DE2210167C3 - Verfahren zur Ortung von Hohlräumen in der Isolierung von isolierten Leiternn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ortung von Hohlräumen in der Isolierung von isolierten Leitern, bei welchem die an eine mit einem Anzeigegerät versehene, in einem schmalen Frequenzband arbeitende Meßanordnung angeschlossenen Leiter mit einer Prüf-Wechselspannung beaufschlagt werden, wodurch Teilentladungsimpulse infolge vorhandener Hohlräume am Anzeigegerät angezeigt werden, worauf die Meßfrequenz der Meßanordnung so lange kontinuierlich verändert wird, bis der am Anzeigegerät angezeigte Wert ein Minimum wird, und bei welchem aus der diesem Minimum entsprechenden Meßfrequenz die Entfernung des Hohlraums vom Leitungsanfang bzw. Leitungsende berechnet wird.

Beim Anlegen einer genügend hohen Wechselspannung, der sogenannten Teilentladungs-Einsatzspannung, kommt es an Stellen, an denen Hohlräume in der Isolierung der Leiter vorhanden sind, zu Teilentladungen. Bei diesen Teilentladungen werden Impulse erzeugt, die sich beispielsweise beim Prüfen einer Leitung in beiden Richtungen entlang derselben ausbreiten. Der eine Impuls läuft somit direkt zu der Meßanordnung, welche am Leitungsanfang angeschlossen ist, während der andere Impuls am leerlaufenden Leitungsende reflektiert wird und dann zum Leitungsanfang zurückläuft und somit ebenfalls zur Meßanordnung gelangt. Die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen dieser beiden Impulse ist von der Differenz der zurückgelegten Wege abhängig. Dies bedingt, daß Impulse gleicher Intensität eine unterschiedliche Anzeige am Anzeigegerät ergeben, wenn sie an verschiedenen Stellen der Leitung auftreten, da sich die durch die beiden Impulse in der Meßanordnung erzeugten Schwingungen überlagern und eine resultierende Anzeige ergeben.

Ein am leerlaufenden Leitungsende vorhandener Hohlraum ergibt die größtmögliche Anzeige am Anzeigegerät. Die Ortsabhängigkeit der Anzeige verläuft prinzipiell sinusförmig. Der Abstand zwischen zwei Maxima bzw. Minima eines Kurvenverlaufs errechnet sich aus der Gleichung

wobei ν die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Impulse in der Leitung und / die Meßfrequenz der Meßordnung sind. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ν läßt sich aus der Lichtgeschwindigkeit und der relativen Dielektrizitätszahl ε_Γ des Isolierstoffs der Isolierung der Leiter berechnen. Es zeigt sich hieraus, daß die Funktion der Ortsabhängigkeit dem Bild einer stehenden Welle entspricht, die sich ausbilden würde, wenn die am Ende leerlaufende Leitung am Anfang mit einer Wechselspannung mit der Frequenz der Meßanordnung beaufschlagt würde. Der bereits erwähnte Abstand zweier Maxima bzw. Minima voneinander entspricht dabei genau der halben Wellenlänge dieser stehenden Welle.

Mit den bisherigen, in der Praxis eingesetzten Meßverfahren ist es nur möglich, beim Anlegen einer Hochspannung an die fertige Leitung durch Hohlräume bedingte Teilentladungen bzw. deren Intensität festzustellen. Eine Ortung der Hohlräume hingegen ist bisher nicht möglich, und es wird bei der Prüfung der Leitungen auf Hohlräume — wenn eine solche Prüfung überhaupt durchgeführt wird — so vorgegangen, daß dann, wenn Teilentladungen festgestellt werden, die vorhandene Leitung halbiert wird und diese beiden Hälften dann wieder der gleichen Prüfung unterworfen werden, so lange, bis hohlraumfreie Leitungslängen erhalten sind. Der Nachteil eines solchen Vorgehens besteht darin, daß sich oft nahezu unverkäufliche Kurzlängen von Leitungen ergeben.

In der CH-PS 2 16 194 ist ein Verfahren zur Ermittlung von Reflexionsstellen in Hochspannungsleitungen beschrieben. Derartige Reflexionsstellen werden beispielsweise durch Kurzschluß, Erdschluß oder Leitungsunterbrechung hervorgerufen. Zur Ortung dieser Stellen wird eine Prüf-Wechselspannung an die Leitungen gelegt, welche in einem bestimmten Frequenzbereich geändert wird. Aus daraus resultierenden Maxima bzw. Minima der Spannung am Leitungsanfang läßt sich damit der Ort derartiger »passiver« Reflexionsstellen ermitteln. Eine Ortung von »aktiven« Hohlräumen in der Isolierung von isolierten Leitern, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden soll, ist mit diesem bekannten Verfahren nicht möglich, da auf diese Weise keine Anzeige bezüglich solcher Hohlräume erreicht werden kann.

