CH698364B1 - Vorrichtung zur Messung von Störungen oder Unterbrechungen in der inneren Glättungsschicht in Mittel- und Hochspannungskabeln. - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Messung von Störungen oder Unterbrechungen der inneren Glättungsschicht oder der äusseren Halbleiterschicht in Mittel- und Hochspannungskabeln mit einer Ummantelung aus Kunststoff nach Herstellung der einzelnen Schichten durch Koextrusion und Aushärten des Kunststoffes in einer Vernetzungsstrecke, wobei eine relativ kurze, zylindrische Messelektrode vorgesehen ist, mit Hilfe einer Spannungsquelle eine hochfrequente Spannung zwischen der zylindrischen Messelektrode und der inneren Glättungsschicht bzw. dem Leiter aufgebaut wird, auf beiden Seiten der Messelektrode zylindrische, mit der Spannungsquelle verbundene Äquipotentialelektroden angeordnet sind, deren Länge ein Vielfaches der Messelektrode ist, die Äquipotentialelektroden bzw. die Messelektrode so bemessen sind und/oder das Potential der Äquipotentialelektroden so gewählt ist, dass zwischen der Messelektrode und der Glättungsschicht bzw. dem Leiter ein weitgehend homogenes radiales oder ein Feld mit konzentrierter Feldliniendichte im Bereich der Messelektrode erzeugt wird, Messelektrode und Äquipotentialelektroden und Kabel in Wasser eingetaucht sind, und eine Messvorrichtung den Strom zwischen Messelektrode und der Glättungsschicht oder, dem Leiter bzw. die Kapazität der Ummantelung misst und mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht und ein Fehlersignal abgibt, wenn aufgrund einer Unterbrechung der Glättungsschicht oder der äusseren Halbleiterschicht der Strom- oder der Kapazitätswert um ein vorgegebenes Mass von dem Schwellwert abweicht.

Description

  [0001]    Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung von Störungen oder Unterbrechungen der inneren Glättungsschicht in Mittel- und Hochspannungskabeln nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

  

[0002]    Der grundsätzliche Aufbau eines Mittel- oder Hochspannungskabels mit einer Ummantelung aus Kunststoff ist derart, dass der Leiter, üblicherweise ein aus mehreren Drähten verseilter Leiter von einer Glättungsschicht umgeben ist. Diese ist ihrerseits von einer mehr oder weniger dicken Isolationsschicht aus Kunststoffmaterial umgeben, und diese wiederum von einer äusseren Halbleiterschicht. Die Halbleiterschichten, die relativ dünn sind im Verhältnis zur Isolationsschicht, bestehen ebenfalls aus Kunststoff und haben halbleitende Eigenschaft. Üblicherweise wird zu diesem Zwecke dem Material für diese Schichten Graphit zugemischt, um eine schwach leitende Eigenschaft zu gewährleisten. Sinn dieser halbleitenden Schichten ist die Beeinflussung der elektrischen Feldstärke, die innerhalb der Isolation besteht.

  

[0003]    Die aus den einzelnen Schichten bestehende Ummantelung wird üblicherweise im Extrusionsverfahren mit Hilfe eines Dreifachspritzkopfes auf den Leiter aufgebracht. In einer sich an den Extruder anschliessenden Vernetzungsstrecke wird das Kunststoffmaterial vernetzt und härtet aus. Zahlreiche Prüf- und Messvorrichtungen sind bekannt, um die gewünschten Eigenschaften und Qualitäten des Kabels zu überprüfen. Ein wichtiges Kriterium ist der Durchmesser des Kabels. Hierfür gibt es zahlreiche Vorschläge, die zumeist auf optischen Messverfahren beruhen. Ein weiteres Kriterium ist die Lage des Leiters innerhalb der Ummantelung. Exzentrizitäten führen zu einer Verringerung der Dicke der Isolation zu einer Seite hin und können eine Durchschlagsgefahr bedeuten.

