Mantelprüfung Mantelfehlerortung und Ortung von

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 Kabelfehlerortung an Energiekabeln Mantelprüfung Mantelfehlerortung und Ortung von Erdberührungsfehlern Inhalt
1. Einleitung............................................................................................................. 3 2. Warum Mantelfehlerprüfung ................................................................................ 3 2.1 Mantelprüfgeräte ........................................................................................... 4 2.2 VDE Normen zur Mantelprüfung.................................................................... 5 2.3 Anwenderspezifische Definitionen zur Prüfung ............................................. 5 2.4 Durchführung der Mantelprüfung ................................................................... 6 2.5 Sicherheit ...................................................................................................... 7 3. Mantelfehler - Vorortung ...................................................................................... 8 3.1 Vorortung mit der Vergleichs- oder Spannungsabfallmethode ...................... 9 3.1.1 Bipolare Messung des Spannungsabfalls ............................................. 11 3.1.2 Vor- und Nachteile der Spannungsabfallmethode................................. 11 3.2 Vorortung mit der Messbrücke .................................................................... 12 3.2.1 Vorortung .............................................................................................. 12 3.2.2 Vorortung mit dem MVG 5 .................................................................... 12 3.2.3 Dreidrahtmessung nach Graaf .............................................................. 13 3.2.4 Zweidrahtmessung nach Murray ........................................................... 14 3.2.5 Vor- und Nachteile der Brückenmethoden ............................................ 14 4. Mantelfehler - Nachortung ................................................................................. 15 4.1 Die diversen Methoden ................................................................................ 15 4.2 Verhalten des Spannungstrichters............................................................... 15 4.3 Gleichstrom Impuls Methode ....................................................................... 16 4.3.1 Getaktete Impulsspannung ................................................................... 18 4.3.2 Leistung ................................................................................................ 18 4.3.3 Besonderheiten bei der DC - Methode .................................................. 19 4.3.4 Einflüsse ............................................................................................... 19 4.3.5 Vor- und Nachteile der DC - Methode ................................................... 19 4.4 Stoßmethode ............................................................................................... 20 4.5 Lokalisierung erdfühliger Fehler in kunststoffisolierten MV-Netzen ............. 20 4.6 Tonfrequenz - Methoden ............................................................................. 21 4.7 Gerätekombination FL 50 mit Schrittspannungssonde DEB 3-10 ............... 22 4.8 Tonfrequenzmethode mit 4,8 Hz und A-Rahmen ........................................ 22 4.9 Lokalisierung erdfühliger Fehler in LV- und Straßenbeleuchtungsnetzen ... 24 2010-07-13
2
1. Einleitung
Nahezu unverändert bleibt seit vielen Jahren als Hauptursache von Fehlern
an kunststoffisolierten Kabeln die Beschädigung des Außenmantels.
An den Schadstellen besteht dort die Gefahr des Eindringens von Wasser und
damit die Förderung von "Wasserbäumchen" (Watertrees) und anderen
korrosionsbasierten Schäden, die häufig als Primärursache von Fehlern an
Energiekabeln anzusehen sind. Bei Kommunikationskabeln reduziert das
eindringende Wasser die Übertragungsqualität, was bei den heutigen
Anforderungen einem Ausfall gleichkommt.
Bei nicht längswasserdichten Kabeln besteht zusätzlich die Gefahr einer
Muffenbeschädigung durch eingedrungenes und sich bis zur Muffe
ausbreitendes Wasser.
Nachfolgend werden Prüfverfahren für kunststoffisolierte Kabel und die
Vor- und Nachortung von Mantelfehlern besprochen.
2. Warum Mantelfehlerprüfung
Zur einwandfreien, störungsfreien Funktion einer Kabelanlage gehören neben den
vorgesehenen Übertragungswerten für Information und Energie nicht nur gute
Isolationswerte zwischen den Adern, sowie zwischen den Adern und dem Schirm,
sondern auch eine unbeschädigte Außenumhüllung, die heute meist als PE-Mantel
vorzufinden ist. Die in den vergangenen Jahren veröffentlichten Statistiken der
Störungsursachen von Kabelfehlern, speziell an Mittelspannungskabeln, weisen eine
beträchtliche Anzahl von Mantelbeschädigungen auf, die nachweislich zum Ausfall
der Kabel führten.
Folglich erlaubt eine Mantelprüfung in gewissem Rahmen auch eine diagnostische
Aussage über den Zustand, bzw. den zu erwartenden Zustand des Kabels.
Weiterhin ist die Mantelprüfung ein unerlässliches Werkzeug im Zusammenhang mit
allen diagnostischen Prüfverfahren, denn für eine diagnostische Bewertung eines
Kabels muss dieses natürlich in einem fehlerfreien Zustand sein.
Eine Diagnose, ohne
eine damit verbundene
Mantelprüfung, ist eine
relativ unzuverlässige
Bewertung des
Kabelzustandes, da
eindringendes Wasser
und damit verbundene
Schädigungen den
Zustand relativ schnell
verschlechtern können.
Das wiederum kann die
Aussage und den Wert
der Diagnose stark
mindern.
Bild 1: Kabel mit Mantelschäden
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3
Die Überprüfung der Unversehrtheit eines Kabelmantels bietet geradezu ideale
Voraussetzungen zur Früherkennung von Beschädigungen und damit die Möglichkeit
einer rechtzeitigen Beseitigung sich anbahnender Kabelfehler.
Mit einer einfach durchzuführenden Isolations- oder Spannungsfestigkeitsprüfung
zwischen Erde und Schirm kann hier bereits nach der
Mantel
Verlegung durch eine Abnahmeprüfung die
Unversehrtheit des Kunststoffmantels
Halbleitende Schicht
bestätigt werden.
In turnusmäßigen Überprüfungen,
Schirm
vor allem in Gebieten mit gehäufter
Bautätigkeit, lassen sich Beschädigungen
Isolation
zu einem Zeitpunkt erkennen, wo sie dem
Verursacher, da noch beweisbar,
Halbleitende Schicht
anzulasten sind.
Mantelbeschädigungen - wenn nicht mit
Innenleiter
einer Beschädigung der Kabelisolation
verbunden - führen selten zu einem schnellen
Ausfall der Kabelanlagen. Vom Zeitpunkt der
Bild 2: Typischer Kabelaufbau
Beschädigung bis zum Auftreten des eigentlichen
Kabelfehlers können Monate oder gar Jahre vergehen.
