缆的温度下随温度变化相对较小的某些介电特性。因此，在某些优选的实施方案中，印刷电路板为陶瓷PCB。在这些实施方案中的某些实施方案中，印刷电路板为陶瓷多层PCB。独立于作为单层PCB或多层PCB的PCB，其电介质板层中的至少一个电介质板层可包含陶瓷材料。在根据本公开的阻抗组件的某些优选实施方案中，PCB的每个电介质板层包含陶瓷材料。

形成电介质板层的材料可被适当地选择为例如最小化湿度变化对至少两个分压电容器的电容的影响。同样，已知陶瓷材料具有随环境湿度变化而变化相对较小的介电特性，并且因此可为用于PCB的电介质板层或整个PCB的合适材料。

PCB通常为非导电的。形成分压电容器的电介质的电介质板层的部分为非导电的。根据本公开的阻抗组件的PCB可为用于阻抗组件的其他元件的机械支撑件。高压触点可由PCB支撑。低压触点可由PCB支撑。

PCB的单独的电介质板层可由陶瓷材料形成或者包含陶瓷材料，诸如烃陶瓷材料、或织造玻璃纤维和环氧树脂的组合，该环氧树脂诸如在被称为FR3、FR4或FR5的材料中的那些。电介质板层可以是或者包含PTFE(聚四氟乙烯)材料、PEEK(聚醚醚酮)材料、LCP(液晶聚合物)材料、聚酰亚胺材料或环氧树脂材料。电介质板层可包含这些材料的混合物或组合，诸如例如在陶瓷填充的PTFE PCB中。

在某些实施方案中，PCB为陶瓷体，即PCB仅具有一个陶瓷材料的电介质板层。陶瓷体可以是没有内部结构(例如，没有内部层结构)的固体主体。陶瓷体可在其外表面上支撑形成分压电容器的电极的导电区域。陶瓷体在制造上可能特别具有成本效益，并且可被加固以承受机械力。

可用于如本文所述的阻抗组件中的PCB的电介质板层的陶瓷材料的示例为氮化硅、氧化铝诸如Al₂O₃、氮化铝诸如AlN和低温共烧陶瓷。

为了降低阻抗组件的元件之间的放电风险，阻抗组件或其部分可嵌入非导电封装材料中。例如，封装材料可为硬化树脂。在阻抗组件具有细长形状的情况下，阻抗组件的中间部分可嵌入封装材料中，而端部部分可不含封装材料。在某些实施方案中，阻抗组件的至少一部分嵌入非导电封装材料中。在某些实施方案中，阻抗组件具有细长形状，并且阻抗组件的几何长度的至少50％嵌入非导电封装材料中。在一些实施方案中，阻抗组件的几何长度的至少50％或至少70％嵌入封装材料中。在另一个具体实施方案中，阻抗组件的几何长度的100％，即整个阻抗组件，嵌入封装材料中。

在阻抗组件部分地或完全地嵌入电绝缘封装材料中的情况下，可在封装材料的外表面上施加导电层以形成阻抗组件的屏蔽。常规来讲，将该屏蔽层或屏障保持在电接地上。然而，电接地上的屏障会在较高电压下阻抗组件的元件和屏障之间通过封装材料产生寄生电流。寄生电流是不期望的，因为它们可降低电压感测机构的精度，具体地因为其量值可能随封装材料的温度和/或湿度而不可控地变化。

常规来讲，将屏障保持在一个电势上，例如接地。由于靠近阻抗组件的高压部分(即，包括高压触点的部分)的分压电容器的电压高于靠近阻抗组件的相对低压部分(即，包括低压触点的部分)的分压电容器的电压，因此与屏障的电压差沿着阻抗组件的延伸部并且从一个分压电容器到相邻的分压电容器变化，并且因此改变产生的寄生电流。较高的电压差通常导致较高的寄生电流。

在减小这些寄生电流的尝试中，已发现将屏障分成由中间绝缘间隙分离的两个导电部分是有利的：将低压屏障部分施加在包封阻抗组件的低压部分的封装材料的外表面上，并保持在电接地或低压上，而将高压屏障部分施加在包封阻抗组件的高压部分的封装材料的外表面上，并保持在高压上。

因此，低压部分中的分压电容器被电接地或低压上的屏障所屏蔽，这减小了电压差和寄生电流。类似地，高压部分中的分压电容器被高压上的屏障所屏蔽，这减小了阻抗组件的高压部分中的电压差和寄生电流。

