DE2210167A1

DE2210167A1 - METHOD OF LOCATING VACUUMS IN THE INSULATION OF INSULATED LADDERS

Info

Publication number: DE2210167A1
Application number: DE19722210167
Authority: DE
Inventors: Albert Lippert; Fred Dr Ing Wiznerowicz
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1972-03-03
Filing date: 1972-03-03
Publication date: 1973-09-06
Also published as: DE2210167B2

Description

Verfahren zur Ortung von Hohlräumen in der Isolierung von isolierten Leitern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, welches zur Ortung von Hohlräumen in der Isolierung von isolierten Leitern verwendet werden soll. Bei diesem Verfahren werden die an eine mit einem Anzeigegerät versehene in einem schmalen Frequenzband arbeitende Meßanordnung angeschlossenen Leiter mit einer Prüf-Wechselspannung beaufschlagt. Unter Leiter im Sinne der Erfindung sind beispielsweise die Leiter von fertigen Hochspannungskabeln, Leitungen und Wicklungen elektrischer Maschinen zu verstehen.Method of locating voids in the insulation of isolated Ladders The invention relates to a method which is used for locating cavities to be used in the insulation of insulated conductors. In this procedure are sent to a device equipped with a display in a narrow frequency band working measuring arrangement applied conductor with a test alternating voltage. Under head in the sense of the invention, for example, the head of finished Understand high-voltage cables, wires and windings in electrical machines.

Beim Anlegen einer genügend hohen Wechselspannung, der sogenannten Teilentladungs-Einsatzspannung, kommt es an Stellen, an denen Hohlräume in der Isolierung der Leiter vorhanden sind, zu Teilentladungen. Bei diesen Teilentladungen werden Impulse erzeugt, die sich beispielsweise beim Prüfen eines Kabels in beiden Richtungen entlang des Kabels ausbreiten. Der eine Impuls läuft somit direkt zu der Meßanordnung, welche am Kabelanfang angeschlossen ist, während der andere Impuls am leerlaufenden Kabelende reflektiert wird und dann zum Kabelanfang zurückläuft und somit ebenfalls zur Meßanordnung gelangt. Die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen dieser beiden Impulse ist von der Differenz der zurückgelegten Wege abhängig. Dies bedingt, daß Impulse gleicher Intensität eine unterschiedliche Anzeige am Anzeigegerät ergeben, wenn sie an verschiedenen Stellen im Kabel auftreten, da sich die durch die beiden Impulse in der Meßanordnung erzeugten Schwingungen überlagern und eine resultierende Anzeige ergeben.When applying a sufficiently high alternating voltage, the so-called Partial discharge threshold voltage, it occurs in places where there are cavities in the insulation the conductors are present, leading to partial discharges. With these partial discharges Pulses generated, for example when testing a cable in both directions Spread out along the cable. The one impulse thus runs directly to the measuring arrangement, which is connected to the beginning of the cable, while the other pulse is connected to the idling Cable end is reflected and then runs back to the beginning of the cable and thus also arrives at the measuring arrangement. The time difference between the arrival of these two Impulse depends on the difference between the distances covered. This requires that Pulses of the same intensity result in a different display on the display device, if they occur in different places in the cable, as the two result Pulses in the measuring arrangement superimpose generated vibrations and a resulting Display result.

Ein am leerlaufenden Kabel ende vorhandener Hohlraum ergibt die größtmögliche Anzeige am Anzeigegerät. Die Ortsabhängigkeit der Anzeige verläuft prinzipiell sinusförmig. Der Abstand zwischen zwei Maxima bzw. Minima eines Kurvenverlaufs errechnet sich aus der Gleichung X = wobei v die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Impulse im Kabel und f die Meßfrequenz der Meßanordnung sind. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit v läßt sich aus der Lichtgeschwindigkeit und der relativen Dielektrizitätszahl #r des Isolierstoffs der Isolierung der Leiter berechnen.A cavity at the end of the idle cable results in the largest possible Display on the display device. The location dependence of the display is basically sinusoidal. The distance between two maxima or minima of a curve progression is calculated from the equation X = where v is the speed of propagation of the impulses in the cable and f is the measuring frequency of the measuring arrangement. The velocity of propagation v lets from the speed of light and the relative dielectric constant #r of the insulating material the insulation of the conductors.

