DD266181A1 - Anordnung zur auskopplung, daempfung und potentialfreien uebertragung von wanderwellenfronten eines hochspannungspotentials zu auswerteeinrichtungen - Google Patents

Abstract

Die Anordnung zur Auskopplung von Wanderwellenfronten von Hochspannungspotential, deren Daempfung, Verarbeitung und potentialfreie Uebertragung mittels Lichtwellenleitkabel zu Verarbeitungs- und Auswertegeraeten sichert bei der Fehlerortung vorzugsweise an Hochspannungskabeln und Energieuebertragungsleitungen eine optimale Trennung zwischen Hoch- und Niederspannungsbereich. Das bedeutend geringere Volumen gegenueber herkoemmlichen Hochspannungskoppelkondensatoren bzw. Messspannungsteilern fuer Impulsspannung und ermoeglicht ein Anbringen direkt am Hochspannungskabel bzw. Hochspannungsuebertragungsleitung. Die Potentialtrennung zwischen Auskoppeleinrichtung und Verarbeitungs- und Auswertegeraeten bewirkt auf Grund der Vermeidung von Erdschleifen ein bedeutend besseres Nutz-Stoersignal-Verhaeltnis. Die Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Daempfungsadapter, der Teilentladungssonde und einem Lichtsender. Der Daempfungsadapter besteht aus einer metallischen Kappe, welche leitfaehig mit der Bezugselektrode (Gehaeuse) verbunden ist und vor der Messelektrode in einem bestimmten Abstand so angebracht ist, dass sie diese glockenfoermig umschliesst. Figur

Description

Hierzu 1 Koito Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Auskoppeleinrichtung von Wanderwellonfronten eines Hochspannungf potentials und deren potentialfreie Übertrngung zu Auswerteelnrichtungon bei der Fohlerortung an Kabeln und Freileitungen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Durch schnelle Spannungsärderungen in Energieübertragungsanlagen (Hochspannungskaholn und -leitungon) auf Grund von Durchschlägen in Kabelisolierungen odor Überschlägen an Hochspannungsisol&toren entstehen Wanderwellon. Diese broiten sich mit einer der der Energieübertragungsanlage charakteristischen Geschwindigkeit aus. Boi Kenntnis dor Wanderwellenausbroitungsgeschwlndigkeit ist es möglich bei Messung von Wanderwellenlaufzeiton an den jeweiligen Enden, z, B. dos Kabels, auf der Grundlage der Formel

ν "~ t

ν Ausbr. Geschw

8 Weg t Zeit

den Ort des Fehlers zu ermitteln. Zum Messen von bestimmten Hochspannungsparamotern, d. h. zum Auskoppeln bestimmter Meßgrößen vom Hochspannungspotential, werden unterschiedliche Hochspannungsmoßteüor vorwendet. In DE OS 2122917 wird ein rein ohmscher Moßspannungsteiler zum Messen von Gleich- und Wochselspannungen vorgestellt, wobei ein Meßverstärker und eine Ausworteeinrichtung über einen gemeinsamen hochohmlgon Widerstand verbunden sind und daß die Widerstände des Spannungsteilers so bemessen sind, daß die bei einem Defekt dos hochohmigen Widerstandos über den Spannungsteller und die Bezugspotentialleitungen fließenden Ströme einen Wert unterhalb der physiologisch zulässigen Grenze besitzen.

Die durch DD-WP 2577361 bekannt gemachte Schaltungsanordnung beinhaltet oinon aus Kapazitäten und Ohmschon Widerständen bestehenden Spannungsteiler. Dieser Meßteiler ermöglicht die Auskopplung von Meßslgnalon mit hoher Auflösung im Frequenzbereich von O bis einigen MHz und wird insbesondere in Hochleistungsprüffeldern und Simulatlonselnrichtungon für Messungen einkanallger energiearmer dynamischer Spannungsvorläufo angewendet. Ein vom Grundaufbau reiner kapazitiver Spannungsteiler wird in DE OS 3439080 dargestellt, Er besteht aus einer Reihenschaltung mehrerer Plattenkondensatoren, wobei das eine Ende der Reihenschaltung mit dem Innonleitor der Hochspannungsanlage verbunden ist und das andere Ende geerdet ist und daß zwischen zwei Plattenkondonsotoron ein Verstärker angeschlossen ist.

Die im Taschenbuch „Elektrotechnik", Band 6, Seite 402 bis 405,1 .Auflage 1982, angeführten Arten von Meßspannungsteilern sind im Grundaufbau mit den bereits angeführten vergleichbar.

Die in der Kabelfehlerortungstechnik eingesetzton Aup'-.oppeleinrichtungen für Wanderwellen bestehen ebenfalls aus einer Reihenschaltung von Hochspannungskondensator'.)!, wobol über den Kondensator, welcher mit der zentralen Masse verbunden ist, ein die Zeitkonstante für das zu übertragende Signal bestimmender Widerstand geschaltot ist und der Anschluß an entsprechende Verarbeitungs- und Auswertegeräte erfolgt. Daboi wird wonig Wert auf die proportionale Übertragung der Amplitudenworte der Wundervolle gelegt, als vielmehr auf die genaue Auskopplung der zeitlichen Abstände der Wanderwollenfronten, da sie Grundlage für die Ermittlung des Fehlerortes im Hochspannungskabel oder anderen Enorgieübdrtragungseinrichtungen bilden. Obwohl nur die Forderung der Spannungsfestigkoit an dio geometrische Anordnung dei Kondensatoren gestellt wird, ist der Raumbedarf relativ groß. Die direkte Ankopplung an Vorarbeitungs- und Auswertegoräte führt zusätzlich zu einer Verschlechterung des Nutz-Störsignalverhältnisses.