   Ein Verfahren zur Messung der Exzentrizität eines Leiters in einer Isolation bei einem Kabel ist etwa in DE 4 412 122 C1 beschrieben. Es ist ferner bekannt, eine Wanddickenmessung vorzusehen. Dabei wird die Differenz zwischen dem Aussendurchmesser des Leiters und dem Aussendurchmesser der Ummantelung gemessen.

  

[0004]    Zur Messung der Wanddicke und auch des Durchmessers, insbesondere auch der aus einzelnen Schichten aufgebauten Ummantelung ist auch bekannt geworden, das Kabel mit Röntgenstrahlung zu durchstrahlen und die so gebildeten Schatten auf einem Röntgenempfänger abzubilden. Mit einem derartigen Verfahren ist es auch möglich, innere Glättungsschicht und äusseren Halbleiter im Hinblick auf die Dicke zu bestimmen. Um eine möglichst umfassende Bestimmung zu erzielen, ist auch bekannt, zwei Messstrecken senkrecht zueinander anzuordnen (XY-Achse).

  

[0005]    Das beschriebene Herstellungsverfahren für Hochspannungskabel schliesst nicht aus, dass in der Glättungsschicht Störungen oder Unterbrechungen auftreten. Sie bergen die Gefahr, dass im Betrieb an diesen Stellen der Isolation die elektrische Feldstärke erhöht ist und damit ein Durchschlag entstehen kann. Mit Hilfe der beschriebenen Röntgenmessung lassen sich kurzzeitige Unterbrechungen der Glättungsschicht nicht ohne weiteres feststellen, insbesondere wenn sie ausserhalb der Messachsen liegen.

  

[0006]    Aus EP 0 394 525 A1 ist bekannt geworden, ein Kabel durch mindestens zwei hintereinander liegende ringförmige Sonden zu bewegen, die jeweils Kondensatoren mit dem Leiter bilden, wobei die Kondensatoren mittels einer Spannungsquelle derart aufgeladen sind, dass bei Fehlern in der Isolation der Kondensator von einem Durchschlagstrom kurz geschlossen wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich Isolationsfehler ermitteln und auch örtlich identifizieren. Störungen oder Unterbrechungen in innerer Glättungsschicht lassen sich jedoch mit dem bekannten Verfahren nicht ermitteln. Diese tragen nämlich zur Gesamtisolation der Kabelummantelung nur geringfügig bei. Bei dem bekannten Verfahren würde daher kein Durchschlag erfolgen, wenn die äussere Halbleiterschicht oder die innere Glättungsschicht über einen bestimmten Bereich unterbrochen sind.

  

[0007]    Vorrichtungen oder Verfahren, mit denen auf einfache Weise und mit einfachen Mitteln zuverlässig Unterbrechungen oder Störungen der Leiterglättung an Mittel- und Hochspannungskabeln festgestellt werden können, sind bisher nicht bekannt geworden.

  

[0008]    Für Kabel, die der Signalübertragung dienen und im Niederspannungsbereich betrieben werden, ist bekannt geworden, die spezifische Kapazität zu messen, wie etwa in GB 2 003 613 A beschrieben. Das zumeist mit einer einschichtigen Isolation umgebene Kabel wird durch ein mit Wasser gefülltes Messrohr hindurchgeführt, an dem eine hochfrequente Messspannung angelegt wird. Der Strom, der zwischen dem Messrohr und dem Leiter fliesst, ist von der Dielektrizität des Isoliermaterials sowie von dessen Dicke in Verbindung mit dem Aussendurchmesser abhängig. Bei der Herstellung derartiger Kabel ist die Einhaltung einer vorgegebenen spezifischen Kapazität (Kapazität pro Längeneinheit) wichtig, da die Grösse der Kapazität zusammen mit der Induktivität den Wellenwiderstand des Kabels bestimmt.

