DE102019104057A1

DE102019104057A1 - System und Verfahren zur Überwachung einer erdverlegten kathodisch geschützten und mit Wechselstrom beeinflussten Rohrleitung

Info

Publication number: DE102019104057A1
Application number: DE102019104057.4A
Authority: DE
Inventors: Frank Kaiser; Maik Rickert; Karl Korupp; Waldemar Zimmer
Original assignee: Set Selected Electronic Tech GmbH; Set Selected Electronic Technologies GmbH; Open Grid Europe GmbH
Current assignee: Set Selected Electronic Tech GmbH; Set Selected Electronic Technologies GmbH; Open Grid Europe GmbH
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2020-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Überwachung einer erdverlegten kathodisch geschützten und mit Wechselstrom beeinflussten Rohrleitung, umfassend, mindestens eine Erderanlage (6), über die Wechselstrom von der Rohrleitung (2) ableitbar ist, wobei die Erderanlage (6) eine Erdungselektrode (8) aufweist, die elektrisch mit der Rohrleitung (2) verbunden ist, eine Abgrenzeinheit (10), die elektrisch mit der Rohrleitung (2) und der Erdungselektrode (8) verbunden ist und die eine gleichstrommäßige Trennung der Rohrleitung (2) von der Erdungselektrode (8) bewirkt.Erfindungsgemäß ist mindestens eine Messwert-Erfassungseinheit (11) dazu eingerichtet, kontinuierlich oder periodisch Strom- und Spannungswerte der Erderanlage (6) und/oder der Abgrenzeinheit (10) zu messen und zu speichern. Eine Kommunikationseinheit (12) steht zur Übertragung der Messwerte in Kommunikationsverbindung mit der Messwert-Erfassungseinheit (11) und einer Fernüberwachungseinheit (13), welche dazu eingerichtet ist, die Wechselspannung, mit der die Rohrleitung (2) beeinflusst ist, anzuzeigen und/oder aus den übertragenen Strom- und Spannungsmesswerten diejenigen Widerstandswerte, die für die Funktionsfähigkeit der Erderanlage (6) und/oder der Abgrenzeinheit (10) charakterisierend sind, zu berechnen und anzuzeigen und/oder mit Sollwerten zu vergleichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung einer erdverlegten kathodisch geschützten und mit Wechselstrom beeinflussten Rohrleitung oder dergleichen, umfassend, mindestens eine Erderanlage, über die Wechselstrom von der Rohrleitung ableitbar ist, wobei die Erderanlage eine Erdungselektrode aufweist, die mittels einer Anschlussleitung mit der Rohrleitung verbunden ist und eine Abgrenzeinheit, die elektrisch mit der Rohrleitung und der Erdungselektrode verbunden ist und die eine gleichstrommäßige Trennung der Rohrleitung von der Erdungselektrode bewirkt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer erdverlegten kathodisch geschützten und mit Wechselstrom beeinflussten Rohrleitung.
Rohrleitungen aus Stahl, insbesondere Rohrleitungen, die im Erdboden oder in anderen elektrolytischen Medien verlegt sind, werden in der Regel kathodisch geschützt. Gleiches gilt für andere Stahlbauwerke wie beispielsweise Tanks. Beim kathodischen Korrosionsschutz werden Stahlbauwerke elektrochemisch vor Korrosion geschützt, indem das zu schützende Objekt mittels einer externen Stromquelle zur Kathode gemacht wird. Die Erfindung bezieht sich auf alle Stahlbauwerke, wobei Rohrleitungen den wichtigsten Anwendungsfall darstellen.
Versorgungsleitungen, insbesondere Rohrleitungen für den Ferntransport von Gas und Hochspannungsfreileitungen werden zunehmend in Energietrassen gebündelt, weil landesplanerische Vorgaben zum Ziel haben, Nutzungsbeschränkungen durch Versorgungsleitungen räumlich zu begrenzen. Ferner führen topographische Gegebenheiten zur Bündelung von Versorgungsleitungen in Energietrassen. Weitere Bündelungen ergeben sich durch die Parallelführung von Rohrleitungen mit elektrifizierten Wechselstrom-Bahnstrecken. Erdverlegte Rohrleitungen werden mit Strom-Freileitungen über viele Kilometer parallel geführt.
Als Folge der Parallelführung von erdverlegten Rohrleitungen mit Stromleitungen, insbesondere Hochspannungsfreileitungen oder mit elektrifizierten Bahnstrecken wird Wechselstrom auf die Rohrleitung übertragen. Hochspannungsfreileitungen koppeln durch ihre elektromagnetischen Felder Wechselspannungen in Rohrleitungen ein. Diese Einkopplung wirkt sich besonders stark auf Rohrleitungsabschnitte aus, die über längere Strecken zur Hochspannungsfreileitung parallel verlaufen. Es können hohe Berührungsspannungen zwischen der Rohrleitung und der Erde entstehen. Zu Spitzenlastzeiten, Erdkurzschlüssen oder bei einer Asymmetrie der parallel verlaufenden Hochspannungsfreileitungen können die in die Rohrleitungen eingekoppelten Spannungen hohe Werte erreichen, so dass das an einer Rohrleitung arbeitende Personal gefährdet wird.
Der Wechselstrom wird primär zum Schutz gegen unzulässige Berührungsspannungen von der Rohrleitung abgeleitet.
Zum Schutz des Personals schreiben Richtlinien die Erdung der Rohrleitung zur Begrenzung der dauernd vorhandenen Berührungsspannung auf Werte <60V vor.
Daher werden bei erdverlegten Rohrleitungen zur Begrenzung der Berührungsspannung bei Dauerbeeinflussung, d.h. elektromagnetisch eingekoppelten Berührungsspannungen Erderanlagen verwendet, die mit der Rohrleitung verbunden sind.
Eine Erderanlage weist mindestens eine Erdungselektrode, d. h. ein elektrisch leitfähiges Element auf, das in elektrischem Kontakt mit der Erde steht, um den Wechselstrom abzuleiten und eine Wechselspannungsbegrenzung der Rohrleitung zu erreichen.
