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Verfahren zur Ortsbestimmung von Leckstellen bei Gasdruckkabeln
Zur
Erstellung von Hochspannungskabelanlagen werden neuerdings Gasdruckkabel verwendet,
d. h.
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Kabel, die mit einem neutralen Gas, z. B. Stickstoff, gefüllt sind,
das unter einem mäßigen, die Unterdrückung von Glimmerscheinungen bei den betriebsmäßig
auftretenden Spannungen mit Sicherheit gewährleistenden Überdruck steht. Bei solchen
fertig verlegten Kabelanlagen können durch Beschädigungen oder fehlerhafte Stellen
des (meist aus Blei hergestellten) Kabelmaterials Gasverluste eintreten, die ein
Sinken des Gasdrucks und damit eine Gefährdung der Betriebssicherheit bewirken bzw.
ein stetes Nachfüllen des Gases erforderlich machen. Um die Undichtigkeiten zu beseitigen,
ist es zunächst erforderlich, ihren Ort aufzufinden, und zwar unabhängig davon,
ob der Längsströmungswiderstand des Kabels proportional der Länge ist oder nicht.
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Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Ortsbestimmung von
Leckstellen bei Gasdruckkabeln. Das besondere Kennzeichen dieses Verfahrens besteht
darin, daß zwischen zwei Anzapfungspunkten der die Leckstellen enthaltenden Kabellänge
ein Flüssigkeitsmanometer angeschaltet ist und daß aus der Änderung des Flüssigkeitsspiegels
des Manometers die Richtung bestimmt
wird, in' welcher idie - Leckstelle
von, der Meßstelle aus gesehen liegt.
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In den Fig. I bis 3 sind drei Ausführungsbeispiele von Anordnungen
zur D urch'führungdes Verf ahrens nach der Erfindung schematisch dargestellt und
im folgenden näher erläutert.
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In Fig. I bezeichnet I eine von den Muffen 2 und 3 begrenzte Länge
eines in der Erde verlegten Gasdruckkabels. Innerhalb dieser Kabellänge befindet
sich, beispielsweise bei 4, eine undichte Stelle (Fehlerstelle) des Kabelmantels,
durch die Gas. aus dem Kabel entweicht. Zur Eingrenzung der Fehlerstelle wird das
Kabel, zweckmäßig etwa in der Mitte der Kabellänge, an zwei Stellen angezapft und
mit Anschlußstutzen 5 und 6 versehen. Diese Stutzen bestehen beispielsweise aus
einem Metallband, das um den Bleimantel herumgelegt und mit diesem verlötet wird,
und leicht in den Mantel eingesetzten, mit Außengewinde versehenen Etohrstutzen.
Durch letztere wird ein Spiralbohrer eingeführt und mittels einer Anschlagvorrichtung,
die eine Kontrolle der Bohrtiefe ermöglicht, der Kabelmantel durchbohrt.
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Dann werden an die Stutzen 5 und 6 die Zuführungsleitungen 7 und
8 eines Differential-Flüssigkeitsmanometers g angeschlossen. Die beiden Steigrohr
des Manometers sind über eine bei 10 absperrbare Rohr- bzw. Schlauchleitung miteinander
verbunden.
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Solange diese Verbindungsleitung offen ist, findet über sie ein Druckausgleich
zwischen den Stutzen 5 und 6 statt und die Flüssigkeitsspiegel 12 und I3 des Manometers
stehen gleich hoch. Für die Ortsbestimmung der Leckstelle wird nun die Leitung II
bei 10 abgesperrt. Durch den Gasverlust an der Leckstelle 4 tritt längs des Kabels
in Richtung auf die Fehlerstelle ein Abfall des Gasdrucks auf. Dieser Druckabfall
äußert sich in einem Ansteigen des der Fehlerstelle-zugekehrten Spiegels I3 und
einem Absinken des'der Fehlerstelle abgekehrten Spiegels 12.
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Aus der in der Fig. I dargestellten Verschiebung der beiden - Flüssigkeitsspiegel
des Manometers gegeneinander ergibt sich also, daß die Fehlerstelle rechts von der
Meßstelle liegt.
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Man macht nun eine erneute~Messung zwischen der ersten Meßstelle
und der Muffe -, vorzugsweise in der Mitte und wiederholt dann dieses Verfahren
so lange, bis eine genügende Eingrenzung der Fehlerstelle erreicht ist und deren
genaue Lage durch Aufgraben eines nur kurzen Kabelstücks endgültig ermittelt werden
kann.
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Zur Erhöhung der Meßempfindlichkeit ist es wegen des bei Gasdruckkabeln
geringen Strömungswiderstandes für das Druckgas zweckmäßig, das Kabel entsprechend
Fig. 2 an der Meßstelle mit einer nach unten gehenden Ausbuchtung Iq zu versehen
und den nach unten ausgebogenen Teil mit Isolieröl oder -masse zu füllen. Die für
die Ausbuchtung erforderliche Kabelreserve kann meist durch Aufgraben des Kabels
in einer Länge von z. B. 10 bis 15 m ohne weiteres gewonnen werden.
