JP6603326B2 - 外部雷保護手段において設置済みの独立した引下げ導線の状態を判定し障害を位置特定するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載したように、外部雷保護手段において設置済みの独立した引下げ導線の状態を判定し、障害の位置特定をするための方法に関し、独立した引下げ導線は、金属の内部導体、誘電体媒質、および弱導電性または半導体材料で作られた電圧制御外側ケーシングと同軸の構造を有するとともに、接地接続も有する。

外部雷保護手段用の独立した引下げ導線は、例えばＤＥＨＮ＋ＳＯＥＨＮＥ ＧｍｂＨ＋Ｃｏ．ＫＧ社のいわゆるＨＶＩ（登録商標）引下げ導線として、すでに知られている。

独立した引下げコネクタを、建物の環状ラインまたは屋根裏に接続する際、それぞれの規定された離隔距離に必要な絶縁性能を保つことができるように、使用される引下げ導線が端子部分において高くなった態様で取り付けられることが機能上必要である。さらに、良好で充分な安定性、および敷設安全性が確保される必要がある。

ＤＥ２０２０１３００４９２７Ｕ１から知られているのは、必要な離隔距離を保つために、実際の独立した引下げ導線の、絶縁されフィールド制御された高位置での取付けを端子部分において提供し、その端子部分において付加的な等電位化部として金属ホルダが使用されて間隔ロッドまたはスペーサに接触し、その間隔ロッドまたはスペーサが半導電性コーティングを有しておりまたは半導電性であり、さらに、雷電流を受けにくい等電位化部に取り付けられるということである。

そのような独立した引下げ導線を外部雷保護手段に敷設および設置するとき、特に高位置での取付けにおける、または独立した引下げ導線の固定における、その後の変化は、例えば故意でない穴開け、のこ引き、セルフタッピングねじのねじ込みなどに起因して、損傷を生じる恐れがある。

独立した引下げ導線の既存の設置状態の分析に関して出願人によって始められた調査により、絶縁ケーブルの障害の位置を再現性のある正確な態様で判定するのに、高周波測定または時間領域反射率測定（ＴＤＲ）法は適切ではないことが示された。主な問題は、独立した引下げ導線が機能上半導体シースを備え、その抵抗が典型的には１００オーム〜１０ｋオームの範囲にあることから、正常な位置特定が行えないことである。この高い抵抗値によって、反射された高周波信号の大きな減衰がもたらされ、したがって障害位置特定が困難になる。絶縁雷保護システムの半導電性の外側シースがあることから、例えばそれ自体知られている反射に基づくケーブル検出方法は、好都合でも適切でもない。

したがって、上述したことから、本発明の課題は、外部雷保護手段における設置済みの独立した引下げ導線の状態を判定し、障害を位置特定するためのさらに発展した方法であって、独立した引下げ導線が、金属の内部導体、誘電体媒質、および電圧制御外側ケーシングと同軸構造を有する、方法を提案することである。独立した引下げ導線は、接地接続をさらに備える。

本発明によれば、障害を位置特定するために、接地接続を取り除いた後に、充分なレベルのパルス電圧が、それぞれの引下げ導線の内部導体と外側ケーシングとの間に印加される、または、引下げ導線の障害が生じた場合には障害位置において電気放電を引き起こすようなパルス電圧が供給される。

この電気放電は、それぞれの引下げ導線の状態を判定するための評価の対象になる。

放電に起因して経時的に発生する、発振回路の変化した非周期電圧および／または電流の特徴が、本発明による状態判定のために使用され、発振回路は、それぞれの引下げ導線をパルス発生器に接続することによって生成され、放電に起因して変化する特性を有する。

これにより、そのような絶縁ケーブルまたは対応する独立した引下げ導線の有効な絶縁性能が、メンテナンスまたは修正のために、設置済みの状態で評価されることが可能になる、すなわち潜在的な突破部位置が確実に検出される。

それを行うにあたり、高耐圧ケーブルの接地接続においてパルス電圧の給電点における電流および／または電圧を測定することによって、変化する発振回路パラメータを評価するという基本原理が利用される。パルス電圧は、出力側において縦結合インダクタンスを有する発生器によって提供され、その出力側を介して、独立した引下げ導線に対する所望の電気接続が確立される。この縦インダクタンスによって、発振回路の挙動が、広範囲内で影響されることが可能になる。したがって、調査されることになる設置済み外側引下げ導線のシステムのパルス応答が、状態を判定するために使用され、前記パルス応答は、外乱のない参照状態と比較したときの発振回路の挙動の変化として明らかになる。

