DE102009037445A1 - Schaltungsanordnung zur Prüfung und Fehlervorortung - Google Patents

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Abstract

Bei einer Anordnung zur Prüfung und Fehlerortung ist vorgesehen, mit einer VLF-Spannung intermittierende bzw. reversible/irreversible Isolationsfehler zu ermitteln und gleichzeitig eine Lokalisierung der auftretenden Fehler zu gewährleisten. Hierzu ist vorgesehen, daß ein Isolationsdurchschlag im Prüfkabel über ein Koppelelement eine auftretende Grundwelle und/oder auftretende Spannungs- und Stromwandlerwellen auskoppelbar sind und über eine Einheit zur Signalaufnahme/-auswertung eine Fehlerposition ermittelbar ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Prüfung und Fehlervorortung an Mittelspannungskabeln mit einer VLF-Spannung zur Kabelfehlerermittlung von intermittierenden bzw. reversiblen/irreversiblen Isolationsfehlern, wobei ein VLF-Generator über ein Koppelglied mit einem Prüfkabel verbunden ist und ein Auftreten der Kabelfehler als Isolationsfehler über eine Durchschlagserkennung ermittelbar ist.
  • Derartige Schaltungsanordnungen sind zur Prüfung von Kabeln bekannt. Hierbei wird das Kabel mit einer niederfrequenten Wechselspannung über eine Zeitdauer mit einem festgelegten Spannungspegel beaufschlagt. Erfolgt kein Durchschlag, ist eine Prüfung bestanden und das geprüfte Kabel wird wieder in Betrieb genommen. Bei einem auftretenden Durchschlag tritt dagegen eine irreversible Schädigung der Kabelisolation auf und ein Kabelfehler ist in diesem Fall permanent vorhanden und wird mit einer Fehlerortungstechnik durch separat anschaltbare Geräte in bekannter Weise vor- und nachgeortet.
  • Ferner ist es möglich, daß bei einer Kabelprüfung sich ein intermittierender Kabelfehler ergibt, wobei eine reversible Schädigung der Kabelisolation entsteht. So ist es in ölisolierten Kabeln und Kabelmuffen möglich, daß es während eines Durchschlages zur Verflüssigung der Ölisolierung kommt, die gegebenenfalls in einen ausgetrockneten kritischen Bereich der Isolierung nachfließt und zu einer Festigkeitserhöhung führt. Hierdurch besteht der Mangel, daß der Kabelfehler nicht mehr existiert und mit der bekannten Fehlerortungstechnik nicht lokalisierbar ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verknüpfung von VLF-Prüfung und Fehlerortung zur Lokalisierung von intermittierenden bzw. reversiblen/irreversiblen Isolationsfehlern zu gewährleisten.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß gleichzeitig zur Prüfung eine Fehlervorortung über ein Reflexionsverfahren auftretende Wellenwiderstandsänderungen durchführbar ist, indem ein Isolationsdurchschlag im Prüfkabel über ein Koppelelement eine auftretende Grundwelle und/oder auftretende Spannungs- oder Stromwanderwellen auskoppelbar sind und über eine Einheit zur Signalaufnahme/-auswertung eine Fehlerposition ermittelbar ist.
  • Alternativ ist vorgesehen, daß gleichzeitig zur Prüfung eine Fehlervorortung über ein Reflexionsverfahren als Impuls-Echo-Verfahren durch Wellenwiderstandsänderungen durchführbar ist, indem ein Isolationsdurchschlag im Prüfkabel über eine zugeordnete Einheit zur Durchschlagserkennung detektiert und eine Einheit zur Signalaufnahme/-auswertung triggert sowie über ein Koppelglied einen Meßimpuls in das Prüfkabel einkoppelt, wobei über eine Laufzeitmessung in der Einheit zur Signalaufnahme/-auswertung eine Fehlerposition ermittelbar ist.