Es ist Ziel der Erfindung, eine einfach realisierbare Schaltungsanordnung zur Auskopplung und potentialfreier Übertragung von Wanderwollenfronten im kV-Berelch vorzuschlagen und anderen Schaltungsanordnungen anhaftende Mängol zu vermoiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend von der vorstehenden Zielstellung besteht die Aufgabe darin, Wanderwellenfronten im kV-Beroich auszukoppeln, zu dämpfen und potentialfrei zu Verarbeitungsgeräten zu übertragen.

Erfindungsgemäß wir! die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anordnung eine Teilentladungssondo enthält, welcho aus elnom über ein Kcmpensat'onsnotzwork miteinander verbundenen Drulolektrodonsystem besteht. Zwischen Meßelektrode und einer gehfi iseartig ausgestalteten Bezugselektrode ist eine Kompensationselektrode angeordnet, wobei innerhalb der Bezugselektrode zwei Differenzverstärker integriert sind. Deren Anstiegszeit ist im Vergleich zur Dauer der ankommenden Signale klein und liegt im Nanosekundenbereir.h. Das Ausgangssignal ist zur potentialfreien Übertragung über Lichtwellenleitkabel zu den Auswertegeräten auf einen Lichtsender geschaltet. Ein Dämpfungsadapter, welcher aus einem metallischen Werkstoff besteht, dessen Geometrie den äußeren Abmessungen der Teilentladungssonde angepaßt ist und glockenförmig die Meßolektrode umschließt, ist leitend mit der Bezugselektrode verbunden und bewirkt eine Anpassung dos elektromagnetischen Feldes an den Arbeitsbereich dor Teilentladungssondo. Der Dämpfungsadapter ist so über dor Meßelektrode angebracht, daß auf Grund von Potentialdifforonzen auf der inneren Oberfläche des Dämpfungsadapters ein stark abgeschwächtes elektromagnetisches Feld an der Meßelektrode wirVsam wird. Das entstehende Signal, welches aus der Differenz zwischon den an Kompensation- und Meßolektrode anliegenden Signalen resultlurt, wird von der Teilentladungssondo verarbeitet und auf einen Lichtsonder geleitet, wobei dieser amplitudenmoduliert wird und aosson Arbeitspunkt so eingestellt ist, daß oino verzerrungsfreie Analogsignalübertragung übor Lichtwellonleitkabel gewährleistet ist.

AusfOhrungsbelspiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles nähor erläutert worden. In der zugohörlgon Zeichnung zeigt

Figur 1: im Blockschaltbild die Anordnung der Auskoppeleinheit.

Dämpfungsadapter 2, Teilentladungssonde 7 und Lfchtsendor 8, welche eine mechanische Einheit bilden und wobei der Dämpfungsadapter 2, bestehend aus einer metallischen Kappe, welcher übe, der M^dloktrodo 5 eingebracht ist und leitend mit der gehäusoartig aufgebauten Bezugselektrode 3 verbunden ist, liegen auf Hoch-vpannungspotontial. Die ankommende Wanderwelle 1 trifft auf den Dämpfungsadapter 2 und bewirkt damit, daß die Bezugselektrode 3 der Auskoppeleinheit die Potentialänderung mitmacht und auch übor die Kompensationselektrode 4 der Teilentladungssonde 7 am nopativon Eingang dos Eingangsverstärkers 6 anliegt. Jedoch wird auf Grund von Potentialdifferonzen auf der inneren Oberfläche auch an der Meßelektrode 5 ein elektromaqnetischos Signal In stark abgeschwächter Form eingekoppelt. Die Signalamplitude ist durch Festlegung des Abstandes r von Dämpfungsadapter 2 zu Meßelektrode 5 auf den Arbeitsbereich der Teilentladungssonde 7 einstellbar. Das zwischen Kompensationselektrode 4 und Meßelektrode δ entstandene Differenzsignal wird durch dio Teilentladungssonde 7 weiterverarboitet und auf einen Lichtsonder 8 woitergoleitet, dessen Arbeitspunkt so eingestellt ist, daß eine verzerrungsfreie Analogsignalübertragung des Ergobnissignals übor Lichtwollonleitkabel gewährleistet wird.

Claims (2)

1. Anordnung zur Auskopplung, Dämpfung und potentialfreien Übertragung von Wanderwellenfronten eines Hochspannungspotentials zu Auswerteeinrichtungen mittels einer Teilentladungssonde, gekennzeichnet dadurch, daß ein der Teilentladungssonde (7) vorgeschalteter Dämpfungsadapter (2) aus einer Kappe besteht, welche der Geometrie der Teilentladungssonde (7) angepaßt, die Meßelektrode (5) der Teilentladungssonde (7) in einem bestimmten Abstand (r) glockenförmig umschließt und daß das am Ausgang der Teilentladungssonde (7) entnommene Ergebnissignal mittels eines Lichtsenders (8) über Lichtwellenleitkabel zu den Vorarbeitungs- und Auswertegeräten potentialfrei übertragbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Dämpfungsadapter (2) aus einem metallischen Werkstoff besteht und leitfähig mit der gehäuseartig ausgebildeten Bezugselektrode (3) dor Teilentladungssonde (7) verbunden ist.