Die Erdungselektrode könnte mittels einer Abschlussleitung direkt mit der Rohrleitung verbunden werden, was aber mit gravierenden Nachteilen verbunden ist, weil der überwiegende Teil des Schutzstromes in Form von Gleichstrom über die Erdungselektrode abgeleitet würde. Dies würde den Schutzstrombedarf der Rohrleitung wesentlich erhöhen.
Daher weisen Erderanlagen für erdverlegte Rohrleitungen Abgrenzeinheiten auf, die zwischen die Rohrleitung und die Erdungselektrode geschaltet sind. Die Abgrenzeinheit bewirkt eine gleichstrommäßige Trennung der Rohrleitung von der Erdungselektrode.
Bekannt sind Abgrenzeinheiten beispielsweise in Form von elektrochemisch arbeitenden Polarisationszellen oder sogenannten Dioden-Abgrenzeinheiten mit unsymmetrischer Antiparallelschaltung von Dioden. Ferner sind Thyristor-Abgrenzeinheiten bekannt, die beispielsweise mit Diodenabgrenzeinheiten oder Kondensator-Abgrenzeinheiten kombinierbar sind, deren Funktionsprinzip auf der niedrigen Impendanz eines gepolten Elektrolytkondensators basiert.
In Regelwerken sind jährliche Prüfungen der Erderanlagen vorgeschrieben. Die Erderanlagen werden vor Ort manuell dahingehend überprüft, ob die Funktionsfähigkeit gegeben ist, d.h. es wird überprüft, ob die für die Funktion wesentlichen Bauteile der Erderanlage und der Abgrenzeinheit bestimmungsgemäß in Funktion sind.
In einem Rohrleitungsnetz mit Wechselstrombeeinflussung, insbesondere einem Rohrleitungsnetz für den Ferntransport von Erdgas, sind eine Vielzahl von Erderanlagen erforderlich. Jede Erderanlage muss zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit vor Ort von Fachpersonal aufgesucht werden. Weil die einzelnen Erderanlagen räumlich weit entfernt voneinander sein können, ist die Überprüfung der Erderanlagen vor Ort mit großem personellen Aufwand verbunden.
Für die Überprüfung der Erderanlage und der Abgrenzeinheit vor Ort wird in der Praxis in deren Stromkreise ein Widerstandsmessgerät geschaltet. Dazu muss in die Stromkreise eingegriffen werden. Folglich ist der Aufwand für die Überprüfung vor Ort relativ hoch.
Aufgrund der zunehmenden regenerativen Stromerzeugung und des Monitorings der Hochspannungsübertragungen sind die Faktoren, die die Hochspannungsbeeinflussung von Rohrleitungen bestimmen, stark veränderlich. Daher besteht das Bedürfnis, jederzeit überprüfen zu können, wie hoch die Wechselstrombeeinflussung aktuell ist und jederzeit sicherstellen zu können, dass sämtliche Erderanlagen ordnungsgemäß funktionieren.
Daher besteht die Aufgabe, eine aufwandsarme Überwachungsmöglichkeit von erdverlegten kathodisch geschützten und mit Wechselstrom beeinflussten Rohrleitungen hinsichtlich der Höhe der Wechselstrombelastung und/oder eine Überwachungsmöglichkeit der Erderanlage sowie der Abgrenzeinheit hinsichtlich Funktionsfähigkeit zu schaffen.
Ein Aspekt der Aufgabe ist, Funktionsmängel der Erderanlage und der Abgrenzeinheit zeitnah oder in Echtzeit festzustellen.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Aufgabe ist es, eine Messwert-Erfassungseinheit vor Ort auf einfache Art und Weise netzunabhängig mit Strom zu versorgen.
Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 10 gelöst.
Das erfindungsgemäße System ist gekennzeichnet durch mindestens eine Messwert-Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, kontinuierlich oder periodisch Strom- und Spannungswerte der Erderanlage und/oder der Abgrenzeinheit zu messen und zu speichern, eine Kommunikationseinheit, die zur Übertragung der Messwerte in Kommunikationsverbindung mit der Messwert-Erfassungseinheit und einer Fernüberwachungseinheit steht, wobei die Fernüberwachungseinheit dazu eingerichtet ist, die Höhe der Wechselspannung, mit der die Rohrleitung beeinflusst ist, kontinuierlich oder periodisch anzuzeigen und/oder aus den übertragenen Strom- und Spannungsmesswerten diejenigen Widerstandswerte, die für die Funktionsfähigkeit der Erderanlage und/oder der Abgrenzeinheit charakterisierend sind, zu berechnen und anzuzeigen und/oder mit Sollwerten zu vergleichen
Die Messwerte werden vorzugsweise kontinuierlich oder periodisch zu der Fernüberwachungseinheit übertragen. Mittels des erfindungsgemäßen Systems kann jederzeit zentral geprüft werden, wie hoch die Wechselstrombeeinflussung einer Rohrleitung aktuell ist. Ferner können sämtliche Erderanlagen zum Schutz gegen unzulässige Berührungsspannungen aufgrund Wechselstrombeeinflussung, die sich in einem Rohrleitungsnetz befinden, zentral jederzeit und gleichzeitig dahingehend überwacht werden, ob ein betriebsbereiter Zustand gegeben ist. Mittels der zentralen Fernüberwachung kann kontinuierlich oder periodisch zu gewählten Zeitpunkten oder Zeitspannen ohne personellen Aufwand geprüft werden, ob die maßgeblichen Komponenten der Erderanlage für ihren Bestimmungszweck die erforderliche Funktionsfähigkeit aufweisen. Gleiches gilt für die zu den Erderanlagen zugehörigen Abgrenzeinheiten. Sicherheitsmängel, die Menschen gefährden könnten, werden zeitnah erkannt.
Bei der Kommunikationseinheit kann es sich um ein Modem oder ein ähnliches Bauteil handeln. Es kann sich um einen gesondertes Bauteil handeln. Vorzugsweise ist die Kommunikationseinheit in die Messwert-Erfassungseinheit integriert und bildet mit diesem eine Baueinheit.
