DE939886C

DE939886C - Method for investigating dielectric processes in insulating materials, especially in the dielectric of electrical cables

Info

Publication number: DE939886C
Application number: DES13747D
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl-Ing Riso
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-02-18
Filing date: 1943-02-18
Publication date: 1956-03-08

Description

Verfahren zur Untersuchung dielektrischer Vorgänge in Isolierstoffen insbesondere im Dielektrikum elektrischer Kabel Bei der Prüfung elektrischer Hochspannungskabel spielt die Untersuchung dielektrischer Vorgänge und die Messung der Verluste im Dielektrikum eine wichtige Rolle. Hierfür und für die Prüfung elektrischer Isolierstoffe überhaupt findet vor allem die Scheringsche Meßbrückenanordnung Verwendung. Diese Anordnung setzt aber die Anwendung von Wechselspannung voraus. Häufig, z. B. bei der Prüfung von für die Übertragung von Gleichstrom bestimmten Kabeln, ist aber auch eine Untersuchung des Prüflings mit Gleichstrom von Interesse. Die üblichen Gleichstromprüfmethoden sind aber nicht geeignet, die gleichen Aufschlüsse über die Vorgänge im Dielektrikum zu geben, wie sie durch die erwähnte Meßbrückenmethode erzielt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei Untersuchungen mit Gleichstrom ein ähnlich aufs chlnß reiches Verfahren zu entwickeln, wie es für Wechselstrom in der Meßbrückenanordnung bekannt ist.Method for the investigation of dielectric processes in insulating materials especially in the dielectric of electrical cables When testing high voltage electrical cables plays the investigation of dielectric processes and the measurement of losses in the Dielectric plays an important role. For this and for testing electrical insulating materials In general, the Schering measuring bridge arrangement is mainly used. These However, the arrangement requires the use of alternating voltage. Often, e.g. B. at testing of cables intended for the transmission of direct current, is also an examination of the device under test with direct current is of interest. The usual However, direct current testing methods are not capable of providing the same information about to give the processes in the dielectric, as they are by the aforementioned measuring bridge method be achieved. The invention is based on the object, also in investigations to develop a similar high-energy process with direct current as it is for Alternating current in the measuring bridge arrangement is known.

Gemäß der Erfindung gelingt dies dadurch, daß zur Prüfung eine hohe Gleichspannung, der eine Wechselspannung geringer Größe überlagert ist, verwendet und der Prüfling in einen Zweig einer an sich bekannten Wechselspannungsmeßbrücke gelegt wird. According to the invention, this is achieved in that a high DC voltage on which an AC voltage of a small magnitude is superimposed is used and the test item in a branch of an ac voltage measuring bridge known per se is placed.

Als Meßinstrument kann dabei ein Elektronenstrahloszillograph oder ein bekannter Nullspan- nungsindikator in Form eines frequenzabhängigen Vibrationsgalvanometers, eines sogenannten magischen Auges, od. dgl., verwendet werden. In diesem Falle ist es erforderlich, den Nullspannungsindikator kapazitiv oder induktiv an den Meßbrückenkreis anzukoppeln, um die der Messung in unterwerfende überlagerte Wechselspannung von der Prüfspannung auszusieben. Zur Erläuterung des Verfahrens der Erfindung sind zwei Anordnungen schematisch in der Zeichnung dargestellt. An electron beam oscilloscope or a known zero span indicator in the form of a frequency-dependent Vibration galvanometer, a so-called magic eye, or the like. Used will. In this case it is necessary to use the zero voltage indicator capacitively or to be coupled inductively to the measuring bridge circuit in order to make the measurement subject to to filter out superimposed alternating voltage from the test voltage. To explain the In the method of the invention, two arrangements are shown schematically in the drawing.

Fig. I zeigt eine Meßbrückenanordnung, bei der in bekannter Weise zwischen den Brückenpunkten I und 2 der zu untersuchende Prüfling, z. B. ein Kabel, eingeschaltet wird, der in - der Zeichnung durch sein Ersatzschaltbild 5 angedeutet ist. Zwischen den Brückenpunkten I und 3 liegt ein praktisch verlustfreier Hochspannungsvergleichskondensator 6, während zwischen den Punkten 3 und 4 Abstimmkapazität 7 und -widerstand 8 liegen. Fig. I shows a measuring bridge arrangement in which in a known manner between the bridge points I and 2 of the test item to be examined, z. B. a cable, is switched on, which is indicated in the drawing by its equivalent circuit diagram 5 is. A practically lossless high-voltage comparison capacitor is located between bridge points I and 3 6, while between points 3 and 4 there are tuning capacitance 7 and resistance 8.

Das Meßinstrument 9, z. B. in Form eines Vibrationsgalvanometers, ist nun über einen zwischen den Brückenpunkten 2 und 4 liegenden Transformator IO, der seinerseits in Serie mit einem Abstimmwiderstand I I liegt, induktiv an den Brückenkreis angekoppelt, so daß von dem in dem Brückenkreis fließenden Strom nur der überlagerte Wechselstrom ausgesiebt und dem Meßinstrument zugeführt wird. The measuring instrument 9, e.g. B. in the form of a vibration galvanometer, is now via a transformer located between bridge points 2 and 4, which in turn is in series with a tuning resistor I I, inductively to the Bridge circuit coupled so that of the current flowing in the bridge circuit only the superimposed alternating current is screened out and fed to the measuring instrument.