   Der Anwender des Kabels will, von einem vorgegebenen Wellenwiderstand ausgehen können. Aus DE 198 09 890 Cl ist ferner bekannt geworden, in der Kühlstrecke einer Extrusionsanlage nach einer ersten Messelektrode zur Bestimmung der spezifischen Kapazität eine zweite Messelektrode von deutlich geringerer Länge als die erste Messelektrode vorzusehen und den Strom zwischen der zweiten Messelektrode und dem Leiter ebenfalls zu messen. Die zweite Messelektrode dient dazu, kurzzeitige Kapazitätsschwankungen zu messen. Treten kurzzeitige Kapazitätsschwankungen periodisch auf, dann führt das bei Datenübertragungs- oder Hochfrequenzkabeln zu Reflektionen und damit zu Verlusten bei diskreten Übertragungsfrequenzen. Es entsteht ein sog. "structural return loss", der naturgemäss gering sein sollte.

  

[0009]    Bei Mittel- oder Hochspannungskabeln wird die Kapazität nicht gemessen, da ihre Kenntnis für den Betrieb der Kabel nicht notwendig ist.

  

[0010]    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auf einfache unaufwendige Weise Störungen oder Unterbrechungen in innerer Glättungsschicht in Mittel- und Hochspannungskabeln detektiert werden.

  

[0011]    Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

  

[0012]    Erfindungsgemäss ist das Mittel- oder Hochspannungskabel durch einen mit Wasser gefüllten Metallzylinder relativ geringer Länge hindurchgeführt, der an eine Hochfrequenzquelle angeschlossen ist. Die Hochfrequenzquelle wird z.B. mit 20 kHz betrieben. Eine Messvorrichtung misst den zwischen Zylinderelektrode und dem geerdeten Leiter fliessenden Strom und gibt ein Signal ab, wenn der Strom z.B. bei einer Unterbrechung der Leiterglättung unterhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt bzw. von einem vorgegebenen Schwellwert abweicht. Vorzugsweise werden nach einer Ausgestaltung der Erfindung zunächst der Mittelwert des Stromes bestimmt und anschliessend Abweichungen vom Mittelwert ermittelt. Überschreitet die Abweichung ein vorgegebenes Mass, wird ein Fehlersignal ausgelöst.

   Die Grösse des Stroms ergibt sich aus der Kapazität zwischen Messelektroden und Leiter des Kabels. Daher kann natürlich auch die Kapazität gemessen und mit einem Schwellwert verglichen werden.

  

[0013]    Zu beiden Seiten der Messelektroden sind zylindrische Äquipotentialelektroden aus Metall angeordnet, deren Länge ein Vielfaches der Länge der Messelektrode ist, z.B. bis zum Fünfzigfachen, und die auf dem gleichen oder etwas höheren Potential wie die Messelektrode liegen.

  

[0014]    Die Kapazität eines koaxial aufgebauten Kabels wird bekanntermassen wie folgt bestimmt:

 <EMI ID=2.1> 
oder als Grössengleichung die Kapazität in pF pro Meter:

 <EMI ID=3.1> 
wobei R der Aussendurchmesser der Isolation des Kabels und r der Aussendurchmesser des Leiters ist.

  

[0015]    Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die halbleitenden Schichten mit ihrem Leitwert bezüglich der Kapazitätsbestimmungen wie ein Leiter zu betrachten sind und deshalb die Kapazität eines Mittel- oder Hochspannungskabels im Wesentlichen durch das Isolationsmaterial und dessen geometrische Abmessungen bestimmt ist.

  

[0016]    Zu beachten ist, dass der spezifische Widerstand  ? in [Omega] cm des äusseren Halbleiters deutlich geringer ist als der spezifische Widerstand  ? in [Omega] cm des umgebenden Wassers. Das bedingt, dass die Äquipotentialelektroden in einer solchen Lage und Abmessung anzuordnen sind bzw. ihr Potential so zu wählen ist, dass die Feldlinien im unmittelbaren Bereich der Messelektroden radial verlaufen oder sich zum Leiter hin verdichten (Fokussiereffekt) und in der äusseren Halbleiterschicht in der Umgebung der Messelektrode keine Potentialunterschiede bestehen, die ansonsten einen Stromfluss in Längsrichtung verursachen würden.

