DE921092C - Verfahren zur beruehrungslosen Messung elektrischer Gleichstroeme - Google Patents

Description

• Verfahren zur berührungslosen Messung elektrischer Gleichströme Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Messung elektrischer Gleichströme, insbesondere von vagabundierenden Strömen in unzugänglichen oder eingegrabenen Leitern.
• Vagabundierende Ströme, z. B. Rückleitungsströme von elektrischen Bahnen, sind in vielen Fällen die Ursache starker elektrolytischer Korrosionserscheinungen, denen man im allgemeinen durch Isolation oder zweckmäßige Verlegung der gefährdeten Leiter oder als Leiter dienenden Rohrleitungen begegnet.
• Da die elektrolytischen Korrosionserscheinungen erfahrungsgemäß nur durch Gleichstrom und nicht durch Wechselstrom hervorgerufen werden, erstreckt sich der Erfindungsgedanke allein auf die Messung von Gleichstrom.
• Bei der Untersuchung solcher elektrolytischer Korrosionserscheinungen und Feststellung von Isolationsschäden ist es erforderlich, die Stärke des den korrodierenden Leiter durchfließenden Stromes, die Stärke des aus dem den Leiter umgebenden Medium in diesen eintretenden und auch die Stärke des aus dem Leiter in das ihn umgebende Medium abfließenden Stromes zu messen. Bisher mußten, wenn es sich z.B. um eingegrabene Leiter oder Rohrleitungen handelt, diese an den Meßpunkten ausgegraben und Spannungsabfall- und Widerstandsmessungen durchgeführt werden, um daraus die Stärke des durchfließenden Stromes zu errechnen.
• Die ein- und austretenden Ströme wurden mittels Haberschen Rahmens oder durch Potentialgefälle-und Widerstandsmessungen in dem ihn umgebenden Medium, z. B. dem Erdreich, bestimmt.
• Dieses Verfahren ist aber kostspielig und zeitraubend. Außerdem kann die Stärke des austretenden bzw. des eintretenden Stromes häufig nicht mit der erforderlichen Genauigkeit bestimmt werden, weil die angewandten Mittel, wie der Habersche Rahmen und/oder die zur Potentialmessung benutzten unpolarisierbaren Elektroden, die Ausbreitung der elektrischen Felder stören und dadurch daß Meßergebnis verfälschen. Zudem bestehen fast immer große Unterschiede in der Leitfähigkeit des den Leiter umgebenden Mediums (z. 13. im Erdboden), so daß eine große Anzahl von Leitfähigkeitsmessungen erforderlich ist.
• Ein anderes Verfahren zur Messung derartiger Ströme bedient sich des Magnetometers, um die magnetischen Feldstärken zu messen, welche durch den Leiterstrom erzeugt werden.
• Auch diesem Verfahren haften zahlreiche Mängel an. Besonders gehen Störungen des erdmagnetischen Feldes in das Meßergebnis ein, die entweder durch Erdfeldschwankungen und/oder durch die Lage des zu untersuchenden Leiters, wie z. B. einer eisernen Rohrleitung, zur Richtung des Erdfeldes hervorgerufen werden.
• Die Handhabung eines Magnetometers ist außerdem umständlich, seine Meßergebnisse sind nur schwierig auszuwerten, und Ströme unter I Ampere lassen sich nicht genau messen. Man kann zwar, wenn die Stromstärke mehr als 1 A beträgt, mit dem Magnetometer Stromeintritts- und Stromaustrittsstellen am Leiter auffinden, aber die Ströme nicht genau messen.
• Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur berührungslosen Messung elektrischer Gleichströme, insbesondere von vagabundierenden Strömen in unzugänglichen oder eingegrabenen Leitern vorgeschlagen, bei dem in der Umgebung des Leiters an verschieden weit vom Leiter entfernten Meßpunkten der vom Leiterstrom herrührende magnetische Feldstärkengradient gemessen und daraus der Leiterstrom bestimmt wird, wobei jedoch Meßorgane Verwendung finden, die die zuvor beschriebenen Nachteile nicht besitzen.
• Das Verfahren beruht auf der Verwendung von an sich bekannten Meßorganen, z.B. von Kugelspulen, die eine Messung der von einem Punkt bzw. der Achse des stromdurchflossenen Leiters in radialer Richtung auftretenden Differenz der Intensität des durch den Strom aufgebauten magnetischen Feldes gestattet. Derartige Meßorgane sind bereits zur zerstörungsfreien Prüfung von ferromagnetischen Werkstoffen verwandt worden, bei der die Anzeige von Änderungen des Magnetfeldes dem Auffinden von Werkstoffrissen dient.
• Bei der großen Empfindlichkeit dieser Meßgeräte, die bis auf Io-5 Orsted gesteigert werden kann, ist es somit möglich, ohne Ausgrabung oder Freilegung der Leiter, durch Messung in der Umgebung den Feldstärkegradienten zu bestimmen.
• Die Feldstärkendifferenz wird gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig gemessen. Bei den vorkommenden unterschiedlichen Stromstärken ist es erforderlich, die Empfindlichkeit des Meßorgans variabel zu machen, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß man den Abstand der beiden Feldstärkendifferenzmeßspulensätze verändert.
• Da aber mitunter durch ferromagnetische Massen, wie z. B. Erzlagerstätten, der magnetische Erdfeldgradient Werte annehmen kann, die in der Größenordnung des durch den Stromfluß aufgebauten magnetischen Feldes und sogar noch darüber liegen, kann es erforderlich sein, den Einfluß des Erdfeldgradienten auszuschalten. Dieses wird gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß dem zur Strommessung dienenden Feldstärkendifferenzmeßorgan ein nicht mehr im Bereich des Magnetfeldes des Stromleiters befindliches, zweites Feldstärkendifferenzmeß organ so gegengeschaltet wird, daß der Erdfeldgradient kompensiert wird.
• Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Meßorgane gegen alle anderen, sich nicht in Richtung der auszumessenden Felder ausbreitenden magnetischen Felder abgeschirmt. Dieses kann z. B. durch eine Abschirmung mit Mu-Metall oder anderen Metallen hoher Permeabilität erfolgen.
• Wenn auch die Erfindung an dem bevorzugten Beispiel von Korrosionsströmen in eingegrabenen Leitern erläutert wurde, ist sie keineswegs hierauf beschränkt, sondern läßt sich generell zur Messung von Gleichströmen in beliebig angeordneten Leitern verwenden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur berührungslosen Messung von elektrischen Gleichströmen, insbesondere von durch vagabundierende Ströme in unzugänglichen oder eingegrabenen Leitern hervorgerufenen Strömen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgebung des Leiters an verschieden weit vom Leiter entfernten Meßpunkten der vom Leiterstrom herrührende magnetische Feldstärkengradient gemessen und daraus der Leiterstrom bestimmt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelmessungen zur Bestimmung des magnetischen Feldgradienten gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig erfolgen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß störende Fremdfeldeinflüsse durch weitere außerhalb des zu messenden Feldes angeordnete und gegengeschaltete Meßorgane kompensiert werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßorgane gegen Fremdfelder abgeschirmt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verkleinerung des Einflusses des magnetischen Erdfeldgradienten und zur Empfindlichkeitsregelung der Abstand zweier korrespondierender Meßorgane variiert wird.

   Angezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 577 o8o.