DE3856263T2

DE3856263T2 - Gerät zur Beurteilung des Zustandes einer Isolation

Info

Publication number: DE3856263T2
Application number: DE3856263T
Authority: DE
Inventors: Keizaburo Ishikura, Deceased; Tomoaki Iwakuni-Shi Yamaguchi-Ken 740 Kageyama; Shigenari Kashiwa-Shi Chiba-Ken Maezawa; Akira Sodegaura-Cho Kimitsu-Gun Chiba-Ken Saigo; Akio Kuga-Gun Yamaguchi-Ken Sera; Junji Otake-Shi Hiroshima-Ken Suehiro
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1987-08-07
Filing date: 1988-08-05
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2008-08-06
Also published as: DE3856263D1; EP0550403A3; DE3888751T2; EP0550403B1; EP0302747A3; KR890004170A; EP0302747A2; US4929903A; EP0544646A2; KR920000566B1; EP0550403A2; ATE180064T1; CN1032239A; EP0302747B1; CA1294329C; DE3856334T2; ATE172794T1; EP0544646B1; DE3888751D1; DE3856334D1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Gerät zur Beurteilung des Zustands einer Isolation in elektrischen Geräten, Kabeln, usw. Die vorliegende Erfindung ist zum Detektieren einer Verschlechterung der Isolation in elektrischen Geräten und Kabeln durch Detektieren der beim Auftreten einer derartigen Verschlechterung erzeugten Koronaentladung oder Teilentladung einsetzbar.
Verschiedene Faktoren können im allgemeinen lokal eine schlechte Isolation in einem unterirdischen Kabel und den daran angeschlossenen elektrischen Geräten verursachen.
Wenigstens 80 Prozent der schweren Unfälle in Zusammenhang mit derartigen Kabeln und Geräten sind einer derartigen Verschlechterung der Isolation zuzuschreiben, die durch mechanische Kräfte von außen, chemische Veränderungen in den Isolatoren, baum-zweigartige Verschlechterung des Isolators, bekannt als "Wasserbäumchen" usw. verursacht werden kann. Angesichts dessen wurden verschiedene Verfahren zur Beurteilung des Zustands einer Isolation vorgeschlagen.
Gemäß einem dieser Verfahren wird ein Stromversorgungssystem periodisch auf den Zustand seiner Isolation hin untersucht, indem die Stromversorgung vorübergehend unterbrochen wird. Bei diesem Verfahren kann der Test zum Beispiel durch Anlegen von Gleichspannung an die Stromleitung erfolgen. Zur Beurteilung der Isolationsleistung des Systems ist zu messen: erstens Teilentladung; zweitens Restspannung, Entladungsstrom oder Restladung, die eine Verringerung der Durchschlagsfestigkeit zeigt; oder Potentialdämpfung und Leckstrom.
Andererseits gibt es ein Verfahren zur Beurteilung der Isolationsleistung einer Stromleitung durch Anlegen von Wechselspannung an die betreffende Stromleitung. Zu messen ist: Teilentladung; oder dielektrische Relaxation, die über die dielektrische Tangente beurteilt werden kann.
Abgesehen davon gibt es ein Verfahren, bei dem ein Stromversorgungssystem unter Verwenden eines tragbaren Meßgeräts im stromführenden Zustand untersucht wird.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Beurteilen der Isolationsleistung eines Stromversorgungssystems durch periodisches Unterbrechen der Stromversorgung müssen die das System bildenden Stromleitungen einzeln untersucht werden, so daß die Durchführung der Messung lange dauert. Ferner ist die Anzahl der Orte, die während einer einzelnen Unterbrechung der Stromversorgung vermessen werden können, begrenzt, so daß, falls sich die Isolation eines Teils allmählich verschlechtert hat, keine Kenntnis über den Verlauf davon vorhanden ist. Folglich können gegen eine Verschlechterung dieser Art keine Vorsorgemaßnahmen getroffen werden.
Andererseits besteht das Problem mit dem Verfahren, bei dem ein Stromversorgungssystem unter Verwenden eines tragbaren Geräts im stromführenden Zustand untersucht wird, darin, daß wegen der Schwierigkeiten beim Sicherstellen der Betriebssicherheit und des Arbeitsaufwands bei der Vorbereitung und der Messung nur ein erfahrener Ingenieur die Messung durchführen kann.