  

[0017]    Die Kapazität ist also bestimmt durch:

 <EMI ID=4.1> 
mit
R = dem Aussenradius der Isolation (ohne äusseren Halbleiter) und
r1 = dem Innenradius der Isolation (Leiter + innere Halbleiterschicht)

  

[0018]    Im Falle einer Störung der inneren Halbleiterschicht wird r1zu r2, dem Radius des Leiters, da die Störstelle produktionsbedingt mit Isolationsmaterial aufgefüllt wird. Der äussere Radius R wird bei diesem Vorgang praktisch nicht beeinflusst. Damit ergibt sich solange ein anderer Kapazitätswert C2.

 <EMI ID=5.1> 
als die Halbleiterschicht nicht vorhanden ist.

  

[0019]    Während für bekannte Kapazitätsmessgeräte die Länge der Abschirmelektroden etwa die gleiche Länge wie die Messelektroden haben, ist für den Fall, dass die Leitfähigkeit der äusseren Halbleiterschicht etwa zehnfach besser als die von Wasser ist, das Verhältnis der Länge der Äquipotentialelektroden zur Messelektrode etwa 10:1 bis 50:1, um zwischen der Messelektrode und dem Leiter bzw. der Leiterglättung einen radialen oder konzentrierten Feldverlauf zu erzielen.

  

[0020]    Sind die Äquipotentialelektroden nicht ausreichend lang, würde das elektrische Feld der Messelektrode in Längsrichtung des Kabels durch den äusseren Halbleiter aufgeweitet. Kurzzeitige Unterbrechungen in der Leiterglättung könnten damit nicht erkannt werden.

  

[0021]    Die Länge der Äquipotentialelektroden bestimmt, in welchem Mass ein weitgehend radiales homogenes Feld im Bereich der Messelektrode erzielt wird. Es ist jedoch auch denkbar, anstelle eines homogenen Feldes ein Feld mit grösserer Feldliniendichte im Mittenbereich der Messelektrode zu erzeugen, was praktisch eine Fokussierung der Feldlinien in Richtung auf den Leiter bedeutet. Mit Hilfe einer solchen Massnahme lässt sich die Länge der Äquipotentialelektroden reduzieren. Um eine solche Fokussierung zu erhalten bzw. um eine Inhomogenität zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn z.B. die Messelektrode einen grösseren Durchmesser aufweist als die Äquipotentialelektroden.

   Eine zusätzliche fokussierende oder zumindest kompensierende Wirkung kann auch dadurch erhalten werden, dass das Potential der Äquipotentialelektroden etwas höher gelegt wird als für die Messelektrode. Schliesslich ist auch möglich, die Äquipolentialelektroden konkav oder konisch zu formen, wobei der grösste Durchmesser nahe der Messelektrode ist. Dadurch wird ebenfalls ein fokussierender Effekt erzielt.

  

[0022]    Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird die Messung von Unterbrechungen oder Störungen mit einem Längenmesssignal einer Längenmessvorrichtung gekoppelt, um den Ort der Störung zu identifizieren. Längenmessvorrichtungen, beispielsweise mit Hilfe sogenannter Impulsgeber, sind seit langem bekannt geworden.

  

[0023]    Da die Kapazität sich mit dem Aussendurchmesser der Isolation ändert und es während der Produktion des Kabels zu Schwankungen des Durchmessers kommen kann, wird bei einer Ausgestaltung der Erfindung der Aussendurchmesser gemessen und es werden Abweichungen von einem Soll-Durchmesser gemessen. Nach Massgabe dieser Abweichungen wird der vorgegebene Schwellwert modifiziert. Dadurch werden Änderungen der Strom- oder Kapazitätswerte kompensiert, die auf Änderungen des Durchmessers zurückgehen.

  

[0024]    Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
<tb>Fig. 1<sep>zeigt schematisch den grundsätzlichen Schichtaufbau eines Mittel- oder Hochspannungskabels und den Aufbau der erfindungsgemässen Vorrichtung.


  <tb>Fig. 2<sep>zeigt perspektivisch die Messvorrichtung zur Messung der Fehlerfreiheit von innerer Glättungsschicht und des Kabels nach Fig.1.


  <tb>Fig. 3<sep>zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, jedoch mit anders bemessener Messelektrode.


  <tb>Fig. 4<sep>zeigt eine ähnliche Darstellung wie die Fig. 1 und 3, jedoch in einer etwas abgeänderten Ausführungsform.


