DE1798772U

DE1798772U - SEARCH ARRANGEMENT FOR DETERMINING FAULT LOCATION IN CABLES.

Info

Publication number: DE1798772U
Application number: DES29361U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-01-15
Filing date: 1959-01-15
Publication date: 1959-10-29

Description

Suchanordnung zur Ermittlung des Fehlerortes in Kabeln Es ist bekannt, zur Ermittlung des Fehlerortes in das Kabel Ströme einzuspeisen und den Verlauf der Kabeltrasse mit Hilfe einer Such. spule abzutasten, um an einer charakteristischen Änderung des das Kabel umgebenden Magnetfeldes die Fehlerstelle zu erkennen. Während dieses induktive Suchverfahren bei Fehlerstellen, die aus einem mehradrigen Kurzschluß, entweder zwischen mehreren Adern oder zwischen mehreren Adern und dem Kabelmantel bestehen, einwandfreie Meßergebnisse zeigt, weil der eingespeiste strom stets über eine aus zwei Adern gebildete Schleife ohne Benutzung des Kabelmantels geführt werden kann, bestehen bei der Ermittlung von einadrigen Mantelschlüssen erhebliche Schwierigkeiten, da hier zur Stromfüh- rung nur die schadhafte Ader und der Sabelsantel zur Verfügung ste- hen. Liegt die schadhafte Ader konzentrisch im Kabelmantel. so sind das vom Strom in der fehlerhaften Ader und das vom entgegen- gerichteten Strom auf dem Kabelmantel hervorgerufene Magnetfeld gleich groß und entgegengesetzt gerichtet, so daß mittels einer Suchspule an sich kein äußeres Magnetfeld feststellbar ist. Ein Unterschied in den bei den Magnetfeldern tritt lediglich dadurch auf, daß ein Teil der auf dem Kabelmantel fließenden Strome in das Erdreich abfließt und auf Undefinierten Strombahnen zur Einspeisungsstelle zurückfließt.Search arrangement for determining the fault location in cables It is known to feed currents into the cable to determine the fault location and to trace the course of the cable route with the aid of a search. coil to scan in order to identify the fault location by a characteristic change in the magnetic field surrounding the cable. While this inductive search procedure for faults that consist of a multi-core short circuit, either between several cores or between several cores and the cable sheath, shows perfect measurement results because the current fed in can always be routed through a loop made up of two cores without using the cable sheath, there are considerable difficulties in the determination of single-core sheath shorts, since only the damaged vein and the sabel sheath are available. hen. Is the damaged wire concentric in the cable jacket? so are that of the current in the faulty wire and that of the opposite Directed current on the cable sheath evoked magnetic field equal in size and directed in opposite directions, so that by means of a Search coil per se no external magnetic field can be determined. A difference in the magnetic fields only occurs because of this on that part of the currents flowing on the cable jacket in the soil drains off and flows back to the feed point on undefined current paths.

Die Neuerung befaßt sich mit einer Suchanordnung zur Ermittlung des Fehlerortes bei einadrigen Mantelschlüssen in Kabeln, in die entweder zwischen der fehlerhaften Ader und einer gesunden Ader oder zwischen der fehlerhaften Ader und dem Kabelmantel getastete Hochfrequenzspannungen eingespeist werden. Diese Suchanordnung gemäß der Neuerung besteht aus zwei quer zur Kabelrichtung is Abstand nebeneinander angeordneten. der Erdoberfläche zugewandten und über der Kabeltrasse entlangzuführenden Flächenelektroden, an die ein selektiver Empfänger angeschlossen ist. Bei Verwendung dieser Suohanordnung ist die rstelle durch ein am Fehlerort auftretendes maximum des elektrischen Feldes deutlich erkennbar.The innovation deals with a search arrangement for determining the Location of the fault in single-core sheath shorts in cables in which either the faulty wire and a healthy wire or between the faulty wire and The cable sheath sensed high-frequency voltages are fed. This search arrangement according to the innovation consists of two transverse to the cable direction is spaced next to each other arranged. facing the earth's surface and along the cable route Surface electrodes to which a selective receiver is connected. Using This sub-arrangement is the point of a maximum occurring at the fault location of the electric field clearly visible.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Suchanordnung gemäß der Neuerung werden als Hochfrequenzspannungen eine Folge von eine beschränkte Periodenzahl aufweisenden abklingenden Wellenzügen verwendet. Dabei ist es zweckmäßig, diese Wellenzüge in gleichbleibenden Zeitabständen in das Kabel einzuspeisen, so daß sich eine konstante Folgefrequenz dieser Wellenzüge von beispielsweise 500 Hz ergibt. Als Generator für die Wellenzüge kann beispielsweise ein durch eine Funkenentladung über eine Funkenstrecke angestoßener Schwingungskreis dienen.In a preferred embodiment of the search arrangement according to As high-frequency voltages, the innovation is a sequence of a limited number of periods having evanescent wave trains used. It is useful to do this Feed wave trains into the cable at constant time intervals so that results in a constant repetition frequency of these wave trains of, for example, 500 Hz. A spark discharge can be used as a generator for the wave trains The oscillation circuit triggered by a spark gap is used.