Wird z.B. der Kunststoffmantel durch Grabungsarbeiten verletzt, so kann der
darunter befindliche Schirm mehr oder weniger weit durch die äußere Leitschicht in
die Isolation getrieben werden. An dieser Stelle wird der homogene Feldaufbau
gestört und es entstehen Teilentladungsherde, die je nach Intensität die Isolierung
zerstören und damit den Kabeldurchschlag einleiten.
2.1
Mantelprüfgeräte
Als Mantelprüfgeräte eignen sich Hochspannungsgeneratoren mit einer regelbaren
Gleichspannung von 0 bis 5 bzw. 0 bis 20 kV. Übliche Isolationsmessgeräte, die oft
für eine solche Prüfung empfohlen werden, sind für diese Messung nicht oder nur
bedingt geeignet, da eine Strommessung nicht möglich ist und die messbaren
Isolationswerte nicht den vorgenannten Kriterien entsprechen. Zudem sollte die
Prüfspannung über die genannte Prüfzeit von 10 Minuten ununterbrochen anliegen,
was bei einem normalen Isolationsmessgerät nicht möglich ist. Die Ausgangsleistung
eines Mantelprüfgerätes sollte begrenzbar oder wenigstens kontrollierbar sein, damit
bei einem plötzlichen Durchschlag an einem Isolationsfehler keine weiterführende
Zerstörung des Kabels und vor allem der halbleitenden Schicht stattfinden kann.
Andererseits muss die Leistung jedoch noch so groß sein, dass auch bei langen
Kabeln die große Kabelkapazität aufgeladen werden kann und der damit erhöhte
Ableitstrom die Prüfspannung nicht zusammenbrechen lässt.
Als Mantelprüfgeräte stehen Modelle zur Verfügung, die einige mA Prüfstrom liefern.
Die Stromversorgung dieser Geräte kann sowohl durch eingebaute Akkumulatoren
als auch durch Netzanschluss erfolgen. Für den Feldeinsatz an noch nicht
angeschlossenen Kabelanlagen eignen sich netzunabhängige Geräte besonders gut,
da im freien Feld selten ein Netzanschluss zur Verfügung steht. Kombinationsgeräte,
die imstande sind, einen Strom von einigen 100 mA abzugeben, sind neben der
Prüfung auch zur Vorortung und zur punktgenauen Nachortung des Mantelfehlers
geeignet.
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4
2.2
VDE Normen zur Mantelprüfung
Die Prüfung von Kabelmänteln ist in der VDE 0276 Teil 620 und Teil 632 geregelt. Danach
gelten folgende Vorgaben:
Spannungsprüfung am Mantel
Prüfspannung
Prüfpegel
Prüfdauer
DC bei Kabeln nach VDE 0276 Teil 620 PVC–Mantel ≤3 kV Keine Angabe
PE - Mantel ≤5kV
DC bei Kabeln nach VDE 0276 Teil 632 5 kV
1 min
2.3
Anwenderspezifische Definitionen zur Prüfung
Manche regionale Energieversorgungsunternehmen haben zur Mantelprüfung eigene
Richtlinien entwickelt, wobei es vor allem darum ging, Messkriterien zu schaffen.
Damit verbunden ist eine „Güteprüfung“, die Fremdverleger nachweisen müssen.
Diese Werksnorm, die außerhalb der VDE Regeln liegt, ist in der nachfolgenden Tabelle
aufgeführt. Die Prüfdauer beträgt 10 Minuten.
Kabellänge
Ableitstrom
Ableitstrom
Meter
50
100
250
50C
750
1000
2000
5000
PVC
0,04 mA
0,08 mA
0,2 mA
0,4 mA
0,6 mA
0,8 mA
1,6 mA
4,0 mA
PE
0,001 mA
0,002 mA
0,005 mA
0,01 mA
0,015 mA
0,02 mA
0,04 mA
0,1 mA
Bild 3: Akzeptable Ableitströme
Hierbei ist zu beachten, dass eine erhöhte Anzahl von Muffen, die Alterung und andere
Einflüsse einen direkten Effekt auf die gemessenen Ströme haben können. D.h. die in der
Tabelle [Bild 3] genannten Grenzwerte gelten für neue Installationen. Bei gealterten Kabeln
muss die Alterung mit betrachtet werden.
Voraussetzung für die Mantelprüfung ist eine durchgehende Isolierung des Schirmes durch
den Mantel gegen das Erdreich. So dürfen z.B. keine erdfühligen Muffen oder Garnituren
vorhanden sein, da sonst die Prüfspannung zu Erde abgeleitet wird. Der Isolationszustand
oder die Spannungsfestigkeit eines Schirmes gegen das Erdreich ist einfach festzustellen
und setzt keine aufwendigen Messgeräte voraus. Je nach Isolationsart des Mantels - aber
auch nach hausinternen Regeln von Kabelbetreibern - werden zur Prüfung 3 bis 5 kV
Gleichspannung zwischen den metallischen Schirm und Betriebserde angelegt und der dabei
auftretende Ableitstrom oder der Isolationswert direkt gemessen.
Im internationalen Einsatz sind aber Spannungen bis zu 10 kV schon standardisiert.
Dieser Wert hängt aber auch von der Konstruktion des Kabelmantels ab. So ist z.B. bei
Hochspannungskabeln mit einem dickeren Aussenmantel eine Spannung von 5 kV
möglicherweise nicht mehr ausreichend, um die Isolation zu überprüfen.
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5
2.4
Durchführung der Mantelprüfung
Die Prüfspannung wird dabei jeweils so angelegt, dass das negative Potential am Schirm
und das Positive an Betriebserde liegt. Obwohl bei dieser Spannung kaum
Polarisationseffekte auftreten, sollte aus Gründen der Reproduzierbarkeit der Messungen
stets gleichpolig angeschlossen werden. Beim MFM 10 sind sowohl die Spannungshöhe,
als auch die Polarität frei wählbar.
Die empfohlene typische Prüfzeit beträgt 10 Minuten. Liegen die ermittelten
Stromgrenzwerte über den kabelspezifischen Vorgaben, und damit der Isolationswert unter
den vorgegebenen Werten, sollte das geprüfte Kabel bald näher untersucht oder aber in
einen kürzeren Überprüfungsturnus einbezogen werden.
Nach dem Anschluss des Mantelprüfgerätes ist die Prüfspannung langsam
(maximal 1 kV pro Sek.) auf den Prüf - Endwert von typisch 3 bzw. 5 kV zu erhöhen. Dabei
sollte der Ladestrom des Schirmes sorgfältig beachtet werden. Plötzliche Änderungen, auch
ein nur einmaliger, sprunghafter Stromanstieg lassen schon häufig auf einen Mantelfehler
schließen. Nach Erreichen der Prüf - Endspannung sind einzelne Durchschläge im Rahmen
einer 10-Minuten-Prüfung nicht immer sicher zu erkennen, da das Beobachten eines
Messinstrumentes über die gesamte Prüfzeit sehr viel Konzentration erfordert.
