DE-102017102783-B4 - Stromleitungselement sowie System und Verfahren zur Isolationsüberwachung

Abstract

Stromleitungselement aufweisend einen elektrischen Leiter und eine Isolierung des elektrischen Leiters, die eine Lichtwellenleitungseinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtwellenleitungseinheit mindestens einen Lichtwellenleiter mit einem reflektierenden Ende und der elektrische Leiter mindestens entlang eines Längsabschnitts des elektrischen Leiters eine erste Bewicklung mit dem mindestens einen Lichtwellenleiter und mindestens entlang eines Längsabschnitts des elektrischen Leiters eine zweite, mit der ersten Bewicklung gekreuzte Bewicklung mit einem Lichtwellenleiter aufweist..

Inventors

• Karsten Hähre
• Raoul Heyne
• Michael Kiefer

Assignees

• DR. ING. H.C. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20170213

Claims (5)

1. Stromleitungselement aufweisend einen elektrischen Leiter und eine Isolierung des elektrischen Leiters, die eine Lichtwellenleitungseinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass die Lichtwellenleitungseinheit mindestens einen Lichtwellenleiter mit einem reflektierenden Ende und der elektrische Leiter mindestens entlang eines Längsabschnitts des elektrischen Leiters eine erste Bewicklung mit dem mindestens einen Lichtwellenleiter und mindestens entlang eines Längsabschnitts des elektrischen Leiters eine zweite, mit der ersten Bewicklung gekreuzte Bewicklung mit einem Lichtwellenleiter aufweist..
2. Stromleitungselement nach Anspruch 1 , wobei die Lichtwellenleitungseinheit mindestens entlang eines Längsabschnitts des elektrischen Leiters den elektrischen Leiter koaxial umgibt.
3. Stromleitungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolierung des elektrischen Leiters einen Isolierstoffmantel aufweist.
4. System zur Isolationsüberwachung, aufweisend mindestens ein Stromleitungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Lichtquelle, aufweisend eine Einkopplungseinheit zur Einkopplung des Lichts der Lichtquelle in die Lichtwellenleitungseinheit des mindestens einen Stromleitungselements, aufweisend weiter eine Messeinheit zur Messung mindestens einer Austrittseigenschaft des durch die Lichtwellenleitungseinheit transportierten Lichtes, aufweisend weiter eine Auswerteeinheit zur Auswertung der mindestens einen gemessenen Austrittseigenschaft des durch die Lichtwellenleitungseinheit transportierten Lichtes.
5. Verfahren zur Isolationsüberwachung eines Stromleitungselements mittels eines Systems nach Anspruch 4 , wobei in einem ersten Schritt Licht der Lichtquelle in die Lichtwellenleitungseinheit eingekoppelt wird, wobei in einem zweiten Schritt mindestens eine Austrittseigenschaft des Lichtes bei Austritt aus der Lichtwellenleitungseinheit mittels der Messvorrichtung zur Messung des durch die Lichtwellenleitungseinheit transportierten Lichtes gemessen wird und wobei in einem dritten Schritt mindestens eine Austrittseigenschaft mittels der Auswerteeinheit ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet , dass durch eine Abweichung der mindestens einen Austrittseigenschaft von einem Referenzwert eine Fehlstelle der Isolierung des Stromleitungselements detektiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromleitungselement aufweisend einen elektrischen Leiter und eine Isolierung des elektrischen Leiters, sowie ein System zur Isolationsüberwachung, insbesondere für ein Stromleitungselement. Schadhafte Isolierungen von elektrischen Leitern sind in mehrfacher Hinsicht eine Gefahrenquelle. Beanspruchungen der Isolationsmaterialien, beispielsweise durch hohe elektrische Felder oder mechanische Beanspruchung, können zu Isolationsänderungen oder Isolationsbruch führen. Die blank liegenden Leiterabschnitte können durch Körperschluss einen Kurzschluss verursachen. Der Kurzschlussstrom kann zu Schäden durch Überhitzung im Verlauf von Leitungen und Kabeln, aber auch in elektrischen Schaltanlagen führen. Insbesondere bei hohe Leistungen führenden Stromleitungselementen ist deshalb eine Isolationsüberwachung wichtig. Eine Isolationsüberwachung ist eine Voraussetzung für