DD267336A1

DD267336A1 - Einrichtung zur feststellung des isolationszustandes und des fehlerortes an elektrotechnischen anlagen und betriebsmitteln

Info

Publication number: DD267336A1
Application number: DD31129987A
Authority: DD
Inventors: Werner Naumann
Original assignee: Buchwitz Otto Starkstrom
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1987-12-24
Publication date: 1989-04-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung des Isolationszustandes und des Fehlerortes an elektrotechnischen Anlagen und Betriebsmitteln bei Durchfuehrung der Blitzspannungspruefung zum Nachweis des Isoliervermoegens. Erfindungsgemaess enthaelt die Einrichtung, die nach dem Prinzip der Laufzeitmessung zwischen einem durch Funkenknall an der Fehlerstelle erzeugten magnetischen und akustischen Signal arbeitet, eine Stabantenne und einen Ultraschallaufnehmer, die jeweils ueber selektive Verstaerker und Schwellwertschalter mit einem Speicher verknuepft sind, wobei dem Speicher ein Zaehler mit Taktgenerator, ein Dekoder und eine Anzeige nachgeschaltet sind, wodurch eine schnelle Fehlererkennung sowie stoersichere und punktgenaue Fehlerortung realisierbar ist. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgisbiet der Erfindung

Die erfindungs(jemäße Einrichtung kann vorteilhaft in stationären elektrotechnischen Anlagen bzw. Betriebsmitteln und solchen auf Fahrzeugen zur schnellen Feststellung des Isolationszustandes und der punktgenauen Bestimmung von Isolationsfehlern angewendet worden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Feststellung des Isolationszustandes einzelner Stromkreise in elektrotechnischen Anlagen oder Betriebsmitteln ist ein Verfahren bekannt, das als Beurteilungskriterium den beim Anlegen einer 8litzspannung fließenden Ableitstrom in BlitzspannungsprüfgerSten als Fehlererkennungsanzeige benutzt. Bekannt ist auch eine Anordnung zur Prüfung und Erfassung des Isolationsziistandes mittels eines Blitzspannungsprüfgerätes, die den Spannungszustand an den Klemmen des BlitzspannungsPrüfgerätes als Beurteilungskriterium für den Isolationszustand benutzt. Nachteilig für die Verfahren der Strom- und der Spannungsmessung ist die Bedingung, daß die zufällig noch im Stromkreis eingeschalteten Belastungswiderstände einen Isolationufehler vortäuschen und dann keine Beurteilung des Isolationszustandes gestatten. Zur Bestimmung des Fehlerortes eines Erd-, Körper- oder Kurzschlusses sowie einer Leitungsunterbrechung sind die klassischen Fehleronungsmethoden, wie die Dreipunkt-Brückenmessung, das Impulsechoverfahren sowie das Sondenmeßverfahren hinreichend bekannt, die die leitungsgebundenen Größen wie Längswiderstand, Querkspazität, Wanderwellenlaufzeit oder das magnetische Fold um eine Leitung herum messen. Dazu zählen alle Kabelfehlerortungsmeßbrücken, Impulsfehlerortungsgeräte und die Gerätesysteme mit elektrischen oder magnetischen Sonden.

Das Impulsechoverfahren beruht dabei auf der Messung der Laufzeit eines in eine homogene Leitung eingespeisten und nach Reflexion an der Fehlerstelle (eine Inhomogenität der Leitung) reflektierten und wieder empfangenen, kurzen elektrischen Impulses. Dieses Verfahren besitzt die Nachteile, daß die Bestimmung des Beginns des Reflexionsimpulses durch die Leitungsdämpfung und durch Leitungsverzweigungen erschwert (Mehrdeutigkeit des Meßergebnisses) und falls die Laufzeit ermittelt werden konnte, der Fehlerort nur dann gefunden wird, wenn die ermittelte Entfernung exakt über den Leitungsverlauf, der hinreichend genau bekannt sein muß, abgetragen wird.

Nachteilig beim Brückenmeßverfahren ist einerseits die Tatsache, daß zur Fehlerortung mehrere Personen erforderlich sind (erfordert unter Umständen Sprechfunk) und daß andererseits auch bei diesem Verfahren Mehrdeutigkeiten des Meßergebnisses auftreten können.

Darüber hinaus ist auch das Stoßortungsverfahren bekannt. Dieses Verfahren beruht auf einem Aussenden eines elektrischen Impulses in das fehlerhafte Kabel und einem Empfangen und Abhören des elektrischen Umschlages am Fehlerort mittels eines Körperschallaufnehmers. Aus der Intensität des Geräusches (Funkenknall) kann dann auf den Fehlerort geschlossen werden. Beim Einsatz derartiger akustischer Geräte besteht oftmals die Schwierigkeit, das Geräusch des elektrischen Überschlages von den ebenfalls empfangenen oft sehr starken Fremd- bzw. Störgeräuschen zu unterscheiden. Verbessert wurden diese Ortungsgeräte beispielsweise durch Zuschaltung eines sichtbaren Signals, das den Durchgang des elektrischen Impulses anzeigt, so daß der Zeitpunkt eines möglichen Empfangs des Überschlaggeräusches optisch angezeigt wird. Trotz dieser zusätzlichen Maßnahmen ist es oft schwer bzw. unmöglich, das Überschlagsgeräusch an der Fehlerstelle aufzufinden, da die Störgeräusche dieses Geräusch fast vollkommen überdecken.