In Fig. 2 ist eine im wesentlichen gleiche Anordnung dargestellt, bei der die gleichen Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1; zwischen den Brückenpunkten 2 und 4 ist jedoch hier kein Transformator, sondern nur ein Widerstand II eingeschaltet, und die Ankopplung des Meßinstrumentes g erfolgt über einem Kondensator I2, der zwischen dem Meßinstrument und dem Brückenpunkt 2 eingeschaltet ist. In Fig. 2 an essentially identical arrangement is shown, in which the same parts are provided with the same reference numerals as in Fig. 1; However, there is no transformer between bridge points 2 and 4, but only one resistor II switched on, and the coupling of the measuring instrument g takes place across a capacitor I2, which is between the measuring instrument and the bridge point 2 is switched on.

Bei den dargestellten Anordnungen kann nun in bekannter Weise der Brückenpunkt 4 geerdet werden, während an den Brückenpunkt I die Prüfspannung angelegt wird, die in diesem Falle eine mit einer Wechselspannung geringer Größe überlagerte hohe Gleichspannung ist. In Fig. 3 der Zeichnung ist das Diagramm der Spannung dargestellt. In the illustrated arrangements can now in a known manner Bridge point 4 must be grounded, while the test voltage is applied to bridge point I. which in this case superimposed one with an alternating voltage of small magnitude high DC voltage. In Fig. 3 of the drawing, the diagram of the voltage is shown.

Ug stellt die Prüfgleichspannung dar, der eine Wechselspannung mit dem Wert Uw überlagert ist, der gegenüber dem Betrag der Gleichspannung unwesentlich ist und nur einige Prozent, z. B. I bis IOO/D derselben beträgt. durch die Erfindung wird erreicht, daß die zur Untersuchung des Prüflings dienende Spannung vorwiegend eine Gleichspannung ist, so daß z. 13. bei der Untersuchung von Gleichstromkabeln oder ton Isolierstoffen für Gleichstromanlagen die Prüfung den Bedingungen des praktischen Betriebes entspricht. Für die Prüfung wird jedoch die überlagerte Wechselspannung ausgenutzt; so daß aus den Ergebnissen der Messung, z. 13. aus der Bestimmung des Verlustwinkels, Rückschlüsse auf das dielektrische Verhalten des Isolierstoffes gezogen werden können, die mit Hilfe einer reinen Gleichspannungsuntersuchung nicht möglich wären. Ug represents the DC test voltage, which is an AC voltage with the value Uw is superimposed, which is insignificant compared to the amount of the direct voltage is and only a few percent, e.g. B. I to 100 / D of the same. through the invention it is achieved that the voltage used to examine the test object is predominant is a DC voltage, so that z. 13. When inspecting DC cables or ton insulating materials for direct current systems testing the conditions of practical Operation. However, the superimposed alternating voltage is used for the test exploited; so that from the results of the measurement, e.g. 13. from the determination of the Loss angle, conclusions on the dielectric behavior of the insulating material which cannot be drawn with the help of a pure DC voltage test would be possible.

Zur Überlagerung kann ein Wechselstrom von üblicher Netzfrequenz oder auch von höherer Frequenz, z. B. 500 Hz, Verwendung finden. Die Wechselspannung kann dabei mit Hilfe von Transformatoren oder besonderen Generatoren erzeugt werden. An alternating current of the usual mains frequency can be used for superimposition or of a higher frequency, e.g. B. 500 Hz, use. The alternating voltage can be generated with the help of transformers or special generators.

Da aber die in Gleichstromnetzen vorhandene Gleichspannung meist keine theoretisch vollkommen reine Gleichspannung ist, sondern in der Regel immer Oberschwingungen enthält, kann dieser Umstand im Sinne der Erfindung ausgenutzt werden.Since, however, the DC voltage present in DC networks usually does not exist is theoretically completely pure DC voltage, but usually always harmonics contains, this fact can be exploited for the purposes of the invention.

Falls erforderlich, können die Oberwellen z. 13. durch Einschaltung großer ohmscher Lasten, durch die eine Kompensierung der Kondensatorglättung verursacht wird, verstärkt werden.If necessary, the harmonics can e.g. 13. by engagement large ohmic loads that cause compensation for capacitor smoothing will be reinforced.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann sowohl im- lLaboratorium verwendet werden als auch zur Messung des Kabels nach der Verlegung an Ort und Stelle, was bisher bei der Prüfung mit Wechselspannung oft mit sehr großen Schwierigkeiten wegen der aufgenommenen Blindleistung verbunden war. Es ist in diesem Falle unter Umständen sogar möglich, die Prüfung vorzunehmen, ohne daß es erforderlich wird, das zu untersuchende Kabel aus dem Betrieb zu nehmen. The method according to the invention can be used both in the laboratory as well as to measure the cable after laying it in place what so far when testing with alternating voltage has often been very difficult because of the reactive power consumed. In this case it may be it is even possible to carry out the test without it being necessary to carry out the test Take the cable out of operation.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Method for investigating dielectric processes and measurement of losses in insulating materials, especially in electrical dielectric Cable, characterized in that for testing a high DC voltage, the one AC voltage of small magnitude is superimposed, used and the test object in one Branch of a known AC voltage measuring bridge is placed.

2. The method according to claim I, characterized in that the measuring instrument in the form of a preferably frequency-dependent vibration galvanometer or the like capacitive or is inductively coupled to the measuring circuit.

3. The method according to claim I, characterized in that a known DC voltage source used in series with a special AC voltage source will.

4. The method according to claim I, characterized in that a DC voltage generator with pronounced harmonics is used for the measurement.

5. The method according to claim I, characterized in that the measurement is carried out on the device under test, in particular the cable, while it is in operation.