DE2455007A1 - Verfahren zum vororten eines isolationsdefektes an einem kabel - Google Patents

Description

• Verfahren zum Vororten eines Isolationsdefekts an einem Kabel Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vororten eines Isolationsdefekts an isolierten verlegten Kabeln, insbesondere erdverlegten Kabeln.
• Unter einem Isolationsdefekt eines Kabels oder einer anderen Energieleitung versteht man einen mehr oder weniger großen unerwünschten Widerstand zwischen dem meist durch PVC oder P E-Mantel geschützten Metallmantel des Kabels und dem Erdreich.
• Auch an isolierten Kabeln ohne Metallabschirmung kann ein Defekt in Form eines Widerstandes zwischen Ader und Erdreich auftreten.
• Als Vorortung ist der Teil einer Gesamtmessung zu verstehen, in dem eine relativ genaue Ortsangabe eines Isolationsdefektes erzielt wird. Die Vorortung ist notwendig, um die gesamte Ortungszeit zu begrenzen, d.h. wirtschaftlicher zu gestalten.
• An die Vorortung schliesst sich die soganannte Nachortung an, die eine genaue Markierung des Isolationsdefektes ergibt. Das Nachortungsverfahren kann auch ohne Vorortung benützt werden, allerdings dann mit wegsentlich grösserem Zeitaufwand.
• Eine punktgenaue Auffindung von Isolationsdefekten ist mit verschiedenen Methoden möglich, vor allem mit der Schrittspannungs-Methode. Die Vorortung konnte bisher jedoch noch nicht zufriedenstellend bewältigt werden, da Laufzeit- bzw. Impuls-Echo-Messgerät nicht angewendet werden können, weil der Impuls bei erdverlegten Kabeln nicht durch das Erdreich zurücSläuft.
• Messbrückenverfahren sind denkbar, doch müssen dazu hochspannungsfeste Kabelmessbrücken eingesetzt werden, deren Bedienung nicht immer unproblematisch ist.
• Die Erfindung vermeidet diese Nachteile.Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach und betriebssicher anzuwendendes Verfahren zur Vorortung von Isolationsdefekten an Kabeln vorzuschlagen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass am untersuchten Kabel (mit den Enden (Å) und (C)) in einem ersten Verfahrens schnitt ein Pol einer Konstantstromquelle mit einem bekannten eingeprägten Strom über ein Meßkabel an das eine Ende (A) das möglicherweise an der Stelle (B) mit einem Isolationsdefekt zur Erde behafteten Kabelmantels und der andere Pol an das Erdreich gelegt ist, wobei der Spannungsabfall zwischen dem Kabelmantel an der Stelle (A) um dem Potential des Kabelendes (C)-welches mithilfe der Seele an das Spannungsinstrument am Kabelanfang (A) zugeführt ist - gemessen wird, uidass in einem zweiten Verfahrensschnitt die Grösse der angelegten Spannung so eingestellt ist, dass sich ein gleicher eingeprägter Strom im ersten Verfahrensschnitt statt an der Enspeisungsstelle (1) nun an der Einspeisungsstelle (2) zeigt, wobei dieser Gleichstrom nun über einen Hilfsleiter an dem Ende (C) des zu untersuchenden Kabels (A-C) mit den Kabel (17) gelegt ist, unEdass in einem dritten Verfahrensschnitt der an der gleichen Stelle wie im ersten Verfahrensschnitt gemessene Spannungsabfall gemessen wird, wobei aus beiden gemessenen Grössen, sowie aus der Kenntnis des Kabelmantelwiderstandes pro Längeineinheit mithilfe einer linearen Formel der Abstand des Kabelmanteldefektes an der Stelle (B) von einem Kabelende (A) oder (C) ausgehend errechnet wird.
• Zur Durchführung des Verfahrens sind somit lediglich zwei einfache Spannungsmessungen zu machen, deren Ergebnisse zusammen mit der Summe der beiden Meßstrecken in einer einfachen mathemarschen Beziehung die Länge derjenigen Meßstrecke angibt, an deren Ende sich der gesuchte Isolationsdefekt befindet.
• Auch apparativ lässt sich das Verfahren mit geringem Aufwand durchführen, weil neben einem Gleichspannungsgenerator lediglich ein Millivoltmeter, ein Milliamperemeter und einige Messkabel notwendig sind.
• Bevorzugt wird es, wenn die zweite Spannungsmessung über ein weiches, zum zu messenden Kabel parallel verlegtes Kabel erfolgt. Ein derartiges paralleles Kabel liegt praktisch immer zur Verfügung, weil die Energiekabel wenigstens zwei, meistens jedoch drei Phasen führen. Bei dieser bevorzugten Messmethode erhält man über das Parallelkabel einen direkten Zugang zur Seele des zu messenden Kabels, das an einen Pol des Voltmeters angeschlossen wird.
• Die Erfindung wird imiblgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben.
