DE2801649C3

DE2801649C3 - Prüfeinrichtung zur kontinuierlichen Prüfung der Trocken-Durchschlagsfestigkeit isolierter, elektrischer Kabel

Info

Publication number: DE2801649C3
Application number: DE2801649A
Authority: DE
Inventors: Gilbert Soisy-Sous-Montmorency Pontre
Original assignee: Cefilac SA
Current assignee: Cefilac SA
Priority date: 1977-01-21
Filing date: 1978-01-16
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DE2801649B2; IT7819374A0; FR2378286B1; US4151461A; BE863071A; GB1600652A; DE2801649A1; ES466121A1; FR2378286A1; IT1092313B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfeinrichtung zur kontinuierlichen Prüfung der Trocken-Durchschiagsfestigkeit der IsolierhüUe eines elektrischen Kabels, mit einer Quelle hoher Wechselspannung, die zwischen der mit Masse verbundenen Kabelseele und der Außenfläche der Isolierhülle angelegt ist, und mit einer Meßeinrichtung des Fehlerstroms.

Es gibt bereits Einrichtungen, durch die elektrisch Fehler der Isolation von Kabeln erfaßbar sind, und zwar sowohl am Austritt der Fertigungsstraße als auch an einer Abführstrecke. Diese Einrichtungen weisen einen Hochspannungsgenerator auf, der durch einen Transformator gebildet ist, der eine Wechselspannung von 3—50 kV abgibt. Diese Hochspannung wird zwischen Masse, mit der die Kabelseele verbunden ist, und der Kabelhülle angelegt, die fiber eine geeignete Berührungseinrichtung oder Kontakteinrichtung vorbeiläuft Jeder Fehler der IsolierhüUe hat eine Veränderung der Stromstärke im Kabel zur Folge, die Fehlerstrom genannt wird, wodurch es möglich ist, die Fehler zu erfassen, sie zu zählen und ggf. einen Alarm auszulösen.

Verschiedene Einrichtungen ermöglichen es, die Berührung zwischen dem Hochspannungsgenerator und der Oberfläche der Kabelhülle sicherzustellen. Bei Kabeln großer Durchmesser werden zusammenwirkende Metallfedern verwendet, die sich spreizen oder auseinandergehen, um das Kabel hindurchgehen zu lassen, oder werden Metallbürsten in Anlage auf der Hülle verwendet, die auf einer zum Kabel konzentrischen Krone befestigt sind und die in Drehbewegung versetzt sind. Bei Kabeln kleineren Durchmessers wird die Berührung durch Metallperlen-Schnöre erreicht, die einen vom fortschreitenden Kabel durchquerten Vorhangbilden,

Diese Einrichtungen beruhen alle auf dem Prinzip der Reibungsberührung, das zahlreiche Nachteile besitzt. Die Berührung mit der Außenseite der Hülle ist nicht immer vollkommen derart, daß bestimmte Fehler nicht erfaßt werden. Diese Einrichtungen sind kaum vielwertig und können nur in einem engen Durchmesserbereich

ίο verwendet werden. Sie ermöglichen keine hohen Vorbeiführ- oder Fördergeschwindigkeiten, während dagegen die Herstellung auf modernen Fertigungsstraßen für beispielsweise Fernsprechkabel mit stets sehr hohen Geschwindigkeiten erfolgt Die Einrichtungen sied auch sehr schlecht an bestimmte, für die Hüllen verwendete Werkstoffarten angepaßt wie chemisch vernetztes Polyäthylen. Schließlich müssen die Metallteile ziemlich häufig ausgetauscht werden.
Es wurde schon versucht derartige Einrichtungen dadurch zu verbessern, daß die Spannung an die Hülle über ein Rohr angelegt wird, das ein durch die von der Prüfeinrichtung abgegebene Spannung ionisiertes Gas enthält jedoch weist dieses Rohr im Inneren einen Metallperlen-Kontakt auf und kann daher nicht die Nachteile aufgrund von Reibung, insbesondere bei großen Geschwindigkeiten vermeiden.

