DE624998C - Power cable with a device for displaying insulation faults and the location of the fault - Google Patents

Power cable with a device for displaying insulation faults and the location of the fault

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DE624998C
DE624998C DEW86327D DEW0086327D DE624998C DE 624998 C DE624998 C DE 624998C DE W86327 D DEW86327 D DE W86327D DE W0086327 D DEW0086327 D DE W0086327D DE 624998 C DE624998 C DE 624998C
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Description

Starkstromkabel mit Einrichtung zur Anzeige entstehender Isolationsfehler und des Fehlerortes 6 Entstehen in Starkstromkabeln Fehler, die zu Spannungsdurchbrüchen führen, so haben diese fast stets weitgehende Zerstörungen des Kabels und damit Störungen in der Stromversorgung zur Folge. Bei größeren Kurzschlußenergien können auch benachbarte, unbeteiligte Kabelstrecken schwer beschädigt werden. Man hat daher eine Reihe -von Mitteln vorgeschlagen, um -ein fehlerhaftes Kabel innerhalb möglichst kurzer Zeit abzuschalten, z. B. Schnellschalter usw. Es sind auch Einrichtungen bekannt, die den Isolationszustand eines Kabels dauernd zu' übierwachen gestatten, wie z. B. außerhalb der Isolierschichten liegende Hilfsleiter, die zur Messung des Isolationswiderstandes dienen sollen. Der Isolationswiderstand ist aber erfahrungsgemäß kein Maßstab für die dielektrische Festigkeit. Es ist weiter vorgeschlagen worden, auf der Oberfläche der Kabelleiter oder innerhalb der Isolierschichten; also in den dielektrisch beanspruchten Teilen des Kabels, metallisch leitende Einlagen zu verwenden, die bei einer teilweisen Zerstörung der Isolation stromführend werden oder ihr Potential ändern und dadurch ;einen sich ausbildenden Fehler anzeigen sollen. Diese Mittel- haben jedoch den Nachteil, daß sie die für hochwertige Isolierschichten notwendige Homogenität stören, die eine Voraussetzung für eine möglichst weitgehende Betriebssicherheit ist, und daß außerdem die Herstellung des Kabels erheblich erschwert wird.Power cables with a device for displaying insulation faults and the location of the fault 6 If faults occur in power cables that lead to voltage breakdowns, these almost always result in extensive damage to the cable and thus disturbances in the power supply. In the case of larger short-circuit energies, adjacent, uninvolved cable sections can also be severely damaged. A number of means have therefore been proposed in order to switch off a faulty cable within the shortest possible time, e.g. B. quick switch, etc. There are also known devices that allow the insulation state of a cable to 'monitor continuously, such. B. Auxiliary conductors lying outside the insulating layers, which are intended to be used to measure the insulation resistance. Experience has shown that the insulation resistance is not a measure of the dielectric strength. It has further been suggested, on the surface of the cable conductors or within the insulating layers; In other words, in the dielectrically stressed parts of the cable, metallic conductive inserts should be used which, if the insulation is partially destroyed, become live or change their potential and thereby indicate a fault that is developing. However, these means have the disadvantage that they disrupt the homogeneity required for high-quality insulating layers, which is a prerequisite for the greatest possible operational reliability, and that the manufacture of the cable is also made considerably more difficult.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, in einem Starkstromkabel einen im Entstehen begriffenen Fehler vor dem Spannungsdurchbruch anzuzeigen und außerdem ein Mittel zu bieten, die Örtliche Lage des entstehenden Fehlers in einer Kabelstrecke auch im abgeschalteten, also abgekühlten Kabel zu messen und dadurch die Möglichkeit zu geben, den gefährdeten kurzen Fehlerabschnitt rechtzeitig auszuwechseln, d. h. ;ehe die mit einem Spannungsdurchbruch verbundenen Folgeneintreten. Die Erfindung benutzt zur Lösung dieser Aufgabe folgende physikalischen Vorgänge. -Jeder Durchschlag in seinem Kabel, der seine Ursache in den Isolierschichten des Kabels selbst hat, ist sein sogernannter Wärmedurchschlag. Er bildet sich dadurch aus, daß an Stellen, die aus irgendwelchen Gründen dielektrisch über das Normalmaß hinaus beansprucht werden, höhere dielektrische Verluste auftreten, die sich in Wärme umsetzen. Durch die ;örtliche Temperatursteigerung sinkt der Isolations«@iderstand, wächst also der Isolationsstrom, so daß, zu der Erwärmung durch die höheren Verluste noch die durch höhere Stromwärme tritt. - Dieser Vorgang führt allmählich, häufig erst im Laufe- von Wochen, zu einer so großen Schwächung der dielektrischen Festigkeit; daß schließlich der Spannungsdurchbruch erfolgt. Es ist daher in der Kabeltechnik @ein.e bekannte Erfahrungstatsacke, daß bei Dauerprüfungen von Kabeln mit erhöhter Spannung :ein Durchschlag sich fast stets lange Zeit vorher durch Temperatursteigerung an der Fehlerstelle bemerkbar macht.The object of the invention is to indicate a developing fault in a power cable before the voltage breakdown and also to offer a means of measuring the location of the fault in a cable section even in the disconnected, i.e. cooled cable, and thereby providing the possibility to replace the endangered short fault section in good time, ie before the consequences associated with a voltage breakdown occur. The invention uses the following physical processes to solve this problem. -Every breakdown in a cable, which has its cause in the insulating layers of the cable itself, is what is known as heat breakdown. It is formed by the fact that higher dielectric losses occur at points which for whatever reasons are dielectrically stressed beyond the normal range, which are converted into heat. As a result of the local increase in temperature, the insulation resistance decreases, and therefore the insulation current increases, so that, in addition to the heating due to the higher losses, there is also the heating due to the higher current heat. - This process leads gradually, often only in Laufe- of weeks to such a great weakening of the dielectric strength; that finally the voltage breakdown occurs. It is therefore a well-known empirical factual in cable technology that during endurance tests of cables with increased voltage: a breakdown is almost always noticeable a long time beforehand through an increase in temperature at the point of failure.

