DE2059560A1

DE2059560A1 - Verfahren zur Messung der Temperatur eines Leistungskabels

Info

Publication number: DE2059560A1
Application number: DE19702059560
Authority: DE
Inventors: Helmut Hildebrand
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1970-12-03
Filing date: 1970-12-03
Publication date: 1972-06-08
Also published as: DE2059560B2; DE2059560C3

Description

Verfahren zur Messung der Temperatur eines Leistungekabeis Die Erfindung bezisht sich auf ein Verfahren, welches zur Messung der Temperatur eines Leistungskabels verwendet werden soll.
Beim Betrieb von hochbelasteten Leistungskabeln, welche in der Erde verlegt sind, besteht die Gefahr, daß der Erdboden infolge der Erwärmung des Kabels in der Umgebung desselben austrocknet, Dieser Vorgang ist mit einer Zunahme des Wärmewiderstandes des Erdbodens und damit auch der Kabeltemperatur verbunden, so daß sich hierdurch die Gefahr einer thermischen Beschädigung des Kabels ergibt. Vom Stromversorgungskabel her ist es bekannt, die Temperatur des Kabelmantels an besonders gefährdeten Stellen der Trasse zu überwachen, um Schäden an den Kabeln durch zu hohen Anstieg der Temperatur an diesen Stellen rechtzeitig vorbeugen zu können. Hierbei handelt es sich jedoch stets um die Messung an bestimmten, über einen gewissen Streckenabschnitt verteilten Stellen. Weiterhin ist es bei diesem Verfahren erforderlich, daß die gefährdeten Stellen der Trasse bekannt sind und daß die Bodenbeschaffenheit sowie die Verlustleistung des Kabels innerhalb eines durch den Abstand benachbarter Meßstellen gekennzeichneten Abschnitts nicht verändert werden.
Erfahrungsgemäß kann die Beschaffenheit des Erdbodens längs einer Kabeltrasse jedoch schwanken. Beim Betrieb fehlangepaßter Hochfrequenzleistungskabel kommt zusätzlich hinzu, daß sich auch die Verlustleistung des Kabels infolge der Ausbildung stehender Wellen örtlich dauernd verändert. Die Temperaturmessung an diskreten Stellen innerhalb begrenzter Abschnitte erlaubt daher im allgemeinen keine sichere Uberwachung der Kabeltemperatur.
Dcr Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mittels dessen die Temperatur eines teistungskabels kontinuierlich, d.h. an jeder Stelle, ständig überwacht werden kann. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß prallel zu dem teistungskabel in unmittelbarer Nachbarschaft desselben ein Nachrichtenübertragungskabel verlegt wird, dessen Aufbau durch spezielle Gestaltung von Leitern und Isolierung so gewählt wird, daß sein Wellenwiderstand sich an Stellen erhöhter Temperatur im Verlauf des Kabels so stark ändert, daß diese Anderung mit üblichen Verfahren meßbar wird, und daß die örtliche Verteilung des Wellenwiderstandes des Nachrichtenkabels gemessen wird. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird also die Temperaturverteilung längs der Kabelstrecke aus der örtlichen Verteilung des Wellenwiderstandes ermittelt, wozu zweckmäßigerweise übliche Impulsecho-Meßgeräte eingesetzt werden, die es gestatten, die Verteilung des Wellenwiderstandes über dem Ort anzuzeigen und gegebenenfalls auch zu registrieren. Diese Meßergebnisse können zur Überwachung der Kabeltemperatur ausgewertet werden, indem beispielsweise bei Überschreitung des Grenzwertes der Temperatur an irgendeiner Stelle des Kabels ein Signal ausgelöst wird, so daß sich nicht nur eine kontinuierliche Messung sondern auch eine automatische Überwachung der Kabeltemperatur ergibt.
Die für die Temperaturüberwachung eingesetzten Nachrichtenübertragungskabel können sowohl unsymmetrisch als auch symmetrisch aufgebaut sein. Die symmetrische Ausführung hat den Vorteil einer geringeren Störbeeinflussung infolge der in der Nähe von Leistungskabeln zu erwartenden Störfelder.
Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele von Nachrichtenübertragungskabeln beispielsweise erläutert.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen Schnitte durch unterschiedlich aufgebaute Nachrichtenu'bertragungskabel, welche für das Verfahren nach der Erfindung einsetzbar sind.
