[发明专利]用于测量电气设备的损耗因子的仪器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量具有轴向延伸的细长几何形状的电气设备的损耗因子的仪器和方法。

更具体地，本发明涉及用于测量电缆(electric cable)尤其是电力电缆(electrical cable)中的损耗因子的仪器和方法。

背景技术

损耗因子——也称为损耗角或tan δ——是实际电容器的电性能相对于理想系统的电性能的偏差的度量。

实际上，流过对其施加了交流电压(可以由矢量在平面中表示)的理想电容器的电流相对于电压正交，即是说，它对应于偏移电压矢量90度的矢量。

另一方面，在包括非理想介电材料(且因而其电导率不为0)的实际电容器中，电压和电流以小于90度的角偏移，且在90度和真实偏移角之间的差是由δ指示的角。

损耗因子(或tan δ)是角δ的正切。

关于用于测量tan δ的技术(尤其是在电缆上)，存在两种已知的解决方案。

第一种解决方案涉及检测表示流过电缆绝缘体的传导电流的漏电流，以便估计其相对于施加到电缆的电压的偏移(实践中，意味着使用桥方法测量阻抗)。

这种技术具有相对不可靠和不精确的缺点，这是因为漏电流通常具有非常低的强度，因而对用来检测它的传感器造成了灵敏度问题。另一缺点是这种技术不能用在正在使用(即正在工作)的设备上，而是仅用在不使用的设备上(离线测量)。

第二种解决方案涉及检测电场以便导出流过电缆绝缘体的传导电流。

这种解决方案具有两个缺陷。

首先，它不是非常可靠，这是由于场测量受到电缆外的噪声的影响。进一步，这种技术不适用于在线，即是说，不适用于在电缆正在工作时。

已知专利文件US2005/0212524描述了用于确定线的当前条件的电源线在线诊断方法。

该方法包括分别测量线的两端(即在第一端和在第二端)的负载电流之间的相位角差异的步骤。

通过在第一端和在第二端直接地测量电流，获得相位角差异。

根据US2005/0212524的教导，相位角差异根据由图定义的经验关系与损耗因子(或tan δ)相关。

然而，在电缆的两端处的电流的相位之间，电缆中流动的负载电流的相移仅间接地且部分地与电缆中的损耗因子(tan δ)的值相关。

因此，US2005/0212524的教导不允许精确地计算电缆中的损耗因子(tan δ)的值，而是最多提供关于所述值的模糊指示。

此外，从专利文件WO2007/068221可以知道用于测量电缆中流动的电流的值的设备。

所述设备包括两个磁传感器，一个与电缆弱磁耦合且另一个与电缆强磁耦合，用于测量电缆的相同部分中的磁场。

然而，WO2007/068221不提供用于测量损耗因子的任何教导。

此外，从专利文件EP 1 892 534可以知道促进沿着电源电缆的绝缘体缺陷的标识和定位的诊断系统。

所述方法包括以下步骤：i)连接交流电压源并在电缆的送电端将电压源施加到电缆，ii)以第一频率将电压施加到电缆，以建立沿着电缆的行波，该行波在电缆接收端被反射，iii)在电缆的送电端测量总的复功率损耗，iv)基于在电缆的接收端处连接的负载阻抗和电缆的特性阻抗，在电缆的任何点/部位测量驻波电压。

根据该方法，为了测量耗散系数(tan δ)，该方法包括改变许多参数(例如负载阻抗、电压源的频率等等)的步骤。

然而，上面所描述的方法非常复杂，这是因为它需要将多个设备/装置(例如可变频率发生器)连接到电源电缆的各端。

本发明的目的是提供用于测量具有轴向延伸的细长几何形状的电气设备的损耗因子且克服上面所提到的先前技术的缺点的仪器和方法。

更具体地，本发明的目的是提供用于以高度可靠和精确的方式测量具有轴向延伸的细长几何形状的电气设备的损耗因子且也可以用于正在使用的设备的仪器和方法。

本发明的进一步目的是提供用于测量具有轴向延伸的细长几何形状的电气设备的损耗因子且也适用于带屏蔽电缆(不必移除屏蔽)的仪器和方法。

本发明的公开内容

由根据在所附权利要求中表征的本发明的仪器和方法来完全实现这些目的。

更具体地，根据本发明的仪器包括：