US-A-4,356,443 offenbart ein Gerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Folglich ist es Ziel dieser Erfindung, ein Gerät zum Untersuchen des Zustands einer Isolation elektrischer Geräte und Stromkabel bereitzustellen, das ermöglicht, den Zustand von deren Isolation im stromführenden Zustand laufend zu überwachen. Gemäß dieser Erfindung wird eine Entscheidung darüber getroffen, ob ein durch irgendeine Verschlechterung der Isolation von Geräten oder Kabeln erzeugtes Verschlechterungssignal dem durch das Objekt der Messung fließenden Strom überlagert ist.
Gemäß dieser Erfindung wird ein Gerät zum Detektieren einer Verschlechterung der Isolation elektrischer Geräte oder Kabel bereitgestellt, das umfaßt:
eine erste Spule mit einem ersten Kern,
eine zweite Spule mit einem zweiten Kern und
eine Impedanzschaltung, wobei
die magnetomotorische Kraft und die magnetische Flußdichte des ersten Kerns annähernd proportional zueinander sind,
die magnetomotorische Kraft und die magnetische Flußdichte des zweiten Kerns annähernd proportional zueinander sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Spule erste und zweite Primärwicklungen und eine erste Sekundärwicklung, die auf den ersten Kern gewickelt sind, umfaßt, wobei die ersten und zweiten Primärwicklungen erste und zweite Wicklungsanfangsanschlüsse und erste und zweite Wicklungsendanschlüsse aufweisen,
die ersten und zweiten Primärwicklungen mit derselben Anzahl von Windungen und in derselben Richtung gewickelt sind, die erste Sekundärwicklung Anschlüsse aufweist,
die zweite Spule aus einer dritten Primärwicklung und einer zweiten Sekundärwicklung aufgebaut ist, die auf den zweiten Kern gewickelt sind,
die dritte Primärwicklung einen dritten Wicklungsanfangsanschluß und einen dritten Wicklungsendanschluß aufweist,
die zweite Sekundärwicklung Anschlüsse aufweist,
der dritte Wicklungsanfangsanschluß mit dem ersten Wicklungsendanschluß der ersten Primärwicklung verbunden ist und der dritte Wicklungsendanschluß mit dem zweiten Wicklungsendanschluß der zweiten Primärwicklung verbunden ist,
die Impedanzschaltung zwischen den ersten Wicklungsendanschluß der ersten Primärwicklung und den zweiten Wicklungsanfangsanschluß der zweiten Primärwicklung in der ersten Spule geschaltet ist, ein Signal, das eine Verschlechterung der Isolation elektrischer Geräte oder Kabel angibt, an den Anschlüssen der ersten Sekundärwicklung in der ersten Spule oder an den Anschlüssen der zweiten Sekundärwicklung in der zweiten Spule erhalten wird, wenn der erste Wicklungsanfangsanschluß der ersten Primärwicklung und der zweite Wicklungsanfangsanschluß der zweiten Primärwicklung in der ersten Spule jeweils mit einem Abschirmgehäuse des elek trischen Geräts oder der Schirmung eines Kabels und Masse verbunden sind.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und die beigefügten Zeichnungen weitergehend beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche das Prinzip eines Geräts gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung veranschaulicht;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die ein Gerät gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm, welches das Verhältnis zwischen dem Hauptstrom 11, einer Detektionssignalspannung eE infolge eines niederfrequenten Stroms iE und einer Detektionssignalspannung eP infolge eines hochfrequenten Stroms iP zeigt;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau dieser in Fig. 2 gezeigten Erfindung angewandt auf ein Gerät zum laufenden Überwachen des Zustands der Isolation eines Hochspannungskabels zeigt;
Fig. 5-1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau angewandt auf einen Gleichstrom-Hochspannungstest oder einen Steh-Wechselspannungstest zeigt;
Fig. 5-2 ist eine schematische Ansicht ähnlich Fig. 5-1, die sich davon darin unterscheidet, daß das Gerät gemäß dieser Erfindung auf der Hochspannungsseite installiert ist. Ein Ausführungsbeispiel für diese Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen spezifisch beschrieben.
Fig. 1 bis 5-2 zeigen ein Gerät zum Detektieren einer Verschlechterung der Isolation elektrischer Geräte und Kabel gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung. Das Prinzip dieser Ausführungsform ist in Fig. 1 gezeigt.
Dieses Gerät enthält Spulen 1 und 2, die jeweils mit Kernen 1A und 2A ausgestattet sind. Diese Kerne besitzen eine hohe magnetische Permeabilität, die über den gesamten Frequenzbereich von niedrigen zu hohen Regionen annähernd konstant ist. Sowohl ihr Restmagnetismus als auch ihre Koer zitivfeldstärke sind klein, und ihre magnetische Charakteristik ist derart, daß sie durch eine lineare B-H-Kurve dargestellt werden kann.
Das Gerät enthält ferner eine Impedanzschaltung 3 bestehend aus Kondensatoren, Widerständen, Drosselspulen, Halbleiterbauelementen usw., die einzeln oder in Kombination angeordnet sind.
Ein Hauptstromkreis, der zum Leiten des die Verschlechterungssignale enthaltenden Stroms konstruiert ist, ist bei 4 gezeigt.
Die Spule 1 beinhaltet Primärwicklungen 11 und 12, die mit der selben Anzahl an Windungen und in derselben Richtung auf den Kern 1A gewickelt sind.
Die Spule 1 beinhaltet ferner eine Sekundärwicklung 13.
Die Spule 2 beinhaltet eine Primärwicklung 21 und eine Sekundärwicklung 22.
Die Primärwicklung 11 der Spule 1 enthält einen Wicklungsanfangsanschluß 11-a und einen Wicklungsendanschluß 11-b.
Die Primärwicklung 12 der Spule 1 enthält einen Wicklungsanfangsanschluß 12-a und einen Wicklungsendanschluß 12-b.
Die Primärwicklung 21 der Spule 2 enthält Anschlüsse 21-a und 21-b.
Die Sekundärwicklung 22 der Spule 2 enthält Anschlüsse 22-a und 22-b.
Die Anschlüsse 11-b und 12-b sind mittels einer Verdrahtung jeweils mit den Anschlüssen 21-a und 21-b verbunden, und die Impedanzschaltung 3 ist mit den Anschlüssen 11-b und 12-a verbunden.
Die Anschlüsse 11-a und 12-a sind mit dem Hauptstromkreis 4 verbunden, so daß der zu testende Strom, der die Signale der Isolationsverschlechterung enthält, durch den Hauptstromkreis geleitet werden kann.
Die Ausgabe in Form der Signale der Isolationsverschlechterung kann sowohl an den Anschlüssen 13-a und 13-b der Sekundärwicklung 13 der Spule 1 als auch an den An schlüssen 22-a und 22-b der Sekundärwicklung der Spule 2 erhalten werden. Eines der Anschlußpaare oder beide können gemäß dem Testzweck eingesetzt werden.
Wenn ein zusammengesetzter Strom, bestehend aus einer Mehrzahl überlagerter Stromkomponenten: einer Ladestromkomponente des Isolators; sowohl der dominanten Welle eines Leckstroms als auch deren höheren Harmonischen; und den Stromkomponenten, die eine Verschlechterung des Isolators anzeigen, d. h. ein hochfrequenter Coronaentladungsstrom, ein Teilentladungsstrom, ein stoßartiger Impulsstrom, usw., durch den Hauptstromkreis 4 geleitet wird, fließt der gesamte Strom des Hauptstromkreises durch die Primärwicklung 11 der Spule 1. Andererseits fließt ein der vektoriellen Differenz zwischen dem Gesamtstrom und dem Strom, der durch die Impedanzschaltung 3 geflossen ist, entsprechender Strom durch die Primärwicklung 12 der Spule 1. Dieser Strom fließt in Folge durch die Primärwicklung 21 der Spule 2.
Die magnetomotorische Kraft des Kerns 1A entspricht der vektoriellen Zusammensetzung der durch den Strom in der Primärwicklung 11 und der durch den Strom in der Primärwicklung 12 erzeugten magnetomotorischen Kraft. Da die Wicklungen 11 und 12 in derselben Richtung gewickelt sind und die Stromrichtungen in den Wicklungen 11 und 12 hinsichtlich des Anfangs und Endes der Wicklungen einander entgegengesetzt sind, entspricht die magnetomotorische Kraft des Kerns 1A dem vektoriellen Unterschied zwischen der durch die Primärwicklung 11 erzeugten magnetomotorischen Kraft und derjenigen infolge der Primärwicklung 12. Die Änderung der magnetomotorischen Kraft des Kerns 1A erzeugt eine Spannung in der Sekundärwicklung 13 der Spule 1.
Die magnetomotorische Kraft des Kerns 2A entsteht infolge eines Stroms, der dem vektoriellen Unterschied zwischen dem Gesamtstrom im Hauptstromkreis und dem Strom, der durch die Impedanzschaltung 3 fließt, entspricht, wobei die Änderung der magnetomotorischen Kraft in der Sekundärwicklung 22 der Spule 2 eine Spannung erzeugt.