包封阻抗组件的封装材料的外表面的中间部分，即包封阻抗组件的高压部分和低压部分之间的阻抗组件的中间部分的部分，未设置有屏障。这种未屏蔽间隙对于避免高压屏障和低压屏障之间的放电是必要的。

因此，通常，在根据本公开的阻抗组件的某些实施方案中，其中阻抗组件的至少一部分嵌入非导电封装材料中，封装材料的外表面包括

-第一表面区域，该第一表面区域覆盖有用于连接到高压的导电层；

-第二表面区域，该第二表面区域覆盖有用于连接到电接地的导电层；以及

-第三表面区域，该第三表面区域电绝缘并且没有导电层，布置在第一表面区域和第二表面区域之间，以用于将第一表面区域与第二表面区域绝缘。

第一表面区域可被布置成并且尺寸被设定成在阻抗组件的低压部分周围形成导电包络。第二表面区域可被布置成并且尺寸被设定成在阻抗组件的高压部分周围形成导电包络。

在其中阻抗组件具有细长形状并且完全嵌入非导电封装材料中并且其中低压部分和高压部分布置在阻抗组件的相对端部部分处的具体实施方案中，封装材料的第一表面区域覆盖有用于连接到高压的导电层，该导电层包封高压部分。封装材料的第二表面区域覆盖有用于连接到低电压或电接地的导电层，该导电层包封低压部分。在包封阻抗组件的中间部分的封装材料的中心表面区域中，在第一表面区域和第二表面区域之间不存在导电层，并且该电绝缘间隙将第一表面区域和第二表面区域彼此分离。

根据本公开的某些阻抗组件可被成形为适用于容纳在用于使电力电缆绝缘的弹性套筒的纵向腔体中。此类套筒尤其用于电缆终端、电缆插头和电缆接头。此类终端、插头、接头和套筒的长度通常为30厘米或更小。为了有利于容纳在此类插头、接头和套筒中，在本公开的某些实施方案中，阻抗组件具有细长形状和30厘米或更小的长度。在这些实施方案中的某些实施方案中，阻抗组件具有20cm或更小、或者10cm或更小、或者甚至5cm或更小的长度。长度将沿电缆的长度方向以几何方式测量，在使用时终端、接头、插头或套筒将布置在该电缆上。对于极短的阻抗组件，可能需要附加的绝缘，以便降低放电风险。

在一个方面，本公开提供了一种感测电缆附件，该感测电缆附件包括a)电缆终端，该电缆终端包括用于使电力电缆的电力承载导体电绝缘的弹性套筒，套筒具有用于容纳如本文所述的阻抗组件的纵向腔体，以及b)如本文所述的阻抗组件，该阻抗组件布置在套筒的腔体中。

在另一个方面，本公开提供了一种感测电缆附件，该感测电缆附件包括a)电缆插头，该电缆插头包括用于使电力电缆的电力承载导体电绝缘的弹性套筒，套筒具有用于容纳如本文所述的阻抗组件的纵向腔体，以及b)如本文所述的阻抗组件，该阻抗组件布置在套筒的腔体中。

套筒可在模制工艺中形成，其中确定套筒形状的中空模具填充有液体模制材料，然后该液体模制材料被固化并形成套筒。在根据本公开的某些实施方案中，嵌入或未嵌入非导电封装材料中的阻抗组件恰好在模制套筒之前被放置在模具中。从而将阻抗组件模制到套筒中。在这种情况下，套筒的腔体采用阻抗组件的确切形状。这减少了气穴的出现，否则该气穴的存在可能导致更高的放电风险。

根据本公开的阻抗组件可包括连接在高压触点和低压触点之间的电阻器层以能够作为分压器的高压侧操作，而不是连接在高压触点和低压触点之间的分压电容器。

因此，在本公开的第二基本方面，提供了一种用于分压器中的阻抗组件，该阻抗组件用于感测在电网中分配电能的电力电缆的内部导体的介于6kV和175kV之间的AC(即，交流)电压，其中阻抗组件具有限定第一端部部分和相对的第二端部部分的细长形状，以用于容纳在用于使电力电缆绝缘的弹性套筒的纵向腔体中，并且其中阻抗组件包括

a)基底，

b)高压触点，该高压触点布置在第一端部部分处，以用于电流连接到内部导体，

c)低压触点，该低压触点布置在距高压触点至少10厘米的距离处的第二端部部分处，以用于电连接到10伏或更低的低压，以及

d)电阻器层，该电阻器层布置在基底的内表面或外表面上并且在第一端部部分和第二端部部分之间延伸，串联电连接在高压触点和低压触点之间，诸如以提供至少50MΩ(兆欧)的电阻，其中电阻器层能够作为内部导体的低压和高压之间的分压器的高压侧操作。