Durch die DT-OS 15 41 791 ist ein Verfahren bekanntgeworden, wie es eingangs beschr'cbcn ^;st. Bei diesem Verfahren wird zur Hohlraumortung die Meßfrequenz der verwendeten Meßanordnung unabhängig

von der Länge der zu prüfenden Leitung nach oben und nach unten verändert, so daß beispielsweise ein Minimum dieser Meßfrequenz, insgesamt gesehen, die gesamte Leitungslänge überstreichen kann. Durch das Rauf- und Runterfahren der Frequenz weiden einzelne Leitungsteile doppelt gemessen, so daß hier ein unnötig hoher Aufwand vorliegt. Das Meßergebnis wird darüber hinaus von der Ausbreitungsgeschwindigkeit auf der Leitung beeinflußt, so daß nur

Mit 1 ist eine Meßanordnung bezeichnet, die mit schmalem Frequenzband arbeitet und deren Meßfrequenz sich stetig einstellen und ablesen läßt, an welche ein Anzeigegerät 2, beispielsweise ein Oszillograph, angeschlossen ist. Auf der anderen Seite ist an der Meßanordnung eine, beispielsweise als geschirmtes Einleiteikabel, ausgebildete Hochspannungsleitung 3 der Länge 1 angeschlossen.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nun wie

bei extrem genauer Berücksichtigung der Ausbrei- io folgt ausgeführt:

tungsgfc..chwindigkeit eine exakte Ortung möglich ist. Das Anzeigegerät 2 wird vom Leitungsende E her

mit Impulsen bekannter Größe kalibriert, die periodisch auf die Leitung gegeben werden. Aus dem am Anzeigegerät ablesbaren Ausschlag ergibt sich dadurch eine Zuordnung der jeweiligen Teilentladungsintensität. Anschließend wird die minimale Meßfrequenz eingestellt, bei welcher die Wellenlänge genau dem Vierfachen der Leitungslänge entspricht. Bei dieser minimalen Meßfrequenz ergibt sich eine orts-

durch den Kurvenzug 4 angedeutet ist. Bei dieser Frequenz erhält man am Anzeigegerät 2 keine Anzeige, wenn ein Impulsgeber am Leitungsanfang A angeschlossen wird, und es ist kein weiteres Anzeige-

mit Hilfe der Ausbreitungsgeschwindigkeit v, die allerdings nur in etwa bekannt ist, und der Leitungslänge / abgeschätzt werden.

Danach wird die Prüf-Wechselspannung an de Leitung gelegt und zunächst festgestellt, ob überhaupt Teilentladungen stattfinden, d. h., ob überhaupt Hchlräume in der Isolierung vorhanden sind. Sollte das der Fall sein, dann wird die Meßfrequenz kontinuierlich

Dieses bekannte Verfahren ist also nicht nur aufwendig, sondern in seinem Ergebnis auch nicht sehr genau, so da3 der angestrebte Effekt der Ausschußverminderung nur ungenügend erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem Hohlräume in der Isolierung von Leitern auf einfache Weise mit großer Genauigkeit geortet werden können.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der ein- ao abhängige Anzeigeempfindlichkeit, wie sie in F i g. 1 gangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Anzeigegerät vor der eigentlichen Messung für die jeweiligen Leiter mittels am
Leiterende eingespeister Impulse bekannter Größe

kalibriert wird, daß danach die Meßanordnung auf »5 minimum auf der gesamten Leitungslänge vorhanden, eine Meßfrequenz eingestellt wird, deren entspre- Diese m'nimale Meßfrequenz kann vorher annähernd chende Wellenlänge mit dem Vierfachen der Leiterlänge übereinstimmt, und daß die Messung zur Feinortung mit einem Vielfachen der Meßfrequenz wiederholt und der Ort des Hohlraums wiederum be- 30
rechnet wird.

Ein Vorteil der Erfindung ist in der Kalibrierung der Meßanordnung zu sehen, wodurch die Möglichkeit geschaffen ist, daß bei Beginn der eigentlichen

Messung immer von der niedrigst möglichen Meß- 35 erhöht, so daß das Minimum des Kurvenzuges 4 in frequenz ausgegangen wird. Beim Meßvorgang Richtung des Pfeiles 5 verschoben wird. Das Minibraucht dann nur eine Erhöhung der Meßfrequenz, mum erreicht dann gemäß Kurvenzug 6 einen an der d. h. also eine Verstellung in einer Richtung, durch- Stelle H vorhandenen Hohlraum und die Anzeige am geführt zu werden. Der Aufwand ist dadurch gegen- Anzeigegerät 2 wird ein Minimum bzw. verschwindet über dem bekannten Verfahren stark vermindert, und 40 ganz. Da die entsprechende Meßfrequenz bekannt ist, es wird gleichzeitig sichergestellt, daß kein eventuell kann auf diese Weise der Ort des Hohlraumes an der vorhandener Hohlraum übergangen wird. Die Sicherheit des Meßergebnisses wird noch durch die zusätzliche Feinortung mit einem Vielfachen der Meßfrequenz erhöht. Durch die mit der Grundmessung 45
dann vorliegenden zwei oder mehr Meßergebnisse für
jeden Hohlraum ergibt sich einerseits im Mittel eine
größere Genauigkeit, und es kann andererseits der
Einfluß der Ausbreitungsgeschwindigkeit auf diese