  <tb>Fig. 5<sep>zeigt eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung.

  

[0025]    Fig. 1 und 2 zeigen im Schnitt ein Hochspannungskabel 10, mit einem z.B. aus mehreren Einzeldrähten bestehenden Leiterstrang 12, einer den Leiterstrang 12 umgebenden halbleitenden Glättungsschicht 16, einer Isolationsschicht 14 aus einem geeigneten Kunststoff-Isoliermaterial und einer äusseren Halbleiterschicht 18. Die Schichten 16, 18 sind dicker angegeben als sie normalerweise in Relation zu den übrigen Dimensionen ausgelegt sind. Sie haben wegen ihrer halbleitenden Eigenschaften einen feldsteuernden bzw. feldbegrenzenden Effekt.

  

[0026]    Ein Kabel 10 mit dem beschriebenen Aufbau wird durch Koextrusion des Kunststoffmaterials auf den Leiterstrang 12 hergestellt. Es kann geschehen, dass insbesondere auch die Schichten 16 und/oder 18 Störungen oder Unterbrechungen aufweisen. Eine solche ist bei 20 angezeigt. Um diese aufzufinden, ist die gezeigte Vorrichtung vorgesehen.

  

[0027]    Das Kabel 10 wird in Richtung Pfeil 28 durch eine zylindrische Anordnung bewegt, die insbesondere in Wasser 16a eingetaucht ist. Diese weist eine zylindrische Messelektrode 2 von kurzer Länge auf, z.B. 10 mm, die über eine Leitung 27 an eine Hochfrequenzquelle angeschlossen ist. Die Hochfrequenzquelle hat z.B. eine Frequenz von 20 kHz und eine Spannung von z.B. 20 Volt. In der Leitung 27 zur Messelektrode 2 ist ein Strommessgerät 29 angeordnet.

  

[0028]    An beiden Enden der Messelektrode 2 schliessen sich in geringem Abstand Äquipotentialelektroden 1, 3 von gleichem Durchmesser an. Ihre Länge ist z.B. das Dreissigfache der Länge der Messelektrode, also z.B. 300 mm. Messelektrode 2 und Äquipotentialelektroden 1, 3 befinden sich innerhalb einer zylindrischen Abschirmelektrode 4 und diese befindet sich auf dem gleichen Potential wie die Elektroden 1 und 3, indem sie über eine Leitung 31 mit der Hochfrequenzquelle verbunden sind. Die relativ langen, koaxial zur Messelektrode 2 liegenden Äquipotentialelektroden 1, 3 ermöglichen innerhalb der Messelektrode 2 ein homogenes, radiales elektrisches Feld um das Kabel 10 herum und durch den äusseren Halbleiter 18 hindurch bis an die Leiterglättung 16 bzw. an den Leiter 12.

  

[0029]    Die gezeigte Anordnung kann ihrerseits von einer Isolierung umgeben sein und diese von einem leitenden Gehäuse (nicht gezeigt), das, wie z.B. der Leiter 12, an Erde liegt. Auch das Wasser 16a liegt ausserhalb der Messanordnung auf Erdpotential.

  

[0030]    Die Messwerte des Strommessgerätes gehen auf eine Auswertevorrichtung 2a, mit der ein Schwellwertgeber 5 und eine Durchmesser-Messvorrichtung 6 verbunden ist, die den Aussendurchmesser des Kabels misst.

  

[0031]    Die in Fig. 3 dargestellten Teile gleichen denen nach Fig. 1und sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Messelektrode 2 einen etwas grösseren Durchmesser als die Äquipotentialelektroden 1, 3 aufweist. Mit Hilfe dieser Massnahme wird eine Kompensation dafür erhalten, dass insbesondere an den Enden der Messelektrode 2 die Gefahr besteht, dass die radialen Feldlinien zur Seite hin abgelenkt werden und damit die Ansprechempfindlichkeit der Messelektrode drastisch herabsetzen. Der grössere Durchmesser der Messelektrode 2 kompensiert diesen Vorgang. Es ist auch denkbar, eine Überkompensation in der Weise zu erhalten, dass die radialen Feldlinien in Richtung Leiter verdichtet werden, was einen fokussierenden Effekt bewirkt. In diesem Fall kann die Länge der Äquipotentialelektroden 1 und 3 reduziert werden.