  • Hierdurch erfolgt gleichzeitig zum Prüfverfahren eine Vorortung eines Kabelfehlers, wobei auch bei einem Durchschlag mit anschließender Wiederverfestigung des Isolationsfehlers eine erfolgreiche Vorortung eines Kabelfehlers durchführbar ist.
  • Ferner wird vorgeschlagen, daß der Einheit zur Signalaufnahme/-auswertung eine Recheneinheit zur mathematischen Bestimmung einer absoluten bzw. relativen Fehlerentfernung zugeordnet ist. Hierbei wird gegebenenfalls auch eine Korrektur der Fehlerentfernung infolge parasitärer elektrischer Eigenschaften des VLF-Generators durchgeführt.
  • Zusätzlich ist vorgesehen, daß das Koppelglied eine niederfrequente Prüfspannung vom Meßimpuls der Einheit zur Signalaufnahme/-auswertung separiert. Hierdurch erfolgt eine Entkopplung/Trennung zur Leistungsseite des Prüfgenerators.
  • Ferner ist vorgesehen, daß ein Auswertealgorithmus zur Meßsignalanalyse für eine Ermittlung einer absoluten bzw. relativen Fehlerortentfernung inklusive einer Korrektur/Kompensation parasitärer elektrischer Eigenschaften des VLF-Generators einsetzbar ist.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Verknüpfung einer Prüfung mit einer Kabelvorortung während einer Kabelprüfung schematisch dargestellt.
  • Hierbei erzeugt ein VLF-Generator 1 eine niederfrequente Prüfwechselspannung, wie eine Sinus- oder Cosinus-Rechteckspannung bzw. Rechteck- oder Trapezspannung, und ist über ein Koppelglied 3 mit einem Prüfkabel 7 verbunden.
  • Zusätzlich befindet sich in dem Hochspannungskreis der Anordnung eine Einheit 2 zur Durchschlagserkennung sowie zusätzlich ein Koppelglied 4, eine Einheit 5 zur Signalaufnahme/-auswertung und in diesem Fall auch eine Auswerteeinheit 6 zur Fehlerortberechnung. Die Signalaufnahme/-auswertung der Einheit 5 besteht in bekannter Weise aus einem A/D-Wandler, einem Speicher und einer Ablaufsteuerung.
  • Tritt während einer VLF-Prüfung ein Isolationsfehler auf, wird diese Entladung mittels der Einheit 2 der Durchschlagserkennung detektiert und die Einheit 5 zur Signalaufnahme/-auswertung 5 aktiviert. Durch einen Durchschlag bei einem Kabelfehler 8 entsteht eine elektrische Schwingung als Grundschwingung zwischen dem VLF-Generator 1 und dem Prüfkabel 7 sowie eine diese Schwingung überlagende Spannungs- bzw. Stromwanderwelle.
  • Das benötigte Meßsignal wird über das Koppelglied 3 und/oder das Koppelglied 4 aus dem Hochspannungs- und/oder dem Erdkreis ausgekoppelt. Dieses sind einerseits die elektrische Grundschwingung des VLF-Generators 1 mit dem Prüfungkabel 7 und andererseits die Reflexionen und Brechungen der auftretenden Strom- und Spannungswanderwellen durch Inhomogenitäten des Wellenwiderstandes der Komponenten/Abschnitte vom Prüfkabel 7 und VLF-Generator 1. Das Meßsignal wird der Einheit 5 zur Signalaufnahme/-auswertung zugeführt und in bekannter Weise mit einem Transientenrecorder aufgezeichnet und anschließend einer Analyse unterzogen. Nach dieser mathematischen Auswertung werden die Werte der Einheit 5 ”Signalaufnahme/-auswertung” einer Einheit 6 ”Fehlerortberechnung” zur nachfolgenden Ermittlung der absoluten bzw. relativen Fehlerberechnung übergeben.
  • Somit ist es möglich, selbst reversible Kabelfehler in papierisolierten Kabeln oder in ölisolierten Kabelmuffen, während eines einmal auftretenden Durchschlages bzw. Überschlages bei einer VLF-Prüfung gleichzeitig ohne eine getrennte Maßnahme vorzuorten.
