[發明專利]用于測量絕緣體的損耗因數的裝置和方法

無效

• 申請號: 201180032374.6
• 申請日: 2011-06-22
• 公開（公告）號: CN102971636A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: S·羅里;G·德羅伯蒂斯;S·塞拉;G·C·蒙塔納里
• 申請（專利權）人: 特英普科技有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 毛力

技術領域

本發明涉及用于測量絕緣體的損耗因數的儀器和方法。

更具體地，本發明涉及用于測量中等電壓或高電壓的絕緣體(也稱套筒(bushing))的損耗因數的儀器和方法，該絕緣體配有抽頭適配器，該抽頭適配器形成用于拾取電信號的點。

更具體地，本發明涉及用于測量中等電壓或高電壓變壓器的絕緣體的損耗因數的儀器和方法，也就是說，該絕緣體被設計成使從變壓器引出的導體相對于變壓器自身的殼體(或在三相器件的情形下相對于其它導體)絕緣。

損耗因數——也已知為損耗角或tanΔ——是實際電容器(或真實絕緣系統)的電氣行為相對于完美系統的電氣行為的背離的測量值。

實際上，流過被施加交流電壓(可通過矢量在一平面內表示)的完美電容器的電流相對于該電壓是正交的，也就是說，它對應于與電壓矢量位移90°的矢量。

另一方面，在真實電容器中包括不完美的介電材料(其電導性因此不為零)，電壓和電流以小于90°的角度位移，并且在90°和真實位移角之間的差就是被表示為Δ的角度。

損耗因數(或tanΔ或功率因數或損耗角)是角Δ的正切。

總地來說，抽頭適配器包括位于絕緣體內的端子，用以提供指示流過絕緣體的渦(或泄漏或損耗)電流的信號；常見地，抽頭適配器(也稱電容性抽頭)例如在同軸電纜中具有受屏蔽的輸出。

背景技術

對于通過測量與損耗因數關聯的量來監測三相高電壓變壓器，現有技術中已知有若干種方案，這些方案將在下面予以簡單描述。

文獻US4914382描述一種傳感器，該傳感器在抽頭適配器和地面之間具有電阻器(通過測量變壓器耦合至捕獲儀器)。

這種方案僅允許測量與流過絕緣部的電流相關的信號，而指示施加于絕緣部的電壓的量則無法被測量。

除了這個限制外，該技術方案具有與電感耦合(即測量變壓器)存在相聯系的一些缺陷，包括引入不想要的位移的風險，由于所使用的附加阻抗器件而降低測量精度，以及使傳感器的檢測帶寬變窄。

文獻US6927562描述了一種傳感器，該傳感器包括跨抽頭適配器和地面連接的基準電容器。由此，電壓測量發生在與抽頭適配器連接的電容器電極上，用以檢測指示被施加于基準電容器的電壓的信號。

然而，這種方案同樣無法避免這樣的缺陷，即僅允許測量與沿絕緣部的電壓相關的信號，而不允許檢測指示絕緣部中行進的電流的任何信號。

文獻US4757263描述一種傳感器，該傳感器配有電容分壓器，用以檢測指示被施加于基準電容器的電壓的信號。此外，文獻US4757263中的器件被配置成與基準源作出比較。

然而，這種器件的缺點在于，它不允許檢測指示流過絕緣部的電流的任何信號。

應當注意，通常在用于檢測與中等電壓或高電壓絕緣體中的tanΔ關聯的信號的器件的領域內，也感覺到有必要使帶寬最大化以檢測既有益于估算tanΔ(在這種情形下需要檢測低頻下的分量)又有益于檢測與出現在絕緣部中的局部放電(如果有的話)相關的電流脈沖(在這種情形下需要檢測高頻下的分量)的信號。

實際上，已知估算損耗因數和分析局部放電是兩種不同的、并在某些方面互補的用于診斷絕緣系統的技術，并且在許多情形下，需要組合地使用這兩種技術。

有鑒于此，應當注意專利文獻US6433557描述一種電路，該電路用于拾取來自抽頭適配器的信號并包括跨抽頭適配器和地面連接的基準電容器以及耦合至通過該基準電容器形成的電路引腳的電感耦合(即信號變壓器)。

該系統被設計成同時測量指示施加于絕緣體的電壓(僅具有低頻分量)以及指示高頻電流脈沖的信號。

然而，這種方案的缺點在于，它不允許檢測指示絕緣部中流過并具有用于tanΔ的低頻分量的電流的信號。

該電路還具有下列缺點，即需要存在信號變壓器(即存在電感耦合)、導致位移問題、使用附加電阻器件以及帶寬限制(這與前面結合文獻US4914382描述的情況相似)。

更具體地說，應當注意前面提到的器件具有下列局限性。

借助這些器件不可能直接檢測足以直接推導出(即通過計算估計)tanΔ的一組數據。實際上應當注意，為了執行真實的伏安測量，需要測量被施加于絕緣部的高電壓，但由于一旦采用所涉及的高電壓電平(到使用抽頭適配器的程度)將帶來的額外風險和缺陷，這種測量無法執行。