DE4302832A1 - Verfahren zur Ortung eines Feuchtigkeitseinbruches in ein elektrisches oder optisches Kabel - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fehlerortung an elektrischen oder optischen Kabeln und befaßt sich mit der Ausgestaltung eines Meßverfahrens, mit dem ein Feuchtig­ keitseinbruch in solche Kabel geortet werden kann, die unter dem Kunststoffmantel einen aus Metalldrähten aufge­ bauten Schirm oder eine Bewehrung aufweisen und bei denen im Bereich dieses Schirmes oder dieser Bewehrung eine Meldeader angeordnet ist, die aus einem hochohmigen Leiter und einer feuchtigkeitsdurchlässigen Isolierung besteht.

Bei einem bekannten Meßverfahren dieser Art wird zur Er­ mittlung des Fehlerortes der Widerstand einer aus der Meldeader und einem Metalldraht des Schirmes gebildeten, am fernen Ende offenen Meßschleife gemessen. Der hoch­ ohmige Leiter der Meldeader hat dabei einen Widerstand von 10⁴ bis 10⁸ Ohm pro Kilometer. Die Anwendung dieser Messung bei Starkstromkabeln mit Längen von über 500 bis 1000 Metern ist wegen der Gefahr betriebsmäßiger Über­ spannungen mit einfachen Mitteln nicht möglich (DE-A-39 08 903).

Zur Erfassung eines Feuchtigkeitseinbruches bei Nachrichten­ kabeln ist weiterhin ein Meßverfahren bekannt, bei dem aus zwei Meldeadern und einem am fernen Ende zwischengeschal­ teten Gleichrichter eine Meßschleife gebildet wird, die zum Zwecke der Überwachung des Isolationswiderstandes der beiden Meldeadern in Sperrichtung mit einer Prüfgleich­ spannung beaufschlagt wird. Zur Überprüfung der Melde­ adern auf Durchgang wird diese Prüfgleichspannung etwa einmal pro Tag kurzzeitig umgepolt. Ein dann fließender Strom zeigt die Funktionsfähigkeit der Meldeleiter an (DE-B-12 22 164).

Ausgehend von einem Verfahren mit den Merkmalen des Ober­ begriffes des Patentanspruches liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren so auszugestalten, daß auch bei Kabelstrecken deren Länge mehr als 500 bis 1000 Meter beträgt, mit einfachen Mitteln ein Feuchtigkeits­ einbruch sicher geortet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorge­ sehen, daß unter Zwischenschaltung einer Diode zwischen die Meldeader und den Metalldraht am fernen Ende des Kabels eine Meßschleife gebildet wird, daß diese Meßschleife mit einem rechteckförmigen Wechselstrom beaufschlagt wird, dessen Frequenz 0,01 bis 1 Hz beträgt, wobei der Innenwider­ stand des Meßgerätes kleiner als 1% des Längswiderstandes der Meldeader ist, und daß am Ende jeder Stromhalbwelle der in der Meßschleife fließende Strom und/oder die an der Meßschleife anliegende Spannung gemessen und jeweils zwei aufeinanderfolgende Meßwerte einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden.

Bei einer derartigen Ausgestaltung des Meßverfahrens wird durch die Verwendung eines hochohmigen Leiters, dessen Widerstand vorzugsweise im Bereich 10² bis 10⁴ kOhm/km liegt, und infolge des sehr kleinen Innenwiderstandes des Meßgerätes erreicht, daß die an den Enden der Meßschleife gegebenenfalls auftretenden Überspannungen auf ein für das Meßgerät und den Betrieb des Meßgerätes ungefährliches Maß reduziert sind. Durch die Einspeisung eines rechteckförmi­ gen Wechselstromes in die Meßschleife ist weiterhin gewähr­ leistet, daß elektrolytische Wechselwirkungen zwischen den Metalldrähten des Schirmes oder der Bewehrung und der Melde­ ader stark verringert sind. Schließlich ist durch die Messung des Stromes und/oder der Spannung zeitlich am Ende der jeweiligen Stromhalbwelle sichergestellt, daß die Messung in einer Phase erfolgt, in der der Stromfluß einge­ schwungen ist. Hierdurch erübrigt sich die Einspeisung und die Korrekturbetrachtung eines kapazitiven Wechselstromes in die Meßschleife.

