CN107533098A - 用于在外部防雷装置中安装的绝缘引下线上进行状态确定和故障定位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在外部防雷装置中安装的绝缘引下线上进行状态确定和故障定位的方法，其中所述绝缘引下线具有同轴的构造以及接地连接，所述同轴的构造带有金属内导线、电介质和由弱导电的或者半导电的材料制成的压控的外护套，按照本发明，为了故障定位，在去除接地连接之后在相应的引下线的内导线和外护套之间施加脉冲电压，该脉冲电压在引下线故障的情况下在故障位置处导致放电，其中对所述放电或者其影响进行评估，用于相应引下线的状态确定。

Description

用于在外部防雷装置中安装的绝缘引下线上进行状态确定和 故障定位的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于在外部防雷装置中安装的绝缘引下线上进行状态确定和故障定位的方法，其中所述绝缘引下线具有同轴的构造以及接地连接，所述同轴的构造带有金属内导线、电介质和由弱导电的或者半导电的材料制成的压控的外护套。
背景技术
用于外部防雷装置的绝缘引下线例如已知为GmbH+Co.KG公司的所谓的引下线。
在将绝缘引下线连接到环形管道(Ringleitung)或者建筑物的顶楼上时，在功能方面必要的是：为了对于相应指定的隔离距离能够保持所需的绝缘能力，所使用的引下线在终端电缆接头区域中设有支架。此外，必须保证良好的和足够的稳定性以及铺设安全性。
由DE 20 2013 004 927 U1已知的是，为保持必要的隔离距离而在终端电缆接头区域中给真正绝缘的引下线设置绝缘的、现场调整的支架其中在终端电缆接头区域中使用金属架作为附加的电位平衡装置，用于接触带半导电涂层的或者半导电的间隔杆或间隔架，此外，所述间隔杆或间隔架连接在不具有雷电电流的电位平衡装置上。
在外部防雷装置中布设和安装这种绝缘引下线时，特别是在后续改变绝缘引下线的支架或固定结构时可能发生例如由钻孔、锯开、自攻螺钉的旋入或类似原因引起的损坏。
由申请人在对绝缘引下线的现有安装的状态分析方面的研究已经得出，高频测量或者时域反射方法(TDR)不适合用于在绝缘电缆上可复现地且准确地确定故障位置。主要问题在于，无法成功定位故障位置，因为绝缘引下线由于其功能而具有能半导电的护套，该护套的电阻典型地处于从100欧姆到10k欧姆之间的范围中，这样高的电阻值导致经反射的高频信号强烈衰减，从而故障定位是成问题的。由于绝缘防雷系统的半导电的外护套，已知的电缆检测方法、例如基于反射的方法是不符合目的的并且不适合的。
发明内容
因此，基于上述内容，本发明的任务在于，提供一种改进的用于在外部防雷装置中安装的绝缘引下线上进行状态确定和故障定位的方法，其中所述绝缘引下线具有同轴的构造，所述同轴的构造带有金属内导线、电介质和压控的外护套。此外，所述绝缘引下线具有接地连接。
按照本发明，为了故障定位，在去除接地连接之后在相应引下线的内导线和外护套之间施加足够高的脉冲电压，或者馈入一个在引下线故障的情况下在故障位置处导致放电的脉冲电压。
所述放电被评估，以用于相应引下线的状态确定。
按照本发明，将通过将相应引下线连接到脉冲发生器上而形成的振荡电路的由于放电而产生的关于时间而变化的、非周期性的电压曲线和/或电流曲线连同所述振荡电路由于放电而变化的特性考虑用于状态确定。
因此出于维护和检验目的能够在安装状态下评估这种绝缘电缆或者相应的绝缘引下线当前的绝缘能力，亦即可靠地检测可能的击穿位置。
在此，通过在脉冲电压在耐高压电缆的接地连接上的馈入位置上进行电流和/或电压测量来而利用了评估变化的振荡电路参数的基本原理。脉冲电压由发生器提供，该发生器在输出侧具有纵向耦合电感，通过该纵向耦合电感建立到绝缘引下线的期望的电连接。通过所述纵向电感，能够在宽范围中影响振荡电路行为。因此，将安装的外部引下线的要检查的系统的脉冲响应为了状态确定，该脉冲响应表明振荡电路行为相对于未受干扰的参考情况下的变化。
就此而言，在本发明的扩展方案中可以在首次安装相应的引下线后实施参考测量，其中为了以后对有关的引下线进行状态确定，存储并使用所述参考测量。
在一种备选方案中存在以下可行性方案：为了触发故障而如此选择所使用的脉冲电压，使得可以由脉冲电压产生器提供第一脉冲电压值和第二脉冲电压值。
在第一脉冲电压值的情况下还不产生放电并且所得到的振荡电路行为或者说脉冲响应考虑用作参考量。显著高于第一脉冲电压值的第二脉冲电压值则导致在故障情况下的可能的放电。然后，将所得到的振荡电路行为与在参考情况下的振荡电路行为进行比较并且由此推断出安装的外部引下线的状态。
因此，为了状态确定，通过适合的测量手段利用施加脉冲电压来检测电流曲线和/或电压曲线。
同样可以将在施加脉冲电压时电流曲线和/或电压曲线的面积积分及其变化用于状态确定。
附图说明
接下来应根据一个实施例以及参考附图详细阐述本发明。
在此示出：
图1为示例性的脉冲发生器电路，其用于提供和馈入用于状态确定的脉冲电压；
图2为具有绝缘引下线和表明的故障位置的绝缘防雷系统的简化等效电路图，通过作为开关S的闭合过程的放电来表明故障位置；
图3为示例性的U/t曲线，该曲线在故障引起的放电情况下为实线并且在没有放电的过程时为虚线，通过符号E表示放电的开始；以及
图4为示例性的具有实线和虚线的I/t曲线，实线示出在放电的故障情况下的振荡电路行为，以及虚线表示在没有故障引起的放电时的振荡电路行为。
具体实施方式
为了确保防雷系统中所需的隔离距离，已知使用高压绝缘专用电缆，即所谓的绝缘引下线。这种电缆具有可导电的内导线，足够尺寸的绝缘体以及弱导电或半导电的外护套。
在这种设备长时间运行时，但即使在开始运行时也值得期望的是：评估绝缘引下线在安装状态下的绝缘能力并可靠地检测可能的击穿位置，即可能的故障点。
就此方面提出，通过测量脉冲电压在接地连接处的馈入点处的电流和/或电压测量来评估变化的振荡电路参数。
图1示出了典型的用于生成相关脉冲电压的发生器电路。该发生器电路添加了一个纵向电感LG。
通过选择各个发生器元件以及尤其是选择电感LG的参数，能够在宽范围内影响在连接要检查的绝缘防雷系统IBS时得到的振荡电路行为。例如可以以阻尼振荡、非周期性行为或者类似行为的形式实现振荡电路行为。为了状态确定，评估要检查的系统的脉冲响应、亦即所连接的单元IBS的脉冲响应。
就此而言应参考图2，即参考绝缘防雷系统IBS的简化等效电路图。
故障位置(故障点)用开关S表示，在该故障位置处，在脉冲电压足够高时发生放电。
在此，放电对应于开关的闭合过程。
通过放电，元件RF和相应的电感与各等效电路图元件CE、REi以及LEi和RM和LM接通。这导致在当前得到的电路的振荡行为的典型变化。按照本发明，所述变化被用作故障检测的评估标准。
在此观察根据图3的曲线分布，首先可以看到，在绝缘引下线无故障的情况下，出现典型的非周期性情况和相应的曲线分布(虚线表示)，如果在确定的脉冲电压的情况下发生放电E，则会转变为以实线表示的阻尼振荡情况。
原则上，可以通过选择发生器特性结合所述纵向电感LG来实现其他的情况转变。
所确定的情况转变于是适用于有故障的电缆的评估标准。
图4类似于图3地以电流曲线关于时间的变化为例示出振荡行为的变化。在位置E处，由于绝缘故障而发生放电，并且从非周期性情况转变为周期性临界情况。这种情况转变也用作故障电缆的评估标准。在根据图4的曲线中的电流过高如下产生。从发生器电容CS馈送振荡电流，该发生器电容最初仅通过发生器的RD和RE和要检查的电缆的REI和RM放电。如果发生击穿，则RM突然降低，因为仅只有一部分护套电阻还有效，由此电流I升高。
另外的评估可行性方案是考虑整个曲线分布的积分，因为发生的情况转变也影响或者包括曲线下方的面积。由此得到尤其有利的评估标准，因为能实现更简单的测量原理、例如∫idt或者∫udt。
原则上，仅仅实施电压测量或电流测量就足够了，因为两个基于测量得出的曲线分布包含相同的关于相应系统特性的重要信息。如果将电压测量和电流测量相结合，则可以进一步提高关于绝缘引下线的质量或状态标准的信息价值。
附加地，可以用还不会引起放电的小脉冲电压实施参考测量。借助该参考测量，可以可靠地确定和调节在不放电的情况下存在的振荡电路参数。
如果在相同的系统上，在较高的电压(所述较高的电压导致在故障情况下可能的放电)下用相同的振荡电路参数实施测量，那么在振荡电路行为方面的差别可以被容易地识别出来并且用于状态评估。由于参考测量的这种可行性方案，本方法的应用可以在绝缘防雷系统的任意拓扑结构的情况下在现场进行，而无需进行耗费的调节工作以及可能的事先的文献记录工作。

Claims (6)

1.用于在外部防雷装置(IBS)中安装的绝缘引下线上进行状态确定和故障定位的方法，其中所述绝缘引下线具有同轴的构造以及接地连接，所述同轴的构造带有金属内导线、电介质和由弱导电的或者半导电的材料制成的压控的外护套，其特征在于，为了故障定位，在去除接地连接之后在相应的引下线的内导线和外护套之间施加脉冲电压，该脉冲电压在引下线故障的情况下在故障位置处导致放电(E)，其中对所述放电(E)或者其影响进行评估，用于相应引下线的状态确定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测通过将相应引下线连接到脉冲发生器而得到的振荡电路的由于放电(E)而产生的变化的、尤其是非周期性的电流和/或电压曲线。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，为了触发故障而使用的脉冲电压具有第一值和第二值，使得在第一值的情况下还不能产生放电，并且将在所述第一值的情况下的振荡电路行为用作参考测量，并且所述第二值为更高的电压，该更高的电压会引起可能的放电。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在首次安装相应的引下线后进行参考测量，其中为了以后对有关的引下线进行状态确定存储并使用所述参考测量。
5.如上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于，为了状态确定，利用施加脉冲电压检测电流曲线和/或电压曲线。
6.如上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于，将利用施加脉冲电压得到的电流曲线和/或电压曲线的面积积分及所述面积积分的变化用于状态确定。
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