Verschiedentlich treten Durchschläge nur einmalig auf, da schon bei einem einmaligen
Durchschlag die Fehlerstrecke unterbrochen wird oder austrocknet und damit einen intakten
Kabelmantel vortäuscht. Dies tritt vor allem bei längeren Kabelstrecken auf, da deren
Ladekapazität beim Durchschlag genügend Energie zur Austrocknung zu liefern vermag.
Aus diesem Grund ist eine Geräteauslegung angebracht, die einen einmaligen Durchschlag
anzeigt, auch dann, wenn sich das Prüfgerät nach der voreingestellten Prüfzeit selbsttätig
abschaltet und den Schirm erdet.
Dazu verfügt das MFM 10 über eine Funktion, die solche Vorgänge sofort automatisch
speichert, protokolliert und diese nach beendeter Prüfung anzeigt.
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2.5
Sicherheit
Der Entladung und Erdung eines Mantelprüfgerätes und des angeschlossenen Schirmes
sollte besondere Beachtung geschenkt werden, da auch die Schirmkapazität, voll
aufgeladen, eine gefährliche Kabelladung darstellt und zu Personengefährdung führen kann.
Bei einer Schirmkapazität von ca. 1200 pF / m ergibt sich bei einer Kabellänge von 1000 m
eine Gesamtkapazität von 1,2 µF und damit eine Ladung von 15 Joules, eine
Ladungsmenge, die als berührungsgefährlich bezeichnet werden muss.
[1]
P =U2
C
J oder Ws
2
Diese Ladeleistung ist andererseits jedoch zu klein, um weitere Beschädigungen an der
Fehlerstelle hervorzurufen.
Bei der Anwendung dieser, wenn auch spezifischer Methoden, gelten die gleichen
Sicherheitsregeln, wie für jede andere Arbeit im Bereich von Spannungspotential führenden
Anlagen.
Grundsätzlich ist es für eine Mantelprüfung, Vorortung oder Nachortung erforderlich, den
Kabelschirm an allen Enden hochzunehmen.
Da ein Schirm immer eine gefährliche Ladung oder Ströme aufweisen kann, ist es wichtig,
beim Anschließen, wie auch beim Abklemmen, dafür zu sorgen, dass diese Arbeiten nur an
einem entladenen und geerdeten Schirm erfolgen.
Das Mantelprüfgerät darf erst nach Abschluss aller Anschlüsse in Betrieb genommen
werden.
Wie für alle Arbeiten an Spannung gelten auch hier die 5 Sicherheitsregeln!
1. Freischalten
2. Gegen Wiedereinschalten sichern
3. Spannungsfreiheit feststellen
4. Erden und kurzschließen
5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken
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3. Mantelfehler - Vorortung
Einer punktgenauen Mantelfehlerortung ist eine Vorortung vorauszuschicken, um den
Zeitaufwand für die Punktortung deutlich zu reduzieren. Ohne Vorortung wird die Messzeit
verlängert, wodurch die thermische Belastung der Fehlerstelle und die Möglichkeit einer
ungewollten Austrocknung des Fehlers allein schon über den Faktor „Zeit“ vergrößert wird.
Zur Vorortung von Mantelfehlern eignen sich Hochspannungs-Messbrücken in
verschiedenen Schaltungsvarianten. Allerdings verlangen diese Messmethoden
spannungsfeste Modelle, weil bis in den Bereich von 10 kV gemessen werden muss.
Übliche Messbrücken arbeiten mit ca. 100 V – eine Spannung, die für diese Messung nur
selten ausreicht. Ein anderes Verfahren ist die Verhältnismethode, die Strom, Spannung und
Widerstand vor und nach der Fehlerstelle ermittelt und in Bezug zur Kabellänge bringt.
Bei diesem Verfahren werden der Spannungsabfall der beiden Teilstrecken sowie der
jeweilige Prüfstrom gemessen.
Durch eine sehr hochohmige Messung kann der Messstrom relativ niedrig ausfallen, was die
Messung fast unabhängig von Widerständen im Messpfad macht. Auch ist hier durch den
geringen Strom die Gefahr einer Veränderung des Fehlers und der Austrocknung
vernachlässigbar.
Die nachfolgend beschriebene Spannungsabfall-Methode hat sich in einer besonderen
Schaltungsvariante bestens bewährt. Dieses Verfahren bedarf keiner aufwendigen
Messinstrumente und zeichnet sich durch ein besonders einfaches Rechenverfahren aus.
Ein modernes Modell ermittelt die Fehlerortentfernung bereits vollautomatisch nach Eingabe
der Kabellänge.
L
UN
UF
IN
IF
RN
RF
LN
LF
Bild 4: Vergleichsmethode
Definition der Details wie in Bild 4 beschrieben
Alleinstehende Buchstaben beschreiben den Gesamtwert der Kabellänge.
Tiefgestellte Buchstaben stehen für Teilbereiche, N für Nah, also vom nahen Ende zum
Fehler, und F für Fern, also vom fernen Ende zum Fehlerpunkt.
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8
3.1
Vorortung mit der Vergleichs- oder Spannungsabfallmethode
Nach Bild 5 wird eine Konstantstromquelle G zwischen Schirm und Betriebserde
angeschlossen. Dabei fließt ein Strom über den Fehlerwiderstand R durch das Erdreich zum
Generator zurück. Der im Abschnitt LN (Kabelanfang - Fehlerort) fließende Strom verursacht
auf dem Schirmwiderstand eine Spannung UN in der Größenordnung von einigen Millivolt.
Als "Messleitungen" dienen zum einen der Schirm der Kabelstrecke LF (Fehlerort Kabelende) und zum anderen die Ader 1 (oder ein unversehrter Schirm) eines zum
System gehörenden Kabels.
L
LN , UN , IN , RN
LF , UF , IF , RF
Weis
G
Grün
!
!
Fehlerhafter Schirm
Schwarz
!
!
RFehler
Gelb
Bild 5: Prinzip der Vorortung
Die Spannungsabfälle auf diesen "Messleitungen" sowie die Anschlusswiderstände können
vernachlässigt werden, da die Messeinrichtung über einen sehr hochohmigen Eingang
verfügt und brauchen in die Berechnung der Fehlerentfernung nicht einbezogen zu werden.
