DE3736333A1

DE3736333A1 - Starkstromkabel mit feuchtesensor

Info

Publication number: DE3736333A1
Application number: DE19873736333
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl Ing Freygang; Klaus Dipl Ing Fuhrmann
Original assignee: Hoogovens Aluminium Kabelwerk GmbH
Current assignee: Hoogovens Aluminium Kabelwerk GmbH
Priority date: 1987-10-27
Filing date: 1987-10-27
Publication date: 1989-05-11

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Feuchtesensor für elektrische Kabel, die mindestens eine Kabelader und einen Kabelschrim rings um die Kabelader(n) aufweisen.

Bei elektrischen Kabeln dieser Gattung, welche Kunst stoffisolierungen zwischen den elektrisch leitfähigen Drähten oder Bändern aufweisen, treten gelegentlich Beschädigungen des Kabelmantels auf, die auch ohne Beschädigung der eigentli chen Isolierung des elektrische Spannung bzw. elektrischen Strom führenden Leiters zu Beeinträchtigungen der Übertragungs eigenschaften führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Kabel mit einem Feuchtesensor auszurüsten, um auf einfache Weise ermitteln zu können, an welcher Stelle bzw. in welchem Bereich des Kabels (längs seiner Länge) insbesondere durch Eindringen von Feuchtigkeit Isolationsgefahren drohen.

Die Erfindung besteht darin, daß mindestens ein Meßleiter in eine Ummantelung aus einem elektrisch isolierenden Isolier material mit bei Feuchtigkeit gegenüber dem trockenen Zustand vermindertem Isoliervermögen eingebettet und im Bereich des Kabelschirmes längs der Ader entlang des Kabels geführt ist.

Das Isoliermaterial, aus dem die Ummantelung des oder der Meßleiter besteht, vermindert seinen Isolationswiderstand bei Zutritt von Feuchtigkeit, insbesondere Wasser, gegenüber dem trockenen Zustand sehr erheblich, so daß mit Hilfe eines Isolationswächters bei kontinuierlicher oder zeitlich in Ab ständen voneinander erfolgender oder auch nur sporadisch durch geführter Prüfung der Isolationswiderstand zwischen dem Meß leiter und dem Kabelschirm bzw. zwischen zwei Meßleitern oder einem Meßleiter und einem weiteren Leiter gemessen und beim Unterschreiten eines vorher eingestellten Grenzwerts eine Meldung ausgelöst werden kann. Sofern mindestens zwei Leiter, beispielsweise zwei Meßleiter oder ein Meßleiter und der Ka belschirm oder der Meßleiter und ein weiterer Leiter verwen det werden, von denen jeweils ein Leiter des betreffenden Leiterpaares eine Isolierung aufweist, deren Isoliervermögen bei Feuchtigkeit sich praktisch nicht vermindert, kann mit Hilfe einer Brückenschaltung auch der ungefähre Ort des Kabel schadens bzw. des Eindringens der Feuchtigkeit in die Kabel isolierung längs der Kabellänge geortet werden.

Der Meßleiter besteht aus einem elektrisch gut leitfähigen Draht oder einer solchen Folie, beispielsweise einer kaschier ten Kupfer- oder Aluminiumfolie. Der Meßleiter kann bevorzugt auch aus einer Widerstandslegierung, das heißt einer solchen Legierung bestehen, die gegenüber der elektrischen Leit fähigkeit von Kupfer oder Aluminium eine wesentlich geringere elektrische Leitfähigkeit hat. Dies begünstigt die "Fehler ortung" aufgrund des längs der Kabellänge verteilten und be stimmbaren Teilwiderstands des betreffenden Meßleiters.

Die Ummantelung aus dem Isoliermaterial mit bei Feuchtigkeit vermindertem Isoliervermögen besteht insbesondere aus einer mehrlagigen Schicht von Fäden oder Bändern. Bevorzugt wird Papier, Baumwolle oder spezieller Kunststoff, insbesondere Zelluloseacetat oder Polyestervlies verwendet.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild des mit dem Feuchte sensor versehenen Kabels und eines Isolations wächters unter Verwendung einer Brückenschaltung;

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch ein mit dem Feuchtesensor ausgerüstetes elektrisches Kabel und

Fig. 3 einen schematischen Teilausschnitt aus einem solchen Kabel gemäß einer anderen Ausbildung des Meßleiters.

