DE562600C - Anordnung zur Feststellung von Isolationsschaeden an betriebsmaessig eingebauten Hochspannungsleitungen - Google Patents

Anordnung zur Feststellung von Isolationsschaeden an betriebsmaessig eingebauten Hochspannungsleitungen

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DE562600C
DE562600C DEB130434D DEB0130434D DE562600C DE 562600 C DE562600 C DE 562600C DE B130434 D DEB130434 D DE B130434D DE B0130434 D DEB0130434 D DE B0130434D DE 562600 C DE562600 C DE 562600C
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DE
Germany
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voltage
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DEB130434D
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English (en)
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Dr-Ing Robert Arnold
Dipl-Ing Paul Bernett
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Bayernwerk AG
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Bayernwerk AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/58Testing of lines, cables or conductors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  • Anordnung zur Feststellung von Isolationsschäden an betriebsmäßig eingebauten Hochspannungsleitungen Wenn eine Hochspannungsleitung durch den Leitungsschutz abgeschaltet wird, weiß man zunächst nicht, ob ein bleibender Defekt (z. B. Drahtbruch, metallischer Kurzschluß) oder nur ein vorübergehender (z. B. Lichtbogen) die Ur-Sache war. Es ist deshalb üblich, eine solche Leitung probeweise nochmals zuzuschalten. Besteht der Fehler noch, so wird durch das Wiedereinschalten ein neuer Kurzschluß hervorgerufen, das Netz erhält also einen neuen Stoß, und die Anlagen werden zum zweitenmal überbeansprucht. Diesen Nachteil hat man einzuschränken versucht durch Widerstände, die vor dem probeweisen Zuschalten hochspannungsseitig in den Zug der Leitung geschaltet werden und den Kurzschlußstrom herabsetzen. Es sind auch Einrichtungen bekannt mit besonderen Transformatoren und Maschinensätzen, um die ausgefallene Leitung durch allmähliches Hochfahren oder plötzliches Zuschalten der Spannung zu prüfen. Der Hauptnachteil solcher Einrichtungen ist neben hohen Kosten und großem Raumbedarf der, daß durch Schaltmaßnahmen für das Prüfverfahren wertvolle Zeit verstreicht.
  • Im folgenden wird nun eine Einrichtung beschrieben, welche auf viel schnellere und billigere Weise durch Messung festzustellen gestattet, ob eine Leitung fehlerfrei ist oder nicht. Einrichtungen zur Messung an Hochspannungsleitungen sind an sich bekannt. Sie haben je doch den Nachteil, daß im Vergleich zum einfachen probeweisen Einschalten der Leitung viel Zeit vergeht, weil man sich erst ins Hochv olthaus begeben und dort die Meßeinrichtung an die Leitung anschließen muß, nachdem man vorher noch Sicherungen getroffen hat, die ein plötzliches Unterspannungsetzen der Leitung, etwa vom anderen Leitungsende aus, ausschließen. Nach der vorliegenden Erfindung ist es nun möglich, ohne besondere Sicherungen gegen Wiederkehr der Hochspannung und ohne im Hochvolthaus Schaltungen vornehmen zu müssen, bereits an der (nur Niederspannung führenden) Schalttafel durch Drücken eines Knopfes und Beobachten eines Meßinstrumentes sich von dem Zustand der Leitung zu überzeugen.