根据该第二基本方面的阻抗组件(在本文中也被称为“电阻器组件”)为分压器的高压侧提供了电阻器层形式的电阻器，以用于感测内部导体的电压，该内部导体为电力电缆的电力承载导体。电阻器层在分压器中形成阻抗。分压器可以是电阻分压器或混合分压器。

根据上述公开的第一基本方面，电阻器组件的几个部件，诸如基底、高压触点或低压触点，也包括在电容器组件中。这些部件在两个阻抗组件中发挥相同的功能，并且因此将不再解释。

电阻器组件可形成分压器的部件。电阻器组件的细长形状有利于其容纳在电缆终端或电缆插头的套筒中。高压触点和低压触点在电阻器组件的相对端部处、距彼此至少10cm的距离处的布置降低了这些触点之间的放电风险。

电阻器组件被适当地成形为容纳在用于使电力电缆绝缘的细长弹性套筒的纵向腔体中。该形状便于将电阻器组件放置在包括弹性套筒的电缆终端、电缆插头或类似的电缆附件中。放置在套筒中的优点在于，套筒的现有绝缘体也可用于使电阻器组件绝缘，从而降低了在电阻器组件上放电的风险，并且不需要为电阻器组件提供专用绝缘体。

分压器上的从高压到低压的电压降在电阻器层上实现，该电阻器层提供至少50MΩ的电阻。电阻器层的电阻与其在电阻器组件的第一端部部分和第二端部部分之间的几何延伸部结合，确保电阻器层上的每单位长度的电压降适中，并且因此电阻器层上的放电风险低。

经由电阻器层构造电阻器优于预制分立电阻器的使用，因为其允许将电阻的精度和击穿电压的精度调整到所需程度。另外，可能难以获得具有合适的几何延伸部的分立电阻器。

根据本公开的第二基本方面的电阻器组件可以是分压器，该分压器用于感测在国家电网中分配电能的电力电缆的内部导体的至少6kV的电压。另选地，此类电阻器组件可为此类分压器的部件或者包括此类分压器的部件。在一些实施方案中，电阻器组件包括分压器的高压部分，该高压部分用于感测在电网中分配电能的电力电缆的内部导体的至少6kV对地的电压。

根据本公开的电阻器组件的基底可为用于电阻器组件的其他元件的机械支撑件。高压触点可由基底支撑。低压触点可由基底支撑。基底可为例如印刷电路板(“PCB”)诸如单层PCB或多层PCB，或者包括PCB。多层PCB可包括一个或多个电介质板层。基底可包含纤维增强聚合物材料诸如FR4。基底可以是单层或多层陶瓷PCB，或者包括单层或多层陶瓷PCB。

另选地，基底可以是陶瓷体，例如单层陶瓷体或多层陶瓷体。

电阻器组件的基底为非导电的。基底可以是或者包含陶瓷烃材料，诸如Rogers4000系列PCB材料。另选地，基底可以是或者包含PTFE(聚四氟乙烯)材料或环氧树脂材料。

电阻器组件可具有细长形状，例如扁平矩形形状。该矩形形状限定长度和宽度。该电阻器组件可具有矩形形状，该矩形形状具有介于10cm和50cm之间的长度，具体地介于15cm和35cm之间的长度。它可具有矩形形状，该矩形形状具有介于1cm和5cm之间的宽度，具体地介于2cm和3cm之间的宽度。

细长形状限定第一端部部分和相对的第二端部部分。这些端部部分可沿电阻器组件的长度方向彼此间隔开。电阻器组件的细长形状可由基底的形状限定。

电阻器组件包括布置在电阻器组件的第一端部部分处的高压触点。高压触点适用于电流连接到内部导体。高压触点可适于例如通过可在电阻器组件的外表面上外部触及而电流连接到内部导体。高压触点可包括例如连接到内部导体的导线可固定到其的焊点。另选地，高压触点可被包括在例如连接器中，匹配的连接器可与该连接器配合以建立与内部导体的电流连接。在具体的实施方案中，高压触点为形成基底的印刷电路板的外表面上的暴露焊点。

