DE10201973A1

DE10201973A1 - Thermographieverfahren und Vorrichtung zur Überprüfung elektrischer Leitungen

Info

Publication number: DE10201973A1
Application number: DE2002101973
Authority: DE
Inventors: Rolf Sandvoss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-19
Publication date: 2002-08-01

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lokalisierung eines Defektes (3) an einem durch ein Medium (12) verdeckten elektrischen Leiter (4). Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass an den elektrischen Leiter (4) eine zu einer Wärmeentwicklung im Bereich des Defektes (3) führende Spannung angelegt wird, die mittels eines Thermographiegerätes (14) durch das den elektrischen Leiter verdeckende Medium hindurch (8) nachweisbar ist. Die Vorrichtung umfasst eine an den elektrischen Leiter (4) anschließbare Hochspannungsquelle (2) und ein derart angeordnetes und bewegbares Thermographiegerät (14), dass mit diesem Temperaturunterschiede über die gesamte Länge des elektrischen Leiters (4) nachweisbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lokalisierung eines Defektes an einem verdeckten elektrischen Leiter.

Defekte in Stromleitungen (z. B. Steigleitungen) sind besonders dann un günstig, wenn die Stromleitungen in Mauern, Wänden bzw. unter Putz ver legt sind. Durch versehentliches Einschlagen von Nägeln oder Einschrauben von Schrauben in eine Stromleitung können Defekte wie beispielsweise Iso lationsfehler oder Leitungsunterbrechungen hervorgerufen werden. Da in solchen Fällen die genaue Position des Schadens bekannt ist, ist es oftmals möglich, die Stromleitungen örtlich zu reparieren, sodass ein Austausch der gesamten Stromleitung bzw. ein Verlegen einer Ersatzleitung entfallen kann. Werden die genannten Defekte jedoch beispielsweise durch alterungsbe dingte Porosität der Isolierungen oder Bewegungen im Gemäuer hervorgeru fen, muss für eine Reparatur zunächst die Position des Schadens in der Stromleitung bzw. in der Wand lokalisiert werden. Dies kann beispielsweise durch Anlegen einer sinusförmigen Spannung erfolgen, die bei einem voll ständigen Durchbruch der Leitung an der Bruchstelle reflektiert wird. Über eine messbare Phasenverschiebung der Sinuskurven ist dann die Länge der intakten Stromleitung vom angeschlossenen Messgerät bis zum Defekt bere chenbar. Ein solches Verfahren setzt jedoch voraus, dass der genaue Verlauf der Stromleitung bekannt ist, um über die berechnete Länge der intakten Stromleitung den Defekt auffinden zu können.

Weiterhin führt dieses Verfahren nur dann zum Erfolg, wenn die Stromlei tung durch den Defekt vollständig unterbrochen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges Verfahren oder eine Vorrichtung zur Lokalisierung von Defekten elektrischen Leitern zu schaffen, die nicht sichtbar innerhalb oder hinter einem Medium verlaufen und deren genauer Verlauf nicht bekannt ist. Dabei sollen mittels des Verfahrens oder der Vorrichtung neben vollständigen Leitungsbrüchen auch Isolationsfehler an elektrischen Leitern lokalisierbar sein. Der Defekt sollte dabei schnell und einfach auffindbar sein.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren erreicht, bei dem an den elektrischen Leiter eine zu einer Wärmeentwicklung im Bereich des Defektes führende Spannung angelegt wird, die mittels eines Thermographiegerätes durch das den elektrischen Leiter verdeckende Medium hindurch nachweis bar ist.

Gelöst wird die Aufgabe auch durch eine Vorrichtung, die durch eine an den elektrischen Leiter anschließbare Spannungsquelle und ein derart angeord netes und bewegbares Thermographiegerät, dass mit diesem Temperatur unterschiede über die gesamte Länge des elektrischen Leiters nachweisbar sind.

Mit Hilfe eines Hochspannungsgenerators wird die defekte Stromleitung mit einer Spannung von etwa 1000 bis 10 000 Volt Gleich- und/oder Wechsel strom beaufschlagt. Im Bereich der Fehlerstelle entsteht ein Überschlag, der einen elektrischen Lichtbogen zur Folge hat. Ein solcher Lichtbogen kann eine Temperatur bis zu 3500°C erreichen, und ist deshalb mit Hilfe eines Thermographiegerätes, beispielsweise einer Infrarotkamera, nachweisbar.