Vorteilhafterweise ist die Fernüberwachungseinheit dazu eingerichtet, mindestens den Erdausbreitungswiderstand der Erderanlage und/oder den Innenwiderstand der Abgrenzeinheit zu berechnen. Der Erdausbreitungswiderstand sollte möglichst niederohmig sein. Durch die kontinuierliche Fernüberwachung kann sichergestellt werden, dass die Erderanlage ordnungsgemäß arbeitet.
Eine bevorzugte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu der Erderanlage ein Hilfserder geschaltet ist, dass die Erderanlage einen ersten Strom-Messwiderstand aufweist, an dem der Gesamt-Wechselstrom, der über die Erderanlage fließt, messbar ist, dass die Messwert-Erfassungseinheit dazu eingerichtet ist, die Wechselspannung zwischen der Erdungselektrode und der Rohrleitung und die Wechselspannung zwischen der Erdungselektrode und dem Hilfserder zu messen und dass die Fernüberwachungseinheit dazu eingerichtet ist, aus der Differenz der gemessenen Wechselspannungen dividiert durch den gemessenen Gesamt-Wechselstrom den Erdausbreitungswiderstand der Erderanlage zu berechnen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Abgrenzeinheit ein erstes Abgrenzmodul und ein dazu parallel geschaltetes zweites Abgrenzmodul aufweist, dass das erste Abgrenzmodul als Reihenschwingkreis ausgebildet ist, dass das zweite Abgrenzmodul einen Schalter aufweist, der schließt, wenn eine in die Rohrleitung induzierte Wechselspannung einen eingestellten Wechselspannungs-Schwellwert überschreitet, dass sich in dem als Reihenschwingkreis ausgebildeten ersten Abgrenzmodul ein zweiter Strom-Messwiderstand befindet und dass die Messwert-Erfassungseinheit dazu eingerichtet ist, die Wechselspannung über der Erderanlage zu messen, den Gesamt- Wechselstrom der über die Erderanlage fließt, an dem ersten Strom-Messwiderstand und den Teil-Wechselstrom, der über das erste Abgrenzmodul fließt, an dem zweiten Strom-Messwiderstand zu messen und dass die Fernüberwachungseinheit dazu eingerichtet ist, aus der Wechselspannung der Erderanlage dividiert durch den Teil-Wechselstrom den Innenwiderstand des ersten Abgrenzmoduls zu berechnen und aus der Wechselspannung dividiert durch den Gesamt-Wechselstrom der Erderanlage den Innenwiderstand des zweiten Abgrenzmoduls zu berechnen.
Das zweite Abgrenzmodul kann beliebig ausgebildet sein. Es kann sich um eine kapazitive Abgrenzeinheit, die aus Elektrolytkondensatoren mit Schutzbeschaltung besteht, handeln. Alternativ kann eine Thyristor-Abgrenzeinheit verwendet werden. Schließlich kann das zweite Abgrenzmodul als eine reine kapazitive Abgrenzeinheit ausgebildet sein.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist das System dadurch gekennzeichnet, dass die Messwert-Erfassungseinheit zusätzlich dazu eingerichtet ist, an dem ersten Strom-Messwiderstand den Gesamt-Gleichstrom der über die Erderanlage fließt und/oder an dem zweiten Strom-Messwiderstand den Teil-Gleichstrom, der über das erste Abgrenzmodul fließt, zu messen und dass die Fernüberwachungseinheit dazu eingerichtet ist, die gemessenen Gleichstromwerte zur Erkennung von Gleichstrom-Leckströmen anzuzeigen.
Die Fernüberwachung von möglichen Gleichstrom-Leckströmen, die aufgrund des kathodischen Schutzes entstehen können, ist in der Praxis sehr wichtig, weil der Schutzstrom. der zum Schutz der Rohrleitung dient, abgeleitet werden könnte und sich so der Schutzstrombedarf erhöhen würde.
Die Messwert-Erfassungseinheiten benötigen vor Ort eine Spannungsversorgung. Zur Überwachung einer gattungsgemäßen Rohrleitung ist eine kontinuierliche oder periodische Messung erforderlich, beispielsweise eine Messwerterfassung mindestens alle fünf Minuten und eine Aufzeichnung pro Sekunde. An den Standorten der Erderanlagen ist keine Niederspannungsversorgung (230Vac) vorhanden. Für eine kontinuierliche oder periodische Messung wird relativ viel Strom benötigt. Um beispielsweise sekündliche Messwerte zu erhalten, benötigen handelsübliche Messwert-Erfassungseinheiten ca. 20mA/h bei 3,3Vdc Versorgungsspannung. Handelsübliche Lithiumbatterien verfügen über eine Kapazität von ca. 19Ah. Derartige Batterien wären in weniger als 40 Tagen nicht mehr in der Lage, die Messwert-Erfassungseinheit mit Strom zu versorgen, so dass häufige Batteriewechsel erforderlich wären.
Als alternative Spannungsversorgung für die Messwert-Erfassungseinheit könnte ein Solarpanel genutzt werden, das jedoch anfällig für Vandalismus ist. Ferner ist an vielen Standorten keine ausreichend lange Sonneneinstrahlung gegeben.
Daher ist eine bevorzugte Weiterbildung gekennzeichnet durch ein Transformatorbauteil mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, wobei der von der Rohrleitung abgeleitete Wechselstrom in die Primärwicklung einspeisbar ist und wobei die Sekundärwicklung die Ladespannung für einen Akkumulator zur Verfügung stellt, der vorzugsweise die Messwert-Erfassungseinheit netzunabhängig mit Strom versorgt. Mit dem Wechselstrom, der von der Rohrleitung abgeleitet wird, wird ein Akkumulator gespeist, der die Messwert-Erfassungseinheit mit Strom versorgen kann, so dass kontinuierliche Messungen und eine Fernüberwachung der Rohrleitung hinsichtlich der Höhe der Wechselstrombeeinflussung und/oder eine Fernüberwachung der Erderanlage und der Abgrenzeinheit hinsichtlich Funktionsfähigkeit ermöglicht wird bzw. werden.