Diese Unabhängigkeit von externen Einflüssen stellt einen der wesentlichen Vorteile der
Spannungsabfallmethode dar.
In einer zweiten Messung wird nun die Konstantstromquelle über eine zweite Systemader
(bzw. einen zweiten, intakten Schirm) an den Schirm des Kabelendes über den
Fehlerwiderstand RFehler an Betriebserde gelegt und damit eine Einspeisung vom Kabelende
her vorgenommen. Die auch hier am Schirmwiderstand der Strecke LF entstehende
Spannung UF wird ebenfalls gemessen. Die Teilspannungen UN und UF verhalten sich
demnach zueinander wie die Strecken LN und LF. Anhand der Gleichung [2] lässt sich die
Fehlerortentfernung wie folgt berechnen:
[2]...LN
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=L
9
UN
UN +UF
Für das Spannungsabfallverfahren ist ein konstanter Prüfstroms die einzige wesentliche
Anforderung bei den beiden Messungen. Geringfügige Unterschiede der beiden Prüfströme
verringern die sonst mögliche Messgenauigkeit.
Zur Lösung dieser Anforderung gibt es zwei Ansätze
Die erste Lösung stellt die moderne Hochspannungsquelle dar, die durch entsprechend
hochgenaue Regelelektroniken einen weit über den Anforderungen liegenden
Konstantstrom zur Verfügung stellt
Die zweite Lösung besteht darin, die Ermittlungsformel von Spannungsabfall auf den
ohmschen Widerstand des Schirmes umzuformen. Durch die gleichzeitige Messung von
Strom und Spannung am Schirm des Kabels lassen sich die Widerstandswerte der
Teillängen ermitteln. Die Berechnungsformel für die Fehlerentfernung lautet dann:
[3]...LN =
RN
R N + RF
Voraussetzung für eine kleine Messtoleranz ist eine möglichst niederohmige Verbindung am
Kabelende, da sich die Übergangswiderstände zu den Leitungswiderständen addieren und
damit zu größeren Messungenauigkeiten führen können. Dieses Problem lässt sich jedoch
durch eine geeignete Anschlusstechnik umgehen, indem der Anschluss für die
Spannungsmessung hinter der Klemme zur Einspeisung des Messstroms liegt. Auf diese
Weise wird die am Kontaktwiderstand abfallende Spannung nicht mit gemessen.
Beim Vorhandensein mehrerer Mantelfehler am gleichen Kabel sind Fehlmessungen
möglich, obwohl praktische Messungen gezeigt haben, dass bei vorsichtiger Dosierung der
Prüfspannung zuerst der zündfähigste Fehler angemessen wird. Nach dessen Lokalisierung
und Korrektur besteht dann die Möglichkeit eine weitere Vorortung vorzunehmen. Bei
gleichzeitiger Erdberührung mehrerer Fehler stellt sich häufig ein Mittelwert der
eingegebenen gesamten Kabellänge ein. Deshalb ist bei Vorortungsergebnissen,
die ca. der halben Kabelstrecke entsprechen, besondere Vorsicht geboten.
Weiss
G
Grün
!
!
Virtueller Fehlerpunkt
Schwarz
!
!
RFehler1
Gelb
Bild 6: Mehrfachfehler
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10
RFehler2
R1
1
R2
10
A
R1 = R2
B
R2
10
R2
C
RFehler 2
RFehler 1
R1
R1
100
10
1
0,1
0,01
10
10
1
0,1
0,0
A
B
C
Bild 7: Mehrfachfehler – Trend der Anzeige zum niederohmigen Fehler
3.1.1 Bipolare Messung des Spannungsabfalls
Zur Erhöhung der Messgenauigkeit verfügt das MFM 10 über eine bipolare Messung zur
Vorortung. Mit dieser bipolaren Messung lassen sich thermoelektrische und galvanische
Effekte minimieren.
Thermoelektrische Effekte entstehen durch Temperaturunterschiede im Leiter, die sich dann
wie auch bei galvanischen Effekten als polarisierte Offsetspannung über die eigentliche
Messspannung legen und deren Ergebnisse verfälschen können. Galvanische Effekte
entstehen durch chemische Elemente, also z.B. in dem als Rückleiter fungierenden Boden
enthaltene Erze oder Metallsalze, die in Verbindung mit Feuchtigkeit und dem Messstrom,
die Ergebnisse beeinflussen können. Korrosion an der Schadstelle kann ebenfalls solche
galvanischen Effekte hervorrufen.
Durch die Bipolare Messung lassen sich solche Effekte feststellen und damit auch
rechnerisch minimieren.
3.1.2 Vor- und Nachteile der Spannungsabfallmethode
Vorteile:
- Deutlich geringere Fehlerempfindlichkeit im Vergleich zu Brückenmethoden mit
einer deutlich höheren Genauigkeit der Vorortungsergebnisse
- Unabhängig von den Werten der Hilfsleiter
- Unabhängig von den Unterschieden der Schirm und Leiterwiderstände
- Keine Notwendigkeit für aufwändige manuelle Korrekturen der Ergebnisse durch
weitere Gleichungen und Taschenrechner.
- Schnelle Messungen – keine beweglichen Teile.
- Keine zeitaufwändigen Brückenjustierungen mit motorgetriebenen
Präzisionspotentiometern und entsprechenden aufwändigen
Auswerteeinrichtungen.
Nachteile:
- Keine klare Erkennung von Mehrfachfehlern
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3.2
Vorortung mit der Messbrücke
3.2.1 Vorortung
Im Gegensatz zur Spannungsabfallmethode, wird bei den konventionellen Brückenmethoden
nur der Widerstandswert zur Auswertung benutzt.
Für solche reine Brückenmessungen ist es erforderlich, externe Einflüsse zu vermeiden.
Wichtig ist hierzu eine gute Kontaktierung zwischen Messbrücke und Messobjekt. Die
Kontaktpunkte müssen sorgfältig gereinigt werden und die Kontaktierung selbst sollte mit
Schraubklemmen erfolgen und nicht mit Clips.
Brückentechnologien erfordern sehr homogene Leiterwiderstände, d.h. dass der Widerstand
pro Längeneinheit ein möglichst konstanter Parameter bleiben sollte. Bei älteren Kabeln
kann Wassereintritt, und die daraus resultierende Korrosion des Kabelschirms direkt in
Widerstandsveränderungen resultieren.
Ähnliche Probleme treten auf, wenn die Schirme verschiedener Segmente in den Muffen
durch Drähte kleineren Querschnitts miteinander verbunden werden
Hier ist dann zu erwarten, dass die Messergebnisse eine geringere Genauigkeit haben.