• Fig. 1 zeigt als Skizze ein Drei-Phasen-Kabel, von dem ein Kabel mit der Phase T einen Isolationsdefekt hat, der vorgeortet werden soll; Fig. 2 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild der Anordnung bei Schalterstellung 1; Fig. 3 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild der Anrodnung bei Schalterstellung 2.
• Das in Fig. 1 gezeigte Drei-Phasen-Kabel besteht aus drei Einzelkabeln, die die Phasen R,S bzw. T führen. Ein Isolationsdefekt soll im Kabel T im Bereich der Stelle B vorhanden sein.
• Zur Vorortung dieses Isolatinnsdefektes ist ein Gleichspannungsgenerator G vorgesehen, der über ein Milliamperemeter mA einerseits mit Erde und andererseit mit einem Schalter 11 verbunden ist.
• Der Schalter hat zwei Stellungfien, die mit 1 bzw. 2 beziffert sind.
• IN der gezeigten Stellung 1 gelangt die Spannung über ein Messkabel 12 an der Stelle A zum Mantel des zu untersuchenden Kabels mit der Phase T. Der Abstand A-B ist mit L1 bezeichnet. Bei B ist über ein Kabel symbolisch ein Fehlwiderstand RF angeschlossen, der mit der Erde verbunden ist; dieser Fehlwiderstand verkörpert den Isolationsdefekt.
• Über ein weiteres Messkabel 14 ist ein Millivoltmeter mV mit der Seele 15 des Kabels T verbunden. Diese Seele ist bei 16 mit einem weiteren Kabel 17 verbunden, welches mit der Seele des Kabels S verbundetist. Das andere Ende deses Kabels steht über eine Zusatzleitung ZL mit dem Pol 2 des Schalters 11 in Verbindung.
• Von der Stelle L6 zweigt eine weitere Leitung 18 ab, die bei C mit dem Mantel des zu messenden Kabels T verbunden ist.
• Fig. 2 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild der Fig. 1 für Schalterstellung 1,diese Zeichnung wird am besten zum Verständnis des nachfolgend beschriebenen Verfahrens herangezogen. Der elektrische Widerstand der Seele 15 (R Seele) sei vernachlässigbar klein.
• Die Vorortung des Isiationsdefektes mit dem symbolischen Widerstand RF zur Erde geschieht wie folgt: Zunächst wird eine Spannung % nettv Grössenordnung zwischen Metallmantel des Kabels T und Erdreich angelegt. Die Höhe dieser Spannung ist begrenzt durch die maximal zugelassene Spannung zwischen Metallmantel und Erdreich. Diese Spannung treibt einen Gleichstrom durch den Mantel von A nach B über den Fehlwiderstand RF zum Gleichspannungsgenerator G zurück. Gleichzeitig wird dieser Strom im Strommesser mA gemessen. Der von A nach B fliessende Strom verursacht am Widerstand des Mantels einen Spannungsabfall U1. Diese Spannung ist direkt abhängig vom Widerstand A-B und dem dabei gemessenen Strom I1.
• Die zwischen A und B entstehende Spannung U1 liegt nun zum einen direkt an dem Millivoltmeter mV und zum anderen über der Mantelstrecke B-C und dem Innenleiter L bzw. 15. Das Millivoltmeter gibt damit die Spannung zwischen A und B an.
• Fig. 3 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild der Fig. 1 für Schalterstellung 2. Der elektrische Widerstand RZL der Zusatzleitung und R Seele seien vernachlässigbar klein.
• Die gleiche Spannung wird über den Schalter 11 in Schalterstellung 2 über den benachbarten Leiter (z.B. Ader des gleichen Leitungssystems) auf das Ende C des Metallmantels gegeben. Der Gleichstrom fliesst nun zum Generator G über die Zusatzleitung ZL zum Ende des Mantels C, über die Teilstrecke des Mantels L2 zum Erdberührungspunkt B und dem Fehlerwiderstand RF zum Gleichspannungsgenerator G zurück. Dieser Strom wird ebenfalls gemessen und durch eine Stelleinrichtung am Generator G auf den gleichen Stromwert der ersten Messung gebracht.
• Am Leitungsstück L2, also von C nach B entsteht durch den fliessenden Strom eine Spannung U2. Diese Spannung liegt zum einen über der Mantelstrecke B - A und dem Innenleiter L am mV-Meter.
• Dies allerdings in umgekehrter Polarität gegenüber der ersten Messung.
• Bei gleichem Strom in beiden Messungen kann nunmehr gefolgert werden: wobei L1 + L2 = Lg ist Die Strecke L1 entspricht der gesuchten Länge.
• Voraussetzung für das Messverfahrenist es, dass bei beiden Messungen gleicher Strom herrscht. Ausserdem muss die Gesamtlange Lg (=L1 + L2) bekannt sein. Ferner muss eine Zuleitungsmöglichkeit über ZL vorhanden sein, die keine Erberührung besitzen darf.
• Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich auch Isolationsdefekte bei nicht erdverlegten Kabeln orten, sofern für die in der Figur beschriebenen Verbindung gesorgt wird, unter anderem für die dort als Erdverbindung bezeichnete Verbindung zwischen dem unteren Pol des Widerstandes RF und dem unteren Pol des Strommessers mA.
• Anstelle der Konstantstromquelle mit der sichergestellt ist, dass gleicher Strom in beiden Schalterstellungen an der Einspeisungsstelle 1 bzw. 2 herrscht, kann auch eine Konstantspannungsquelle verwendet werden. IN diesem Fall wird die SpannungsvergleAchsmessung "U1" zu "U2" in eine Stromvergleichsmessung "Jl"zu" zu " J2"übergeführt.
• Patentansprüche

Claims (5)

1. Pa t e n t a n 5 p r ü c h e 1. Verfahren zum Vororten eines Isolationsdefektes an isolierten verlegten Kabeln, insbesondere erdverlegten Kabeln, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass am untersuchten Kabel (mit den Enden (A) und (C) in einem ersten Verfahrens schnitt ein Pol einer Konstantstromquelle mit einem bekannten eingeprägten Strom über ein Meßkabel an das eine Ende (A) des möglicherweise an der Stelle (B) mit einem Isolationsdefekt zur Erde behafteten Kabelmantels und der andere Pol an das Erdreich gelegt ist, wobei der Spannungsabfall (U1) zwischen dem Kabelmantel an der Stelle (A) und dem Potential des Kabelendes (C) - welches mithilfe der See 15 an das Spannungsmessintrument am Kabelanfang (A) zugeführt ist -gemessen wird und dass in einem zweiten Verfahrensschnitt die Grössen des angelegten GLeichstroms so eingestellt ist, dass sich ein gleicher eingeprägter Strom wie im ersten Verfahrensschnitt statt an der Einspeisungsstelle(l)nun an der Einspeisungsstelle (2) zeigt, wobei dieser Gleichstrom nun über einer Hilfsleiter (ZL) an der Erde (C) des zu untersuchenden Kabels (A-C) mit dem Kabel (17) gelegt ist und dass in einem dritten Verfahrensschnitt aer an der gleichen Stelle wie im ersten Verfahrens schnitt gemessene Spannungsabfall (U2) gemessen wird, wobei aus beiden gemessenen Grössen (U1 und U2), sowie aus der Kenntnis des Kabelmantelwiderstandes pro Längeneinheit mithilfe einer linearen Formel der Abstand (L1) des Kabelmanteldefektes an der Stelle (B) von einem Kabelende (A) oder (C) ausgehend errechnet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n et, dass am untersuchten Kabel (mit den Enden (A) und(C) in einem ersten Verfahrensschnitt ein Pol einer Kontantspannungsquelle mit einer bekannten eingeprägten Spannung über das Meßkabel (12) an das eine Ende (A) des möglicherweise an der Stelle (B) mit einem Isolationsdefekt zur Erde behafteten Kabelmantels und der andere Pol an das Erdreich gelegt ist, wobei Differenzstrom (J1) zwischen dem Kabelmantel an der Stelle (A) und dem Strom am Kabelende (C) - welcher mithilfe der Seele (15) an das Strommeßinstrument am Kabelanfang (A) zugeführt ist -gemessen wird, und dass in einem zweiten Verfahrensschnitt die GRösse der angelegten Gleichspannung so eingestellt ist, dass sich eine gleiche eingeprägte Spannung wie im ersten Verfahrensschnitt statt an der Einspeisungsstelle(l)nunan der Einsspesungsstelle (2) zeigt, wobei diese Gleichspannungnun über einen Hilfsleiter (ZL) an das Ende (C) des zu untersuchenden Kabels (A-C) mit dem Kabel (17) gelegt ist, und dass in einem dritten Verfahrensschnitt der an der gleichen Stelle wie im ersten Verfahrensschnitt gemessene Differenzstrom (J2) gemessen wird, wobei aus beiden gemessenen Grössen (J1 und J2 ), sowie aus der Kenntnis des Kabelmantelwiderstandes pro Längeneinheit mithilfe einer linearen Formel der Abstand (L1) des Kabelmanteldefektes an der Stelle (B) von einem Kabelende (A) oder (C) ausgehend errechnet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass der Isolationsdefekt einer isolierten Kabelader zur Erde - anstatt der eines defekten Kabelmantels -vorgeortet wird.
4. 4. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1,2 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zweite Spannungsmessung bzw. Strommessung über ein zum zu messenden Kabel (T) parallel verlegtes Kabel (9) erfolgt.
5. 5. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1,2 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das die Messungen vornehmende VOltmeter (mV) bzw. Amperemeter an den Innenleiter (4) das zu messenden Kabels (T) angeschlossen wird.