Mit 1 ist jeweils der Innenleiter eines koaxialen Nachrichtenübertragungskabele bezeichnet, dessen Außenleiter die Bezeichnung 2 trägt. Der Außenleiter 2 ist auf dem Innenleiter über Abstandshalter 3 abgestützt und konzentrisch zu diesem gehalten. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf die Verwendung von koaxialen Kabeln beschränkt, sondern es kann prtezipiell jedes beliebige Nachrichtenübertragungskabel eingesetzt werden. Die koaxiale Darstellung wurde nur der Einfachheit halber gewählt.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird der Raum zwischen den Leitern des Nachrichtenübertragungskabels, also zwischen den beiden Leitern 1 und 2 gemäß den Zeichnungen, mit einem flüssigen Isoliermaterial 4 gemäß Fig. 1 ausgefüllt. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, daß das flüssige Material unter dem Einfluß der temperaturbedingten lichteänderung aus dem betrachteten Querschnitt, an welchem eine Temperatureröhung stattfindet, abfließt, so daß die Anderung der Dielektrizitätskonstanten und damit des Wellenwiderstandes voll ur Geltung kommt. Wegen des aus dem Kabel bei Erwärmung abfließenden Isoliermaterials sind entlang der Trasse Ausgleichsgefäße vorgesehen.
Eine besonders geeignete Plüssigkeit ist Silikonöl. T)er Temperaturkoeffizient der Dielektrizitätskonstante dieses Materials beträgt etwa 10-3/°C. Das Silikonöl hat außerdem sehr geringe dielektrische Verluste.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung kann zwischen Innenleiter 1 und Außenleiter 2 des Kabels stellenweise ferroelektrisches Material 5, wie beispielsweise Bariumtitanat, eingebracht werden, welches mindestens an einer Stelle des Umfangs an weiden Leitern anliegt. Durch dieses Material ergibt sich eine besonders ausgeprägte Abhängigkeit der dielektrizitätskonstante und damit des Wellenwiderstandes von der Temperatur.
Das Verfahren nach der Erfindung kann bei einem Aufbau des Kabels nach ig. 3 auch dann durchgeführt werden, wenn gemäM einem zusätzlichen Gedanken der Erfindung im Zwischenraum zwischen Innenleiter 1 und Außenleiter 2 stellenweise ferromagnetisches Material im Form von Ringen 6 eingebracht wird. dieses Material ist beispielsweise im ilandel erhältliches Ferrit und kann auch in Kunststoff eingebettet sein.
In diesem Pall kann auch so vorgegangen werden, daß ein Teil der Abstandshalter 3 aus dem ferrornagnetischen Material allfgebaut wird, wobei dann die Ringe 6 fortfallen können.
Eine weitere Möglichkeit zur Durchführung des Verfahrens gemaß der Erfindung geht aus Fig. 4 4 hervor, in welcher der Leiter 1 eines koaxialen Nachrichtenübertragungskabels als mit einem Längsschlitz 7 versehenes Rohr 8 ausgeführt ist.
Als Material für den Leiter 1 bzw. dis Rohr 8 kü.nien übliche Thermobimetalle verwendet werden. Es ist jedoch auch den ber, das Rohr 8 aus einem mit einem Kunststoff beachi c'hteten Metallblech zu formen. Je nacti Zuordnung der @ Materialien des Rohres 8 erweitert oder verringert sich der Schlitz 7 in demselben, wodurch sich auch die Leiterabmessungen bei Temperaturänderungen verändern, so daß auch auf diese Weise die erwünschte Änderung des Wellenwiderstandes eintritt. Je nach Auswahl der Metalle sowie der Wanddicke des ttohres 8 läßt sich ein mehr oder weniger starker Effekt erreichen. Die Abstandshalter 3 sollten hier so ausgeführt sein, daß sie die Bewegung des Leiters 1 nicht behindern.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Verfahren zur Messung der Peniperatur eines Lei stungskabels, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Leistungska@el in unmittelbarer nachbarschaft desselben ein nachrichtenübertragungskabel verlegt wird, dessen Aufbau durch spezielle Gestaltung von Leitern (1,2) und Isolierung so gewählt wird, daß sein Wellenwiderstand sich an Stellen erhöhter Temperatur im Verlaut des Kabels so stark ändert, daß diese Änderung mit üblichen Verfahren meßbar wird, und daß die (ir tliche Verteilung des Wellenwiderstandes des Nachrichtenübertragungskabels gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nachrichtenübertragungskabel verwendet wird, bei welchem der Raum zwischen den leitern (1,2) mit einem flüssigen Isoliermittel (4) ausgefüllt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Nachrichtenübertragungskabel ein koaxiales Kabel verwendet wird, bei welchem der Raum zwischen Innenleiter (1) und Außenleiter (2) in Abständen mit ferroelektrischem Material (5), beispielsweise einem Beriumtitanat, ausgefüllt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Nachrichtenübertragungskabel ein koaxiales Kabel verwendet wird, bei welchem in dem Raum zwischen Innenleiter (1) und Außenleiter (2) in Abständen ferromagnetisches Material (6) angeordnet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nachrichtenkabel verwendet wird, bei welchem mindestens ein Leiter (1) als längsgeschlitztes Rohr (8) ausgebildet ist.
6. Verfahren nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, daß für das Rohr (8) ein T%¼i#metall verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für das Rohr (8) ein mit einer Kunststoffschicht verschenes metallrohr verwendet wird.

L e e r s e i t e