Bei Kabeln mit graphitiertem, halbleitendem Aussenmantel, ist der Fehlerwiderstand
typischerweise niedriger. Der Rückstrom fließt hier vorrangig direkt über diese Schicht und
nicht durch das Erdreich zurück.
3.2.2 Vorortung mit dem MVG 5
Die Vorortung eines Mantelfehlers ist auch mit einer Hochspannungs - Messbrücke
vorzunehmen. Dabei wird ein gesunder Schirm des Kabelsystems zur Brückenbildung
herangezogen. Der Messaufbau wird nach Abbildung 8 vorgenommen.
Referenzschirm
MVG 5
!
!
Fehlerhafter Mantel
!
!
MMG 5
0 - 5 kV DC
Bild 8: Messbrückenprinzip
Nach dem Brückenabgleich wird der ermittelte Prozentsatz mit Gleichung [ 4 ] gezeigt.
[4]
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l X = 2l g
12
M [%]
100
Steht für den zweiten Brückenzweig kein gesunder Schirm zur Verfügung, so muss eine
andere Ader des Kabelsystems herangezogen werden.
Da diese jedoch normalerweise einen anderen Querschnitt und auch ein anderes
Leitermaterial aufweisen kann, ist das Widerstandsverhältnis der beiden Brückenzweige
nicht symmetrisch und die Gleichung [4] muss manuell korrigiert werden.
3.2.3 Dreidrahtmessung nach Graaf
Steht kein gesunder Schirm zur Verfügung bzw. erfolgt die Vorortung an Dreileiterkabeln
muss die Dreidrahtmessung nach Graaf angewandt werden. Bei dieser Messung sollte der
Isolationswiderstand der beiden gesunden Hilfsadern 1000 mal größer sein, als der des
fehlerhaften Mantels.
1. Hilfsader
L
Lx
Ly
Fehlerhafte Ader
/Schirm
Mk1
LX = L ⋅
M K 2 − M K1
M K 3 − M K1
Mk2
Mk3
2. Hilfsader
Bild 9: Diagramm einer Graaf Brücke
Unterschiedliche Durchmesser oder Widerstände zwischen guter und fehlerhafter Ader sind
zulässig
Bei kurzen Kabellängen haben die Zuleitungen und ihre Anschlusspunkte Einfluss auf die
Messung
Es müssen drei Messungen durchgeführt werden.
Erde am Anfang des fehlerhaften Schirms:
Erde an Erde:
Erde am Anfang der gesunden Ader:
LX = L ⋅
Mk1
Mk2
Mk3
M K 2 − M K1
M K 3 − M K1
Ist kein Nullabgleich möglich kann durch Tausch der Anschlüsse bei der Messung Mk2 oder
MK3 das Ergebnis korrigiert werden.
Mk2 = 200 - Mk2´ (Anschluss weiße Leitung – rote Leitung getauscht)
Mk3 = 200 - Mk3´ (Anschluss schwarze Leitung – rote Leitung 2. Hilfsader getauscht)
Es gilt dann:
LX = L ⋅
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200 − M K 2 − M K 1
200 − M K 3 − M K 1
13
3.2.4 Zweidrahtmessung nach Murray
Bei längeren drei Einleiterkabeln (km Bereich) kann die Zweidrahtmessung nach Murray
angewandt werden. Voraussetzung ist, dass der spezifische Widerstand des gesunden
Schirms den gleichen Wert hat wie der fehlerhafte Schirm. Des weiteren dürfen keine
Mantelfehler auf dem gesunden Schirm vorhanden sein.
Dies kommt in der Praxis selten vor.
M [%]
L =L
x
100%
3.2.5 Vor- und Nachteile der Brückenmethoden
Vorteile:
-
Bei entsprechender Ausführung höchstgenaue Messung.
Nachteile
Brückenmessungen werden direkt beeinflusst von:
- Der Grösse des Stroms, der im Brückenkreis fliesst
- a. Die Genauigkeit der Messung hängt von der Höhe des Stroms ab
- b. Mantelfehler erfordern eine gewisse Spannung und Strom, um die Isolation und
die galvanischen und Widerstandeffekte des Erdreichs zu überbrücken.
- Dem Schleifenwiderstand
- Der Leistungsanpassung der internen Impedanz zum Brückenwiderstand
- Der Empfindlichkeit des Anzeigeinstruments
- Der Linearität der Potentiometer
- Der Übergangswiderstände aller Messleitungen
Keine Erkennung von Mehrfachfehlern
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4. Mantelfehler - Nachortung
4.1
Die diversen Methoden
Zur punktgenauen Nachortung bieten sich drei verschiedene Messverfahren an:
-
Gleichstromimpuls-Methode
Stoßstromimpuls-Methode
Tonfrequenzmethode mit direkter oder kapazitiver Kopplung
Tonfrequenzmethode mit modulierter Tonfrequenz 4,8 Hz
Allen Methoden gemeinsam ist die Ermittlung des an der Austrittsstelle entstehenden
Spannungstrichters, der sich mit verschiedenen Messmethoden und deren Sonden
ausmessen lässt. Die einzelnen Messverfahren weisen Vor- und Nachteile auf, die sich
weniger auf die Messgenauigkeit als vielmehr auf die Örtlichkeit der Fehlerstelle oder aber
auf die thermische Belastbarkeit der Fehlerstelle auswirken.
4.2
Verhalten des Spannungstrichters
Der Feldlinienverlauf nahe dem Fehler besteht aus konzentrischen Ringen. Die korrekte Interpretierung dieses Verlaufes ist die Grundlage zu einem erfolgreichen Einsatz
Die Kreise stellen Orte gleichen Potentiales dar. Sie
werden deshalb „Äquipotentiallinien“ genannt.
Je näher man sich am Fehler befindet, umso höher
ist die gemessene Schrittspannung. Wenn sich zum
Beispiel aber der Fehler genau zwischen den beiden
Erdspießen befindet, zeigt das Erschlusssuchgerät
keinen Wert an, oder springt gerade noch zwischen
Bild 10: Feldlinien im Spannungstrichter
positiver und negativer Anzeige. Dies tritt auch dann
auf, wenn man sich entweder genau über dem
Zentrum eines Fehler befindet oder wenn man sich auf halbem Weg zwischen Fehler und
Erdung befindet, da auch um den Erdungspunkt des Senders herum ein durch das
Rücksignal hervorgerufener Spannungstrichter existiert.
Wenn man sich also vom Erdungspunkt weg in Richtung des Fehlers bewegt, wird die
Signalamplitude absinken, bis man sich auf halbem Weg zwischen Fehler und Erdspiess
befindet. An diesem Punkt wird die Signalstärke ein absolutes Minimum erreicht haben.