Fig. 1 zeigt die Suchanordnung und das eine Fehlerstelle aufueisende Kabel im Querschnitt, während in Fig. 2 die Suehanordnung und die Kabeltrasse in Draufsicht dargestellt sind. Die Suchanordnung besteht aus den beiden im Abstand nebeneinander angeordnetten der Erdoberfläche zugewandten Flächenelektroden 1 und 2, die an einem Gestell 3 befestigt sind. Dieses Gestell ermöglicht eine Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Flächenelektroden 1 und 2 und dient gleichzeitig als Tragorgan für die Suchanordnung. Die beiden Flächenelektroden 1 und 2 sind an den ileßempfänger 4 angeschlossen, der die jeweils aufgenommene Suchspannung verstärkt und zur Anzeige bringt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) ist der die Hoehfrequenzspannungen erzeugende Generator 5 einerseits an die fehlerhafte Ader 6 und andererseits an den Kabelmantel 7 angeschlossen. Bewegt man die Meßanordnung zunächst senkrecht zum Verlauf der Kabeltrasse in Rich- tung des Pfeiles 8 parallel zur Erdoberfläche 10, so ergibt sich tun, e Z in Abhängigkeit von der seitlichen Abweichung S der Mittelachse 9 der Suchanordnung von der Kabelachse der in Fig. 3 dargestellte Spannungsverlauf U am Eingang des Meßeapfängers bzw. an des. vom Meßempfänger gespeisten Anzeigeorgan.Fig. 1 shows the search arrangement and the cable showing a fault location in cross section, while in Fig. 2 the search arrangement and the cable route are shown in plan view. The search arrangement consists of the two surface electrodes 1 and 2, which are arranged at a distance from one another and facing the surface of the earth, and which are fastened to a frame 3. This frame enables the distance between the two surface electrodes 1 and 2 to be changed and at the same time serves as a support element for the search arrangement. The two surface electrodes 1 and 2 are connected to the ileßempfänger 4, which amplifies the respective recorded search voltage and displays it. In the illustrated embodiment (FIG. 2), the generator 5 generating the high frequency voltages is connected on the one hand to the faulty wire 6 and on the other hand to the cable jacket 7. If the measuring arrangement is initially moved perpendicular to the course of the cable route in direction of the arrow 8 parallel to the earth's surface 10, it results do e Z as a function of the lateral deviation S of the central axis 9 of the search arrangement from the cable axis, the voltage curve U shown in FIG. 3 at the input of the measuring receiver or at the display element fed by the measuring receiver.

Bei symmetrischer Lage von Suchanordnung und Kabel, d. h. wenn die Mittelachse 9 der Suchanordnung senkrecht über der Kabelachse liegt, ergibt sich am Eingang des Empfängers die Spannung Null.In the case of a symmetrical position of the search arrangement and the cable, i. H. if the Center axis 9 of the search arrangement is perpendicular to the cable axis, results the voltage at the input of the receiver is zero.

Mit zunehmender seitlicher Verschiebung nimmt die Anzeigespasnung nach beiden Seiten hin zunächst bis zu einem Maximalwert zu, um anschließend wieder abzuklingen. Dieser Verlauf der Meßspannung in Abhängigkeit von der seitlichen Verschiebung der Suchanordnung kann offenbar dadurch erklärt werden. daß man das Kabel als Linienquelle auffaßt und berücksichtigt, daß bei symmetrischer Lage von beiden Flächenelektroden die gleichen iquipotentialflächen geschnitten werden. während bei einer seitlichen Verschiebung der Suchanordnung die eine Elektrode zunächst in den Bereich von Äquipotentialflächen höheren Potentials und die andere in den Bereich von Äquipotentialflächen niedrigeren Potentials verschoben wird.With increasing lateral shift, the display accuracy increases on both sides initially up to a maximum value, and then again to subside. This course of the measuring voltage as a function of the lateral displacement the search order can apparently be explained by this. that he the cable perceives as a line source and takes into account that with a symmetrical position the same equipotential surfaces are cut by both surface electrodes. while with a lateral displacement of the search arrangement one electrode initially in the area of equipotential surfaces of higher potential and the other in the Area of equipotential surfaces of lower potential is shifted.