Bei dem elektrischen Schaltbild von Fig. 1 ist die Kabelader 1 von einem Kabelschirm 2 umgeben, der vor allem im Störungs fall den Kurzschlußstrom zu tragen hat; außerdem übernimmt er einen gewissen Schutz der Kabelader 1 bei Beschädigung des Kabel mantels 8. Darüber hinaus übernimmt der Kabelschirm 2 auch elektrische bzw. elektromagnetische Abschirmaufgaben.

Im Bereich des Kabelschirms 2 sind drei Leiter entlang der nach außen elektrisch isolierten Kabelader 1 verlegt. Bei einem Leiter 3 verschlechtert sich das Isolationsvermögen der elektri schen Isolierung bei Feuchtigkeit nicht. Der elektrische Wider stand dieses Leiters 3 sei mit R ₁ bezeichnet. Ein Ende dieses Leiters 3 ist an eine Gleichspannungsquelle 11 angelegt. Das andere Ende dieses Leiters 3 ist elektrisch über die Verbindung 13 mit dem Meßleiter 4 kontaktiert, dessen anderes Ende an den an deren Pol der Gleichspannungsquelle 11 gelegt ist. Dabei ist der Widerstand des Meßleiters 4 als auf die beiden Teilwiderstän de R ₂ und R ₃ aufgeteilt anzusehen. Dieser Meßleiter 4 be steht z. B. aus einer Widerstandslegierung.

Zwischen die Pole der Spannungsquelle 11 sind außerdem die veränderlichen Widerstände R ₄ und R ₅ in Serie angeschlossen. Zwischen den Stoßpunkten R ₂/R ₃ und R ₄/R ₅ ist der Nullindi kator 12 eingeschaltet. Der Meßleiter 4 ist im Unterschied zum Leiter 3 mit einem solchen Isoliermaterial ummantelt, des sen elektrisches Isoliervermögen sich bei Feuchtigkeitsein wirkung gegenüber dem trockenen Zustand, beispielsweise auf die Hälfte, insbesondere auf weniger als 20 Prozent, vermindert. Im Falle eines zum Wassereintritt in das Kabel führenden Man telfehlers entsteht durch diese Widerstandsminderung eine "elektrische Verbindung" 14, die eine Aufteilung des Gesamt wiederstandes des Meßleiters 4 in die Teilwiderstände R ₂ und R ₃ realisiert. Durch Verändern der einstellbaren Widerstände R ₄ und R ₅ der Meßbrücke bis zum Nullabgleich beim Nullindi kator 12 können die Beträge der Teilwiderstände R ₂ und R ₃ bei Kenntnis aller übrigen Widerstände, und daher der Abstand x von einem Ende E des Meßleiters 4 zur "elektrischen Verbindung" 14 bestimmt werden. Diese "elektrische Verbindung" ist keine eigentliche elektrische Verbindung, sondern wirkt sich im wesent lichen als eine solche aus, wenn sich dort das elektrische Isoliervermögen zwischen dem Meßleiter 4 und dem weiteren Leiter 6 wesentlich vermindert hat, um nach Art eines "Durchschlags" wie eine "elektrische Verbindung" zu wirken.

Es versteht sich, daß in der Darstellung von Fig. 1 das elektrische Kabel mit seinen Teilen nicht maßstäblich, sondern grob schematisch lediglich zur Verdeutlichung der elektrischen Beziehungen dargestellt ist.

Gemäß Fig. 2 ist die Kabelader 1 ebenfalls grob vereinfacht; im Zentalbereich verlaufen zahlreiche untereinander nicht elektrisch isolierte Einzelleiter, welche von einer elektrischen Isolierung umgeben sind. Rings um die Kabelader 1 ist ein elek trisch leitfähiges Quellband 9 gelegt. Rings um dieses Quellband 9 sind in Achsrichtung der Kabelader 1 verlaufende Drähte aus beispielsweise Kupfer gelegt, welche den Kabelschirm 2 bilden. Bei dieser Ausbildungsform ist an zwei diametral gegenüberlie genden Seiten des Kabelschirms 2 anstelle eines solchen Kupfer drahtes je ein Meßleiter 4, 5 ebenfalls in Form eines Kupfer drahtes oder bevorzugt eines Drahtes aus einer Widerstands legierung angeordnet; der Meßleiter 4, 5 ist jeweils mit einer Ummantelung 4 a, 5 a umgeben, die aus dem Isoliermaterial mit bei Feuchtigkeit gegenüber dem trockenen Zustand wesentlich vermin dertem Isoliervermögen besteht. Hierfür eignet sich eine mehr lagige Umspinnung aus Papier besonders gut. An einer anderen Stelle des Kabelschirms 2 ist ein Kupferdraht 3 mit einer elek trisch nicht leitfähigen Isolierung umgeben, deren elektisches Isoliervermögen sich bei Zutreten von Feuchtigkeit gegenüber dem trockenen Zustand praktisch nicht verändert. Die Funktion des schon zu Fig. 1 erläuterten weiteren Leiters 6 kann auch von dem Schirm 2 oder einzelnen seiner Drähte oder der Querleitwen del 15 übernommen werden.

Der Zwischenraum zwischen dem Quellband 9 und dem Mantel 8 des Kabels ist unter Ausfüllung der Zwischenräume zwischen den Drähten und Leitern des Kabelschirms 2 und dergleichen mit einem Füllstoff 7 aus insbesondere Gummi oder Kunststoff ausgefüllt. Bei anderen Kabelkonstruktionen ist oberhalb des Schirms 2 ein weiteres, vorzugsweise quellfähiges Band angebracht.

Anstelle mindestens eines Meßleiters 4 bzw. 5 mit kreisförmigem Querschnitt kann auch gemäß Fig. 3 ein Flachleiter in Form einer Folie 10 aus Kupfer oder Aluminium, insbesondere eine kaschierte Folie 10, verwendet werden, die an einer Stelle unter oder über die Drähte des Kabelschirms 2 in gefaltetem Zu stand gelegt ist. Diese kaschierte Folie 10 übernimmt dieselbe Aufgabe wie der Meßleiter 4 von Fig. 1.

Claims

1. Feuchtesensor für elektrische Kabel, die mindestens eine Kabelader und einen Kabelschirm rings um die Kabelader auf weisen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßleiter (4, 5; 10) in eine Ummantelung (4 a, 5 a) aus einem elektrisch isolierenden Isoliermaterial mit bei Feuchtigkeit geenüber dem trockenen Zustand vermindertem Isoliervermögen eingebettet und im Bereich des Kabelschirms (2) längs der Kabelader (1) entlang des Kabels geführt ist.

2. Feuchtesensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßleiter (4, 5) als elektrisch gut leitfähiger Draht ausgebildet ist.

3. Feuchtesensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßleiter (10) als elektrisch gut leitfähige Folie ausgebildet ist.

4. Feuchtesensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine kaschierte Kupfer- oder Aluminiumfolie ist.

5. Feuchtesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßleiter aus einer Widerstandslegierung besteht.

6. Feuchtesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (4 a, 5 a) aus einer mehrlagigen Schicht von Fäden oder Bändern besteht.

7. Feuchtesensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Papier besteht.

8. Feuchtesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Isolationswächter zwischen einem der Meßleiter (4, 5; 10) und dem Kabelschirm (2) und/oder dem anderen Meß leiter bzw. einem weiteren Leiter (6) eingeschaltet ist, der sich im Bereich des Kabelschirms (2) befindet.

9. Feuchtesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelschirm (2) und/oder der bzw. die Meßleiter (4, 5; 10) in Gummi oder Kunststoff eingebettet und von einem Kabel mantel (8) umgeben sind.