  

[0032]    Bei der Ausführungsform nach Fig. 4sind Teile, die denen nach Fig. 1 und 3gleichen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Aufbau ist identisch dem nach Fig. 1. Man erkennt jedoch, dass an die Äquipotentialelektroden 1 und 3 bzw. die Abschirmelektrode 4 eine Spannung angelegt wird, die gegenüber der Spannung, die an der Messelektrode 2 anliegt, etwas erhöht ist. Auch dadurch werden Inhomogenitäten an der Messelektrode kompensiert oder gegebenenfalls überkompensiert, wie bereits beschrieben. Die Feldlinien unter der Messelektrode werden durch diese Massnahme fokussiert, die Ortsauflösung in Längsrichtung des Kabels verbessert.

  

[0033]    Ist das Kabel 10 einwandfrei, wird im Wesentlichen ein konstanter Strom I gemessen. Naturgemäss können gewisse Schwankungen auftreten. Daher wird zweckmässig zunächst eine Mittelung des Stroms durchgeführt, bevor eine Messung auf Fehler erfolgt. Fehler können, wie eingangs schon beschrieben, durch Störungen oder Unterbrechung der halbleitenden Schichten 16 und 18 auftreten, was sich in einer Kapazitätsänderung bemerkbar macht und damit in einer Änderung des Stromflusses. Wird eine solche Stromänderung festgestellt etwa in der Vorrichtung 2a, die eine vorgegebene Abweichung von einem Mittelwert bzw. Schwellwert (Geber 5) aufweist, dann wird ein Fehlersignal abgegeben. Der erkannte Fehler bedingt unter Umständen eine Beseitigung des fehlerhaften Kabelstücks.

   Um den Ort des Fehlers zu identifizieren, ist es zweckmässig, gleichzeitig mit der Vorbewegung des Kabels 10 eine Längenmessung, z.B. über einen Impulszähler, durchzuführen. Die Längenmessvorrichtung ist nicht dargestellt.

  

[0034]    Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine Längenmessvorrichtung 8 vorgesehen, welche die Länge des Kabels misst, welche an der Messstelle vorbeigeführt ist. Auf eine zweite Auswertevorrichtung 9 geht ein Fehlersignal von der Auswertevorrichtung 2a  sowie das Längenmesssignal von der Längenmessvorrichtung 8. Am Ausgang der zweiten Auswertevorrichtung erscheint somit ein Signal, dass einen Fehler in Bezug auf den Ort des Kabels anzeigt.

  

[0035]    Bezüglich Fig. 1 ist noch nachzutragen, dass die Durchmessermessvorrichtung 6 ihr Signal auch auf den Schwellwertgeber 5 geben kann, um den Schwellwert nach Massgabe des Durchmessers zu modifizieren.

  

[0036]    Das Wasser 16a dient als Koppelmedium und hat die Wirkung, dass die hochfrequente Spannung unmittelbar an die äussere Schicht 18 des Kabels 10 angelegt wird.

  

[0037]    Es reicht aus, bei dem erfindungsgemässen Verfahren den Strom zu messen. Es ist zwar denkbar, auch die Kapazität zu bestimmen. Die Kapazität ist jedoch bei Hochspannungskabeln keine Grösse, die gemessen wird und ein gefordertes Kriterium für derartige Kabel darstellt.

  

[0038]    In Fig. 5 ist eine Messanordnung angedeutet, ähnlich der nach Fig. 1, wobei das Kabel gemäss Fig. 1 Kabel 10, fortgelassen ist. Die Messelektrode 2 entspricht der nach Fig. 1. Die Äquipotentialelektroden 1, 3 unterscheiden sich von denen nach Fig. 1 dadurch, dass sie konisch geformt sind mit dem grössten Durchmesser an dem Ende, welches der Messelektrode 2 benachbart ist. Auf diese Weise wird ebenfalls eine Fokussierung der Feldlinien im Bereich der Messelektrode 2 erhalten.