Beim weiteren seitlichen Verschieben der Suchanordnung gelangt auch die zunächst zu höherem Potential hin verschobene Flächenelektrode in den Bereich von Äquipotentialflächen niedrigeren Potentials, so daß das Maximum der als Anzeigespannung U wiedergegebenen Potentialdifferenz zwischen den beiden Flächenelektroden 1 und 2 überschritten wird und die Spannung U mit zunehmender seitlicher Entfernung der Suchanordnung vom Kabel abnimmt.If you move the search arrangement further sideways, you will also get the surface electrode, which was initially shifted towards a higher potential, into the area of equipotential areas of lower potential, so that the maximum of the display voltage U reproduced potential difference between the two surface electrodes 1 and 2 is exceeded and the voltage U with increasing lateral distance of the Search arrangement decreases from the cable.

Mit einer erprobten Suchanordnung ergab sich beim Entlangführen der Suchanordnung mit einer dem Maximum entsprechenden seitlichen Verschiebung zur Kabelachse der in den Figuren 4b und 5b dargestellte Verlauf der Eeßspamn in Abhängigkeit von der Entfernun L vom Binspeisungsort.With a tried and tested search arrangement, the Search arrangement with a lateral shift to the cable axis corresponding to the maximum the course of Eeßspamn shown in Figures 4b and 5b as a function of the distance L from the feed point.

Das in Fig. 4a dargestellte, aus der fehlerhaften Ader 11 und dem Kabelmantel 12 bestehende Kabel weist an der Fehlerstelle 13 einen niederohmigen Übergang zwischen fehlerhafter Ader 1 und Kabelmantel 12 auf. Die vom Generator 14 erzeugten Hochfrequenzspannungen werden zwischen Kabelmantel 12 und fehlerhafter Ader 11 eingespeist. Dabei zeigte die Anzeigespannung U einen Verlauf gemäß M Fig. 4b. Das Auftreten des Maximalwertes an der Fehlerstelle ist dadurch erklärbar, daß alle das Kabel umgebenden Feldlinien auf die Fehlerstelle zulaufen, um dort den Ausgleich der Ladungen her- vorzurufen, der einen reflektierten Wellenzug sur Einspeisungs- stelle zurücklaufen laßt. An der Fehlerstelle ergibt sich somit die größte Feldliniendichte. Hinter der Fehlerstelle 13 sinkt die Spannung stark ab ; Zum Kabelanfang, d.h. zur Einspeisungsstelle hin, hat sie einen Wert von etwa 30 % des am Fehlerort auftretenden Maximalwertes. Hinter der Fehlerstelle ist sie nach kurzer Entfernung auf eine nicht mehr meßbare Größe abgeklungen. Der Abstand a zwischen Fehlerstelle und Verschwinden der Anzeigespannung betrug bei der erprobten Suchanordnung, die mit einer Frequenz der Hochfrequenzspannungen von etwa 2 MHz arbeitete, ungefähr 10 m.The cable shown in FIG. 4 a, consisting of the faulty wire 11 and the cable jacket 12, has a low-resistance transition between the faulty wire 1 and the cable jacket 12 at the fault location 13. The high-frequency voltages generated by the generator 14 are fed in between the cable sheath 12 and the faulty wire 11. The display voltage U showed a curve according to FIG M. Figure 4b. The occurrence of the maximum value at the point of failure is explainable by the fact that all field lines surrounding the cable are on run towards the point of failure in order to balance the charges to invoke a reflected wave train on the infeed let go back. This results at the point of failure the greatest density of field lines. Behind the fault point 13, the voltage drops sharply; At the beginning of the cable, ie towards the feed point, it has a value of around 30% of the maximum value occurring at the fault location. After a short distance behind the fault, it has decayed to a size that can no longer be measured. The distance a between the point of error and the disappearance of the display voltage was approximately 10 m in the tested search arrangement, which operated with a frequency of the high-frequency voltages of about 2 MHz.