eine sichere Handhabung von Stromleitungselementen. Dies wird umso wichtiger, wenn das Stromleitungselement nicht nur zur Handhabung bestimmt ist, sondern auch eine hohe Leistung führt. Beispielsweise weisen Ladekabel zur Aufladung von Energiespeichereinheiten von Elektro- oder Hybridfahrzeugen hohe Spannungen auf. Das Ladekabel befindet sich entweder an der Ladestation oder direkt am Fahrzeug und verbindet während des Ladevorgangs die Ladestation mit dem Fahrzeug. Die Bedienung erfolgt dabei üblicherweise durch den Nutzer der Ladestation selbst. Es ist wünschenswert, sicherzustellen, dass die Ladekabel eine intakte Isolierung aufweisen, um eine Gefährdung der Nutzer bei der Bedienung des Ladekabels auszuschließen. US 6 559 437 B1, GB 2 164 171 A, US 2011 / 0 209 894 A1 und US 2013 / 0 335 102 A1 offenbaren jeweils den Gegenstand des Oberbegriffs von Anspruch 1. Aus US 2016 / 0 018 277 A1, die ein Leitungselement mit einer Lichtwellenleitungseinheit für Überwachungsanwendungen offenbart, ist ein Lichtwellenleiter mit reflektierendem Ende bekannt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stromleitungselement zur Verfügung zu stellen, dass eine erhöhte Sicherheit bietet. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Stromleitungselement nach Anspruch 1. Hiermit wird vorteilhaft ein Stromleitungselement zur Verfügung gestellt, dass eine Detektion von Fehlstellen in der Isolierung des elektrischen Leiters ermöglicht. Fehlstellen in der Isolierung verändern die Ausbreitungseigenschaften von Licht innerhalb der Lichtwellenleitungseinheit. Insbesondere führen bereits kleine, mit dem bloßen Auge nicht sichtbare Fehlstellen in der Isolation bereits zu Änderungen der Lichtausbreitung innerhalb der Lichtwellenleitungseinheit. Damit können vorteilhaft auch kleine Fehlstellen in der Isolierung detektiert werden. Ein Stromleitungselement mit fehlerhafter Isolierung kann somit einfach erkannt und aus dem Verkehr gezogen werden. Das erfindungsgemäße Stromleitungselement ermöglicht vergleichsweise sichere elektrische Leitungssysteme. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist das Stromleitungselement beispielsweise als elastisches, starres oder biegeschlaffes Stromleitungselement ausgeführt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der elektrische Leiter als einzelner elektrischer Leiter oder als Leiterbündel von zwei oder mehreren elektrischen Leitern ausgeführt. Der elektrische Leiter kann beispielsweise eine Litze oder ein Litzenbündel aufweisen. Der elektrische Leiter kann Versorgungsleitungen und/oder Signalleitungen und/oder weitere Leitungen aufweisen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung weist die Isolierung mindestens eine Lichtwellenleitungseinheit auf. Die Isolierung kann auch zwei oder mehrere Lichtwellenleitungseinheiten aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umgibt die Lichtwellenleitungseinheit mindestens entlang eines Längsabschnitts des elektrischen Leiters den elektrischen Leiter koaxial. Die Lichtwellenleitungseinheit kann den elektrischen Leiter in seiner kompletten Länge vollständig koaxial umgeben. Hiermit kann die Isolierung des elektrischen Leiters über seine gesamte Länge überwacht werden. Alternativ kann die Lichtwellenleitungseinheit den elektrischen Leiter nur entlang eines Längsabschnitts des elektrischen Leiters koaxial umgeben. Hierdurch wird eine Detektion von Fehlstellen der Isolierung des elektrischen Leiters auf diesen Bereich beschränkt. Hiermit ist es vorteilhaft möglich, insbesondere bei langen Leitungssystemen mit Abschnitten unterschiedlicher Belastung und Exposition, den überwachbaren Bereich auf die relevanten Abschnitte des elektrischen Leiters zu beschränken. Es ist auch denkbar, dass die Lichtwellenleitungseinheit den elektrischen Leiter in mehreren, voneinander getrennten Abschnitten koaxial umgibt oder das verschiedene Abschnitte des elektrischen Leiters von verschiedenen Lichtwellenleitungseinheiten koaxial umgeben werden. Die Verwendung verschiedener Lichtwellenleitungseinheiten in verschiedenen Abschnitten des elektrischen Leiters erleichtert vorteilhaft