  

[0039]    Alternativ können die Äquipotentialelektroden 1, 3 auch konkav bzw. konvex ausgebildet sein, nach Art eines Hohlspiegels, um die gewünschte Bündelung der Feldlinien im Bereich der Messelektrode 2 zu erzielen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Messung von Störungen oder Unterbrechungen der inneren Glättungsschicht oder der äusseren Halbleiterschicht in Mittel- und Hochspannungskabeln mit einer Ummantelung aus Kunststoff nach Herstellung der einzelnen Schichten durch Koextrusion, dadurch gekennzeichnet, dass eine relativ kurze, zylindrische Messelektrode (2) vorgesehen ist, mit Hilfe einer Spannungsquelle eine hochfrequente Spannung zwischen, der zylindrischen Messelektrode (2) und der inneren Glättungsschicht (16) bzw. dem Leiter (12) aufgebaut wird, auf beiden Seiten der Messelektrode (2) zylindrische, mit der Spannungsquelle verbundene Äquipotentialelektroden (1, 3) angeordnet sind, deren Länge ein Vielfaches der Messelektrode (2) ist, die Äquipotentialelektroden (1, 3) bzw.

die Messelektrode (2) so bemessen sind und/oder das Potential der Äquipotentialelektroden (1, 3) so gewählt ist, dass zwischen der Messelektrode (2) und der Glättungsschicht (16) bzw. dem Leiter (12) ein weitgehend homogenes radiales oder ein Feld mit konzentrierter Feldliniendichte im Bereich der Messelektrode (2) erzeugt wird, Messelektrode (2) und Äquipotentialelektroden (1, 3) und Kabel (10) in Wasser eingetaucht sind, und eine Messvorrichtung (29) entweder den Strom zwischen Messelektrode (2) und der Glättungsschicht (16) oder dem Leiter (12) misst oder die Kapazität der Ummantelung misst, und dass eine Auswertevorrichtung (2a) den ihr aus der Messvorrichtung (29) zugeleiteten Strom- oder Kapazitätswerk mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht und ein Fehlersignal abgibt, wenn aufgrund einer Unterbrechung der Glättungsschicht (16)

oder der äusseren Halbleiterschicht (14) der Strom- oder der Kapazitätswert um ein vorgegebenes Mass von dem Schwellwert abweicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Durchmessermessvorrichtung (6) aufweist, welche ausgestaltet ist, den Aussendurchmesser des Kabels zu messen und dass die Vorrichtung zudem einen Schwellwert (5) aufweist, der ausgestaltet ist, den Schwellwert in dem Masse zu modifizieren wie der Aussendurchmesser von einem vorgegebenen Wert abweicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge der Äquipotentialelektroden zur Länge der Messelektrode an das Verhältnis des spezifischen Widerstands der äusseren Halbleiterschicht zu dem des Wassers angepasst ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Äquipotentialelektroden (1, 3) mindestens die zehnfache bis fünfzigfache Länge der Messelektrode (2) haben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (2) im Durchmesser grösser ist als die Äquipotentialelektroden (1, 3) (Fig. 3).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Potential der Äquipotentialelektroden (1, 3) grösser ist als das der Messelektrode (2) (Fig. 4).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Äquipotentialelektroden (1, 3), konisch oder konkav geformt sind, wobei deren Abschnitte mit dem grösseren Durchmesser an die Messelektrode (2) angrenzen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Äquipotentialelektroden (1, 3) und die Messelektrode (2) von einer zylindrischen Abschirmelektrode (4) umgeben sind, die auf dem gleichen Potential wie die Äquipotentialelektroden (1, 3) liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung aus den gemessenen Stromwerten einen Mittelwert bestimmt und der Schwellwert dem Mittelwert entspricht oder nahezu dem Mittelwert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längenmessvorrichtung (8) dem Kabel (10) zugeordnet ist und die Auswertevorrichtung (9) das Fehlersignal dem Längenmesswert des Kabels (10) am Ort der Messelektrode (2)zuordnet.