  • Der Einrichtung liegt der Gedanke zugrunde, daß sich die unterspannungsseitig meßbaren elektrischen Eigenschaften eineshochspannungsseitig an eine Leitung angeschlossenen Meßwandlers mit dem Isolationszustand dieser Leitung ändern. Ist die Leitung fehlerfrei, so sind die unterspannungsseitig gemessenen elektrischen Eigenschaften der Kombination Wandler und Leitung andere, als wenn die Leitung kurzgeschlossen ist. Die Einrichtung zur Feststellung von Hochspannungsleitungsschäden von der Nicdcrsparnungsseite aus besteht demnach aus eircm Meßwandler, der hochspannungsseitig daucrnd an die zu überwachende Leitung angeschlossen ist, einer Stromquelle mit Schalter und einem Meßgerät, welch letztere im Stromkreis der Niederspannungswicklung des Wandlers oder einem damit gekoppelten Stromkreis liegen. Als Meßwandler kann ein vorhandener Spannungswandler der zu überwachenden Leitung Verwendung finden. Die prinzipielle Schaltung zeigt Abb. i. Durch Umlegen des Schalters i (z. B. Druckknopf auf der Schalttafel) wird an Stelle der während des normalen Betriebes über den Spannungswandler z an die Hochspannungsleitung 3 angeschlossenen Schalttafelinstrumente q. das Meßgerät zur Leitungsprüfung 5 mit zugehöriger Stromquelle 6 an den Wandler 2 gelegt. An Stelle eines Umschalters i kann auch ein einfacher Schalter treten, da das Belassen der Schalttafelinstrumente q. im Stromkreis die Angaben der Meßeinrichtung 5 im allgemeinen nicht stört.
  • Alle Einrichtungen zur Messung an Leitungen bedienen sich einer Stromquelle und eines Meßgerätes. Auch die Zwischenschaltung eines Transformators zwischen Stromquelle und Meßgerät einerseits, Leitung anderseits zu . dem Zweck, der Leitung eine für die Messung geeignete Wechselspannung aufzudrücken, ist bekannt. Es ist ferner allgemein üblich, über Meßwandler Messungen von elektrischen Größen an Hochspannungsleitungen vorzunehmen. In diesem Falle liefert die Hochspannungsleitung die Meßspannung oder den Meßstrom, während die Meßinstrumente auf der Niederspannungsseite des Wandlers angeschlossen sind. Die vorliegende Anordnung unterscheidet sich nun von allen bisher bekannten Anordnungen grundsätzlich dadurch, daß zwischen Stromquelle und Meßinstrument einerseits, Leitung anderseits ein Meßwandler (Spannungswandler) geschaltet ist, dem die Aufgabe zufällt, eine dauernde elektrische Verbindung zwischen Meßeinrichtung und Hochspannungsleitung aufrecht zu halten, welche bestehen bleiben kann, wenn die Leitung unter Hochspannung gesetzt wird. Die Verwendung von Meßwandlern zu diesem Zwecke und in dieser Schaltung war bisher nicht bekannt, denn die obenerwähnte, bisher schon bekannte Verwendung von Transformatoren zur Erzeugung einer geeigneten Prüfspannung ist etwas prinzipiell anderes. Der grundlegende Unterschied zwischen einem Meßwandler und einem Transformator zur Erzielung einer geeigneten Meßspannung an der Leitung liegt darin, daß der Transformator mindestens so groß sein muß, daß er in der Lage ist, die Ladeleistung der Leitung aufzubringen. Er muß also ein Leistungstransformator sein. Demgegenüber ist ein Meßwandler von. einer gLnz anderen Größenordnung. Er pflegt bei ilöchstspannungsleitungen mehrere tauscndmal kleiner zu sein, als er zur Aufbringung der Ladeleistung eines Streckenabschnittes sein müßte. Hierin liegt der patentbegründende wirtschaftliche Vorteil der Verwendung von Meßwandlern, der noch dadurch vermehrt wird, daß die ohnehin fast überall eingebauten Spannungswandler zur Messung benützt werden können. Infolge seiner ganz anderen Größenordnung wirkt der Meßwandler auch anders als der Leistungstransformator. Bei letzterem beträgt der Spannungsverlust im gewöhnlichen Falle wenige Prozent, im vorliegenden tritt durch die Kapazität der zu prüfenden Leitung sogar eine höhere Spannung auf, als dem Übersetzungsverhältnis entspricht. Bei Verwendung eines Meßwandlers zu dem genannten Zweck wirkt sich dcingegenüber der höhere Eigenwiderstand des gegenüber der Ladeleistung der Leitung außerordentlich kleinen Wandlers so aus, daß nur ein verschwindend kleiner Bruchteil der dem Übersetzungsverhältnis entsprechenden Spannung für die Leitung übrigbleibt. Dieser Umstand erschwert die Messung über Spannungswandler sehr, so daß es äußerst empfindlicher Methoden bedarf, um bei der Messung durch den Wandler hindurch einen Unterschied zwischen offener und kurzgeschlossener Leitung nachweisen zu können. Im folgenden werden einige geeignete MeEmethoden beschrieben.