  • Ein alternatives Verfahren zur beschriebenen Auskopplung und Auswertung der Grundwellenschwingung und/oder der Wanderwellenvorgänge nach einem Durchlag infolge einer VLF-Prüfung besteht darin, daß nach der Detektion des Durchschlages mittels der Einheit 2 zur Durchschlagserkennung eine Einkopplung eines Impulses über das Koppelglied 3 in den Prüfkreis erfolgt. Infolge der im Prüfkabel 7 und im VLF-Generator 1 gespeicherten Energie entsteht an der Kabelfehlerseite ein Lichtbogen mit einem zum Wellenwiderstand des Prüfkabels 7 unterschiedlichen Fehlerwiderstand. Diese Inhomogenität innerhalb des Prüfkabels 7 besitzt wellenreflektierende Eigenschaften. Über die beiden Koppelglieder 3, 4 wird das Reflexionsbild des eingespeisten Impulses ausgekoppelt sowie mit der Einheit 5 zur Signalaufnahme/-auswertung und der Auswerteeinheit zur Fehlerortberechnung 6 weiterverarbeitet. Auch hierbei wird während nur eines Durchschlages einer VLF-Prüfung der Fehlerort vorgeortet.

Claims (5)

  1. Schaltungsanordnung zur Prüfung und Fehlervorortung an Mittelspannungskabeln mit einer VLF-Spannung zur Kabelfehlerermittlung von intermittierenden bzw. reversiblen/irreversiblen Isolationsfehlern, wobei ein VLF-Generator über ein Koppelglied mit einem Prüfkabel verbunden ist und ein Auftreten der Kabelfehler als Isolationsfehler über eine Durchschlagserkennung ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig zur Prüfung eine Fehlervorortung über ein Reflexionsverfahren auftretende Wellenwiderstandsänderungen durchführbar ist, indem ein Isolationsdurchschlag im Prüfkabel (7) über ein Koppelelement (4) eine auftretende Grundwelle und/oder auftretende Spannungs- oder Stromwanderwellen auskoppelbar sind und über eine Einheit (5) zur Signalaufnahme/-auswertung eine Fehlerposition ermittelbar ist.
  2. Schaltungsanordnung zur Prüfung und Fehlervorortung an Mittelspannungskabeln mit einer VLF-Spannung zur Kabelfehlerermittlung von intermittierenden bzw. reversiblen/irreversiblen Isolationsfehlern, wobei ein VLF-Generator über ein Koppelglied mit einem Prüfkabel verbunden ist und ein Auftreten der Kabelfehler als Isolationsfehler über eine Durchschlagserkennung ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig zur Prüfung eine Fehlervorortung über ein Reflexionsverfahren als Impuls-Echo-Verfahren durch Wellenwiderstandsänderungen durchführbar ist, indem ein Isolationsdurchschlag im Prüfkabel (7) über eine zugeordnete Einheit (2) zur Durchschlagserkennung detektiert und eine Einheit (5) zur Signalaufnahme/-auswertung triggert sowie über ein Koppelglied (3) einen Meßimpuls in das Prüfkabel (7) einkoppelt, wobei über eine Laufzeitmessung in der Einheit (5) zur Signalaufnahme/-auswertung eine Fehlerposition ermittelbar ist.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einheit (5) zur Signalaufnahme/-auswertung eine Recheneinheit (6) zur mathematischen Bestimmung einer absoluten bzw. relativen Fehlerentfernung zugeordnet ist.
  4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (3) eine niederfrequente Prüfspannung vom Meßimpuls der Einheit (5) zur Signalaufnahme/-auswertung separiert.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auswertealgorithmus zur Meßsignalanalyse für eine Ermittlung einer absoluten bzw. relativen Fehlerortentfernung inklusive einer Korrektur/Kompensation parasitärer elektrischer Eigenschaften des VLF-Generators (1) einsetzbar ist.
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