Wenn man sich dann weiter in Richtung Fehler bewegt, steigt die Signalstärke wieder an.
Beinahe 70% des Signales treten
innerhalb des letzten Drittels der Strecke
auf. Die gemessene Signalstärke ist
proportional zur Anzahl der Feldlinien
des Spannungstrichters.
Die maximale Signalstärke wird
gemessen, wenn sich ein Spieß direkt
über dem Fehler befindet.
Bild 11: Feldlinien zwischen den Spannungstrichtern
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15
4.3
Gleichstrom Impuls Methode
Als Gleichspannungs-Speisegerät dient hier, wie bei der Mantelfehler-Vorortung, ein kleines
Gleichstrom-Kabelbrenngerät mit Strombegrenzung, dessen maximale Ausgangsspannung
je nach Schalterstellung 1, 2, 5 oder 10 kV beträgt. Die Messung wird in der Praxis wie folgt
vorgenommen:
Das Speisegerät wird am Schirm des Fehlerkabels und an die Betriebserde angeschlossen.
Nach Abbildung 13 sendet das
Mantelprüfgerät einen Strom über den
Schirm durch die Fehlerstelle und das
Erdreich zur Ausgangsklemme zurück.
Der an der Austrittsstelle beim
Fehlerwiderstand RFehler entstehende
Spannungstrichter wird durch zwei
Erdspieße ausgemessen, wobei sowohl
der Spannungsbetrag als auch die
Polarität gemessen werden. Zur
Auffindung des Spannungstrichters
werden im vorgeorteten Bereich die
beiden Erdspieße entlang der
Kabeltrasse ins Erdreich gesteckt und
die Schrittspannung gemessen.
Bild 12: Prinzip punktgenaue Ortung
Der Abstand der beiden Erdspieße kann zu Beginn der Messung einige 10 Meter betragen.
Sind beide Erdspieße kurz vor der Fehlerstelle eingebracht worden, so zeigt sich ein starkes
Spannungsmaximum in einer bestimmten Polarität. Sind jedoch die beiden Erdspieße in
gleicher Entfernung von der Austrittsstelle angeordnet, so ergibt sich eine Kompensation der
gegenpoligen Spannungen und damit der Spannungswert Null was bedeutet, dass der
Fehler in der Mitte dazwischen liegt. Anschließend werden die beiden Erdspieße im Winkel
von 90° zur Kabeltrasse eingesteckt und ebenfalls nach der Nullstelle die zweite Koordinate
ermittelt. Der Kreuzungspunkt der beiden Koordinaten zeigt punktgenau die Fehlerstelle an.
Die Genauigkeit dieses Verfahrens liegt im cm - Bereich und wird durch kein anderes
Messverfahren erreicht.
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0
0
0
V +
V +
V +
!
ESG 80
!
RFehler
Fehlerwiderstand
am Erdkontakt
Bild 13: Nachortung
V
0
+
Nicht immer besteht die Möglichkeit direkt über der Kabeltrasse zu messen, da die
Straßendecke als Isolator wirkt und die Erdspieße keinen Erdkontakt bekommen.
(Ein Anbohren der Straßendecke zur Einbringung der Erdspieße ist aufwändigt und erhöht
zudem den Zeitaufwand für die Messung). Hier können die Messungen dann auch seitlich
versetzt vorgenommen werden, da sich der Spannungstrichter über einige 10 Meter
ausbreitet. Am Straßenrand, zwischen Abdeckplatten oder Pflastersteinen lässt sich der
Mittelpunkt des Spannungstrichters ebenfalls ermitteln. Die Längskoordinate ist dann am
einfachsten über eine Trassensuche zu ermitteln.
-
0
V
+
0
V
+
0
-
V
+
V
0
+
RF
Bild 14: Bestimmung des Kreuzungspunktes
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4.3.1 Getaktete Impulsspannung
Bei der Anwendung des Gleichstromverfahrens wirkt sich eine periodische Unterbrechung
des Stromflusses sehr positiv aus, da bei Auftreten von Störspannungen an den beiden
Erdspießen nur der Steigerungswert des Zeigerausschlages zu erfassen ist. Die eigentliche
Fehlerstelle weist dann statt des Nullpotentials die Potentialumkehr auf. Dabei kann die
Zeigerstellung auf jedem beliebigen Wert der Skala stehen. Diese Taktung des Prüfstromes ca. 3 Sekunden EIN und 1 Sekunde AUS - kann auch dazu benützt werden, um das
Erdschlusssuchgerät in den Sendepausen zu kompensieren. Dies ist dann erforderlich, wenn
an den beiden Erdspießen eine elektrolytische Spannung entsteht oder vagabundierende
Ströme vorhanden sind. Zur punktgenauen Nachortung von Mantelfehlern nach der
Gleichstrom-Methode wird ein Messstrom zwischen 10 und 100 mA benötigt. Obwohl
größere Ströme einen ebenfalls größeren Spannungstrichter erzeugen, sollte von hohen
Strömen bei der Nachortung abgesehen werden. Zudem sollte ein Speisegerät mit
automatischer Strombegrenzung Anwendung finden. Beide Maßnahmen dienen dazu, die
thermische Auswirkung an der Fehlerstelle zu begrenzen, um zu vermeiden, dass
benachbarte Kabelsysteme beschädigt werden. Zudem ist zu erwarten, dass bei geringer
thermischer Belastung der Fehlerstelle eine einfache Reparatur des Mantels möglich ist,
wenn die Aderisolation an der Fehlerstelle nicht gelitten hat.
4.3.2 Leistung
Die eigentliche Fehlerortung wird dann nur noch mit einer geringen Leistung von einigen 10
Watt vorgenommen. Details dazu können dem nachfolgenden Leistungsdiagramm
entnommen werden. Eine weitere Verringerung der thermischen Belastung ist auch durch
den Taktbetrieb zu erwarten, da damit die Stromflusszeit und damit die thermische Belastung
der Fehlerstelle reduziert wird.
Bild 15: Leistungsdiagramm MFM 10
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4.3.3 Besonderheiten bei der DC - Methode
Beim Auftreten mehrfacher Mantelfehler entsteht um jede zündfähige Fehlerstelle ein
Spannungstrichter. Das führt dazu, dass sogenannte Phantomfehler entstehen, die zu
Fehlmessungen führen können. In Abbildung 16 ist diese Situation dargestellt. Wenn bei der
Ortung des Fehlers auf den Polaritätswechsel geachtet wird, lässt sich der Phantomfehler
leicht erkennen.