この点に関し、本発明のさらなる発展形態において、それぞれの引下げ導線の最初の設置後に、参照測定が実施されてもよく、この参照測定は、それぞれの引下げ導線のその後の状態判定のために記憶され、使用される。

代替形態では、パルス電圧発生器によって第１および第２のパルス電圧が提供され得るように、障害トリガのために使用されるパルス電圧を選択するという選択肢がある。

パルス電圧の第１の値の場合、放電はまだ生じず、その結果生じる発振回路の挙動またはパルス応答が、参照変数として使用される。次いで、第１のパルス電圧の値よりも実質的に高いパルス電圧の第２の値は、障害発生時に電位の放電につながる。次いで、この場合に生じる発振回路の挙動が、参照状態の発振回路の挙動と比較され、設置済み外側引下げ導線の状態に関する結果がここから引き出される。

したがって、パルス電圧を印加している間の電流および／または電圧曲線は、状態を判定するための適切な測定手段によって検出される。

パルス電圧を印加している間の電流および／または電圧曲線の面積積分ならびのその変化も、状態を判定するために同様に使用され得る。

本発明は、例示的な実施形態を用いて図面を参照しながら、以下でより詳細に説明される。

状態を判定するために使用されるパルス電圧を提供および供給するための例示的なパルス発生器回路を示す図である。 スイッチＳの閉動作としての放電によって記号化された、独立した引下げ導線および示される障害位置を有する絶縁雷保護システムの簡略等価回路図である。 実線は外乱に関係した放電の場合であり、破線は放電がない場合の曲線である、放電の始まりがＥとして記号化された例示的なＵ／ｔ曲線を示す図である。 実線は放電のある障害がある場合の発振回路の挙動を示し、破線は障害に関係した放電がない発振回路の挙動を表す、例示的なＩ／ｔ曲線を示す図である。

雷保護システムにおいて必要な離隔距離を確保するために、特別な高電圧絶縁ケーブル、いわゆる独立した引下げ導線を使用することが知られている。そのようなケーブルは、通電内部導体、充分に寸法設定された絶縁体、および低導電性または半導電性の外側ケーシングを呈する。

そのようなシステムを長く動作させる場合、また、ちょうど立ち上げ時にも、独立した引下げ導線の絶縁性能が設置された状態で評価され、潜在的な突破点、すなわち障害位置、が確実に検出されることが望ましい。

この点に関し、接地接続においてパルス電圧の給電点における電流および／または電圧を測定することによって、変化する発振回路パラメータの評価を実行することが提案される。

図１は、この点に関してパルス電圧を生成するための典型的な発生器回路を示す。発生器回路は、縦インダクタンスＬ_Ｇによって補足されていた。

個々の発生器素子および特にインダクタンスＬ_Ｇのパラメータを選択することによって、発振回路の挙動が広範囲内で影響されることが可能になり、それにより、検査される接続された絶縁雷保護システムＩＢＳが得られる。例えば、減衰した振動に関する発振回路の挙動、非周期的な挙動などが実現され得る。状態を判定するために、検査されるシステム、すなわち接続されたユニットＩＢＳ、のパルス応答が評価されることになる。

図２を参照しながら、絶縁雷保護システムＩＢＳの簡略等価回路図を、この点に関しては参照すべきである。

充分なレベルのパルス電圧がある場合に放電が生じる障害点（障害位置）が、スイッチＳによって記号化されている。

ここで、放電はスイッチの閉動作に対応する。

放電によって、等価回路図の素子Ｃ_Ｅ、Ｒ_Ｅｉ、およびＬ_Ｅｉ、ならびにＲ_ＭおよびＬ_Ｍそれぞれに加えて、素子ＲＦとそれに対応するインダクタンスが接続される。このことは、この場合に結果として生じる回路の発振挙動の典型的な変化につながる。これらの変化が、本発明による障害検出のための評価基準として使用される。