Diese Vorgänge benutzt die Erfmdung, um in einer vierlegten Kabelstrecke einen im ni5UCi1,.@. _ grif@enen Fehler anzuzeigen. Sie bedient sich dazu einer an sich bekannten Leitung, die einen Leiter aus leicht schmelzbarem Metall enthält. Sie besteht darin, daß in dem Kabel eine solche Leitung außerhalb der Isolierschichten liegt, daß die einem Spannungsdurchbruch vorhergehende örtliche Erw,äxmung in der Isolation des Kabels den Leiter aus leicht schmelzbarem Metall zum Schmelzen bringt und daß dadurch ein Signalstromkreis geschlossen wird. Die örtliche Erwärmung an -der Fehlerstelle bewirkt demnach in der Temperaturüberivachungsleitung eine dau:einde Veränderung, die auch bestehen bleibt, wenn die Kabelstrecke abgeschaltet wird und dann die Fehlerstelle sich wieder abkühlt. Es wird daher nicht :nur der entstehende Fehler an sich angezeigt, sondern auch die genaue Bestimmung seiner Lage im :Kabel »mit einfachen bekannten Mitteln ermöglicht.These processes used the invention to in a four-laid cable route one in the ni5UCi1,. @. _ gripped to display errors. She uses one for this known line containing a conductor made of easily fusible metal. It consists in the fact that in the cable such a line outside the insulating layers lies that the local extension preceding a voltage breakdown in the Isolation of the cable causes the conductor made of easily fusible metal to melt and that thereby a signal circuit is closed. Local warming on -The fault location therefore causes a duration in the temperature monitoring line Change that persists even if the cable route is switched off and then the fault cools down again. It will therefore not: only the emerging Error itself is indicated, but also the exact determination of its location in the: cable »Made possible with simple known means.