Phantomfehler
+
+
-
!
-
RF
!
Bild 16: Phantomfehler
4.3.4 Einflüsse
Gleichspannungen im Erdreich z.B. hervorgerufen durch den kathodischen
Korrosionsschutz. Industrieanlagen, aber auch Strassenbahngleise können die punktgenaue
Ortung stören. Durch wahlweise Schaltung eines Kondensators in Reihe zwischen Erdspiess
und Empfänger werden die Gleichstromanteile gesperrt, es kommt zur Differenzierung des
Eingangsimpulses und damit zur sicheren Auswertung. Wichtig bei der Auswertung ist, dass
die Richtung des jeweils ersten Ausschlages den Fehler bestimmt.
4.3.5 Vor- und Nachteile der DC - Methode
Vorteile der Gleichstrommethode sind:
Vorortung der Fehlerstelle
Hohe Empfindlichkeit
keine Fehlmessungen durch kapazitive Kopplungen
keine Störungen durch 50 Hz und kurze Schaltimpulse
keine Veränderung der Fehlerstelle durch die Ortung selbst
Geringe Beeinflussung durch externe Spannungen
Messung von hochohmigen Fehlern
Nachteile sind:
Bei mehreren Fehlern kein Durchschlag hochohmiger Fehler und Abnahme der
Empfindlichkeit
Erschwerte Nachortung bei befestigten Oberflächen
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19
4.4
Stoßmethode
Die Anwendung der Stossmethode ähnelt der Gleichspannungsmethode. Allerdings basiert
sie auf der Entladung eines Stossgenerators.
Diese Entladung ist fast identisch zu einer getakteten Gleichspannung.
Achtung,
Bei Anwendung der Stoßmethode (Stoßgenerator) darf die Schrittspannung 60 V nicht
überschreiten. Bei dieser Methode kann der Strom erheblich größere Werte als bei der
Gleichspannungsmethode bei vergleichsweise schmaler Impulsbreite annehmen. Daher darf
die Stossenergie 100 J nicht überschreiten.
Vorteile der Stossmethode sind:
hohe Empfindlichkeit
keine Störungen durch fremde Gleichspannungen
hochohmige Fehler schlagen durch
geringe Empfindlichkeitseinbuße bei mehreren Fehlern.
Nachteile sind:
Fehlmessungen durch kapazitive Kopplungen
Veränderungen an Fehlerstelle durch zu hohe Stoßenergie (austrocknen)
Höhere Sicherheitsanforderungen
4.5
Lokalisierung erdfühliger Fehler in kunststoffisolierten MV-Netzen
Kurzschlüsse (0 Ohm) zwischen Ader und Schirm lassen sich mit der akustischen
Nachortungsmethode punktgenau nicht lokalisieren. Die meisten dieser Fehler sind in
Kabeln ohne Stahlarmierung erdfühlig. Durch Abklemmen des Schirms auf beiden Seiten
lassen sich diese Fehler mit der DC-Schrittspannungsmethode sehr gut punktgenau
lokalisieren. Diese Methode in Kombination mit der Vorortung über den Spannungsabfall hat
sich bei der Fehlerortung an sehr langen Kabeln (z.B. 30 km in Windparks) bewährt.
0
0
0
ESG
V
+
-
V
+
-
RF
!
V
+
!
Fehler – Leiter – Schirm - Erde
R Boden
Bild 22: Kombinierte Erdfehler
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20
4.6
Tonfrequenz - Methoden
An Stelle eines Gleichspannungsgenerators wird hier ein leistungsfähiger TonfrequenzGenerator an den erdfühligen Schirm und Betriebserde angeschlossen. Diese Geräte
werden vielfach zur Kabelsuche und zur Ortung von niederohmigen Kabelfehlern eingesetzt
und sind daher meist vorhanden.
Die Anwendung des Tonfrequenz-Verfahrens gegenüber der Gleichspannungs-Methode hat
trotz beschränkter Reichweite einige Vorteile:
So kann z.B. Tonfrequenz auf der Empfängerseite vielfach und vor allem selektiv verstärkt
werden. Damit wird eine vollständige Unterdrückung aller möglichen Störungen erreicht, die
durch elektrolytische Spannungsquellen oder vagabundierende Ströme hervorgerufen
werden. Zudem bietet die Tonfrequenz-Methode eine kapazitive Schrittspannungsmessung
und damit die Möglichkeit, bei festen oder isolierenden Straßenbelägen, wo keine Erdspieße
einzubringen sind, Schrittspannungsmessungen durchzuführen.
Durch die große Kapazität des Schirmes gegen das Erdreich wird der einspeisende
Tonfrequenz-Generator kapazitiv belastet, wodurch sich im Anpassungsfall des Generators
eine geringe Ausgangsspannung einstellt. Damit besteht die Gefahr, dass sogenannte
Überspringfehler nicht zünden und der Fehler nicht geortet werden kann. Der kapazitive
Widerstand des Schirmes und die resultierende Ausgangsspannung errechnen sich wie folgt:
[5]
RC =
1
ωC
[ 6 ] U = PRC
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ausgangsspannungen als Beispiel bei verschiedenen
Generatorleistungen und Frequenzen:
50 Watt bei 480 Hz
117 V
50Watt bei 1450 Hz
68 V
50 Watt bei 9820 Hz
26 V
500 Watt bei 480 Hz
370 V
500 Watt bei 1450 Hz
213 V
500 Watt bei 9820 Hz
82 V
Um den kapazitiven Widerstand des Schirmes so
wenig wie nur möglich wirken zu lassen und die
Spannung an der Fehlerstelle so groß wie nur
möglich zu halten, sind diese Messungen
vorzugsweise mit den niederen Frequenzen
durchzuführen.
Fig 17: Ausgangsleistung abhängig von der Frequenz
Eine entsprechende Schrittspannungssonde, zum Beispiel die
DEB 3-10, besteht aus einem leichten Rahmen mit zwei
kapazitiven Platten mit einem Abstand von ca. 80 cm, die sich
einfach handhaben lässt. Die Konstruktion erlaubt den Einsatz
mit Platten, wie auch mit Erdspiessen zur direkten galvanischen
Messung der Schrittspannung. Bei der kapazitiven Messung
bewegt man sich äquivalent zur GleichspannungsBild 18: Kapazitive Sonde
messung parallel zur Kabeltrasse und bewertet die Spannungsgradienten.
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21
4.7
Gerätekombination FL 50 mit Schrittspannungssonde DEB 3-10
max min max
!
!