Folglich ist es möglich, das Element des Signals der Isolationsverschlechterung zu erhalten, das aus einem hochfrequenten Signal oder einem impulsartigen Signal besteht, das dem Strom durch den Hauptstromkreis aus der Sekundärwicklung 13 der Spule 1 oder der Sekundärwicklung 22 der Spule 2 in Form eines sich abhebenden Spannungssignals überlagert ist, indem die magnetische Schaltung im Hinblick auf die Größe und Konfiguration der Kerne 1A und 2A, die Anzahl von Windungen der Spulen, usw., den Impedanztyp oder die Kennkonstante der Impedanzschaltung 3 usw. geeignet ausgewählt wird.
Eine Ausführungsform des Geräts gemäß dieser Erfindung wird nun spezifisch beschrieben.
Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Ausführungsform des Geräts zum Detektieren einer Verschlechterung der Isolation elektrischer Geräte und Kabel gemäß dieser Erfindung, angewandt auf ein Hochspannungskabel, das sich in einem stromführenden Zustand befindet. Dieses Gerät beinhaltet Kerne 100 und 200 bestehend aus einer kobaltbasierten amorphen Legierung, die sowohl eine hohe magnetische Permeabilität, die über den gesamten Frequenzbereich von niedrigen zu hohen Regionen annähernd konstant ist, als auch eine flache Hysteresekurve aufweist. Als Beispiel für ein derartiges Material ist hier VITROVAC-6025F (Warenzeichen), hergestellt von Vaccumschmelze GmbH, zu nennen. Primärwicklungen 101 und 102 sind mit einer Windung in derselben Richtung durch den Kern 100 geführt. Ferner ist eine Sekundärwicklung 103 zum Detektieren von Signalen auf den Kern 200 gewickelt, um eine Spule 104 zu formen. Eine Primärwicklung 201 und eine Sekundärwicklung 202 sind auf den Kern 200 gewickelt, um eine Spule 203 zu formen. Ein die Impedanzschaltung formendes Kondensatorelement ist bei C gezeigt, und ein magnetischer Abschirmkasten, der geeignet ist, das Eindringen von Störsignalen von außen zu verhindern, bei 300. Ein Stromkabel 400, welches das zu testende Objekt darstellt, besteht aus einem Leiter 401, einem den Leiter bedeckenden Isolator 402, einer den Isolator bedeckenden Schirmung 403 und einem die Schir mung bedeckenden Mantelisolator 404. In diesem Fall wird der Strom i&sub1; des Hauptstromkreises, der zur Durchführung der Messung nötig ist, aus der Schirmung 403 entnommen. Der Test wird durchgeführt, während die Spannung gegenüber Masse an einem Kabelende 405 gemessen wird.
Angenommen, der Hauptstrom i&sub1; ist ein zusammengesetzter Strom bestehend aus: dem Ladestrom im Isolator, sowohl der dominanten Welle des Leckstroms als auch einem niederfrequenten Strom iE, der die höhere Harmonische davon ist, und Signalen für die Isolationsverschlechterung wie dem Coronaentladungsstrom, dem Teilentladungsstrom und einem hochfrequenten Strom ip, der ein stoßartiger Impulsstrom ist, fließt der Strom i&sub1; des Hauptstromkreises durch die Primärwicklung 101 der Spule 104. Die Primärwicklung 201 der Spule 203 besitzt einen hohen induktiven Blindwiderstand gegenüber einem hochfrequenten Strom und einen niedrigen induktiven Blindwiderstand gegenüber einem niederfrequenten Strom. Der Kondensator C besitzt einen niedrigen kapazitiven Blindwiderstand gegenüber einem hochfrequenten Strom und einen hohen kapazitiven Blindwiderstand gegenüber einem niederfrequenten Strom. Als Ergebnis davon fließt der hochfrequente Strom iP durch den Kondensator C und der niederfrequente Strom iE fließt über die Primärwicklung 201 der Spule 203 durch die Primärwicklung 102 der Spule 104.
Folglich verschwindet das Element der magnetomotorischen Kraft des Kerns 100, das durch den niederfrequenten Strom iE erzeugt wird, und es verbleibt nur das Element, das durch den hochfrequenten Strom iP erzeugt wird. Als Ergebnis davon kann die Signalspannung eP infolge des hochfrequenten Stroms iP aus der Sekundärwicklung 103 der Spule 104 erhalten werden.
Entsprechend kann die Signalspannung eE infolge des niederfrequenten Stroms iE aus der Sekundärwicklung 202 der Spule 203 erhalten werden.
Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Strom durch den Hauptstromkreis i&sub1;, der Detektionssignalspannung eE infolge des niederfrequenten Stroms iE, der Detektions signalspannung eP infolge des hochfrequenten Stroms iP im Hinblick auf Änderungen mit der Zeit.
Fig. 4 zeigt das in Fig. 2 dargestellt Gerät angewandt auf ein Gerät zum laufenden Überwachen des Zustands der Isolation eines Hochspannungskabels. Diese Figur zeigt einen Detektionsabschnitt 500 zum Detektieren jeder Verschlechterung der Isolation des betreffenden Kabels. Dieser Detektionsabschnitt 500 beinhaltet Anschlüsse 501 und 502 zum Erhalten der durch den hochfrequenten Strom iP erzeugten Signalspannung eP und Anschlüsse 503 und 504 zum Erhalten der Signalspannung eE infolge des niederfrequenten Stroms iE (ip und iE sind gleich gewählt wie bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform). In Fig. 4 sind die Primärwicklungen 101 und 102 durch ein Koaxialkabel 505 ersetzt. Eine Impedanzschaltung, die bei Z gezeigt ist, dient zum Verhindern magnetischer Sättigung des Kerns, wenn der niederfrequente Strom wie beispielsweise der Ladestrom erhöht wird. Diese Impedanzschaltung Z ist mit einer auf den Kern 200 gewickelten Tertiärwicklung 204 verbunden. Ein Signalempfänger ist bei 600 gezeigt. Dieser Signalempfänger 600 besteht aus einer Eingangsschaltung für Impulswellen 601, einer Eingangsschaltung für dominanten Wellen 602, Verstärkern 603, 604, einem Phasenkomparator 605, einem Impulszähler 606, einer Zeitgeberschaltung 607, einer Zeiteinstellschaltung 608 und einer Ausgangsschaltung 609.
Hat sich die Isolationsleistung des Isolators 402 des Stromkabels 400 wegen eines Wasserbäumchens oder einer elektrischen Verästelung oder eines Kratzers auf dem Isolator des Kabels usw. verschlechtert, ist dem Ladestrom des Isolators 402 durch die Spannung gegenüber Masse der gewöhnlich angelegten Spannung ein aus einem Coronaentladungsstrom, einem Teilentladungsstrom oder einem stoßartigen Entladungsstrom bestehendes Signal überlagert, das die Verschlechterung der Isolation angibt, und kann über die Schirmung 403 zur Masse abfließen. Der Detektionsabschnitt 500 dient dazu, das aus einem Signal des Stroms der Isolationsverschlechterung bestehende Signalelement von dem aus dem Ladestrom bestehenden durch die Eingangsschaltung für Impulswellen 601 und die Eingangsschaltung für dominante Wellen 602 zu unterscheiden und die so unterschiedenen Signalelemente in den Signalempfänger 600 einzugeben.
Die Ausgabe der Eingangsschaltung für Impulswellen 601 und die der Eingangsschaltung für dominante Wellen 602 werden durch die Verstärker 603 und 604 jeweils verstärkt und an den Phasenkomparator 605 angelegt, wo eine Untersuchung auf das Vorhandensein der Impulswelle eines Signals für die Isolationsverschlechterung hin bezüglich der Phasen des Ladestroms, d. h. der dominanten Welle, erfolgt; das Ergebnis wird durch die Impulszählerschaltung 606 gezählt. Die Impulszählerschaltung 606 dient zum Zählen der während einer vorbestimmten Zeitspanne, die durch Zählen der durch die Zeitgeberschaltung 607 erzeugten Zeitreferenz mit der Zeiteinstellschaltung 608 eingestellt wird, erzeugten Impulse des Verschlechterungssignals. Hat die Zählung einen vorbestimmten Wert überstiegen, wird ein Ausgangssignal für die Ausgangsschaltung 609 erzeugt.
Dies bewirkt, daß die Ausgangsschaltung 609 einen die Detektion eines Verschlechterungssignals anzeigenden Alarm auslöst. Die Ausgangsschaltung 609 überträgt auch ein Abschaltsignal an einen Trennschalter (nicht gezeigt), um, falls nötig, das verschlechterte Stromkabel 400 von der Stromquelle zu trennen. Sie erzeugt ferner eine Ausgabe für einen Datenprozessor (nicht gezeigt), mittels dessen Daten wie beispielsweise die Frequenz des Auftretens des Signals für Isolationsverschlechterungsimpulse hinsichtlich der Phasen des Ladestroms, d. h. die dominante Welle analysiert werden, um über das Ausmaß und die Ursache der Verschlechterung zu entscheiden.