Eine im wesentlichen bekannte Ausführüngsforrn der Temperaturüberwachungsleitung, wie sie für die Zwecke der Erfindung geeignet ist, zeigt die Abb. i.. 3 ist ein Leiter :aus feiner leicht schmelzbaren Metalllegierung, z. B. einer solchen aus Blei, Zinn, Wismut usw., der mit einer Kordel oder einem Band .4 aus Isolierstoffen, wie Papier, Baumwolle, Gummi o.,dgl., in @offenen Schraubenwindungen umwickelt und dadurch gegen den die .Leitung einhüllenden geschlossenen Metallmantel 5, z. B. aus Blei, isoliert ist. Wird der Leiter 3 an irgendeiner Stelle 6 über seinen Schmelzpunkt erhitzt, so bildet dort das geschmolzene Metall eine leitende Brücke zwischen dem Leiter 3 .und dem Metallmantel 5 und schließt dadurch :einen Signalstromkreis. Da diese leitende Verbindung auch bestehen bleibt, wenn die Ursache für das Schmelzen, also die Erwärmung -durch das Kabel, aufgehört hat, läßt sich die örtliche -Lage der Erhitzung im Kabel jederzeit z. B. mit Hilfe deiner !einfachen Meßbrücke genau ermitteln.An essentially known embodiment of the temperature monitoring line, as is suitable for the purposes of the invention, Fig. i .. 3 is a Conductor: made of fine, easily fusible metal alloy, e.g. B. one of these Lead, tin, bismuth, etc., tied with a cord or tape .4 made of insulating material, such as paper, cotton, rubber or the like, wrapped in open screw turns and thereby against the .Leit enveloping closed metal jacket 5, z. B. made of lead, is insulated. If the conductor 3 is at any point 6 above its melting point heated, the molten metal forms a conductive bridge between the Conductor 3 .und the metal jacket 5 and thereby closes: a signal circuit. There this conductive connection is maintained even if the cause of the melting, So the heating -by the cable, has stopped, the local -Location the heating in the cable at any time z. B. with the help of your! Simple measuring bridge exactly determine.

Die Temperaturüberwachungsleitung wird bei EinleiterkabeIn auf die Oberfläche des Bleimantels unterhalb der äußeren Bedeckung aus Jute ,o. dgl., bei MMehrleiterkabeln mit gemeinschaftlichem -Bleimantel zweckmäßig in die Zwischenräume zwischen den Adern und den Mantel- gelegt. Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich bei Mehrleiterkabeln mit einzeln verbleiten Adern, wie in der Abb. 2 dargestellt ist. Die Temperaturüberwachungsleitung 7 liegt in-der Mitte des Kabels; sie kann aber auch in die Zwickelriäume 8 gelegt werden. ' Die Schmelztemperatur der Legierung, aus welcher der Leiter 3 besteht, wird. der zulässigen Betriebstemperatur des Kabels angepaßt. Darf z. B. ein Kabel im Betrieb so hoch belastet werden, daß seine Isolation eine Temperatur von 6o° erreicht und liegt die Leitung beispielsweise in der Mitte des Kabels, wie in Abb. z, so wird eine Schmelztemperatur des Leiters 3 von etwa ',7o" ge-, wählt. Ein Durchschmelzen tritt dann an der Stelle ein, wo infolge eines sich bildenden Fehlers die Temperatur in den Isolierschichten 8o bis go° überschreitet.The temperature monitoring line is connected to the single-conductor cable Surface of the lead jacket below the outer jute covering, etc. like., at Multi-conductor cables with common glue sheath are useful in the spaces in between placed between the veins and the sheath. A particularly favorable arrangement results multi-core cables with individually leaded cores, as shown in Fig. 2 is. The temperature monitoring line 7 lies in the middle of the cable; she can but can also be placed in the gusset spaces 8. 'The melting temperature of the alloy, from which the conductor 3 is made. the permissible operating temperature of the cable customized. May z. B. a cable is so heavily loaded during operation that its insulation reaches a temperature of 60 ° and the line is, for example, in the middle of the cable, as in Fig. z, a melting temperature of the conductor 3 of about ', 7o "selected. Melting then occurs at the point where, as a result of a error that forms, the temperature in the insulating layers exceeds 8o to go °.