  • Als Meßeinrichtung kann an sich irgendeine zur Isolationsmessung bekannte, hinreichend empfindliche Einrichtung benützt werden. Man kann z. B. eine Widerstandsmessung vornehmen, da der Gesamtwiderstand der Kombination Wandler + Leitung etwas verschieden sein wird, je .nachdem die Leitung offen oder kurzgeschlossen ist. Man benötigt hierzu nach Abb. 2 eine Wechselstromquelle 7, wozu die Wechselstromlichtleitung dienen kann, ferner ein Meßgerät 8, z. B. ein Ohmmeter irgendwelcher Bauart, und einen Spannungswandler g, der die Verbindung zwischen Meßeinrichtung und Hochspannungsleitung =o herstellt.
  • Bei sehr hohen Spannungen ist der Eigenwiderstand des Meßwandlers so groß im Vergleich zum Leitungswiderstand, daß bekannte Methoden, wie die eben erwähnte Widerstandsmessung, versagen. In diesem Falle führen die folgenden Methoden zum Ziel, welche besondere Ausführungsformen des allgemeinen Erfindungsgedankens darstellen i. Innerhalb eines gewissen Frequenzbereiches findet ein Überwiegen der kapazitiven Ladeleistung der Leitung gegenüber dem induktiven Leistungsverbrauch des Wandlers statt. Ein vor den Wandler geschaltetes Blindwattmeter wird innerhalb des genannten Frequenzbereiches auf kapazitiv zeigen, außerhalb dieses Bereiches auf induktiv. Dies gilt jedoch nur, wenn die Leitung unbeschädigt ist. Bei kurzgeschlossener oder erdgeschlossener Leitung kann, da die Leitungskapazität nicht zur Wirkung kommt, eine kapazitive Anzeige nicht eintreten. Die Tatsache, daß das Blindwattmeter innerhalb eines gewissen Frequenzbereiches von induktiv auf kapazitiv überschlägt, ist also ein Zeichen dafür, daß die Leitung gesund ist. Um die Messung nach diesem Grundgedanken auszuführen, kann man nach Abb. 3 durch einen Antriebsmotor 11 einen kleinen Wechselstromgenerator 12 auf Touren bringen. Die Wechselstrommaschine ist in der bereits beschriebenen Weise über ein Blindwattmeter 13 und den Meßwandler mit der Hochspannungsleitung verbunden. Stellt man nun den Antriebsmotor ab, so durchläuft die Frequenz des Wechselstromgenerators alle Werte von einem Maximum bis auf Null und damit auch den Frequenzbereich, innerhalb welchem ein Umschlagen des Blindwattmeters 13 von induktiv auf kapazitiv bei gesunder Leitung eintreten muß.
  • 2. Eine andere Methode ist die folgende: Stößt man den Schwingungskreis, gebildet aus Wandlerinduktivität und Leitungskapazität, durch eine Stromquelle, etwa eine Gleichstromquelle, an, so erhält man eine abklingende Schwingung nach Abb. 4, ist dagegen die Kapazität kurzgeschlossen (Leitungskurzschluß), so erhält man eine aperiodische Annäherung an den Gleichstromdauerwert (Abb. 5). Da bei periodischem Ausschwingen (gesunde Leitung) der Effektivwert der Spannung wie des Stromes wesentlich größer ist (v g1. Abb. 4 und 5) als bei aperiodischer Annäherung (gestörte Leitung), so ist an der Größe des Ausschlages eines Volt- oder Amperemeters die gesunde Leitung von der gestörten zu unterscheiden. Bei diesem Verfahren kann eine Schaltung nach Abb. 6 verwendet werden. Der von der Gleichstromquelle 14 gelieferte Strom fließt über ein Amperemeter 15 und einen Schalter 16 zum Spannungswandler 17, zu dem parallel ein Voltmeter 18 geschaltet ist.