Vorzugsweise wird die Primärwicklung in Reihe zwischen die Rohrleitung und die Abgrenzeinheit oder zwischen die Abgrenzeinheit und die Erdungselektrode der Erderanlage geschaltet.
Der Strompfad der Erdungselektrode wirkt als Primärwicklung des Transformators. Auf der Sekundärseite kann das Windungsverhältnis entsprechend der abgeleiteten Stromgröße der Erderanlage automatisch angepasst werden.
Vorzugsweise ist die Sekundärwicklung elektrisch mit einer Ladeelektronik verbunden, die eingerichtet ist, die Betriebsspannung des Akkumulators einzustellen und/oder zu verstellen.
Vorteilhafterweise ist das Transformatorbauteil an unterschiedliche Wechselstrom-Bereiche anpassbar. Das Transformatorbauteil wird an den zu erwarteten Ableitstrom der Erderanlage einmalig manuell angepasst.
Vorzugsweise ist an den Akkumulator ein Spannungswandler angeschlossen, der vorzugsweise einstellbar ist. Der Spannungswandler kann beispielsweise eine Versorgungsspannung von 3,3 bis 3,8Vdc zur Verfügung stellen.
Die Aufgabe wird ferner durch das folgende Verfahren gelöst:

Verfahren zur Überwachung einer erdverlegten kathodisch geschützten und mit Wechselstrom beeinflussten Rohrleitung oder dergleichen, wobei der Wechselstrom von der Rohrleitung mittels mindestens einer Erderanlage abgeleitet wird, wobei die Erderanlage mindestens eine Erdungselektrode aufweist, die mittels einer Anschlussleitung mit der Rohrleitung verbunden ist, wobei eine gleichstrommäßige Trennung der Rohrleitung von der Erderanlage mittels einer Abgrenzeinheit erfolgt, die elektrisch mit der Rohrleitung und der Erdungselektrode verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte,
- - Kontinuierliches Erfassen und Speichern von Strom- und Spannungswerten der Erderanlage und/oder der Abgrenzeinheit vor Ort mittels mindestens einer Messwert-Erfassungseinheit,
- - Übertragen der Messwerte mittels einer Kommunikationseinheit zu einer Fernüberwachungseinheit,
- - Anzeigen der Wechselspannung, die die Rohrleitung beeinflusst und/oder
- - Berechnen von Widerstandswerten, die für die Funktionsfähigkeit der Erderanlage und/oder Abgrenzeinheit charakterisierend sind aus den übertragenen Strom- und Spannungsmess-werten und Anzeigen und/oder Vergleichen der berechneten Widerstandswerte mit Sollwerten mittels der Fernüberwachungseinheit.

Die Messwerte werden vorzugsweise kontinuierlich oder periodisch zu der Fernüberwachungseinheit übertragen. Der Wechselstrom wird primär zum Schutz gegen unzulässige Berührungsspannungen von der Rohrleitung abgeleitet. Mittels des Verfahrens, welches eine Fernüberwachung ermöglicht, kann jederzeit sichergestellt werden, dass die Sicherheit von Personen nicht gefährdet ist.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Messwert-Erfassungseinheit der Gesamt-Wechselstrom, der über die Erderanlage fließt, mittels eines Strom-Messwiderstandes gemessen wird und die Wechselspannung zwischen der Erderanlage und der Rohrleitung und die Wechselspannung zwischen der Erdungselektrode und einem Hilfserder gemessen werden, dass die Messwerte mittels der Kommunikationseinheit zu der Fernüberwachungseinheit übertragen werden und dass mittels der Fernübertragungseinheit aus der Wechselspannungsdifferenz zwischen der Erdungselektrode und dem Hilfserder dividiert durch den Gesamt-Wechselstrom der Erdausbreitungswiderstand der Erderanlage berechnet wird.
Die Fernüberwachung ist aufwandsarm, weil Personalaufwand für eine Überprüfung vor Ort in einem großen Umfang vermieden wird. Es wird ferner die Sicherheit und die Zuverlässigkeit von Erderanlagen/Abgrenzeinheiten dadurch erhöht, dass eine kontinuierliche oder regelmäßige Überwachung in kurzen Abständen durchgeführt werden kann.
Für den Fall, dass die Abgrenzeinheit ein erstes Abgrenzmodul und ein zweites Abgrenzmodul aufweist, welches zum ersten Abgrenzmodul parallel geschaltet ist und wobei das erste Abgrenzmodul als Reihenschwingkreis ausgebildet ist, ist eine Weiterbildung des Verfahrens dadurch kennzeichnet, dass der Teil-Wechselstrom, der über das erste Abgrenzmodul fließt, mittels eines zweiten Strom-Messwiderstandes gemessen wird und dass mittels der Fernüberwachungseinheit aus der Wechselspannung der Erderanlage dividiert durch den Teil-Wechselstrom des ersten Abgrenzmoduls der Innenwiderstand des ersten Abgrenzmoduls berechnet und aus der Wechselspannung über der Erderanlage dividiert durch den Gesamt-Wechselstrom der Erderanlage der Innenwiderstand des zweiten Abgrenzmoduls berechnet werden. Dabei wird unter Wechselspannung der Erderanlage die Spannung zwischen der Erdungselektrode und der Rohrleitung verstanden.
Bei eine vorzugsweisen Ausgestaltung wird mittels der Messwert-Erfassungseinheit der Gesamt-Gleichstrom, der über die Erderanlage fließt, an dem ersten Strom-Messwiderstand vorzugsweise kontinuierlich oder in Intervallen gemessen. Alternativ oder zusätzlich wird der Teil-Gleichstrom, der über das erste Abgrenzmodul fließt, an einem zweiten Strom-Messwiderstand gemessen wird, der sich in dem als Reihenschwingkreis ausgebildeten ersten Abgrenzmoduls befindet und dass mittels der Fernüberwachungseinheit die gemessenen Gleichstromwerte zur Erkennung von Gleichstrom-Leckströmen angezeigt werden.
Schließlich beinhaltet die Erfindung die ganz besonders vorteilhafte Weiterentwicklung, die ein Transformatorbauteil mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung beinhaltet, wobei der von der Erderanlage abgeleiteten Wechselstrom in die Primärwicklung des Transformatorbauteils eingespeist wird und die Sekundärwicklung des Transformatorbauteils die Ladespannung für einen Akkumulator zur Verfügung stellt, der vorzugsweise die Messwert-Erfassungseinheit netzunabhängig mit Strom versorgt.
Vorzugsweise ist die Sekundärwicklung elektrisch mit einer Ladeelektronik verbunden, mit der die Betriebsspannung des Akkumulators eingestellt und/oder bedarfsweise verändert werden kann.
Die Erfindung, weitere Vorteile sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung soll durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt werden. Es ist auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Merkmale mit anderen Merkmalen aus anderen Figuren und/oder der Beschreibung zu kombinieren.
Es zeigen in schematischer Darstellung:

1: ein schematisch dargestelltes System zur Überwachung einer kathodisch geschützten, hochspannungsbeeinflussten Rohrleitung.

In 1 ist ein System 1 zur Überwachung einer erdverlegten kathodisch geschützten Rohrleitungen 2 dargestellt, die mit Wechselstrom von einer benachbarten Hochspannungsfreileitung 3 beeinflusst wird. Die Rohrleitung 2 ist mittels eines Schutzstromgerätes 4 kathodisch geschützt, das sekundärseitig elektrisch einerseits mit der Rohrleitung 2 und andererseits mit mindestens einer erdverlegten Anode 5 verbunden ist. Die Rohrleitung 2 und die Anode 5 sind im Erdreich verlegt, das bekanntlich eine elektrolytische Wirkung hat. Der Schutzstrom dient dazu, an die Rohrleitung 2 eine elektrische negative Spannung anzulegen, um Korrosion zu verhindern.
Mit der Rohrleitung ist eine Erderanlage 6 zum Schutz der Rohleitung gegen unzulässige Berührungsspannung elektrisch verbunden. Die Erderanlage weist eine Anschlussleitung 7 und eine erdverlegte Erdungselektrode 8 auf. Mit der Erderanlage 6 wird der Wechselstrom von der Rohrleitung 2 abgeleitet. Über den Strompfad der Erderanlage wird die Wechselspannung, die die Rohrleitung 2 beaufschlagt, auf einen unkritischen Wert herabgesetzt. Die in die Rohrleitung 2 eingekoppelten Wechselspannungen werden somit auf einen für Personen kritischen Berührungsspannungspegel begrenzt. Die Erderanlage 6 weist vorzugsweise eine einzige Erdungselektrode 8 auf. Parallel zu der Erderanlage 6 ist ein Hilfserder 9 geschaltet, der zu Messzwecken dient.
Mittels einer Abgrenzeinheit 10, die einerseits elektrisch mit der Rohrleitung 2 und anderseits elektrisch mit der Erdungselektrode 8 verbunden ist, wird eine gleichstrommäßige Trennung der Rohrleitung 2 von der Erdungselektrode 8 bewirkt.
Die Abgrenzeinheit 10 weist ein erstes Abgrenzmodul 10a auf, welches als Reihenschwingkreis ausgebildet ist, bei dem es sich um einen ungepolten Folienkondensator 10a' in Reihenschaltung mit einer Drosselspule 10a" handelt.
Die Abgrenzeinheit 10 weist ein zweites Abgrenzmodul 10b auf, das zum ersten Abgrenzmodul 10a parallel geschaltet ist und dass im Ausführungsbeispiel als sogenannte Thyristor-Abgrenzeinheit ausgebildet ist und welches einen elektronischen Leistungsschalter 10b' und einen polarisierten Elektrolytkondensator 10b" aufweist. Der Leistungsschalter 10b` schließt, wenn ein in die Rohrleitung 2 induzierter Wechselstrom einen eingestellten Wechselspannungs-Schwellwert überschreitet und dient als Schutz für das erste Abgrenzmodul 10a, welches hochohmiger ist als das zweite Abgrenzmodul 10b. Andere Ausführungen des zweiten Abgrenzmoduls 10b sind möglich. So könnte auf den polarisierten Elektrolytkondensator 10b" verzichtet werden.
Die Einstellung der Schaltschwelle des Leistungsschalters 1b' erfolgt über ein nicht dargestelltes Steuerteil. Die aktuelle Wechselspannung, die mit dem Schwellwert bzw. der Schaltschwelle verglichen wird, kann auf einfache Art und Weise mittels des Hilfserders 9 gemessen werden.
Anstelle der Thyristor-Abgrenzeinheit könnte auch ein nach einem anderen Prinzip arbeitendes Abgrenzmodul eingesetzt werden. Anstelle des Leistungsschalters könnte auch ein mechanischer Schalter eingesetzt werden, der elektrisch ansteuerbar ist.
Eine Messwert-Erfassungseinheit 11 weist eine integrierte Kommunikationseinheit 12 auf, die in Kommunikationsverbindung mit einer Fernüberwachungseinheit 13 steht und die gemessenen Daten mittels gängiger Schnittstellen und Datenübertragungs-Standards (WLAN, GSM, UMTS, USB, LAN usw.) überträgt.
Mittels der Messwert-Erfassungseinheit 11 werden kontinuierlich oder periodisch, vorzugsweise alle fünf Minuten Strom- und Spannungswerte der Erderanlage 6 und/oder der Abgrenzeinheit 10 erfasst und kontinuierlich oder periodisch, vorzugsweise jede Sekunde gespeichert. Die Kommunikationseinheit 12 dient der Übertragung der Messwerte zu der Fernüberwachungseinheit 13, die sich örtlich entfernt von dem Ort der Messungen in der Fernüberwachungszentrale des Betreibers der Rohrleitung oder einem Rechenzentrum befindet. Die gespeicherten Messwerte werden von der Kommunikationseinheit 12 kontinuierlich oder periodisch zu der Fernüberwachungseinheit 13 übertragen.
In der Fernüberwachungseinheit 13 wird kontinuierlich die Höhe des Wechselstroms, der die Rohrleitung beeinflusst, angezeigt, so dass auf einfache Art und Weise eine Fernüberwachung der jeweiligen Wechselstrombeaufschlagung ermöglicht wird.
Ferner werden aus den übertragenen Strom-/Spannungswerten in Echtzeit Widerstandswerte berechnet, die für die Funktionsfähigkeit der Erderanlage und/oder der Abgrenzeinheit 10 charakterisierend sind.
Die Erderanlage weist einen ersten Strom-Messwiderstand 14 in Form eines Shunts, d. h. eines niederohmigen Widerstands auf, an dem kontinuierlich der Gesamt-Wechselstrom, der über die Erderanlage 6 fließt, gemessen wird. Die Messwert-Erfassungseinheit 11 erfasst kontinuierlich die Wechselspannung zwischen der Erderanlage 6 und der Rohrleitung 2 sowie die Wechselspannung zwischen der Erderanlage 6 und einem Hilfserder 9.
In der Fernüberwachungseinheit 13 wird kontinuierlich oder in Interwallen zentral aus der Differenz der gemessenen Wechselspannungen, dividiert durch den Gesamt-Wechselstrom, der über die Erdungsanlage fließt, der Erdausbreitungswiderstand der Erderanlage 6 berechnet. Der Erdausbreitungswiderstand muss möglichst niederohmig sein, um den Wechselstrom zuverlässig abzuleiten. Wenn die Berechnung des Erdausbreitungswiderstand ergibt, dass der Erdausbreitungswiderstand zu hochohmig ist, können Reparaturmaßnahmen eingeleitet werden.
Zudem wird an einem zweiten Strom-Messwiderstand 15 in Form eines Shunts, der sich in dem Reihenschwingkreis, der das erste Abgrenzmodul 10a bildet, befindet, kontinuierlich oder periodisch, beispielsweise alle fünf Minuten, der Teil-Wechselstrom, der über den Reihenschwingkreis fließt, gemessen.
Die Fernüberwachungseinheit 13 errechnet zentral, vorzugsweise in Echtzeit, aus der Wechselspannung über der Erderanlage 6, d. h. aus der Wechselspannung zwischen der Erdungselektrode 8 und der Rohrleitung 2, dividiert durch den gemessenen Teil-Wechselstrom, gemessen an dem zweiten Strom-Messwiderstand 15, den Innenwiderstand des Reihenschwingkreises, der das erste Abgrenzmodul 10a bildet.
Die Fernüberwachungseinheit 13 errechnet ferner aus der Wechselspannung über der Erderanlage 6, dividiert durch den Gesamt-Wechselstrom, der über die Erderanlage 6 fließt, den Innenwiderstand des zweiten Abgrenzmoduls 10b der Abgrenzeinheit 10.
Die errechneten Innenwiderstands-Werte werden zentral angezeigt, um die Funktionsfähigkeit der Abgrenzeinheit zu überwachen und/oder um Veränderungen feststellen zu können.
Die berechneten Widerstandswerte können mit Sollwerten verglichen werden. Wenn die errechneten Werte in unzulässiger Weise von den Sollwerten abweichen, können unmittelbar Maßnahmen, insbesondere Reparaturmaßnahmen ergriffen werden, um den betriebsbereiten Zustand der Erderanlage und/oder der Abgrenzeinheit wieder herzustellen.
Mittels der Messwert-Erfassungseinheit 11 werden zusätzlich an dem ersten Strom-Messwiderstand 14 der Gesamt-Gleichstrom der über die Erderanlage fließt und/oder an dem zweiten Strom-Messwiderstand 15 der Teil-Gleichstrom, der über das erste Abgrenzmodul 10a fließt, gemessen und zu der Fernüberwachungseinheit übertragen.
Im Betriebszustand der Erderanlage darf kein Gleichstrom fließen, weil der kathodischer Schutzstrom nicht abgeleitet werden soll. Fließen dennoch Gleichströme, handelt es sich um unerwünschte Leckströme, die anhand der Messwerte, die von der Fernüberwachungseinheit 13 kontinuierlich oder periodisch zentral angezeigt werden, auf einfache Art und Weise im Rahmen der Fernüberwachung festgestellt werden können.
Mittels der Fernüberwachungseinheit 13 können aus den Messwerten zusätzliche Aussagen über die Funktionsfähigkeit weiterer Bauteile der Abgrenzeinheit 10 zentral abgeleitet werden:
Fließt ein geringerer Wechselstrom im Strompfad des Reihenschwingkreises als im Hauptstrompfad der Erderanlage, ist das zweite Abgrenzmodul 10b über die Steuereinheit eingeschaltet worden. Die Ein- und Ausschaltpunkte der Steuereinheit werden einmalig bei der Inbetriebnahme eingestellt und protokoliert. Anhand der gemessenen Wechselspannung zwischen der Rohrleitung 2 und dem Hilfserder 9 und der Asymmetrie im Strompfad des ersten und des zweiten Abgrenzmodul 10a, 10b können diese Schaltpunkte zentral überprüft werden.
Es findet eine Fernüberwachung statt, unter der Maßnahmen von einer örtlich von der Rohrleitung und/oder der Erderanlage/Abgrenzenheit zentralen Stelle zu verstehen sind, die dazu dienen, jederzeit den Ist-Zustand der überwachten Einheit festzustellen und zu beurteilen.
An den Standorten der Erderanlagen ist keine Niederspannungsversorgung (230Vac) vorhanden. Um kontinuierlich Messwerte zu erhalten, beispielsweise in Intervallen von einigen Minuten oder Sekunden, benötigt die Messwerterfassungseinheit relativ viel Strom, so dass eine Stromversorgung mittels Batterien nicht praktikabel wäre, weil die Batterien oft getauscht werden müssten.
Daher wird im Rahmen der Erfindung der abgeleitete Wechselstrom in die Primärwicklung eines Transformatorbauteil 16 eingespeist. Die Sekundärwicklung stellt die Ladespannung für einen Akkumulator 17 zur Verfügung, der die Messwert-Erfassungseinheit 11 netzunabhängig mit Strom versorgt. Es könnten auch andere Geräte mit Strom netzunabhängig versorgt werden
Die Sekundärwicklung des Transformatorbauteil 16 ist auf nicht dargestellte Weise elektrisch mit einer nicht dargestellten Ladeelektronik verbunden, mit der die jeweilige Betriebsspannung des Akkumulators eingestellt und/oder verstellt werden kann.