Es zeigt sich hieraus, daß die Funktion der Ortsabhängigkeit dem Bild einer stehenden Welle entspricht, die sich ausbilden würde, wenn das am Ende leerlaufende Kabel am Anfang mit einer Wechselspannung mit der Frequenz der Meßanordnung beaufschlagt würde. Der bereits erwähnte Abstand zweier Maxima bzw. Minima voneinander entspricht dabei genau der halben Wellenlänge dieser stehenden Welle.It can be seen from this that the function of the position dependence corresponds to the image corresponds to a standing wave that would be formed if the one that ended up idling At the beginning, the cable is subjected to an alternating voltage at the frequency of the measuring arrangement would. The above-mentioned distance between two maxima or minima corresponds to one another exactly half the wavelength of this standing wave.

Mit den bisherigen Meßverfahren ist es praktisch nur möglich, beim Anlegen einer Hochspannung an das fertige Kabel durch Hohlräume bedingte Teilentladungen bzw.With the previous measurement methods it is practically only possible when Applying a high voltage to the finished cable due to partial discharges caused by cavities respectively.

deren Intensität festzustellen. Eine Ortung der Hohlräume hingegen ist bisher nicht möglich und es wird bei der Prüfung der Kabel auf Hohlräume - wenn eine solche Prüfung überhaupt durchgeführt wird - so vorgegangen, daß dann, wenn Teilentladungen festgestellt werden, das vorhandene Kabel halbiert wird und diese beiden Hälften dann wieder der gleichen Prüfung unterworfen werden, so lange, bis sich hohlraumfreie Kabellängen ergeben. Der Nachteil eines solchen Vorgehens besteht darin, daß sich oft nahezu unverkäufliche Kurzlängen der Kabel ergeben.determine their intensity. A location of the cavities on the other hand is so far not possible and it is when checking the cables for cavities - if such a test is carried out at all - proceed in such a way that then, if Partial discharges are detected, the existing cable is cut in half and this both halves are then subjected to the same test again until void-free cable lengths result. The disadvantage of such an approach is in that there are often almost unsaleable short lengths of cable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mittels dessen es auf einfache Weise möglich ist, Hohlräume innerhalb der Isolierung von Leitern zu orten. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Anzeigegerät zunächst für den jeweiligen Leiter mit Impulsen bekannter Größe kalibriert wird, daß danach die Meßfrequenz der Meßanordnung so eingestellt wird, daß die Wellenlänge dem Vierfachen der Leiterlänge entspricht, daß anschließend die Prüf-Wechselspannung an den Leiter gelegt und die Teilentladungsintensität infolge vorhandener Hohlräume gemessen und angezeigt wird und daß schließlich die Meßfrequenz kontinuierlich bis zum Erreichen eines Anzeigeminimums am Anzeigegerät erhöht wird. Durch dieses Anzeigeminimum für die Teilentladungsintensität läßt sich bei bekannter Meßfrequenz und Ausbreitungsgeschwindig keit die Entfernung des Hohlraums vom leerlaufenden Leiterende berechnen. Durch die stetige Änderung der Meßfrequenz werden somit Hohlräume an jeder Stelle in der Leiterisolierung mindestens einmal mit maximaler Empfindlichkeit angezeigt. Die genaue Ortung der Hohlräume vermindert den Anfall von Schrott und schwer verkäuflichen Kurzlängen.The invention is based on the object of specifying a method by means of which it is possible in a simple manner to create cavities within the insulation to be located by ladders. This task is carried out with a method of the one outlined at the beginning Kind according to the invention in that the display device initially for the respective Head is calibrated with pulses of known size that then the measuring frequency the measuring arrangement is set so that the wavelength is four times the conductor length corresponds to the fact that the test AC voltage is then applied to the conductor and the Partial discharge intensity due to existing cavities is measured and displayed and that finally the measuring frequency is continuous until a display minimum is reached is increased on the display device. With this display minimum for the partial discharge intensity with a known measuring frequency and speed of propagation, the distance Calculate the cavity from the open end of the conductor. Because of the constant change the measuring frequency are thus cavities at every point in the conductor insulation at least displayed once with maximum sensitivity. The exact location of the cavities reduces the amount of scrap and short lengths that are difficult to sell.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.The method according to the invention is described below with reference to the drawings for example explained.

Mit 1 ist eine Meßanordnung, die mit schmale Frequenz band arbeitet und deren Meßfrequenz sich stetig einstellen und ablesen läßt, bezeichnet, an welche ein Anzeigegerät 2, beispielsweise ein Oszillograph, angeschlossen ist. Auf der anderen Seite ist an der Neßanordnung ein, beispielsweise als geschirates Einleiterkabel, ausgebildetes Hochspannnngskabel 3 der Länge 1 angeschlossen.With 1 is a measuring arrangement that works with a narrow frequency band and whose measuring frequency can be set and read continuously, denotes which a display device 2, for example an oscilloscope, is connected. On the on the other side is a, for example, as a single-conductor cable, trained high voltage cable 3 of length 1 connected.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nun wie folgt, ausgefuhrt: Das Anzeigegerät 2 wird vom Kabel ende E her alt Impulsen bekannter Größe kalibriert, die periodisch auf das Kabel gegeben werden. Aus deaam Anzeigegerät ablesbaren Ausschlag ergibt sich dadurch eine Zuordnung der Jeweiligen Teilentladungsintensität. Anschließend wird die minimale Neßfrequenz eingestellt, bei welcher die Wellenlänge genau den Vierfachen der Kabellänge entspricht. Bei dieser minimalen Neßfrequenz ergibt sich eine ortsabhängige Anzeigeempfindlichkeit, wie sie in Fig. 1 durch den Kurvenzug 4 angedeutet ist. Bei dieser Frequenz erhält man am Anzeigegerät 2 keine Anzeige, wenn ein Impulsgeber am Kabelanfang A angeschlossen wird, und es ist kein weiteres Anzeigeminiuiiauf der gesamten Kabel länge vorhanden. Diese minimale Neßfrequenz kann vorher annähernd mit Hilfe der Ausbreitungsgeschwindigkeit v, die allerdings nur in etwa bekannt ist, und der Kabellänge 1 abgeschätzt werden.The method according to the invention is now carried out as follows: The Display device 2 is calibrated from the cable end E using old pulses of known size, which are periodically put on the cable. Reading from the deaam display device This results in an assignment of the respective partial discharge intensity. Afterward the minimum Neßfrequency is set at which the wavelength is exactly the Corresponds to four times the cable length. At this minimum wet frequency results a location-dependent display sensitivity, as shown in FIG. 1 by the curve 4 is indicated. At this frequency there is no display on display device 2, if a pulse generator is connected to the beginning of the cable A and there is no other Display miniuiia on the entire length of the cable. This minimum wet frequency can be approximated beforehand with the help of the propagation velocity v, which however is only roughly known, and the cable length 1 can be estimated.

Danach wird die Prüf-Vechsel spannung an das Kabel gelegt und zunächst festgestellt, ob überhaupt Teilentladungen stattfinden, d.h., ob überhaupt Hohlräume in der Isolierung vorhanden sind. Sollte das der Fall sein, dann wird die Meßfrequenz kontinuierlich erhöht, so daß das Minimum des Kurvenzuges 4 in Richtung des Pfeiles 5 verschoben wird. Das Minimum erreicht dann gemäß Kurvenzug 6 einen an der Stelle H vorhandenen Hohlraum und die Anzeige am Anzeigegerät 2 wird ein Minimum bzw.Then the test alternating voltage is applied to the cable and first determined whether partial discharges at all take place, i.e. whether there are any voids in the insulation. Should that be the case then the measuring frequency is continuously increased so that the minimum of the curve 4 is moved in the direction of arrow 5. The minimum is then reached according to the curve 6 an existing cavity at the point H and the display on the display device 2 becomes a minimum or

verschwindet ganz. Da die entsprechende Meßfrequenz bekannt ist, kann auf diese Weise der Ort des Hohlraumes an der Stelle H berechnet werden, da sein Abstand zum leerlaufenden Kabel ende genau 1/4 der Wellenlänge dieser Frequenz entspricht.disappears completely. Since the corresponding measuring frequency is known, can in this way the location of the cavity at point H can be calculated as being there The distance to the idle cable end corresponds to exactly 1/4 of the wavelength of this frequency.

Da bei dieser Art der Messung der Nulldurchgang der Meßfrequenz relativ flach verläuft, ist eine genaue Ermittlung nicht einwandfrei möglich, so daß es sich empfiehlt, zur Feinortung die gleiche Messung mittels eines Vielfachen der vorherigen Meßfrequenz nochmals durchzuführen. Der entsprechende Verlauf der Ortabhängigkeit der Anzeige geht aus dem Kurvenzug 7 in Fig. 2 hervor, in welchem die Meßfrequenz gegenüber Kurve 6 in Fig. 1 verdreifacht wurde.Since with this type of measurement the zero crossing of the measurement frequency is relative runs flat, an exact determination is not flawlessly possible, so that it It is advisable to use a multiple of the same measurement for fine localization to carry out the previous measuring frequency again. The corresponding course of the location dependency the display is evident from the curve 7 in FIG. 2, in which the measuring frequency compared to curve 6 in FIG. 1 was tripled.

Eine zusätzliche Möglichkeit zur Überprüfung der Meßergebnisse besteht darin, Kabelanfang und Kabelende miteinander zu vertauschen und die gleiche Messung dann nochmals durchzuführen. Zur Vermeidung einer extrem hohen Meßfrequenz sind Hohlräume in der Nähe des leerlaufenden Kabelendes durch Vorschalten eines hohlraumfreien Kabels bekannter Länge in das Innere der Gesamtanordnung aus zu prüfendem Kabel und vorgeschaltetem Kabel zu verlegen, so daß eine Ortung auch mit einer niedrigeren Meßfrequenz möglich ist.There is an additional possibility to check the measurement results in exchanging the beginning and end of the cable and the same measurement then carry out again. To avoid an extremely high measuring frequency Cavities in the vicinity of the open end of the cable by connecting a void-free one upstream Cable of known length into the interior of the overall arrangement of the cable to be tested and upstream cable to be laid, so that a location also with a lower measuring frequency is possible.

Für den Fall, daß die von der Meßanordnung her zur Verfügung stehende Meßfrequenz nicht niedrig genug ist, um auch große Kabellängen zu erfassen, d.h., um eine Frequenz einstellen zu können, deren Wellenlänge dem Yierfachen der Kabellänge 1 entspricht, kann auch ohne Beeinträchtigung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer höheren Frequenz begonnen werden, deren Wellenläige vorzugsweise gleich 4/3 1, 4/5 1, 4/7 1 usw. ist. Auch bei diesen Wellenlängen liegt immer ein Minimum der Anzeige am Kabelanfang bei Beginn der Messung. Die hierdurch unter Umständen eingehandelte Mehrdeutigkeit des Meßergebnisses läßt sich ohne weiteres durch die bereits früher geschilderte Feinortung ausgleichen.In the event that the measuring arrangement is available Measuring frequency is not low enough to record long cable lengths, i.e., in order to be able to set a frequency whose wavelength is four times the length of the cable 1 corresponds to, can also without impairing the method according to the invention a higher frequency are started, the wavelength of which is preferably equal to 4/3 Is 1, 4/5 1, 4/7 1, etc. Even at these wavelengths there is always a minimum of Display at the beginning of the cable at the start of the measurement. The hereby possibly traded Ambiguity of the measurement result can easily be explained by the earlier Compensate for the detailed localization described.

Claims

1. Method of locating voids in the insulation of isolated Ladders, in which the one provided with a display device in a narrow Frenuenzbandarbeitende measuring arrangement connected conductor with an alternating test voltage are acted upon, characterized in that the display device (2) initially for the respective conductor (3) is calibrated with pulses of known size that then the measuring frequency of the measuring arrangement (i) is set so that the wavelength dem Four times the length of the conductor corresponds to the test AC voltage placed on the conductor (3) and the partial discharge intensity due to existing cavities (H3 is measured and displayed, and finally the measuring frequency is checked ris is increased to reach a display minimum on the display device (2).

2. The method according to claim 1, characterized in that the same Measurement for fine localization is repeated with a multiple of the measurement frequency.

3. The method according to claim 1, characterized in that the same Measurement is repeated with the beginning of the conductor (A) and the end of the conductor (E) reversed.

Blank page