図３による曲線の進行を考慮すると、障害のない独立した引下げ導線の場合には、まず、典型的な非周期的状態およびそれに対応する曲線の進行（破線で表示）が生じることがわかる。規定されたパルス電圧で放電Ｅがある場合には、実線によって示される発振が減衰する状態へと移行することになる。

根本的に異なる状態の移行は、言及した縦インダクタンスＬ_Ｇと併せて発生器の特徴を選択することによって実現され得る。

検出された状態の移行は、この場合欠陥ケーブルのための評価基準として考えられる。

図３と同様に、図４は、経時的な電流曲線の変化を例に挙げて、発振挙動の変化を示す。点Ｅにおいて、絶縁障害による放電があり、非周期的状態から非周期的境界状態への移行が生じる。この状態の移行も、欠陥ケーブルのための評価基準として使用される。図４による曲線における過剰な電流は、以下のように生じる。発振電流は、発生器コンデンサＣ_Ｓから供給され、発生器コンデンサＣ_Ｓは、まず、発生器のＲ_ＤおよびＲ_Ｅ、ならびに検査されるケーブルのＲ_ＥＩおよびＲ_Ｍをそれぞれ介してのみ放電する。突破部が存在する場合には、シース抵抗の一部のみがなお有効であることから、Ｒ_Ｍが急激に減少し、それにより電流Ｉが上昇する。

発生する状態の移行は、曲線の下にある面にも影響する、またはそれを備えることから、さらなる評価の選択肢は、全体的な曲線進行の積分を考慮することである。これにより、より単純な測定原理、例えば∫ｉｄｔまたは∫ｕｄｔが可能であることから、特に有利な評価基準が得られることになる。

原理上は、測定に基づいて得られる曲線進行は、両方ともそれぞれのシステムの特徴に関する同じ有意な情報を含むことから、電圧または電流測定だけを実行すれば充分である。電圧と電流の測定を合わせることによって、独立した引下げ導線の品質または状態の基準に関して生成される情報値を、さらに増やすことが可能になる。

それに加えて、その時点では放電を誘発しない低パルス電圧で、参照測定を実施することが可能である。この参照測定によって、放電なしに与えられる発振回路パラメータを、確実に判定および設定することが可能になる。

次いで、同じシステムにおいて等しい発振回路パラメータを用いて、障害発生時には電位の放電につながる高電圧で測定が実行されると、発振回路の挙動における違いが容易に特定され、状態評価のために利用され得る。参照測定のこの選択肢に基づいて、時間のかかる調整作業およびおそらくはその前の書類作成作業を行うことなく、オンサイトで絶縁雷保護システムの任意のトポロジに、この方法を適用することができる。

Claims (6)

1. 外部雷保護手段（ＩＢＳ）における設置済みの独立した引下げ導線の状態を判定し、障害を位置特定するための方法であって、該独立した引下げ導線が、金属の内部導体、誘電体媒質、および弱導電性または半導電性材料から作られた電圧制御外側ケーシングと同軸構造を有するとともに、接地接続を有する、方法において、
   障害を位置特定するために、該接地接続を取り除いた後に、引下げ導線の障害がある場合には該障害の位置において放電（Ｅ）もたらすパルス電圧が、それぞれの該引下げ導線の該内部導体と該外側ケーシングとの間に印加され、該放電（Ｅ）またはその影響が、それぞれの該引下げ導線の状態を判定するための評価の対象になることを特徴とする、方法。
2. 発振回路の、前記放電（Ｅ）に起因して生じる変化した、非周期的な電流および／または電圧曲線が検出され、該発振回路は、それぞれの前記引下げ導線をパルス発生器に接続することから得られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 障害トリガのために用いられる前記パルス電圧が、第１の値および第２の値を有し、該第１の値においては放電がまだ発生し得ず、該第１の値における前記発振回路の挙動が参照測定として使用され、該第２の値が、電位の放電を伴うより高い電圧である、ことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. それぞれの前記引下げ導線の最初の設置後に、参照測定が実施され、該参照測定が、それぞれの該引下げ導線のその後の状態判定のために記憶され、使用されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 状態を判定するために、前記電流および／または電圧曲線が、前記パルス電圧を印加している間に検出されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
6. 状態を判定するために、前記パルス電圧を印加している間の前記電流および／または電圧曲線の面積積分およびその変化が使用されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。

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