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Verfahren zurTemperaturüberwachung elektrischer Kabel Um elektrische
Kraftübertragungskabel, insbesondere Hochspannungskabel, voll ausnutzen zu können,
ist es erforderlich, ihre Temperatur sorgfältig zu überwachen. Zu diesem Zweck ist
es bekamit, in den Leitern der Kabel Temperaturfühler einzubauen, mit deren Hilfe
die Temperatur der Leiteroberfläche unmittelbar gemessen werden kann. Dies erfordert
aber, abgesehen von der Kompliziertheit der Meßanordnung, die Sonderanfertigung
einer Kabellänge, wodurch die Herstellungskosten der Anlage wesentlich erhöht werden.
Außerdem muß die mit den Temperaturfühlern versehene Kabellänge, um die Kosten zu
verringern, möglichst am Anfang bzw. Ende der Kabelstrecke ausgelegt werden, wo
nicht in allen Fällen die ungünstigsten Betriebsbedingungen in bezug auf Erwärmung
bzw. Wärmeableitung und damit die höchste Betriebstemperatur zu erwarten sind. Im
übrigen wird bei dem beschriebenen Verfahren nur ein Mittelwert über eine verhältnismäßig
große Kabellänge bestimmt, wodurch örtlich begrenzte Stellen mit besonders ungünstigen
Erwärmungsbedingungen nicht erfaßt werden. Es ist deshalb üblich geworden, für die
Temperaturüberwachung thermische Kabelnachbildungen zu verwenden, die aus kurzen,
dem zu überwachenden Kabel entsprechenden Kabelstücken bestehen, die in ihrem Innern
Temperaturfühler besitzen und über Stromwandler mit einem Strom gespeist werden,
der in der Nachbildung dieselbe Erwärmung wie im Kabel selbst erzeugt. Aber auch
die Herstellung solcher Kabelnachbildungen ist verhältnismäßig kostspielig.
Es
ist auch bereits ein Verfahren bekanntgeworden, das die vorstehend erwähnten Nachteile
vertneidet und es gestattet, die Temperatur im Innern elektrischer Kraftübertragungskabel
in einfacher Weise zu überwachen, ohne große Kosten zu verursachen und das außerdem
den Vorteil hat, bei be-1 iebigen und auch bereits verlegten Kabeln angewandt werden
zu können. Dieses Verfahren beruht darauf, das durch Messung der Temperatur des
Kabelmantels die Temperatur im Innern des Kabels überwacht wird. Da das durch den
Kabelaufbau bedingte Temperaturgefälle innerhalb der Kabel jederzeit der Berechnung
bzw. experimentellen Bestimmung zugänglich ist, kann man auf diese Weise mit einer
für den praktischen Betrieb ausreichenden Genauigkeit von der Oberflächentemperatur
des Kabels auf die Temperatur im Innern schließen. Bei dem bekannten Verfahren erfolgt
die Messung der Temperatur des Mantels mit Hilfe eines um das Kabel gewickelten
isolierten Meßdrahtes, dessen Widerstandsänderung infolge Temperaturänderung mit
Hilfe einer geeichten Meßbrücke bestimmt wird. Eine solche Einrichtung ist jedoch
für eine dauernde Überwachung nicht recht geeignet, da die Anordnung einfies zusätzlichen
Meßdrahtes Ursache zu Meßfehlern geben kann.
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Gemäß der Erfindung erfolgt demgegenüber die Bestimmung der Temperatur
des Mantels direkt aus seinem elektrischen Widerstand bzw. der Widerstandsänderung.
An Stelle oder neben dem Mantel kann unter Umständen auch die Bewehrung des Kabels
für die Temperaturmessung verwendet werden.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise
an eine kurze Strecke des Kabelmantels, die zweckmäßigerweise von der übrigen Kabellänge
durch Isoliermuffen elektrisch getrennt wird, eine Spannung angelegt und in den
Stromkreis ein Stromzeiger eingeschaltet werden, wie das schematisch @in Fig. i
der Zeichnung dargestellt ist. In die Kabelstrecke i sind in gewissem Abstand zwei
Isoliermuffen 2 eingeschaltet, in denen der metallene Mantel durch einen Spalt unterbrochen
ist. Die Kabelseele kann dagegen ungeschnitten durch diese Muffen hindurchgeführt
werden. An das so von der übrigen Kabellänge elektrisch abgetrennte Mantelstück
3 des Kabels ist eine elektrische Spannung, die einer geeigneten Stromquelle 4 entnommen
wird, angelegt und in den Stromkreis ein Stromzeiger 5 eingeschaltet. Die beiden
nicht zur Messung herangezogenen Mantelstücke werden entweder für sich geerdet oder
durch eine besondere Leitung 6 wieder miteinander verbunden, damit Kapazitäts- und
Erdschlußströme ungehindert abfließen können. Eine durch Temperaturänderung des
Kabelmantels bedingte Änderung des Widerstandes des Mantelstückes 3 macht sich durch
eine entsprechende Ausschlagänderung des Instrumentes bemerkbar, das zweckmäßigerweise
in Temperaturgraden geeicht wird. Bei der Berechnung der Meßanordnung werden auf
bekannte Weise das Temperaturgefälle zwischen Mantel und Leiter und der Widerstand
des Mantelstückes 3 in kaltem Zustand berücksichtigt. Die Länge der zur Messung
heranzuziehenden Mantelstrecke ist lediglich von der Ge nauigkeit des verwendeten
Meßinstrumentes ab hängig.