  • 3. Das unter z. beschriebene Meßverfahren kann insofern abgeändert werden, als man statt der Messung der Absolutwerte von Spannung oder Strom auch feststellen kann, ob überhaupt eine Schwingung stattgefunden hat (gesunde Leitung) oder nicht (gestörte Leitung). Zu diesem Zweck braucht man ein Meßinstrument, welches nur oder vorwiegend auf den schraffierten Teil der Spannung in Abb.4 anspricht. Dies kann durch eine Schaltung nach Abb. 7 erreicht werden. Bei Schließen des Schalters 1g liefert die Batterie 2o einen Stromstoß, der durch einen Zwischenwandler 21 übertragen wird und durch einen Gleichrichter 22 fließt, der den schraffierten Teil der Abb. 4 in einem Amperemeter 23 zur Anzeige bringt. In analoger Weise kann dieser Vorgang mit IYiIse eines Spannungswandlers 24 durch ein Voltmeter 25 angezeigt werden.
  • Ähnlich wie beim Schließen des Schalters 1g der Abb. 7 bzw. 16 der Abb. 6 ist der Vorgang beim Öffnen (Entladung des magnetischen Feldes des Wandlers). Von den beiden Meßinstrumenten (Volt- und Amperemeter) ist jeweils nur eines erforderlich, damit auch nur ein Zwischenwandler und ein Gleichrichter.

Claims (4)

  1. PATEN TANSYRÜ CIIE: i. Anordnung zur Feststellung von Isolationsschäden an betriebsmäßig eingebauten Hochspannungsleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstrom in die Niederspannungswicklung eines hochspannungsseitig dauernd mit der Hochspannungsleitung verbundenen Wandlers geschickt wird und daß die Meßeinrichtung in den Stromkreis der Niederspannungswicklung oder einen damit gekoppelten Stromkreis eingeschaltet ist, so daß sie die Änderung der elektrischen Eigenschaften der Kombination von Wandler und Leitung bei gesunder und gestörter Leitung festzustellen gestattet. -
  2. 2. Anordnung nach dem Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines der Niederspannungswicklung des Wandlers zugeführten Wechselstromes und mit Hilfe geeigneter i@Ießinstrumente der Gesamtwiderstand von Wandler + Leitung bestimmt wird, welcher sich bei gesundem Zustand der Leitung von dem Widerstand bei Erd- oder Kurzschluß unterscheidet.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch besonders gekennzeichnet, daß ein nur bei gesunder Leitung mögliches Überwiegen der kapazitiven Blindleistungsaufnahme der Leitung über den induktiven Blindleistungsverbrauch des Wandlers durch Wahl einer geeigneten Meßfrequenz herbeigeführt wird.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch besonders gekennzeichnet, daß der Schwingungskreis, bestehend aus Wandlerinduktivität und Leitungskapazität, durch Gleichstrom angestoßen wird, wobei sich die gesunde Leitung sowohl durch höheren Effektivwert von Strom und Spannung im Niederspannungskreis, als auch durch das Auftreten eines Wechselstromes (gedämpfte Schwingung) von der kurzgeschlossenen unterscheidet.
DEB130434D 1927-03-19 1927-03-19 Anordnung zur Feststellung von Isolationsschaeden an betriebsmaessig eingebauten Hochspannungsleitungen Expired DE562600C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1054168B (de) * 1958-02-10 1959-04-02 Wandel & Goltermann Schaltungsanordnung zur Messung von Isolationswiderstaenden von Kabeln
EP0311376A2 (de) * 1987-10-05 1989-04-12 Westinghouse Electric Corporation Automatischer Kurzschlusstester

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1054168B (de) * 1958-02-10 1959-04-02 Wandel & Goltermann Schaltungsanordnung zur Messung von Isolationswiderstaenden von Kabeln
EP0311376A2 (de) * 1987-10-05 1989-04-12 Westinghouse Electric Corporation Automatischer Kurzschlusstester
EP0311376A3 (de) * 1987-10-05 1990-05-30 Westinghouse Electric Corporation Automatischer Kurzschlusstester

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