Der Hochspannungsgenerator kann die Spannung konstant oder stoßweise abgeben.

Die Höhe der anzulegenden Spannung kann grundsätzlich auch weniger oder mehr als 1000 bis 10 000 Volt betragen, jedoch hat sich dieser Span nungsbereich als vorteilhaft bzw. ausreichend erwiesen.

Im Gegensatz zu den vorgenannten Verfahren und Vorrichtungen zeichnet sich die erfindungsgemäße Methode dadurch aus, dass die Lokalisierung der Defekte auch dann möglich ist, wenn der genaue Verlauf der Stromleitung nicht bekannt ist. Die Lokalisierung erfolgt dabei berührungslos, was wie derum bei schwer zugängliche Mauern oder Wände bzw. hohe Decken vor teilhaft ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oder der erfindungsgemäßen Vor richtung kann ein Defekt einer Stromleitung beispielsweise eine Leitungs unterbrechung aber auch ein Isolationsfehler schnell und effizient in durch Wände oder andere Medien verdeckten Stromleitungen geortet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Ge genstandes bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Figurenbe schreibung und in den Unteransprüchen enthalten. Anhand dem in der bei gefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der elektrische Leiter eine vollständige Leitungsunterbrechung aufweist,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der elektrische Leiter einen Isolationsschaden aufweist.

Fig. 1 und Fig. 2 machen deutlich, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Spannungsquelle 2, insbesondere einem Hochspannungsgenerator, aufweist, der zur Ortung eines Defektes 3 an einen zu überprüfenden elek trischen Leiter 4, anschließbar ist. Der elektrische Leiter 4 ist von einer Iso lationsschicht 6 umgeben. Fig. 1 zeigt als Defekt 3 eine vollständige Lei tungsunterbrechung 8 des elektrischen Leiters 4, wohingegen in Fig. 2 als Defekt 3 lediglich ein Isolationsschaden 10, also eine Beschädigung der den elektrischen Leiter 4 umgebenden Isolationsschicht 6 dargestellt ist. Der elektrische Leiter 4 ist zumindest teilweise von einem Medium 12, beispiels weise einer Mauer oder einer Wand verdeckt oder von diesem umschlossen.

Für der Anschluss der Spannungsquelle 2 an den elektrischen Leiter 4 ist es in der Regel notwendig, den zu überprüfenden elektrischen Leiter 4 zunächst zumindest einseitig, vorzugsweise aber, um beispielsweise Schäden an ange schlossenen Geräten vorzubeugen, möglichst beidseitig freizumachen. Der an den elektrischen Leiter 4 angeschlossene Hochspannungsgenerator 2 stellt dann erfindungsgemäß eine Spannung von etwa 1000 bis 10 000 Volt bereit, was im Bereich des Defektes (Leitungsunterbrechung 8 bzw. ein Iso lationsschaden 10) zu einer relativ starken Wärmeentwicklung führt. Mit Hilfe eines Thermographiegerätes 14 ist diese Wärmeentwicklung mess- bzw. darstellbar, wodurch der Defekt genau lokalisiert werden kann. Dabei kann der Hochspannungsgenerator 2 sowohl Gleich- als auch Wechselstrom be reitstellen, der konstant oder stoßweise abgegeben wird.

Die vollständige Leitungsunterbrechung 8 gemäß Fig. 1 führt beispielsweise zu einem Überschlag, der einen elektrischen Lichtbogen zur Folge hat. Ein solcher Lichtbogen kann eine Temperatur von bis zu 3500°C erreichen und ist somit mit Hilfe des Thermographiegerätes 14 leicht lokalisierbar.

Ein Leitungsschaden 10 gemäß Fig. 2 führt zu einem Strompfad (Kriech strom) von einigen kΩ durch das umgebende Medium 12, da insbesondere eine Wand bzw. der Putz niemals vollständig isoliert ist. Die in das Medium 12 abfließende Leistung wird in Wärme umgesetzt und ist mit Hilfe des Thermographiegerätes 14 ebenfalls nachweisbar.

Der elektrische Leiter 4, beispielsweise eine Steigleitung oder handelsübliche Verteilleitung, wie sie in Gebäuden mit einer 220 Volt/16 A-Stromversor gung eingesetzt werden, erwärmt sich dabei aufgrund seiner hohen elektri schen Leitfähigkeit (z. B. bei Kupfer 1,55 × 10^-6 Ω x cm) nur minimal.