Das Transformatorbauteil 16 ist an unterschiedliche Wechselstrom-Bereiche anpassbar.
An den Akkumulator 17 ist ein nicht dargestellter Spannungswandler angeschlossen, der vorzugsweise einstellbar ist.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft zu verstehen. Merkmale oder Verfahrensschritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, können auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Verfahrensschritten anderer beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden, ohne den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen.
Die Merkmale, welche zusammen mit anderen Merkmalen beschrieben sind, definieren unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung.
Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungen möglich. Schließlich wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „aufweisend“ keine Bauteile oder Elemente ausschließt, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen keine Einschränkung darstellen und dass „ein“ oder „eine“ eine Vielzahl einschließt.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Rohrleitung
3: Hochspannungsfreileitung
4: Schutzstromgerät
5: Anode
6: Erderanlage
7: Anschlussleitung
8: Erdungselektrode
9: Hilfserder
10: Abgrenzeinheit
10a: erstes Abgrenzmodul
10a': Folienkondensator
10a'': Drossel
10b: zweites Abgrenzmodul
10b': Schalter
10b": Polarisierter Elektrolytkondensator
11: Messwert-Erfassungseinheit
12: Kommunikationseinheit
13: Fernüberwachungseinheit
14: erster Strom-Messwiderstand
15: zweiter Strom-Messwiderstand
16: Transformatorbauteil
17: Akkumulator

Claims

System zur Überwachung einer erdverlegten kathodisch geschützten und mit Wechselstrom beeinflussten Rohrleitung oder dergleichen, umfassend, mindestens eine Erderanlage (6), über die Wechselstrom von der Rohrleitung (2) ableitbar ist, wobei die Erderanlage (6) eine Erdungselektrode (8) aufweist, die elektrisch mit der Rohrleitung (2) verbunden ist, eine Abgrenzeinheit (10), die elektrisch mit der Rohrleitung (2) und der Erdungselektrode (8) verbunden ist und die eine gleichstrommäßige Trennung der Rohrleitung (2) von der Erdungselektrode (8) bewirkt, gekennzeichnet durch, mindestens eine Messwert-Erfassungseinheit (11), die dazu eingerichtet ist, kontinuierlich oder periodisch Strom- und Spannungswerte der Erderanlage (6) und/oder der Abgrenzeinheit (10) zu messen und zu speichern, eine Kommunikationseinheit (12), die zur Übertragung der Messwerte in Kommunikationsverbindung mit der Messwert-Erfassungseinheit (11) und einer Fernüberwachungseinheit (13) steht, wobei die Fernüberwachungseinheit (13) dazu eingerichtet ist, die Wechselspannung, mit der die Rohrleitung (2) beeinflusst ist, anzuzeigen und/oder aus den übertragenen Strom- und Spannungsmesswerten diejenigen Widerstandswerte, die für die Funktionsfähigkeit der Erderanlage (6) und/oder der Abgrenzeinheit (10) charakterisierend sind, zu berechnen und anzuzeigen und/oder mit Sollwerten zu vergleichen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernüberwachungseinheit (13) dazu eingerichtet ist, mindestens den Erdausbreitungswiderstand der Erderanlage (6) und/oder mindestens einen Innenwiderstand der Abgrenzeinheit (10) zu berechnen.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu der Erderanlage (6) ein Hilfserder (9) geschaltet ist, dass die Erderanlage (6) einen ersten Strom-Messwiderstand (14) aufweist, an dem der Gesamt-Wechselstrom, der über die Erderanlage (6) fließt, messbar ist, dass die Messwert-Erfassungseinheit (11) dazu eingerichtet ist, die Wechselspannung zwischen der Erdungselektrode (8) und der Rohrleitung (2) und die Wechselspannung zwischen der Erdungselektrode (8) und dem Hilfserder (9) zu messen und dass die Fernüberwachungseinheit (14) dazu eingerichtet ist, aus der Differenz der gemessenen Wechselspannungen dividiert durch den gemessenen Gesamt-Wechselstrom den Erdausbreitungswiderstand der Erderanlage (6) zu berechnen.
System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgrenzeinheit (10) ein erstes Abgrenzmodul (10a) und ein dazu parallel geschaltetes zweites Abgrenzmodul (10b) aufweist, dass das erste Abgrenzmodul (10a) als Reihenschwingkreis ausgebildet ist, dass das zweite Abgrenzmodul (10b) einen Schalter (10b') aufweist, der schließt, wenn eine in die Rohrleitung (2) induzierte Wechselspannung einen eingestellten Wechselspannungs-Schwellwert überschreitet, dass sich in dem als Reihenschwingkreis ausgebildeten ersten Abgrenzmodul (10a) ein zweiter Strom-Messwiderstand (15) befindet und dass die Messwert-Erfassungseinheit (11) dazu eingerichtet ist, die Wechselspannung über der Erderanlage (6) zu messen, den Gesamt-Wechselstrom der über die Erderanlage (6) fließt, an dem ersten Strom-Messwiderstand (14) und den Teil-Wechselstrom der über das erste Abgrenzmodul (10a) fließt, an dem zweiten Strom-Messwiderstand (15) zu messen und dass die Fernüberwachungseinheit (13) dazu eingerichtet ist, aus der Wechselspannung der Erderanlage (6) dividiert durch den gemessenen Teil-Wechselstrom den Innenwiderstand des ersten Abgrenzmoduls (10a) zu berechnen und aus der Wechselspannung, dividiert durch den Gesamt-Wechselstrom, der über die Erderanlage (6) fließt, den Innenwiderstand des zweiten Abgrenzmoduls (10b) zu berechnen.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwert-Erfassungseinheit (11) zusätzlich dazu eingerichtet ist, an dem ersten Strom-Messwiderstand (14) den Gesamt-Gleichstrom der über die Erderanlage (6) fließt und/oder an dem zweiten Strom-Messwiderstand (15) den Teil-Gleichstrom, der über das erste Abgrenzmodul (10a) fließt, zu messen und dass die Fernüberwachungseinheit (13) dazu eingerichtet ist, die gemessenen Gleichstromwerte zur Erkennung von Gleichstrom-Leckströmen anzuzeigen.