Andererseits ist ein Verfahren zum Endabschluß eines elektrischen Hochspannungskabels für die stationäre Prüfung mit Hochspannung bekannt (DE-OS 17 91 077), bei dem der Zwischenraum zwischen dem abgemantelten Kabelende und dem Isolator des Prüf end Verschlusses während der Prüfung mit einem ionisierten Gas gefüllt gehalten wird, um die elektrischen Feldlinien möglichst parallel zum Kabelleiter auszurichten und damit ein nahezu homogenes Feld zu bilden. Dabei sind die Belegung der Kabelabschirmung und die Fußarmatur des Prüfendverschlusses einerseits und der Kabelleiter und die Kopfarmatur andererseits metallisch leitend verbunden, und Reibungsberührungtyrobleme treten nicht auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfeinrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit der die Überwachung der Isolierhülle des Kabels ohne die erwähnten Reibungsprobleme bei kompaktem Aufgbau möglich ist, die in einem sehr großen Durchmesserbereich und Geschwindigkeitsbereich arbeiten kann, die für alle Hüllenarten geeignet ist und die praktisch keine Wartung erfordert
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

so daß der elektrische Kontakt mit der Kabelhülle durch ein ionisiertes Gas erfolgt das sich in einem Rohr berindet, das das Kabel umgibt und zwei leitende, zylindrische Wände aufweist, die zum Kabel koaxial und voneinander elektrisch isoliert sind und zwischen denen die lonisierungsspannung anliegt wobei die Außenwand mit Stacheln versehen ist, die radial zur Innenwand gerichtet sind und diese durch in ihr vorgesehene öffnungen derart durchsetzen, daß die Ionisierung des Raums zwischen dem Kabel und der Innenwand erreichbar ist, und daß die lonisierungsspannung von einem vom Meßkreis (Hochspannungsgenerator) unabhängigen Generator zugeführt wird.

Die Verwendung eines ionisierten Gases zum Kontakt mit der Kabelhülle ohne reibende Berührung fester Teile ergibt in Verbindung mit dem doppelwandigen Rohr und den dessen Innenwand durchsetzenden Stacheln eine ausreichend kompakte, genaue und vielseitige Prüfeinrichtung für Kabel in weiten Durch-

messer-und Dnrchlaufgeschwindigkeitsbereichen sowie mit beliebigen IsolierhQllenmaterialien, die praktisch wartungsfrei arbeitet

Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung enthält vorteilhaft eine Steuer- oder Regeleinrichtung, durch die die Frequenz der an die Hülle angelegten Spannung abhängig von der VorbRiführgeschwindigkeit des Kabels veränderbar ist, um so eine unnötige Beanspruchung oder Ermüdung der Hülle zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung kann auch eine Steuer- oder Regeleinrichtung für den Fehlerstrom, die die besonderen Anwendungsbedingungen, beispielsweise die Verluste infolge feuchter oder befeuchteter Kabel berücksichtigt, sowie einen addierenden elektromagnetischen Zähler der Fehler aufweisen, durch den die Anzeige auch dann beibehalten werden kann, wenn die Versorgung unbeabsichtigt ausfällt

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Darin zeigt

F i g. i schemaüsch eine erfindungsgemäße Prüfeinrichtung,

F i g. 2 vergrößert die Befestigung der Stacheln in der Rohrwand.