Als Hochfrequenzspannungen wurde dabei eine Folge von eine beschränkte Periodenzahl aufweisenden abklingenden Wellenzugen verwandt.As high-frequency voltages, a sequence of a was limited Eating waves having a number of periods are related.

Das in Fig. 5a dargestellte dreiadrige Kabel weist an der Fehler- stelle 23 einenlûederohmigen Übergang zwischen der fehlerhaften Adel"21 und daß Kabelmantel 22 auf. In Abweichung von der Meß- anordnung gemäß Fîg. 4a werden hier die vom Generator 24 gelie- mordunnS en we n hs oa ferten Hochfrequenzsapnnungen zwischen der fehlerhaften Ader 21 und einer gesunden Ader 25 eingespeist. Dabei ergibt sich der in Fig.5b dargestellte Spannungsverlauf. Dieser unterscheidet sich von dem Spannungsverlauf gemu Fig. 4b im wesentlichen dadurch, daß die Anzeives daß die Anzeigespsnnung hinter der Fehlerstelle nicht wie bei der Anordnung gemäß Fig. 4a in kurzes. Abstand verschwindet, sondern zunächst auf einen Wert von etwa 60 % des an der Fehlerstelle 23 auftretenden Maximalwertes abklingt. Auch bei der in Fig. 5a dar- gestellten Suchancrdmmg ist jedoch die Fehlerstelle einwandfrei an den. Maxium der Anzeigespannung erkennbar, welches dadurch ent- ; erkennbar,-jelches dacltirch en-t- steht, daß an der Fehlerstelle ein Teil der hochfrequenten Ströme auf den Kabelmantel und anschließend in das Erdreich übertreten. Daß bei der Meßanordnung gemäß Fig. 5a, bei der die Hochfrequenz-Spannungen zwischen der Fehlerader 21 und einer gesunden rader 25 eingespeist werden, die Anzeigespannung hinter der Fehlerstelle nicht verschwindet sondern zunächst nur bis su einem bestisEten Wert abklingt ist dadurch erklärbar, daß nur ein Teil der Hochfrequenzströme an der Fehlerstelle auf den Kabelmantel übertritt.The three-core cable shown in Fig. 5a has at the fault Make 23 a liquid-ohmic transition between the faulty one Adel "21 and that cable sheath 22 on. In deviation from the measurement arrangement according to fig. 4a, the generator 24 delivers here the mordunnS en we n hs oa ferten high frequency voltages between the faulty wire 21 and a healthy wire 25 fed. This results in the in Fig. 5b shown voltage curve. This one differs of the voltage curve according to Fig. 4b essentially by that the indicators that the display reading behind the point of failure is not as with the Arrangement according to FIG. 4a in short. The distance disappears, but instead initially decays to a value of approximately 60% of the maximum value occurring at the fault location 23. Also with the shown in Fig. 5a However, the error location is correct to the. Maxium of the display voltage recognizable, which is ; recognizable, -jelches dacltirch en-t- it says that some of the high-frequency currents are at the point of failure onto the cable jacket and then into the ground. The fact that in the measuring arrangement according to FIG. 5a, in which the high-frequency voltages are fed in between the fault wire 21 and a healthy wheel 25, the display voltage behind the fault location does not disappear but initially only decays to a certain value can be explained by the fact that only one Part of the high-frequency currents at the point of failure is transferred to the cable sheath.

Claims

Protection claims

1. Search arrangement to determine the location of the fault in single-core sheath connections in cables, in which either between the faulty core and a healthy core or between the faulty th core and the cable sheath keyed high-frequency voltages are fed, characterized in that the search assembly of two arranged side by side at right angles to the cable neten, facing the earth's surface and located above the cable route long surface electrodes to which a selective

Receiver is connected.

2. Search arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the two surface electrodes are mechanically connected by a frame that simultaneously connects the having device for connecting the selective receiver. 3. Search arrangement according to claim 1 or one of the following. through this marked that a gene- connected rator is the one sequence of a restricted Evanescent wave trains having a number of periods in the cable feeds. 4. Search arrangement according to claim 2 or one of the following, characterized

characterized in that the generator feeds the wave trains into the cable at constant time intervals, for example with a repetition frequency of about 500 Hz. 5. Search arrangement according to claim 1 or a follen. Muroh marked. that in generator M r high frequency frequency voltages spark gaps are provided.