电阻器组件还包括布置在电阻器组件的第二端部部分处的低压触点。低压触点适用于接地或者连接到10V或更低的低压。低压触点可适于例如通过可在电阻器组件的外表面上外部触及而电(例如，电流)连接到电接地。低压触点可包括例如用于连接到接地元件的导线可固定到其的焊点。另选地，低压触点可被包括在例如连接器中，匹配的连接器可与该连接器配合以建立与接地元件的电连接。在具体的实施方案中，低压触点为形成基底的印刷电路板的外表面上的暴露焊点。

在某些实施方案中，低压触点可以是分压器的接地触点，该接地触点用于感测内部导体的电压。在这些实施方案中，分压器的所有电元件(包括其高压侧和其低压侧)可被容纳在基底上。

在其他另选的实施方案中，低压触点可以是分压器的中点触点或拾取触点。在这些实施方案中，形成其高压侧的分压器的电元件(例如，阻抗元件或阻抗)可被容纳在基底上。形成分压器的低压侧的电元件可被容纳在基底上或离开基底(即，远离基底)。

在高压触点布置在电阻器组件的第一端部部分处的情况下，低压触点布置在相对的第二端部部分处。它布置在距高压触点至少10厘米的距离处。该距离有助于降低高压触点和低压触点之间的放电风险。然而，在某些实施方案中，低压触点布置在距高压触点至少15厘米或至少20厘米的距离处。该距离将纯粹以几何方式测量为高压触点和低压触点的最靠近部分之间的直线长度。通向高压触点或通向低压触点的导电迹线或暴露的导线部分不应被视为相应触点的部分，因为它们不适于连接(例如，机械连接)到导线或连接器。

根据第二基本方面的阻抗组件的高压触点和低压触点之间的距离为至少10cm。电阻器层在电阻器组件的第一端部部分和第二端部部分之间延伸。为了促进在电阻器层上的适度的电压降，并且因此降低低压上的元件和高压上的元件之间的放电风险，电阻器层应具有细长形状。换句话讲，电阻器层应纵向延伸。其长度方向可为阻抗组件的第一端部部分和第二端部部分之间的方向。电阻器层的长度越大，其两个端部之间的放电风险就越小。因此，在本公开的某些实施方案中，电阻器层纵向延伸至少100mm。在这些实施方案中的某些实施方案中，电阻器层纵向延伸至少120mm。在某些实施方案中，电阻器层纵向延伸介于100mm和200mm之间。

根据本公开的第二基本方面的阻抗组件可包括用于感测内部导体的电压的分压器的高压侧和低压侧两者。分压器的低压侧还可包括电阻器层。因此，在某些实施方案中，包括如本文所述的(第一)电阻器层的阻抗组件还包括与第一电阻器层串联电连接的第二电阻器层。第二电阻器层可作为分压器的低压侧操作，以用于感测内部导体的电压。可在基底上的第一电阻器层和第二电阻器层之间电提供拾取点或中点。

如本文所公开的感测电缆附件可形成电压传感器的一部分，该电压传感器用于感测电网诸如国家电网中的电力承载导体诸如电力电缆的内部导体的电压。如果根据本公开的第一基本方面或第二基本方面，具有阻抗组件的套筒是独立的，则可准备好将其施加在电力承载导体周围。

在另一个方面，本公开还提供了一种零件套件，该零件套件用于组装如上所述的感测电缆附件，套件包括a)弹性套筒，该弹性套筒用于使电力电缆的电力承载导体电绝缘，套筒具有用于容纳如本文所述的阻抗组件的纵向腔体，以及b)如本文所述的阻抗组件。

具体地，此类套件中的阻抗组件可全部或部分地嵌入非导电封装材料中。

此类套件可适于被组装以形成用于感测MV/HV电力电缆的内部导体的高压的电压传感器的一部分。为了组装，阻抗组件可被推入套筒的腔体中。

在另一个方面，本公开提供了一种用于在国家电网中分配能量的电力网络，该电力网络包括电力承载导体和电连接到电力承载导体的分压器，该分压器用于感测电力承载导体的AC(即，交流)高压，分压器包括如本文所述的阻抗组件。