RFehler
RBoden
Bild 19: Tonfrequenz – Schrittspannung
Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, können die kapazitiven Platten durch Spieße ersetzt
werden. Ein optimaler Abgleich zum Empfänger ist sinnvoll.
Kapazitive Platten erlauben eine Ortung über allen Oberflächen. Spieße erfordern einen
guten Erdkontakt und sind besser in weichen Untergründen einsetzbar. Es besteht auch die
Möglichkeit einer besseren Kontaktierung durch eine leitende Befeuchtung der Oberfläche.
4.8
Tonfrequenzmethode mit 4,8 Hz und A-Rahmen
Der SFL2 A Rahmen ist ein Einzelgerät und kann parallel zu einem Locator genutzt werden,
um eine Kabeltrasse zu orten.
Der Sender speist zwischen dem mit einem Erdfehler behafteten Leiter und einem
Erdungspunkt ein niederfrequentes Signal (4,8 Hz) und die Suchfrequenzen 9,8 kHz / 83
kHz ein, was in der Nähe des Erdfehlers
einen Spannungstrichter erzeugt. Die
Erdspieße des A-Rahmens orten diesen
Spannungstrichter und führen den
Anwender zum Fehler.
Der A-Rahmen zeigt die
Spannungsgradienten mittels
Balkendiagramm-Anzeige an. Zum Start
wird eine Spannungsmessung gemacht,
und die Werte als Referenz gemerkt.
Dann werden Messungen in
gleichmässigen Abständen an der
Trasse gemacht. Ohne Fehler, also ohne
Spannungsgradienten ist die Anzeige 0
oder sehr niedrig. Wird ein Fehler
detektiert, wird die Richtung durch
blinkende Pfeile und durch ein Ansteigen
des Balkendiagramms angezeigt.
Bild 20: Tonfrequenz – Schrittspannung mit Spießen (z.B. vLocPro mit A-Rahmen)
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Hat man die Fehlerstelle passiert, wird die Richtung jetzt durch in die entgegengesetzte
Richtung blinkende Pfeile und durch ein Abfallen des Balkendiagramms angezeigt.
Die exakte Position wird durch beide, jetzt wechselnd blinkenden Pfeile, und durch ein
Minimum am Balkendiagramm angezeigt, da sich hier die Spannungen zwischen den beiden
Spitzen aufheben, bzw. ein Minimum haben.
Sehr nahe zum Fehler zeigt das Balkendiagramm Werte, die ähnlich hoch sind, wie der
vorher gemerkte Referenzwert. Sind allerdings diese Werte deutlich niedriger als der
Referenzwert, ist die Wahrscheinlichkeit eines Mehrfachfehlers sehr hoch!
In diesem Fall ist es am besten, den gefundenen Mantelfehler aufzugraben, zu reparieren,
und dann die Messung in kürzeren Abständen nochmals zu wiederholen.
Bild 21: Tonfrequenz – Schrittspannung mit Frequenzmodulation
Der Metrotech SFL und der i5000 Tonsender sind vor allem für hochohmige Fehler und
Fehler, die einen höheren Strom erfordern, geeignet. Niederohmige Fehler lassen sich
besser mit dem Vloc Pro System lokalisieren.
Balkendiagramm (Bargraph): Die Pfeile zeigen die Richtung des Fehlers und die
Balkenanzeige zeigt die Signalstärke.
Active: Zeigt den numerischen Wert für das Potentialgefälle entlang der Kabelstrecke an
(Maximalwert beim größten Kabelfehler)
Reference: Zeigt das maximale Potentialgefälle, welches bei der Synchronisation
gemessen wurde
Wie bei der Gleichspannungsmethode ist die Vorgehensweise vergleichbar. Das Display
zeigt die Richtung zum Mantelfehler durch Messung der Spannungsgradienten. Auch die
Kreuzmessung zur Feststellung des genauen Punktes erfolgt vergleichbar.
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Bild 21: Tonfrequenz – Schrittspannung mit Spießen (z.B. vLocPro mit A-Rahmen)
Die Fehlerortung mit dem Vloc System ist vergleichbar mit dem oben gezeigten SFL. Der
Tonsender speist zwischen dem mit einem Erdfehler behafteten Leiter und einem
Erdungspunkt ein niederfrequentes Signal 4,8 Hz und 8 kHz ein. Der Vloc A-Rahmen hat
keine Anzeige, sondern wird am Vloc Pro Empfänger angeschlossen. Dabei wechselt die
Anzeige am Empfänger automatisch zum Fehlerortungsmodus.
Die Erdspiesse des A-Rahmens sind rot und grün markiert und der Empfänger hat
entsprechende rote und grüne Pfeile, die entsprechend die Richtung zum Fehler und über
eine numerische Anzeige die Signalstärke anzeigen. Eine links/rechts Anzeige erlaubt dabei
noch das genaue seitliche Trassieren des Kabeltverlaufs
Die Fehlerortung erfolgt äquivalent zum SFL2 A-Rahmen.
4.9
Lokalisierung erdfühliger Fehler in LV- und Straßenbeleuchtungsnetzen
Die Nachortung von erdfühligen Fehlern in LV-Netzen und Strassenbeleuchtungsnetzen ist
ein preisgünstiges Messverfahren und hat sich mit der Einführung kunststoffisolierter LV
Kabel stark verbreitet. Voraussetzung für eine erfolgreiche Nachortung ist ein reines
Kunstoffnetz ohne erdfühlige Muffen. Der PEN muss in der Einspeisung, sowie in jedem
Verteilschrank und Hausanschlusskasten von der Erde getrennt sein.
Speziell in den sogenannten Secondaries, wie sie in US typischen URD Netzen
(Underground Residential Distribution) vorkommen, werden meistens ungeschirmte
Einleiterkabel eingesetzt.
Durch die geringe Länge dieser Kabel, sowie der Ausführung als Einzelleiter, ist eine
Fehlerortung mit auf Reflektometrie basierenden Methoden fast aussichtslos.
Andererseits ist hier jeder Fehler erdfühlig, wodurch sich insbesondere die
Fehlerortungsmethoden mit einem A-Rahmen anbieten.
Schlussbemerkung
Die frühzeitig und regelmässig durchgeführte Mantelprüfung und Mantelfehlerortung
reduziert die Ausfallwahrscheinlichkeit an Mittelspannungskabeln mit extrudierter
Aderisolation durch eine rechtzeitige Erkennung.
Aderfehler auch indirekt auch über eine Mantelfehlerortung ermittelt werden, da von außen
kommende Kabelbeschädigungen häufig zu echten Kabelfehlern führen.
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