Wird die Anordnung in Fig. 4 so modifiziert, daß die Nullphasenspannung von einem Potentialerdungstransformator (nicht gezeigt) an die Eingangsanschlüsse der Eingangsschaltung für dominante Wellen 602 angelegt wird, kann eine schwache Erdung detektiert werden.
Das in Fig. 4 gezeigte Gerät ermöglicht somit bei einfachem Aufbau den Isolationszustand eines Hochspannungskabels mit hoher Zuverlässigkeit ständig zu überwachen und dadurch Unfälle infolge einer Verschlechterung der Isolation zu verhindern.
Fig. 5-1 zeigt das Gerät von Fig. 4 angewandt auf einen Gleichstrom-Hochspannungstest oder einen Steh-Wechselspannungstest. Fig. 5-2 zeigt eine für denselben Zweck verwendete Anordnung. Sie unterscheidet sich von der in Fig. 5-1 gezeigten nur dadurch, daß das Gerät gemäß dieser Erfindung auf der Hochspannungsseite plaziert wird, und dadurch der Einfluß von Leckströmen im Testgerät beseitigt wird. Beide Anordnungen beinhalten einen Detektionsabschnitt 500, der so konstruiert ist, daß er jede Verschlechterung der Isolation detektiert, einen Signalempfänger 600, ein Gerät zum Anlegen von Spannung 700 für den Steh-Spannungstest sowie ein zu testendes Objekt 800. Durch Verwenden des Geräts gemäß dieser Erfindung zusammen mit einem Gerät zum Anlegen von Spannung wird es möglich, jede Verschlechterung des Isolators zu detektieren, so daß man Schritte wie Beenden des Tests, wenn Anlegen einer Hochspannung gefährlich ist, unternehmen und dadurch einen elektrischen Durchschlag des Isolators während des Steh-Spannungstests verhindern kann.
Werden die Kerne 100 und 200 in der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion aus VATROVAC-6025F, hergestellt von Vaccumschmelze GmbH, das eine kobaltbasierte amorphe Legierung ist, hergestellt, kann leicht ein Signal-Rausch-Verhältnis von ca. 120 dB erreicht werden (S bezeichnet den Pegel des Verschlechterungssignals und N den Pegel des Signals, das der Summe aus dem Ladestrom im Isolator und dem Leckstrom entspricht).
Ein Gerät zum Detektieren einer Verschlechterung der Isolation elektrischer Geräte und Kabel kann somit in Form eines Geräts verwirklicht werden, das ökonomisch, kompakt und leichtgewichtig ist, und das bei einfacher Struktur einen hohes Signal-Rausch-Verhältnis liefert.
Die genannte kobaltbasierte amorphe Legierung besteht aus Kobalt (Co), Eisen (Fe), Silizium (Si), Bor (B), Molybdän (Mo) und Nickel (Ni) und kann als
Co a Fe b S i c B d Mo e Ni f
formuliert werden, wobei a bis f den atomaren Prozentsatz der Komponentenelemente darstellen. Hier ist a = 50 bis 90, b = 1 bis 10, c = 5 bis 20, d = 0 bis 20, e = 0 bis 20 und f = 1 bis 5, wobei die Summe über a bis f 100 beträgt.
Die Kerne 100 und 200 bestehen aus Toroidkernen mit zum Beispiel ringähnlichem Aufbau, jeder geformt durch Wickeln eines aus einer kobaltbasierten amorphen Legierung bestehenden Bands eine Anzahl von Malen. Nachdem sie als Ringe geformt sind, wird diesen Toroidkernen aus einer kobaltbasierten amorphen Legierung durch eine 5 bis 180 Minuten dauernde Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 150 bis 450 Grad Celsius eine gewünschte magnetische Permeabilität verliehen. Es ist wünschenswert, daß die Wärmebehandlung in einem magnetischen Gleich- oder Wechselfeld ausgeführt wird, so daß eine gleichförmige Leistungsfähigkeit erhalten werden kann. Eine stabilere Leistungsfähigkeit wird durch Ausführen der Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre erreicht.
Wie oben beschrieben, ermöglicht das Gerät gemäß dieser Erfindung, mit hoher Empfindlichkeit jede Verschlechterung der Isolatoren elektrischer Geräte und Kabel, die im Einsatz sind, zu detektieren. Angewandt auf ein Gerät zum laufenden Überwachen des Isolationszustands hilft dieser erste Typ von Gerät gemäß dieser Erfindung, aus dielektrischem Durchschlag entstehende Unfälle zu verhindern. Ferner kann es in Form eines ökonomischen, kompakten und leichtgewichtigen Geräts realisiert werden.