附图说明

现在将参考以下示例了本发明具体实施方案的附图来更详细地描述本发明。附图中的一些可能没有按比例绘制，并且某些尺寸(例如，厚度)可被放大绘制以增强清晰度。

图1连接到电力电缆的分压器的电路图；

图2根据本公开的第一阻抗组件的纵切面视图；

图3根据本公开的第二阻抗组件的纵切面视图，其中印刷电路板为多层PCB；

图4嵌入封装材料中的第三阻抗组件的纵切面视图；

图5容纳在弹性套筒的腔体中的根据本公开的第四阻抗组件的透视图；

图6根据本公开的第五阻抗组件的纵切面视图，该组件嵌入设置有分屏的封装材料中；并且

图7根据本公开的第六阻抗组件的顶视图，该组件包括电阻器层。

具体实施方式

图1的电路图示出了用于感测电力承载导体(即，高压电力电缆20)的内部导体10的电压的分压器。电缆20的端部部分以平面图示出。将其剥离，使得可见包围内部导体10的主绝缘层30和半导体层40。当使用电缆20时，内部导体10通常处于对电接地的介于1kV和175kV之间的电压，并且传导数十安培至数百安培的交流电。

为了感测内部导体10的电压，将分压器50电连接到内部导体10和电接地75。分压器50包括高压侧60和低压侧70。可在分压器50的接入点80处拾取分压电压。分压电压与内部导体10的电压成比例，其中比例因子为分压器50的分压比。

分压器50的高压侧60由两个分压电容器90组成，它们串联电连接在分压器50的高压触点100和低压触点110之间。低压触点110允许获得接入点80处的分压电压。在本公开的上下文中可用的某些分压器中，两个分压电容器90中的每个分压电容器具有40pF的电容，使得它们提供20pF的组合电容。

分压器50的低压侧70包括单个电容器，被称为低压电容器120。该低压电容器连接在中点80和电接地75之间。在本公开的上下文中可用的某些分压器中，低压电容器120具有200nF的电容和用于温度稳定性的NP0额定值。

分压器50的分压比为约1:10 000。如果内部导体10处于50kV，则分压器50在低压触点110处的输出电压为约5V。该量值的电压可由标准电子电路处理。

在分压器50的高压侧60上，两个分压电容器90上的从50kV到5V的大电压降需要特定的机械和电气设计，如下文将解释的。

图2为根据本公开的第一阻抗组件1的纵切面视图。第一阻抗组件1包括由FR4材料制成的PCB 130。在该示例中，PCB 130具有两个主表面，上主表面140和相对的下主表面150，并且其厚度为约1mm。PCB 130为单层PCB 130，即，PCB 130的基底由一个单一电介质板层209形成。

阻抗组件1具有细长形状。该阻抗组件在第一端部部分180和相对的第二端部部分190之间沿长度方向延伸。阻抗组件1的长度(x-)方向由箭头160指示，并且其厚度(z-)方向由箭头170指示。宽度方向与长度方向160和厚度方向170正交。

阻抗组件1在其第一端部部分180上具有高压触点100，该高压触点用于物理连接到电力电缆20的内部导体10，并且在其第二端部部分190上具有低压触点110，该低压触点用于连接到10伏或更低的低压。高压触点100和低压触点110两者包括相应的焊盘，以便于导线的连接。两个分压电容器90串联电连接在高压触点100和低压触点110之间。这些分压电容器90能够作为分压器50的高压侧60操作，以用于感测电力电缆20的内部导体10的电压，如图1所示。

在物理上，两个分压电容器90中的每个分压电容器的电极由相对的导电区域形成，该导电区域以12μm厚的铜层涂覆在PCB 130的主表面140、150上。另选地，可使用更厚的铜层，诸如35μm或70μm厚的铜层。布置在PCB 130的上表面140上的第一导电区域201和布置在下表面150上的相对的第二导电区域202形成第一(在图2中最左侧)分压电容器90的电极。第二导电区域202和第三导电区域205形成第二分压电容器90。两个分压电容器90中的每个分压电容器具有约24pF的电容，从而导致两个分压电容器90的组合电容为约12pF。

两个分压电容器90中的每个分压电容器的电介质由PCB 130的基底的相应部分形成，该部分位于相对导电区域201、202、205的彼此直接相对布置的那些部分之间。

第一导电区域201连接到高压触点100，并且第三导电区域205连接到低压触点110。

高压触点100的外部可触及部分和低压触点110的外部可触及部分之间的几何距离D为约35mm。该距离有助于确保任何两个电极201、202、205之间的放电风险保持较低，并且高压触点100和低压触点110之间的放电风险低。