Die Prüfeinrichtung wird mit Einphasen-Wechselstrom einer Spannung von 220—380 V und einer Frequenz von 50 Hz versorgt Sie enthält einen Hochspannungsgenerator 1 einer Leistung von 150 VA im Dauerbetrieb und von 800 VA im Impulsbetrieb, wodurch eine mittels eines Potentiometers zwischen 0,5 und 20 kV einstellbare Ausgangsspannung abgebbar ist Die Frequenz dieser Spannung ist ebenfalls steuerbar zwischen 100 und 600 Hz. Diese Steuermöglichkeit ist vorteilhaft, um eine unnötige und irreversible Ermüdung oder Beanspruchung der Isolierhülle zu vermeiden, wenn die Arbeitsbedingungen eine erhebliche Verringerung der Vorbeiführgeschwindigkeit des Kabels erfordert Die Steuerung kann von Hand erfolgen oder auch automatisch, wenn die Vorbeiführgeschwindigkeit sich als sich häufig ändernd erweist

Die Überwachungs- oder Prüfspannung wird an ein leitendes Rohr 2, beispielsweise aus Messing, angelegt das das zu prüfende Kabel umgibt und das einen Innendurchmesser hat der ausreicht, um bei dem größen Nenndurchmesser zufällige Ausstülpungen oder Durchmesservergrößerungen des Kabels infolge von Übergangs- oder Kupplungsstücken oder von Knoten hindurchtreten zu lassen. Das Rohr kann einen Längsschlitz aufweisen, durch den das Kabel seitlich einführbar ist, oder kann auch im Gegensatz dazu geschlossen sein, wobei die Einführung des Kabels vom Ende her erfolgt. Das Rohr kann auch, wie in F i g. 1 dargestellt, aus zwei an einem Längsscharnier 6 gelenkig miteinander verbundenen Halbzylindern 4, 5 bestehen, um die Einführung des Kabels 3 zu erleichtern.

Im Inneren des Rohrs 2 wird ein ionisiertes Gas durch Anlegen einer Festspannung von 2500—3000 V vorgesehen, die von einem selbständigen Generator 7 erzeugt ist, der sich vom Hochspannungsgenerator 1 des Meßkreises unterscheidet, Diese lonisierungsspannung wird zwischen zwei leitenden Elementen angelegt. Dazu ist das Rohr 2 aus Messing doppelwandig ausgeführt, und zwar mit einer zylindrischen Außenwand 8 und einer zylindrischen Innenwand 9, die koaxial zum Kabel 3 sind. Die beiden Wände 8,9 sind untereinander durch radiale Isolierträger 10 befestigt Die lonisierungsspannung wird zwischen den beiden leitfähigen Wänden 8,9 angelegt und ionisiert den Ringraum zwischen ihnen.

Um den Raum zwischen dem Kabel 3 und der Innenwand 9 zu ionisieren, ist die Innenwand 9 mit öffnungen 11 versehen. Darüber hinaus ermöglicht eine Reihe von Stiften oder Stacheln 12, die an der Außenwand 8 befestigt und radial zur Innenwand 9 gerichtet sind und diese in den öffnungen 11 durchsetzen, durch Punkt- oder Spitzeneffekt, daß die Ionisierung in das Innere der Innenwand 8 gerichtet ist

ίο Um den Neun-Innendurchmesser des Rohrs 2 beizubehalten, hören die Stacheln 12 genau fluchtend zur Innenwand 8 auf der Seite des Kabels 3 auf. Die Stacheln 12 sind an der Außenwand 8 irgendwie so befestigt daß ein guter elektrischer Kontakt sichergestellt ist beispielsweise durch Schweißen oder Löten. Selbstverständlich muß jeder Kontakt zwischen der Innenwand 9 und den Stacheln 12 vermieden werden, weshalb die öffnungen 11 ausreichend groß sind. Beispielsweise sind in einem 500 mm langen Messingrohr, das zwei Wände der Dicke 1_P ^C ^im aufweist, mit einem Durchmesser von 50 mm b*.w von 70 mm, Stacheln mit einem Durchmesser von 1—2 mm angeordnet die gleichmäßig in 19 zur Achse der zylindrischen Wände senkrechten Ebene verteilt sind, wobei jede Ebene acht Stacheln aufweist die gleichmäßig längs des Umfangs der Schnittfläche der Ebene mit der Außenwand befestigt oder verankert sind. Die öffnungen in der Innenwand, durch deren Mitte das Ende der Stacheln 12 tritt besitzen einen Durchmesser von ca. 5 mm.

Das Rohr 2 ist auf einem Gestell oder einem Rahmen 13 angeordnet und an diesem über Isolatoren 14 befestigt Der Unterteil des Rahmens 13 ist mit Öffnungen 15 versehen, um Wasser abführen zu können, das von einer unzureichenden Trocknung der Kabel nach der Extrudierung oder von einer Lagerung in Außenumgebung kommt und das vom Kabel während des Prüfbetriebs abläuft bzw. ausgeschwitzt wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist auch eine

Einrichtung zum Steuern oder Regeln des Fehlerstroms zwischen 5 und 30 mA auf, beispielsweise mitteis eines Potentiomsters. Diese Steuerung ermöglich l eine Berücksichtigung der Änderungen dieses Stroms infolge von besonderen Anwendungsbedingungen. Das Kabel kann nämlich feucht sein, weil die Kabeltrommeln in der

Außenumgebung gespeichert worden sind oder weil die Trocknung am Austritt des Kühlbehälters der Extru-

dierstraße unzureichend erfolgt ist

Schließlich weist die erfindungsgemäße Einrichtung

Glieder auf, die eine Behandlung des Fehlers ermöglichen, sobald er erfaßt ist, beispielsweise eine Licht- oder eine Schall-Anzeige mit der Möglichkeit der Außerbetriebsetzung oder der Veriangsamung der Vorbeiführgeschwindigkeit und einen summierenden elektromagnetischen Zähler dir Fehler nach Speicherung, durch den die Anzeige beibehalten werden kann, selbst wenn die elektrische Versorgung unerwartet ausfällt, beispielsweise als Folge eines Fehlers oder einer Störung.
Eine erfindungsgemäße Prüfeinrichtung ermöglicht

die Überwachung der Isolation von Kabeln in einem Durchmesserbereich zwischen 0,2 und 30m,n bei gelegentlichem Durchtritt von Stücken mit bis zu 50 mm Durchmesser, wobei die Vorbeiführgeschwindigkeit 1500—2000 m/min erreichen kann, und dies unabhängig

von der Art des Isolierstoffs {Gummi, Polyvinylchlorid, vernetztes Polyäthylen usw.).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Prüfeinrichtung zur kontinuierlichen Prüfung der Trocken-Durchschiagsfestigkeit der Isolierhülle eines elektrischen Kabels, mit einer Quelle hoher Wechselspannung, die zwischen der mit Masse verbundenen Kabelseele und der Außenfläche der IsolierhüUe angelegt ist, und mit einer Meßeinrichtung des Fehlerstroms, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt mit der Kabelhülle durch ein ionisiertes Gas erfolgt, das sich in einem Rohr (2) befindet, das das Kabel (3) umgibt und zwei leitende, zylindrische Wände (8,9) aufweist, die zum Kabel (3) koaxial und voneinander elektrisch isoliert sind und zwischen denen die Ionisierungsspannung anliegt wobei die Außenwand (8) mit Stacheln (12) versehen ist, die radial zur Innenwand (9) gerichtet sind und diese durch in ihr vorgesehene Öffnungen (11) derart durchsetzen, daß die Ionisierung des Raums zwischen dem Kabel (3) und der Innenwand (9) erreichbar ist, und daß die Ionisierungsspannung von einem vom Meßkreis (Hochspannungsgenerator (I)) unabhängigen Generator (7) zugeführt wird.

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung der Frequenz der angelegten Spannung.

3. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1—2, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung des Fehlerstroms.

4. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1—3, gekennzeichnet durch ei"<".n summierenden elektromagnetischen Zähler der Fehler.