System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Transformatorbauteil (16) mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, wobei der abgeleitete Wechselstrom in die Primärwicklung einspeisbar ist und die Sekundärwicklung die Ladespannung für einen Akkumulator (17) zur Verfügung stellt, der vorzugsweise die Messwert-Erfassungseinheit (11) mit Strom versorgt.
System nach einem der Ansprüche 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung des Transformatorbauteils (16) elektrisch mit einer Ladeelektronik verbunden ist, die eingerichtet ist, die Betriebsspannung des Akkumulators (17) einzustellen und/oder zu verstellen.
System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Transformatorbauteil (16) an unterschiedliche Wechselstrom-Bereiche anpassbar ist.
System nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Akkumulator (17) ein Spannungswandler angeschlossen ist, der vorzugsweise einstellbar ist.
Verfahren zur Überwachung einer erdverlegten kathodisch geschützten und mit Wechselstrom beeinflussten Rohrleitung oder dergleichen, wobei der Wechselstrom von der Rohrleitung (2) mittels mindestens einer Erderanlage (6) abgeleitet wird, wobei die Erderanlage (6) mindestens eine Erdungselektrode aufweist, die elektrisch mit der Rohrleitung (2) verbunden ist, wobei eine gleichstrommäßige Trennung der Rohrleitung (2) von der Erderanlage (6) mittels einer Abgrenzeinheit (10) erfolgt, die elektrisch mit der Rohrleitung (2) und der Erdungselektrode (8) verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte, - Kontinuierliches Erfassen und Speichern von Strom- und Spannungswerten der Erderanlage (6) und/oder der Abgrenzeinheit (10) vor Ort mittels mindestens einer Messwert-Erfassungseinheit (11), - Übertragen der Messwerte mittels einer Kommunikationseinheit (12) zu einer Fernüberwachungseinheit (13), - Anzeigen der Wechselspannung, die die Rohrleitung (2) beeinflusst und/oder - Berechnen von Widerstandswerten, die für die Funktionsfähigkeit der Erderanlage (6) und/oder der Abgrenzeinheit (10) charakterisierend sind, aus den übertragenen Strom- und Spannungsmesswerten und Anzeigen der berechneten Widerstandswerte und/oder Vergleichen der berechneten Widerstandswerte mit Sollwerten mittels der Fernüberwachungseinheit.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Messwert-Erfassungseinheit (11) der Gesamt-Wechselstrom, der über die Erderanlage (6) fließt, mittels eines ersten Strom-Messwiderstandes (14) gemessen wird und die Wechselspannung zwischen der Erdungselektrode (8) und der Rohrleitung (2) sowie die Wechselspannung zwischen der Erdungselektrode (8) und einem Hilfserder (9) gemessen werden, dass die Messwerte mittels der Kommunikationseinheit (12) zu der Fernüberwachungseinheit (13) übertragen werden und dass mittels der Fernübertragungseinheit (13) aus der Wechselspannungsdifferenz zwischen der Erdungselektrode (8) und dem Hilfserder (9), dividiert durch den gemessenen Gesamt-Wechselstrom der Erdausbreitungswiderstand der Erderanlage (8) berechnet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, wobei die Abgrenzeinheit (10) ein erstes Abgrenzmodul (10a) und ein zweites Abgrenzmodul (10b) aufweist, welches zum ersten Abgrenzmodul (10a) parallel geschaltet ist und wobei das erste Abgrenzmodul (10a) als Reihenschwingkreis ausgebildet ist, dadurch kennzeichnet, dass der Teil-Wechselstrom, der über das erste Abgrenzmodul (10a) fließt, mittels eines zweiten Strom-Messwiderstandes (15) gemessen wird und dass mittels der Fernüberwachungseinheit (13) aus der Wechselspannung zwischen der Erdungselektrode (8) und der Rohrleitung (2), dividiert durch den gemessenen Teil-Wechselstrom des ersten Abgrenzmoduls (10a), der Innenwiderstand des ersten Abgrenzmoduls (10a) berechnet und aus der Wechselspannung zwischen der Erdungselektrode (8) und der Rohrleitung (2) dividiert durch den Gesamt-Wechselstrom der über die Erderanlage (6) fließt, der Innenwiderstand des zweiten Abgrenzmoduls (10b) berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Messwert-Erfassungseinheit (11) der Gesamt-Gleichstrom, der über die Erderanlage (6) fließt, an dem ersten Strom-Messwiderstand (14) gemessen wird, der sich in der Erderanlage (6) befindet und/oder dass der Teil-Gleichstrom, der über das erste Abgrenzmodul (10a) fließt, an dem zweiten Strom-Messwiderstand (15) gemessen wird, der sich in dem ersten Abgrenzmoduls (10a) befindet und dass mittels der Fernüberwachungseinheit (13) die gemessenen Gleichstromwerte zur Erkennung von Gleichstrom-Leckströmen angezeigt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch kennzeichnet, dass die Erderanlage (6) elektrisch mit einem Transformatorbauteil (16) mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung verbunden ist, dass der von der Erderanlage (6) abgeleitete Wechselstrom in die Primärwicklung des Transformatorbauteils (16) eingespeist wird und dass die Sekundärwicklung die Ladespannung für einen Akkumulator (17) zur Verfügung stellt, der vorzugsweise die Messwert-Erfassungseinheit (11) mit Strom versorgt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch kennzeichnet, dass die Sekundärwicklung des Transformatorbauteils (16) elektrisch mit einer Ladeelektronik verbunden ist, mit der die Betriebsspannung des Akkumulators (17) eingestellt und/oder verändert wird und/oder dass an den Akkumulator (17) ein Spannungswandler angeschlossen ist, der vorzugsweise einstellbar ist.