Weise vermindert werden. Der scheinbare Mehrauf- 50 mais durchzuführen. Der entsprechende Verlauf der wand durch eine doppelte oder dreifache Messung Ortabhängigkeit der Anzeige geht aus dem Kurvenzug 7 in F i g. 2 hervor, in welchem die Meßfrequenz gegenüber Kurve 6 in F i g. 1 verdreifacht wurde.

Eine zusätzliche Möglichkeit zur Überprüfung der 55 Meßergebnisse besteht darin, Leitungsanfang und Leitungsende miteinander zu vertauschen und die gleiche Messung dann nochmals durchzuführen. Zur Vermeidung einer extrem hohen Meßfrequenz sind Hohlräume in der Nähe des leerlaufenden Leitungslaufenden Leiterende berechnen. Durch die stetige 60 endes durch Vorschaltsn einer hohlraumfreien Lei-Änderung der Meßfrequenz werden Hohlräume ai. lung bekannter Länge in das Innere der Gesamt-

Steile H berechnet werden, da sein Abstand zum leerlaufenden Leitungsende genau ¹A der Wellenlänge dieser Frequenz entspricht.

Da bei dieser Art der Messung der Nulldurchgang der Meßfrequenz relativ flach verläuft, ist eine genaue Ermittlung nicht einwandfrei möglich, so daß es sich empfiehlt, zur Feinortung die gleiche Messung mittels eines Vielfachen der vorherigen Meßfrequenz noch

wird durch die erhöhte Genauigkeit des Meßergebnisses mehr als ausgeglichen, zumal auf diese Weise auch die Gefahr der Beeinflussung durch äußere Störfelder ausgeschlossen ist.

Durch das Anzeigeminimum für die Teilentladungsimpulse läßt sich bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit mit der am Anzeigegerät abzulesenden Meßfrequenz die Entfernung des Hohlraums vom leer-

jeder Stelle in der Leiterisolierung mindestens einmal mit maximaler Empfindlichkeit angezeigt. Die genaue Ortung der Hohlräume vermindert den Anfall von Schrott und schwer verkäuflichen Kurzlängen.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielsweise er-

anordnung aus zu prüfender Leitung und vorgeschalteter Leitung zu verlegen, so daß eine Ortung auch mit einer niedrigeren Meßfrequenz möglich ist. Für den Fall, daß die von der Meßanordnung her zur Verfugung stehende Meßfrequenz nicht niedrig genug ist, um auch große Leitungslängen zu erfassen, d, h,, um eine Frequenz einstellen zu können, deren

Wellenlänge dem Vierfachen der Leitungslänge 1 entspricht, kann auch ohne Beeinträchtigung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer höheren Frequenz begonnen werden, deren Wellenlänge vorzugsweise gleich '/4 /, ⁵Λ 1,¹U I usw. ist. Auch bei diesen Wellenlängen liegt immer ein Minimum der Anzeige am Lei tungsanfang bei Beginn der Messung. Die hierdurcl unter Umständen eingehandelte Mehrdeutigkeit de Meßergebnisses läßt sich ohne weiteres durch di bereits früher geschilderte Feinortung ausgleichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ortung von Hohlräumen in der Isolierung von isolierten Leitern, bei wel-Ghem die an eine mit einem Anzeigegerät versehene, in einem schmalen Frequenzband arbeilende Meßanordnung angeschlossenen Leiter mit einer Prüf-Wechselspannung beaufschlagt werden, wodurch Teilentladungsimpulse infolge vorhandener Hohlräume am Anzeigegerät angezeigt werden, worauf die Meßfrequenz der Meßanordnung so lange kontinuierlich verändert wird, bis der am Anzeigegerät angezeigte Wert ein Minimum wird, und bei welchem aus der diesem Minimum entsprechenden Meßfrequenz die Entfernung des Hohlraums vom Leitungsanfang bzw. Leitungsende berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät (2) mittels am Leiterende (E) eingespeister Impulse bekannter Größe kalibriert wird, daß danach die Meßanordnung (1) auf eine Meßfrequenz eingestellt wird, deren entsprechende Wellenlänge mit dem Vierfachen der Leiterlänge übereinstimmt, und daß die Messung zur Feinortung mit einem Vielfachen der Meßfrequenz wiederholt und der Ort des Hohlraums (H) wiederum berechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleiche Messung mit vertauschtem Leiteranfang (A) und Leiterende (E) wiederholt und der Ort des Hohlraums (H) wiederum berechnet wird.

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