Ebenfalls ist die Überwachung von Blitzschutzanlagen mit Hilfe des erfin dungsgemäßen Verfahrens leicht und sicher möglich.

Blitzschutzanlagen gliedern sich in den "äußeren" und den "inneren" Blitz schutz.

Der äußere Blitzschutz besteht aus Fangeinrichtungen auf dem Dach, die möglichst viele Ableitungen zur Erde haben. Die Ableitungen enden in der Erdungsanlage, die aus Fundament-, Oberflächen- oder Tiefenerdern be steht. Metallene Fangstangen und - leitungen verbinden die Fangeinrichtung auf dem Dach mit der Erdungsanlage. Die Erdungsanlage leitet dann den Blitzstrom in die Erde ab.

Unter innerem Blitzschutz versteht man Maßnahmen gegen die schädlichen Auswirkungen des Blitzstromes und seiner elektromagnetischen Felder auf metallene Installationen und elektrische Anlagen in Gebäuden. Zu diesem Zweck können eine oder mehrere Potentialausgleichschienen installiert wer den.

Defekte sowohl des äußeren als auch des inneren Blitzschutzes sind mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgrund der Wärmeentwicklung im Bereich des Defektes leicht nachweisbar.

Als Thermographiegerät 14 hat sich eine Infrarotkamera als geeignet erwie sen, die Temperaturunterschiede kleiner 0,1 K darstellen kann. Jedoch ist auch eine Messung mit anderen berührungslosen Temperaturmessmethoden denkbar.

Die anzulegende Spannung von 1000 bis 10 000 Volt stellt lediglich einen besonders vorteilhaften Spannungsbereich dar, der jedoch das Verfahren bzw. die Vorrichtung nicht auf diesen Bereich begrenzen soll.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung machen es möglich, einen Defekt an einem elektrischen Leiter 4 schnell und einfach zu lokalisieren, auch wenn der genaue Verlauf des nicht sichtbaren elektrischen Leiters 4 nicht bekannt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten beschriebenen Ausführungsbei spiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen.

Claims

1. Verfahren zur Lokalisierung eines Defektes (3) an einem durch ein Me dium (12) verdeckten elektrischen Leiter (4), dadurch gekennzeichnet, dass an den elektrischen Leiter (4) eine zu einer Wärmeentwicklung im Bereich des Defektes (3) führen de Spannung angelegt wird, die mittels eines Thermographiegerätes (14) durch das den elektrischen Leiter verdeckende Medium hindurch (8) nachweisbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den elektrischen Leiter (4) anzulegende Spannung von einem Hochspannungsgenerator bereitgestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die anzulegende Spannung etwa 1000 bis 10 000 Volt beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermographiegerät (14) als Infrarotkamera ausgeführt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (2) Wechselstrom bereitstellt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (2) Gleichstrom bereitstellt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Defekt (3) des elektri schen Leiters (4) durch eine Leitungsunterbrechung (8) bedingt ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Defekt (3) des elektri schen Leiters (4) durch einen Isolationsschaden (10) bedingt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (4) unter Putz verlegt ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (4) innerhalb einer gemauerten Fläche verlegt ist.

11. Vorrichtung zur Lokalisierung eines Defektes (3) an einem durch ein Medium (12) verdeckten elektrischen Leiter (4), gekennzeichnet durch eine an den elektrischen Leiter (4) anschließbare Spannungsquelle (2) und ein derart angeordnetes und bewegbares Thermographiegerät (14), dass mit diesem Temperaturun terschiede über möglichst die gesamte Länge des elektrischen Leiters (4) nachweisbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die an den elektrischen Leiter (4) anzulegende Spannung von einem Hochspannungsgenerator bereitgestellt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die anzulegende Spannung etwa 1000 bis 10 000 Volt beträgt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermographiegerät (14) als Infrarotkamera ausgeführt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (2) Wechselstrom bereitstellt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet; dass die Spannungsquelle (2) Gleichstrom bereitstellt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Defekt (3) des elektri schen Leiters (4) durch eine Leitungsunterbrechung (8) bedingt ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Defekt (3) des elektri schen Leiters (4) durch einen Isolationsschaden (10) bedingt ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (4) unter Putz verlegt ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (4) innerhalb einer gemauerten Fläche verlegt ist.