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Gegebenenfalls kann die Messtrecke so verkürz werden, das sie innerhalb
eines Muffengehäuse: untergebracht werden kann. Eine derartige Aus führung ist beispielsweise
in der Fig. 2 dargestellt Von dem Bleimantel des Kabels i ist ein kurze Stück 3
durch Einschnitte von der übrigen Mantel länge abgetrennt und durch eine Leitung
6 überbrückt, die zur Fortleitung von Kapazitäts- und Erdschlußströmen dient. An
die Enden des Mantelstückes 3 sind die Meßleitungen 7 angeschlossen. Das Ganze ist
in einem einzigen Muffengehäuse 2 untergebracht. Es ist jedoch nicht immer nötig,
den Mantel der Messtrecke an beiden Seiten von der übrigen Mantellänge zu trennen.
Es genügt im Gegenteil meist, die elektrische Trennung an nur einer Seite vorzunehmen,
unter der Voraussetzung, das die Messtrecke durch die Umgehungsleitung 6 für Kapazitäts-
und Erdschlußströme überbrückt wird. Dadurch kann auch bei längeren Messtrecken
eine Muffe eingespart werden.
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In Fig. 3 der Zeichnung ist eine solche Anordnung beispielsweise dargestellt.
Hier ist der Mantel des Kabels i nur einseitig unterbrochen. Dabei ist die Anordnung
so getroffen, das der Anfang der Messtrecke 3 mit dem Anfang einer Kabellänge zusammenfällt,
wo an sich schon eine Verbindungsmuffe 8 angeordnet ist. An dem anderen Ende der
durch die Umgehungsleitung 6 überbrückten Messtrecke ist der Mantel nicht unterbrochen.
Hier sind lediglich die Anschlüsse 9 für die Umgehungsleitung 6 und io für die Meßleitung
7 angebracht, die durch einen einfachen Korrosionsschutz, z. B. in Form einer Bandwicklung
i i, abgedeckt werden.
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Zur Messung des Widerstandes des Kabelmantels ist bei dem in Fig.
3 gezeigten Beispiel eine Meßbrücke 12 verwendet. Besonders geeignet ist für die
Zwecke der Erfindung dabei eine Wheatstonesche Prozentmeßbrücke, da eine solche
die Widerstandsänderung mit beliebig hoher Genauigkeit festzustellen gestattet.
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Temperatur im Innern des Kabels
auf einfache Weise mit genügender Genauigkeit zu überwachen, so das das Kabel wirtschaftlich
voll ausgenutzt werden kann.
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Die Erfindung ist nicht an die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
gebunden. Zur Überwachung der Widerstands- bzw. Temperaturänderungen des Kabelmantels
'können auch andere Einrichtungen als gezeigt Verwendung finden. An Stelle des Mantels
kann auch die Bewehrung für die Zwecke der Messung verwendet werden. Unter Umständen
ist es möglich, Bewehrung und Mantel eines kurzen Kabelstücks gleichzeitig zur Messung
heranzuziehen, indem diese beiden zu einer Schleife hintereinandergeschaltet werden.
In diesem Fall ist es nicht nötig, den Mantel zu unterbrechen, sondern es genügt,
die entsprechende Länge der Bewehrung von der übrigen Kabellänge elektrisch abzutrennen.
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Falls erwünscht, können in einer Kabellänge auch mehrere gemäß der
Erfindung ausgebildete Meßstrecken
vorgesehen werden. Diese Meßstrecken
können je mit eigenen Meßinstrumenten versehen oder aber auch auf ein gemeinsames
Meßinstrument geschaltet werden, das in diesem Falle zweckmäßigerweise registrierend
arbeitet.
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Die Messung kann mit Gleich- oder Wechselstrom vorgenommen werden.
In letzterem Fall empfiehlt es sich, eine höhere Frequenz in einer Größenordnung
von etwa ioo bis iooo Hz zu wählen, um den Einfluß von Erdströmen aus der Messung
auszuschalten. Dadurch wird auch eine elektrische Abtrennung der Meßstrecke des
Kabelmantels von der übrigen Kabellänge überflüssig.