阻抗组件1的几何长度L为约50mm，使得阻抗组件1可被容纳在甚至相对短的弹性套筒的腔体中，以用于使电力电缆20绝缘。

图3为根据本公开的第二阻抗组件2的纵切面视图。第二阻抗组件2包括多层陶瓷PCB 131。PCB 131具有两个主表面：上主表面140和相对的下主表面150，并且其厚度为约2mm。

阻抗组件2具有细长形状。该阻抗组件在第一端部部分180和相对的第二端部部分190之间沿长度方向延伸。阻抗组件1的长度(x)方向由箭头160指示，并且其厚度(z)方向由箭头170指示。为了更大的清晰度，沿z方向的一些尺寸被放大绘制。宽度方向与长度方向160和厚度方向170正交。

类似于图2的第一阻抗组件1，第二阻抗组件2在其第一端部部分180上具有高压触点100，该高压触点用于连接到电力电缆20的内部导体10，并且在第二端部部分190的下表面150上具有低压触点110，该低压触点用于连接到10伏或更低的低压。高压触点100和低压触点110两者包括相应的焊盘，以便于导线的连接。它们在高压触点和低压触点之间的几何距离D为约30cm，其中整个阻抗组件2的长度为约32cm。

不同于第一阻抗组件1的单层PCB 130，第二阻抗组件2的PCB 131为多层PCB。它包括PCB基底中的三个平坦的平行电介质板层210、215、220，即上部电介质板层210、中心电介质板层215和下部电介质板层220。电介质板层210、215、220由非导电陶瓷材料组成。

五个分压电容器91串联电连接在高压触点100和低压触点110之间。这些分压电容器91能够作为分压器50的高压侧60操作，以用于感测电力电缆20的内部导体10的电压，如图1所示。

分压电容器91中的每个分压电容器由四个相对的导电区域形成。这将针对最左侧的分压电容器91a进行描述。所有其他的分压电容器91都以类似的方式形成。

最左侧的分压电容器91a(在图3中)具有两个电极。第一电极包括在PCB 131的上部电介质板层210的上表面140上的第一导电区域301的一部分以及在下部电介质板层220和中心电介质板层215之间的第二导电区域302的相对部分。第一导电区域301和第二导电区域302通过通孔310彼此电连接，该通孔沿厚度(z-)方向170连接导电区域。

分压电容器91a的第二电极包括布置在上部电介质板层210和中心电介质板层215之间的第三导电区域303的一部分，以及PCB 131的下部电介质板层220的外表面150上的第四导电区域304的一部分。第三导电区域303和第四导电区域304不彼此导电连接或不与另一个元件导电连接，而是处于浮动电位上。每个相应导电区域301、302、303、304的仅该部分形成与其他三个导电区域301、302、303、304重叠的分压电容器91a。形成分压电容器91a的四个导电区域301、302、303、304的重叠区域的尺寸在长度方向160(由括号320表示)上为约30mm，并且在宽度方向上为约20mm。分压电容器91中的每个分压电容器具有约100pF的电容，使得串联连接在高压触点100和低压触点110之间的五个分压电容器91的组合电容为约20pF。

PCB 131的电介质板层210、215、220在第一导电区域301和第三导电区域303之间、在第三导电区域303和第二导电区域302之间以及在第二导电区域302和第四导电区域304之间的部分形成最左侧的分压电容器91a的电介质。其他分压电容器91的电介质以相同的方式由相应电介质板层210、215、220的其他部分形成，相应分压电容器91的电极布置在这些其他部分上。

电介质板层210、215、220的陶瓷材料具有约4.0的相对介电常数ε_r。由于该材料为陶瓷材料，其热膨胀系数相对较低，这使得相对的导电区域之间的距离随温度变化的变化较小，从而导致分压电容器91的电容变化较小。另外，陶瓷基底的电特性通常在环境湿度下比例如聚合物基底的电特性变化小，这减小了分压电容器91的电介质的相对介电常数的变化，并由此减小了分压电容器91的电容随湿度变化的对应变化。

相邻的分压电容器91b(图3中从左数第二个)由与最左侧的分压电容器91a类似的导电区域布置形成：在上部电介质板层210的顶表面140上的第五导电区域305的一部分和第六导电区域306的一部分(布置在中心电介质板层215和下部电介质板层220之间)形成第一电极。第三导电区域303的一部分和第四导电区域304的相对部分形成相邻的分压电容器91b的第二电极。