Durch Wahl des Durchmessers des Leiters 3, also durch entsprechende Bemessung seiner Masse sowie durch Veränderung des Wärmewiderstandes zwischen dem Leiter und dem Metallmantel s durch Verwendung verschieden starker Isolierschichten q., kann man die Zeit, die der Leiter zum Abschmelzen benätigt, in weiten Grenzen beeinflussen, der Leitung also :eine bestimmte Temperatur-Zeitabhängigkeit erteilen und dadurch erreichen, daß sie auf kurzzeitige Temperatursteigerungen, wie sie z. B. bei Überlastungen eines Kabels durch schnell abklingende Kurzschlüsse auftreten, nicht anspricht. Ferner können die Widerstandsänderungen des Leiters 3 und des Mantels § mit der Temperatur dazu benutze werden, den durchschnittlichen Belastungszustand der ganzen Kabelstrecke zu kontrollieren.By choosing the diameter of the conductor 3, so by appropriate Measurement of its mass as well as by changing the thermal resistance between the Conductor and the metal jacket s by using insulating layers of different thicknesses q., the time it takes for the conductor to melt can be varied within wide limits influence, i.e. the line: give a certain temperature-time dependency and thereby achieve that they respond to short-term temperature increases such. B. when a cable is overloaded due to rapidly decaying short circuits, does not respond. Furthermore, the changes in resistance of the conductor 3 and the jacket § with the temperature to be used, the average load condition check the entire cable route.

Die Temperaturüberwachung gemäß. der Erfudung bietet besondere Vorteile in .ölgefüllten Kabeln. Erleiden solche -eine Verletzung des Bleimantels, so läuft das öl an i der Fehlerstelle aus, ohne daß dadurch sofort ein Spannungsdurchbruch eintritt. Zunächst wachsen die dielektrischen Verluste an einer solchen Stelle an und verursachen in der oben dargestellten Weise eine Temperaturerhöhung, die durch die überwachungseinriehtung angezeigt wird. D.er beschädigte Streckenteil kann also ausgewechselt werden, ehe umfangreichere Zerstörungen ,in der ganzen Strecke zu befürchten sind.The temperature monitoring according to. The invention offers particular advantages in oil-filled cables. If the lead jacket is damaged in this way, the oil runs out at the fault location without immediately causing a voltage breakdown. First, the dielectric losses increase at such a point and cause a temperature increase in the manner shown above, which is displayed by the monitoring device. The damaged section of the route can therefore be replaced before extensive damage is to be feared over the entire route.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: z. Starkstromkabel mit Einrichtung zur Anzeige ientstehender Isolationsfehler und des Fehlerortes, dadurch gekennzeichnet. daß ein an sich bekannter Temperaturüberwachungsleiter aus leicht schmelzbarem Metall außerhalb der -Kabelisolierschichten liegt, der auf die einem Spannungsdurchbruch vorhergehende ,örtliche Erwärmung der Isolierschichten anspricht. Starkstromkabel nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß der überwachungsleiter in einen geschlossenen Metallmantel tingehüllt ist, der mit den Oberflächen der Isolierschichten des Kabels fortlaufend in Berührung steht.PATENT CLAIMS: e.g. Power cable with a device for displaying the resulting Insulation fault and the fault location, characterized. that a familiar one Temperature monitoring ladder made of easily fusible Metal outside of the cable insulation layers, the one on top of the previous voltage breakdown , local heating of the insulating layers responds. Power cable according to claim z, characterized in that the monitoring conductor in a closed metal jacket is sheathed, which is continuous with the surfaces of the insulating layers of the cable is in contact.
DEW86327D 1931-06-23 1931-06-23 Power cable with a device for displaying insulation faults and the location of the fault Expired DE624998C (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1038140B (en) * 1954-02-12 1958-09-04 Sueddeutsche Kabelwerke Electric cable, in particular power cable, with a device for monitoring its operating temperature
FR2619890A1 (en) * 1987-08-25 1989-03-03 Electricite De France System for detecting a leak in a high-temperature fluid pipe

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1038140B (en) * 1954-02-12 1958-09-04 Sueddeutsche Kabelwerke Electric cable, in particular power cable, with a device for monitoring its operating temperature
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