Claims

1. Gerät zum Feststellen einer Verschlechterung der Isolation elektrischer Geräte oder Kabel, das umfaßt:

eine erste Spule (1) mit einem ersten Kern;

eine zweite Spule (2) mit einem zweiten Kern und

eine Impedanzschaltung (3), wobei

die magnetomotorische Kraft und die magnetische Flußdichte des ersten Kerns annähernd proportional zueinander sind,

die magnetomotorische Kraft und die magnetische Flußdichte des zweiten Kerns annähernd proportional zueinander sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

die erste Spule erste und zweite Primärwicklungen (11, 12) und eine erste Sekundärwicklung (13), die auf den ersten Kern gewickelt sind, umfaßt, wobei die ersten und zweiten Primärwicklungen erste und zweite Wicklungsanfangsanschlüsse (11-a, 12-a) und erste und zweite Wicklungsendanschlüsse (11-b, 12-b) aufweisen,

die ersten und zweiten Primärwicklungen (11, 12) mit derselben Anzahl von Windungen und in derselben Richtung gewickelt sind, die erste Sekundärwicklung (13) Anschlüsse (13-a, 13-b) aufweist,

die zweite Spule aus einer dritten Primärwicklung (21) und einer zweiten Sekundärwicklung (22) aufgebaut ist, die auf den zweiten Kern gewickelt sind,

die dritte Primärwicklung einen dritten Wicklungsanfangsanschluß (21-a) und einen dritten Wicklungsendanschluß (21-b) aufweist,

die zweite Sekundärwicklung (22) Anschlüsse (22-a, 22-b) aufweist,

der dritte Wicklungsanfangsanschluß (21-a) mit dem ersten Wicklungsendanschluß (11-b) der ersten Primärwicklung (11) verbunden ist und der dritte Wicklungsendanschluß (21-b) mit dem zweiten Wicklungsendanschluß (12-b) der zweiten Primärwicklung (12) verbunden ist,

die Impedanzschaltung (3) zwischen den ersten Wicklungsendanschluß (11-b) der ersten Primärwicklung (11) und den zweiten Wicklungsanfangsanschluß (12-a) der zweiten Primärwicklung (12) in der ersten Spule geschaltet ist, ein Signal, das eine Verschlechterung der Isolation elektrischer Geräte oder Kabel angibt, an den Anschlüssen (13-a, 13-b) der ersten Sekundärwicklung (13) in der ersten Spule (1) oder an den Anschlüssen (22-a, 22-b) der zweiten Sekundärwicklung (22) in der zweiten Spule (2) erhalten wird, wenn der erste Wicklungsanfangsanschluß (11-a) der ersten Primärwicklung (11) und der zweite Wicklungsanfangsanschluß (12-a) der zweiten Primärwicklung (12) in der ersten Spule (1) jeweils mit einem Abschirmgehäuse des elektrischen Geräts oder der Schirmung eines Kabels und Masse verbunden sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, worin die Kerne, welche die Spulen (1) und (2) bilden, aus einem amorphen Metall bestehen, das Kobalt als Hauptbestandteil enthält.