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Zu beiden Seiten der möglichst kurz zu haltenden Ausbuchtung werden
dann die Stutzen 5 und 6 gesetzt und über sie, wie in Fig. I, das Differentialmanometer
9 angeschaltet. Über einen am tiefsten Punkt der Ausbuchtung angesetzteh zweiten
Stutzen 15 wird von einem Druckgefäß I6 Isolieröl oder -masse in das Kabel eingedrückt,
so daß sich in der- Ausbuchtung ein Ö1- bzw. Massepfropfen I7 bildet. Während des
Hineindrückens des Öls bzw. der Masse ist die Sperrstelle 10 des Manometers offen
zu halten. Der Ö1- bzw. Massespiegel im Kabel steht dann zu beiden Seiten des Stutzens
I5 gleich hoch.
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Während der Messung wird das Manometer bei I0 abgesperrt und der
Hahn 21 des Druckgefäßes geschlossen. Infolge der rechts von der Meßstelle liegenden
Fehlerstelle 4 tritt, wie in Fig. I, ein Ansteigen des rechten und Absinken des
linken 01-' spiegels ein; Läge die Fehlerstelle umgekehrt links von der Meßstelle,
so würde sich der linke Spiegel heben. und der rechte senken. Aus der Verschiebung
der beiden Spiegel gegeneinander läßt sich die Richtung der Fehlersteile elckennen.
Infolge des durch den Pfropfen 17 verursachten hohen Strömungswiderstandes ist der
Druckabfall zwischen den Stutzen 5 und 6 größer als in Fig. I. Die Anordnung ist
daher empfidiicher. Da der Pfropfen im Nebenschluß -zum Manometer liegt, bewegt
er sich genau wie dessen Flüssigkeitssäule in Richtung zur Fehlerstelle und nimmt
beispielsweise die dargestellte Stellung ein. Durch weitere Messungen nach dem angegebenen
Verfahren kann der Fehlerort innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit genügend eingegrenzt
werden.
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Die Anordnung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 2
dadurch, daß an Stelle des Differentialmanometers g ein gewöhnliches Ölstandsrohr
18 verwendet wird, das -einelrseits mit dem Stutzen 15, andererseits über bei 19
bzw. 20 ab sperrbare Leitungen mit den Stutzen 5 und 6 verbunden ist. Die Anordnung
hat den -Morteil, daß man beim Einfüllen des' Ols; das'~in~ geöffnetem Zustanfd-der
Sperstelle I9, 20 erfolgt, mit Hilfe der Ölsäule im tElstandsrohr xS unmiftelbar
d'en Stand ,des Ölpfropfens 17 feststellen kann, da dessen Spiegel und die Pfropfenspiegel
gleich hoch stehen.
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-Man kanw also' durch Beobachtung der Ölsäule im Olstandsrohr -I8
die Lage und Größe des Pfropfens kontrollieren.
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Während der Messung wird eine der Sperrstellen, z. B. I9, geschlossen,
während die andere offen bleibt. Dann wird der Pfropfen wieder in Richtung zur Fehlerstelle
4, also nach rechts herausgedrückt.
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Die Ölsäule wandert ebenfalls in dieser Richtung, d. h. ihr Spiegel
steigt an. Dieser Fall ist in' der Fig. 3 dargestellt. Dabei erfolgt das Ansteigen
schon kurze Zeit nach der Schließung der Sperrstelle. Der umgekehrte Effekt tritt
ein, wenn die Sperrstelle 20 geschlossen und die Sperrstelle I9 offen gehalten wird.
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Läge die Fehlerstelle umgekehrt links von der Meßstelle, so würde
der Pfropfen bei Schließung einer der Sperrstellen nach links wandern und der Spiegel
der Ölsäule im Ölstandsrohr 18 sich entsprechend ändern. - Aus der Bewegung des
letzteren Spiegels während der-Messungt kann also auf die Richtung der Fehlerstelle
geschlossen' werden.
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In den Anordnungen nach Fig. 2 und 3 erfolgt die Entfernung des Öls
aus dem Kabel nach Beendigung der Messung in der Weise, daß man im geöffneten Zustand
der Sperrstellen (I0 bzw. 19 und 20) das 01 durch Öffnen der während der Messung
geschlossenen Ventile 21 und 22 des Druckgefäßes unter Abschaltung des Überdrucks
in das Druckgefäß zurückfließen läßt.
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In der Anordnung nach Fig. 3 ist es in einzelnen Fällen auch möglich,
mit nur einem der Seitenstutzen 5 oder 6 auszukommen. Dabei ist dieser mit dem oberen
Ende des Ölstandsrohres I8 zu verbinden.
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Man kann in der Anordnung nach Fig. 2 beim Einfüllen der Sperrfiüssigkeit
auch so vorgehen, daß man die Stutzen 5 und 6 nicht außerhalb, sondern am Anfang
der Ausbuchtung anbringt und die Flüssigkeit (Masse oder Öl) an einem dieser beiden
Stutzen einführt. Wenn man auf die Entfernung des Pfropfens I7 verzichtet, was ohne
weiteres möglich ist, kommt der Stutzen 15 in Fortfall.
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Schließlich besteht auch die Möglichkeit, den untersten Punkt des
:E)ifferentialmanometers g in Fig. 2 mit dem Stutzen 15 zu verbinden, so daß man
bei zweckmäßiger Anordnung des Manometers bei Einführen des Pfropfens I7 im Manometer
die Höhe der Pfropfenspiegel beobachten kann. Dabei muß während der Messung die
Verbindung zwischen dem Stutzen 15 und dem tiefsten Punkt des Manometers gesperrt
sein.
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Zur weiteren Erhöhung der Meßempfindlichkeit kann während der Dauer
der Messung der Gasdruck im, Kabel erhöht werden.