Das Vorhandensein eines Feuchtigkeitseinbruches wird bei dem neuen Meßverfahren durch einen Vergleich der in nega­ tiver und positiver Stromrichtung ermittelten Widerstands­ werte festgestellt. Wenn der Meßwert des positiven Stromim­ pulses gleich dem Meßwert des negativen Stromimpulses ist, liegt ein Fehler, also ein Feuchtigkeitseinbruch vor. Die weitere Auswertung der Meßwerte zur Ortung der Fehlerstelle erfolgt in einfacher Weise dadurch, daß der Meßwert aus ne­ gativem Stromimpuls mit Fehler durch den Meßwert aus posi­ tivem Stromimpuls ohne Fehler (gespeicherter Ausgangswert) dividiert wird. Das Ergebnis gibt die relative Entfernung des Fehlers vom Kabelanfang zur Gesamtlänge des Kabels an. Dieses Ergebnis kann durch rechnerische Berücksichtigung der Systemwiderstände korrigiert werden.

Anstelle des in der DE-A-39 08 903 beschriebenen Meldeader kann zur Durchführung des Meßverfahrens auch eine Melde­ ader verwendet werden, die aus einem hochohmigen, gegebe­ nenfalls mit zugfesten Kunststoffasern verseilten Wider­ standsdraht besteht, der zunächst mit einer leitfähigen Kunststoffumhüllung versehen ist und bei dem auf diese leitfähige Umhüllung ein äußeres Geflecht aus Kunststoff­ äden oder oder eine isolierende, aber wasserdurchlässige Bewicklung aus Kunststoffbändern aufgebracht ist. Alter­ nativ kommt auch ein leitfähiger Belag in Betracht, bei­ spielsweise eine auf ein Isolierband aufgedampfte Metall­ schicht, die auf dem Schirm des Kabels in eine elektrisch isolierende, aber für Wasser durchlässige Bewicklung eingebettet ist.

In der Figur ist eine Meßschaltung dargestellt, wie sie bei der Durchführung des neuen Verfahrens zum Tragen kommt. Diese Meßschaltung zeigt einen Schirmdraht bzw. einen Schirm 3 eines Kabels mit der Länge L, wobei dieses Kabel an der Stelle 5 einen Mantelfehler aufweisen soll, durch den Feuchtigkeit in das Kabelinnere eindringt. Die Fehlerstelle hat vom Kabelanfang den Abstand L_F.

Am fernen Ende des Kabels ist eine Diode 1 angeordnet, welche den Schirm 3 bzw. einen Schirmdraht mit der hoch­ ohmigen Meldeader 2 verbindet. Der Widerstand des Meldeader­ abschnittes zwischen dem Kabelanfang und der Schadensstel­ le 5 ist mit 21 bezeichnet, der Teilwiderstand zwischen der Schadensstelle 5 und dem Kabelende mit 22. Der Isola­ tionswiderstand zwischen der Meldeader und dem Kabelschirm ist mit 23 bezeichnet, während der Widerstand zwischen Meldeader und Kabelschirm bei Wassereinbruch mit 24 be­ zeichnet ist. Die Diode 1 hat in Durchlaßrichtung einen Widerstand, der nicht näher dargestellt ist.

Am Anfang der Kabelstrecke ist das Meßgerät 4 angeordnet, welches unter anderem einen Generator 41 zur Erzeugung einer pulsierenden Gleichspannung, ein Meßteil 42 zur Messung von Spannung und/oder Strom und ein Auswerteteil 43 zur Speicherung und Anzeige von Meßwerten, für einen Protokolldruck und eine Alarmanzeige aufweist.