Neben der akustischen Fehlerortung sind auch Verfahren bekannt, die auf einer Verknüpfung des akustischen mit dem magnetischen Signal beruhen. Hierzu ist das sogenannte Koinzidenzverfahron zu zählen, welches eine. \usblendung störender

akustischer Nebengeräusche, die nicht vom Überschlag horrühren, zuläßt.

Eine weitere Verbesserung des o.g. bekannten magnetoakustischen Verfahrens stellt das auf der Laufzeitmessung zwischen dem magnetischen und dem akustischen Signal beruhende Ortungsverfahren dar. Die durch einen elektrischen Impuls an der Fehlerstelle erzeugte magnetische und akustische Welle wird hierbei von einer Spule sowie einem Körperschal'aufnehmer empfangen und als Start- bzw. Stoppsignal für eine oachgeschaltete Zeitmeßeinrichtung herangezogen, wobei oie gemessene

Laufzeitdifferenz ein Maß für die Entfernung zum Übersi/nidgspunkt an der Fehlerstelle ist.

Nachteilig bei dieser Lösung ist der Umstand, daß die Spule nur magnetische Impulse in einem breiten Frequenzspektrum und der Körperschallaufnehmer nur die Schwingungen eines festen Mediums aufnehmen, die gleichermaßen vom Funkenknall am Fehlerort als auch von Störgeräuschen herrühren können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer transportablen, störsicheren, wirtschaftlich und universell einsetzbaren Einrichtung zur Feststellung des Isolationszustandes und des Fehlerortes in elektrotechnischen Anlagen und Betriebsmitteln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Feststellung des Isolationszustandes und des Fehlerortes in Verbindung mit der Blitzspannungsprüfung zum Nachweis des Isoliervermögens zu schaffen, mit der nur die durch Funkenbildung ausgelöste Isolation&fehler engezeigt und mit der von jedem beliebigen Punkt des Raumes aus, ohne Kenntnisse über Leitungsfühi ung und Leitungseigenschaften eine direkte und augenblickliche Fehlermeldung und Anzeige der Fehlerortentfernung möglich ist. Gleichzeitig sollen Einflüsse durch Störgeräusche bei der Fehlerortung ausgeschlossen werden.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Einrichtung, die nach dem Prinzip der Laufzeitmessung zwischen dem magnetischen und dem akustischen Signal arbeitet und einen Blitzspannungsgenerator, einen magnetischen Aufnehmer sowie eine steuerbare Zeitmeßstufe mit Anzeige enthält, wobei erfindungsgemäß eine Stabantenne über einen selektiven Verstärker und einen Schwellwertschalter auf den Setzeingang und ein Ultnschallaufnehmer über einen weiteren selektiven Verstärker und einen weiteren Schwellwertschalter auf den Rücksetzeingang eines Speichers geschaltet ist. Der Ausgang des Speichers ist weiterhin mit dem Starteingang eines an einem Taktgenerator angeschlossenen Zählers verbunden, der mit einer Anzeige für den Isolationszustand und einer Anzeige für die FehlerortSentfernung gekoppelt ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die räumliche Anordnung von erfinHungsgemäßer Einrichtung, Rlitzspannungsgenerator und Fehlerstelle mit

Funkenüberschlag, Fig. 2: die erfindungsgemäße Einrichtung.

Mittels oines bekannten Mitzspannungsgenerators BSG narh rig. 1 wird auf den zu prüfenden isolierten Leiter einer elektrotechnischen Anlage oder eines Betriebsmittels eir <ilt ktrischer Hochspannungsimpuls mit genau bekanntem Frequenzspekt; um angelegt, der beim Überschreiten uer Spannungsfestigkeit an der Fehlerstelle F einen Über- oder Durchschlag mit einem dafür typischen Funkenknal'jeräusch hervorruft. Der vom Blitzspannungsgenerator und dem isolierten Leiter abgestrahlte elektromagnetische Impuls und jas an der Fehlerstelle erzeugte akustische Signal werden nacheinander von der erfindungsgemäßen Einrichtung nach Fig. 2 empfangen und verarbeitet.

Die Einrichtung nach Fig. 2 enthält eine Stabantenne ', einen Ultraschallaufnehmer 4, zwei Verstärker 2,5, zwei Schwellwertschalter 3,6, zwei NAND-Gatter 15,18, zwei Speicher 7 und 14, einen Zähler 9 mit angeschlossenem Taktgenerator 8, mit Dekoder 10 für die Ziffernanzeige 11 und mit Isolationszustandsanzeige 12. Außerdem enthält die Einrichtung eine Löschtaste 13, die mit dem Setzeingang des Speichers 14 und des Zähles 9 verbunden ist sowie eine Isolationszustandsanzeige 12.

Mit dem Empfang des elektromagnetischen Signals über die Stabantenne 1 wird die erfinduigsgemäße Einrichtung gestartet, indem das Signal den selektiven Verstärker 2 und den Schwellwertschalter 3 passiert, im entsprechenden NAND-Gatter 15 eine Erkennung und Umkehrung des definierten Rechteckimpulses erfolgt und somit der Speicher 7 gesetzt wird. Das akustische Signal, welches infolge Funkenknall von der Fehlerstelle mit einer für den erregenden Hochspannungsimpuls typischen hohen Schallfrequenz ausgeht, wird vom Ultraschallaufnehmer 4 empfangen. Der Frequenzbereich dieses Ultraschallaufnehmers 4 und des celektiven Verstärkers 5 ist dabei so gewählt, daß Störgeräusche der Umgebung unterhalb des Auswerteschallbereiches liegen und somit keinen Einfluß auf die Messung haben. Dieser Auswertebereich, der eine störsichere Messung garantiert, beginnt bei einer Schallfrequenz größer 2OkHz. Dieser Schallimpuls passiert analog zum elektromagnetischen Signal ebenfalls einen selektiven Verstärker 5 mit variabler, unabhängig voneinander einstellbaren Verstärkung den nachgeschalteten Schwellwertschalter β sowie das NAND-Gatter 16, wodurch der Speicher 7 im zeitlichan Abstand der Laufzeit des akustischen Signals zurückgesetzt wird. Die Zeit zwischen Setzen und Rücksetzen des Speichers 7 entspricht der Schallaufzeit t von der

Fehlerstelle bis zum Meßort, die mittels Taktgenerator 8 und Zähler 9 erfaßt und anschließend über don Dekoder 10 mit Ziffernanzeige 11 und der Isolationszustandsanzeige 12 ausgegeben wird. Die Taktfrequenz kann dabei so gewählt werden, dal der angezeigte Zahlenwert gleich der Entfernung des Fehlers in Metern ist, wenn die Bezeichnung χ = ν · t bei ν = 330m/s Schallausbreitungsgeschwindigkeit angewendet wird. Mit der Löschtaste 13 sowio des Speichers 14 können die Anzeigen und 12 gelöscht und gleichzeitig die Einrichtung für eine erneute Messung freigegeben werden. Damit ist es möglich, durch mehrere Messungen von beliebigem Standort aus, in Richtung kleiner werdender Fehlerortentfernungen punktgenau auf die Fehlerstelle zuzugehen. An der Isolationszustandsanzeige 12 erscheint erst dann ein Signal, wenn bei der Prüfung dos Isoliervermögens Vein Durch- oder Überschlag auftritt und der Zähler wegen des fehlenden Schallimpulses nicht gestoppt wird.

Weiterhin ist es möglich, die Stabantenne und den Ultt aschallaufriehner über Verstärker über einen Koppelkondensator auf einen gemeinsamen Schwellwertschalter zu schalten und daß der Speicherausgang mit einer Analoganzeige verknüpft ist. Bei einar modifiziorten Variante ist die erf indungsgemäßs Einrichtung Bestandteil des Blitzspannungsgenerators, wodurch eine Einmannbedienung möglich ist und der Aufwand für sine eigene Stromversorgung und das Gehäuse reduziert wird.

Claims

1. Einrichtung zur Feststellung des Isolationszustandes und des Fehlerortes an elektrotechnischen Anlagen und Betriebsmitteln nach dom Prinzip der Laufzeitmessung zwischen der magnetischen Welle und der Schallwelle, die durch »ine elektrische Stoßwelle an der Fehlerstelle erzeugt werden, unter Verwendung eines Blitzspannungsgenerators, eines magnetischen Aufnehmers sowie einer steuerbaren Zeitmeßstufe mit nachgeschalteter Anzeige, gekennzeichnet dadurch, daß eine Stabantenne (1) über einen selektiven Verstärker (2) und einen Schwellwertschalter (3) auf den Setzeingang geführt ist und ein Ultraschallaufnehmer (4) über einen weiteren selektiven Verstärker (5) und einen weiteren Schwellwertschalter (6) auf den Rücksetzeingang eines Speichers (7) geschaltet ist und daß weiterhin der vom Speicher (7) gesteuerte und mit dem Taktgenerator (8) gekoppelte Zähler (9) mit einer über einen Dekoder (10) geschalteten Fehlerortsentfernungsanzeige (11) und mit einer Isolationszustandsanzeige (12) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Löschtaste (13) und einen weiteren Speicher (14) eine Wiedereinschaltung des Speichers (7) sowie des Zählers (9) für eine erneute Messung realisiert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Einrichtung zur Feststellung des Isolationszustandes und des Fehlerortes konstruktiver Bestandteil eines Blitzspannungsgenerators ist.