最左侧的分压电容器91a和相邻的分压电容器91b通过在分压电容器之间延伸的第三导电区域303和第四导电区域304彼此串联电连接，并且它们的相应部分形成最左侧的分压电容器91a的电极和相邻的分压电容器91b的电极。这同样适用于其他成对的相邻分压电容器91。因此，第二阻抗组件2的所得的分压电容器91的链(即，包括最左侧的分压电容器91a和91b)由彼此串联电连接的五个分压电容器91形成。

与第一阻抗组件1相比，第二阻抗组件2的PCB 131内部的附加导电区域302、303、306有助于增加相应分压电容器91的电容。然而，第二阻抗组件2中两个相对导电区域之间沿z(厚度)方向的距离小于第一阻抗组件1中相对导电区域之间的对应距离。较小的距离导致相对的导电区域之间(诸如，第一导电区域301和第三导电区域303之间)的放电风险较高。因此，为了获得分压器的合适分压比并且同时限制放电风险，PCB 131内部的导电区域(诸如导电区域302、303)的合适数量可通过计算和标准实验来确定。

为了进一步降低根据本公开的阻抗组件的元件之间的放电风险，阻抗组件可嵌入非导电封装材料中。此类实施方案在图4中以纵切面视图示出。它示出了嵌入封装材料的主体230中的第三阻抗组件3，类似于图2的第一阻抗组件1。

第三阻抗组件3与第一阻抗组件1的不同之处在于，它具有四个分压电容器90，由虚线中的电容器符号表示，它们彼此串联连接以形成分压器50的高压侧60。四个分压电容器90由布置在PCB 130的单个电介质板层209的外表面上的相对的导电区域201、202、203、204、205形成。例如，第三导电区域203的与第四导电区域204的相对部分重叠的部分形成分压电容器90的一个电极，其中第四导电区域204的该重叠部分形成该分压电容器90的另一个电极。PCB 130的(仅)电介质板层209的位于导电区域203、204的这两个重叠部分之间的部分形成该分压电容器90的电介质。

封装材料为电绝缘硬化的浇注树脂。当浇注树脂仍为液体时，将其施加在阻抗组件3周围的适当形状的模具中，并且然后使其硬化以成为固体主体230。该模具被成形为使得主体230将第一端部部分180和第二端部部分190留出。在阻抗组件3被设计成容纳在弹性套筒的纵向腔体中的情况下，主体230被成形为使得其外部形状对应于弹性套筒的腔体的形状，其中阻抗组件3及其封装主体230将被容纳在该腔体中。

封装主体230的介电强度高于空气的介电强度，使得封装主体230内的元件(例如，分压电容器90)之间放电的可能性小于空气中放电的可能性。

为了保持高压触点100和低压触点110可触及(例如，用于导线的连接)，阻抗组件3的长度L的仅约85％被嵌入封装材料中。阻抗组件3的端部部分180、190保持没有封装材料。

图5以透视图示出了可如何将根据本公开的阻抗组件容纳在弹性套筒的腔体中，从而形成感测电缆附件500。细长的管状弹性套筒260形成纵向通道270，电缆20的内部导体10可被接纳在该通道中。套筒260由EPDM制成并且使内部导体10电绝缘。套筒260还形成纵向腔体280，该纵向腔体在套筒260的长度方向160上平行于通道270的长度方向160延伸。阻抗组件4(诸如图2、图3和图4所示的阻抗组件)被容纳在腔体280中。阻抗组件4的第二端部部分190从腔体280突起，使得从套筒260的外部可触及低压触点110，以用于连接到分压器50的低压侧70。导线330连接到阻抗组件4的高压触点100。导线的另一个端部从腔体280突起，并且可连接到电力电缆20的内部导体10，或者连接到电力电缆20的端部处的电缆接线头，以感测电力电缆20的内部导体10对地的AC高压。

图6为嵌入设置有分屏的封装材料230中的第五阻抗组件5以纵切面视图示出的图示。第五阻抗组件5与图4的第三阻抗组件3相同。封装材料230与图4的封装材料230相同，不同的是封装材料230的外表面340配备有分屏以减小寄生电流。

在细长阻抗组件5的长度(x-)方向160上，封装材料230的外表面340被细分成三个区域：第一表面区域350，该第一表面区域覆盖有由铜制成的第一导电层400。第一导电层400围绕阻抗组件5的高压部分，即左侧部分(图6中)周向延伸，并由此包封该高压部分。