Beim Betrieb des Meßgerätes 41 ergeben sich deutliche Unterschiede bei der Messung des Widerstandes der aus Meldeader 2, Diode 1 und Kabelschirm 3 bestehenden Meß­ schleife für den Fall des Fließens einer positiven oder negativen Stromhalbwelle. Weiterhin ergeben sich deutlich meßbare Unterschiede zwischen den Kabelzuständen "trocke­ ner Meldeleiter" und "örtlich begrenzt nasser Meldeleiter". Das Verhältnis der positiven und negativen Meßspannung am Eingang der Meßschleife ergibt in erster Näherung den Ort des Fehlers im Verhältnis zur Gesamtlänge an. Dabei werden temperaturbedingte Änderungen des Widerstandes des Meßlei­ ters und Änderungen des Isolationswiderstandes weitest­ gehend ausgeschlossen. Zweckmäßig wird das Meßgerät inter­ vallartig, zum Beispiel stündlich, in Betrieb gesetzt. Da­ bei kann eine Korrektur der Meßwerte bezüglich des Isol­ ationswiderstandes zwischen Meldeleiter und Kabelschirm sowie bezüglich des Widerstandes der Diode errechnet werden, wodurch die Genauigkeit bei der Ortung eines Fehlers gesteigert wird.

Für die Ausgestaltung des Meßgerätes 4 mit speziellen Meß­ geräten im Meßteil 42 können wahlweise handelsübliche Wider­ standsmeßgeräte mit Meßspannungen zwischen 10 und 100 Volt oder spezielle Meßgeräte mit der Anzeige "gut/ schlecht" bzw. Rechner oder auch rechnergestützte, mit Korrektur ver­ sehene Meßgeräte eingesetzt werden. Bezüglich der prak­ tischen Anwendung des neuen Meßverfahrens ist weiterhin als vorteilhaft anzusehen, daß das Meßgerät 4 von einer Schaltwarte aus mittels eines Umschalters für mehrere Überwachungsstrecken eingesetzt werden kann. Zur Bildung einer Meßschleife ist im übrigen am fernen Ende der je­ weiligen Kabelstrecke lediglich die Meldeader aus dem Kabelschirm isoliert herauszuführen, mit einer Diode in Reihe zu beschalten und diese mit dem Kabelschirm zu ver­ binden. Die hierzu erforderlichen kleinen Bauteile und Leitungen können direkt auf dem Kabelmantel angeordnet und mit einem Schrumpfschlauch geschützt werden. - Als Diode kann auch eine Leuchtdiode zum Einsatz kommen, die bei entsprechender Anordnung zugleich als Anzeigeelement dient.

Claims (1)

1. Verfahren zur Ortung eines Feuchtigkeitseinbruches in ein elektrisches oder optisches Kabel, welches einen Mantel aus Kunststoff und einen unterhalb des Mantels angeordne­ ten Schirm oder eine Bewehrung aus Metalldrähten auf­ weist, wobei im Bereich des Schirmes oder der Bewehrung eine Meldeader vorgesehen ist, die aus einem hochohmigen Leiter mit einem Widerstand von 10⁴ bis 10⁸ Ohm/km und einer feuchtigkeitsdurchlässigen Isolierung besteht, unter Verwendung einer Meßanordnung, bei der dem einen Ende des Kabels ein Meßgerät zugeordnet ist, welches mit der Meldeader und mit einem Metalldraht des Schirmes oder der Bewehrung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
   daß unter Zwischenschaltung einer Diode (1) zwischen die Meldeader (2) und den Metalldraht (3) am fernen Ende des Kabels eine Meßschleife gebildet wird,
   daß die Meßschleife mit einem rechteckförmigen Wechsel­ strom beaufschlagt wird, dessen Frequenz 0,01 bis 1 Hz beträgt,
   wobei der Innenwiderstand des Meßgerätes (4, 41) kleiner als 1% des Längswiderstandes der Meldeader ist, und daß am Ende jeder Stromhalbwelle der in der Meß­ schleife fließende Strom und/oder die an der Meßschleife anliegende Spannung gemessen und jeweils zwei aufeinander­ folgende Meßwerte einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden.