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Diagnose, Monitoring und Lebensdauer Dr. Francis Krähenbühl 9 Verfahren nur möglich ist, wenn bereits beim Bau der Leitung Messungen durchgeführt wurden. Zudem ist es äusserst empfindlich gegen zahlreiche äussere Störungen. In mehreren Labors laufende Entwicklungen lassen hoffen, dass es bald möglich sein wird, dieses Verfahren auf verhältnismässig zuverlässige Weise im Feld anzuwenden. Die Arbeiten zielen im Wesentlichen darauf ab eine Technik zu entwickeln, um die Störungen herauszufiltern, damit nur noch das wirklich vom Kabel oder Zubehör stammende Signal zurückbleibt. Von allen diesen Verfahren ist keines in der Lage, allein der Zustand einer Isolation zu bestimmen. Durch deren Kombination erhält man die zuverlässigsten und sachdienlichsten Informationen. Tabelle 2. Diagnosetechnik für Kunststoff-kabel 3 Zerstörende elektrische Prüfungen Prüfung Kommentar Vor Ort Werte Vorteile Einschränkungen AC-Durchschlagsfestigkeit Weibull- Nein ≥ 10 kV/mm Einfache Prüfung Zahlreiche Proben Statistik Stossspannung Nein Einfache Prüfung Zahlreiche Proben Zerstörungsfreie elektrische Prüfungen Prüfung Kommentar Vor Ort Werte Vorteile Einschränkungen AC/DC-Verhalten 50 Hz-oder 0.1Hz Ja 1.5 – 3 U 0 , Einfache Prüfung Gefahr der Zerstörung des 15 min. Kabels und von Schäden Oszillierende Welle Ja Zu bestimmen Entsprechende Ausrüstung erforderlich, Schäden möglich Kapazität, tg δ 50 Hz-oder 0.1Hz Ja Zu bestimmen U < U Betrieb Speisung 50 Hz oder 0.1 Hz Depolarisationsströme Ja Zu bestimmen U < U Betrieb Mangelnde Erfahrung Teilentladungen 50 Hz-oder 0.1Hz Ja Zu bestimmen Direkte Verbindung Quelle ohne Teilentladungen zum Durchschlags- Das Bild verfälschende mechanismus äussere Störungen Nichtelektrische Prüfungen an Materialproben Prüfung Kommentar Vorteile Einschränkungen Morphologie Thermoanalyse (DSC), SAXS usw. Thermische Vergangen- Beziehung zur Alterung heit der Probe wenig klar Optische Mikroskopie Länge und Typ der Baumstrukturen Wichtige Information Langwierige Messungen Chemische Analyse Infrarot, UV usw. Sehr empfindlich gegen Kostspielige Ausrüstung, kleine Änderungen schwierige Interpretation Visuelle Kontrolle Eintauchen einer Kabelprobe Beobachtung des Benötigt eine grosse Probe in Silikonöl auf 120°C Zustandes des inneren (ca. 1 m), z.B. nach Halbleiters einem Durchschlag
Diagnose, Monitoring und Lebensdauer Dr. Francis Krähenbühl 10 MONITORING 3 Es wäre interessant, die Entwicklung des Zustandes einer Verbindung laufend verfolgen und dadurch den besten Moment für den Ersatz oder eine Reparatur an der richtigen Stelle mehr oder weniger genau planen zu können. Dazu müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein : 1. Wie bei der Diagnose, die man in einem bestimmten Moment durchführt, muss eine elektrische, physikalische oder chemische Eigenschaft gefunden werden, die sich mit dem Zustand der Verbindung ändert. 2. Dieser Parameter muss einen sicheren Hinweis auf den Zustand des Systems liefern. 3. Der Schwellenwert muss bekannt sein, ab welchem diese Eigenschaft eine wesentliche Verschlechterung des Systems oder eine Gefahr für dieses anzeigt. 4. Diese Eigenschaft muss kontinuierlich messbar sein, und wenn möglich ohne dass diese Messung das System beeinflusst. Für Ölkabel ist es möglich, periodisch eine Probe der Imprägnierflüssigkeit zu entnehmen und die im oberen Abschnitt genannten Eigenschaften zu messen. Daraus erhält man eine Information von einem gewissen Wert, die jedoch nur für den Ort der Entnahme gilt. Für Kunststoffkabel ist das Problem komplexer. Zahlreiche Versuche wurden durchgeführt, insbesondere durch die Messung der Temperatur mithilfe einer Glasfaser. Diese kann in den Kabelaufbau integriert (z.B. in die Abschirmung, in den Leiter, zwischen den Phasen eines dreipoligen Kabels), parallel zum Kabel (z.B. im Moment der Verlegung mit Klebeband an den Aussenmantel geklebt) oder einfach neben dem Kabel verlegt werden. Hierauf kann man die Temperatur über die gesamte Kabellänge kontinuierlich messen. Zieht man die Möglichkeit in Betracht, in Funktion des Ortes, wo sich die Glasfaser befindet, rechnerisch auf die Temperatur des Leiters zu schliessen, ist es noch nicht möglich, irgendeine Information über den Zustand der Isolation zu erhalten. Auf diese Weise erhält man zwar Angaben über die Dimensionierung der Leitung und kann sogar allfällige überhitzte Stellen feststellen, aber die Beziehung zwischen der Temperatur und der Alterung bleibt eine Unbekannte. In relativ naher Zukunft wird es wahrscheinlich möglich sein, die Technik der Messung der Teilentladungen einzusetzen, um die Entwicklung des Zustands einer Kabelverbindung laufend zu verfolgen. Dies ist bereits heute mit Hilfe einer ziemlich einfachen Anpassung des Konzepts der Verbindungsstellen und der Messung der lokalen Teilentladungen an einer bestimmten Stelle möglich. Gewisse Elektrizitätsversorgungsunternehmen verlangen übrigens eine solche Konstruktion, die ihnen die Durchführung von periodischen Messungen gestattet. Was eine kontinuierliche Messung grosser Längen mit der Ortung von eventuellen Fehlern betrifft, haben die laufenden Entwicklungen bereits die Machbarkeit eines solchen Systems gezeigt. Hinsichtlich der anderen in der Tabelle 2 aufgeführten Parameter ist zu sagen, dass sie entweder nicht genügend aussagekräftig sind (tg d, Widerstand, Kapazität), oder dass sie einfach vor Ort nicht messbar sind (Teilentladungskanäle und Water Treeing). Man muss noch einige Jahre zuwarten, bevor ein System bestimmen kann, in welchem Moment ein Kabel und/oder seine Zubehöre ersetzt werden müssen.
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