第一导电层400可经由高压触点100和第一弹簧触点420连接到电力承载导体的高压，该第一弹簧触点附接到高压触点100并建立与第一导电层400的表面接触。在使用中，当高压触点100电连接到电力承载导体时，该电力承载导体的高压存在于第一导电层400上。

封装材料230的在长度方向160上与第一表面区域350间隔开的第二表面区域360覆盖有第二导电铜层410。第二导电层410围绕阻抗组件5的低压部分，即右侧部分(图6中)周向延伸，并由此包封该低压部分。

第二导电层410可经由低压触点110和第二弹簧触点430连接到电接地，该第二弹簧触点附接到低压触点110并建立与第二导电层410的表面接触。在使用中，当低压触点110电连接到地时，地电位存在于第二导电层410上。

第三表面区域370纵向布置在封装材料230的第一表面区域350和第二表面区域360之间。在该第三表面区域370中不存在导电层，使得该第三表面区域370是电绝缘的。该第三表面区域在第一表面区域350和第二表面区域360之间形成非导电间隙，并由此使第一表面区域350和第二表面区域360彼此电绝缘。在图6中，第三表面区域370示出为未被覆盖。另选地，该第三表面区域可覆盖有电绝缘层。

第三表面区域370在长度方向160上的延伸部，即绝缘间隙的宽度，可根据实际情况进行选择，并且适当地用于避免第一表面区域350和第二表面区域360之间横跨绝缘间隙370的放电。在高压触点100处于约20kV的高压，并且阻抗组件5及其封装材料230容纳在非导电有机硅橡胶的紧密配合体中的情况下，绝缘间隙370的宽度可为例如约50mm。对于较低电压，绝缘间隙370可以更窄，对于较高电压，该绝缘间隙优选地更宽。在封装材料230周围没有紧密配合的有机硅橡胶的情况下，绝缘间隙370通常应更宽以降低放电风险。

导电层400、410可例如由气相沉积在封装材料230的外表面340的相应表面部分350、360上的铜薄层形成。

在图7的顶视图中示出了根据本公开的阻抗组件的另一实施方案。该第六阻抗组件6可用作电阻分压器的一部分，以用于感测电力电缆20的内部导体(诸如图1所示的内部导体)的高压。第六阻抗组件6具有细长形状并且在第一端部部分180和相对的第二端部部分190之间沿长度方向延伸。阻抗组件3的长度(x)方向由箭头160指示，并且其宽度(y)方向由箭头175指示。厚度方向与长度方向160和宽度方向175正交。第六阻抗组件6为电阻器组件。该第六电阻器组件被设计用于容纳在用于使电力电缆绝缘的弹性套筒260的纵向腔体280中。

第六阻抗组件6包括电阻器层240，该电阻器层布置在基底130(即，PCB 130)的外表面上，并且在第一端部部分180和第二端部部分190之间延伸。形成为焊点100的高压触点100布置在第一端部部分180上，并且其被设计成电流连接到内部导体10。第六阻抗组件6在第二端部部分190上包括两个低压触点：第一低压触点110和第二低压触点111。两个低压触点110、111为焊点，被设计用于连接到约10伏或更低的低压。两个低压触点110、111布置在距高压触点100约12cm的距离处。整个阻抗组件6具有约14cm的长度L。

电阻器层240在其长度上提供约200MΩ的电阻。该电阻器层串联电连接在高压触点100和第一低压触点110之间。电阻器层240由PCB 130上的高电阻涂层(诸如镍铬铁合金)制成。该电阻器层能够作为分压器的高压侧，诸如图1所示的分压器50，在电缆20的内部导体10的低压(或地)和高压之间操作。高压触点100处的高压在第一低压触点110处被分成约10伏。电阻器层240的大表面有效地散热。

第六阻抗组件6包括另外的电阻器，即低压电阻器250，其也形成为PCB 130的外表面上的表面电阻器。低压电阻器250具有约20kΩ的电阻。该低压电阻器串联连接在高压触点100和第二低压触点111之间。该低压电阻器能够作为高压和地之间的分压器的低压侧操作。第二低压触点111为适于连接到电接地的焊盘。因此，第六阻抗组件6包括整个电阻分压器，即高压侧60和低压侧70。第一低压触点110可以是该电阻分压器的接入点，并且从第一低压触点110拾取的相对于电接地测量的输出电压与内部导体10的高压成比例，比例因子为低压电阻器250的电阻和电阻器层240的电阻之间的分压比，因此20kΩ/200MΩ＝1:10000。