EP-4737912-A1 - ELECTRODE, CABLE MEASURING DEVICE AND CABLE MEASURING TROLLEY

Abstract

Eine Elektrode (2), welche mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, bevorzugt aus einem Kunststoff, hergestellt ist. Kabelmessvorrichtung sowie Kabelmesswagen mit derselben.

Inventors

• Breuß, Bernhard
• Lahann, Norman
• Hähner, Lars

Assignees

• BAUR GmbH

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20251029

Claims (15)

1. Elektrode für eine Kabelmessvorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (2) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, bevorzugt aus einem Kunststoff, hergestellt ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, wobei der Kunststoff, aus dem die Elektrode (2) hergestellt ist, - ein Polyamid, bevorzugt ein Polyamid 12, beinhaltet oder daraus besteht, und/oder - einen Füllstoff, bevorzugt in Form einer Kohlenstofffaser, aufweist.
3. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das additive Fertigungsverfahren selektives Lasersintern ist.
4. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrode (2) eine Grundform einer Schale mit einem Boden (3) aufweist und bevorzugt im Boden (3) zumindest eine Öffnung (4) vorgesehen ist.
5. Elektrode nach Anspruch 4, wobei in einer Wandung (5) der Schale zumindest eine laterale Ausnehmung (6), bevorzugt genau drei laterale Ausnehmungen (6), vorhanden sind, durch welche zumindest eine laterale Ausnehmung (6) jeweils ein Anschluss führbar ist, welcher die Elektrode (2) durchsetzt.
6. Elektrode nach Anspruch 4 oder 5, wobei die zumindest eine Öffnung (4) genau eine Öffnung (4) ist, in welcher bevorzugt ein Träger (7) für Bauelemente der Kabelmessvorrichtung (1) angeordnet oder anordenbar ist, oder wobei die zumindest eine Öffnung (4) eine Vielzahl von Öffnungen (4) ist, welche einen Gasaustausch zwischen einem Innenraum der Elektrode (2) und einem Außenraum der Elektrode (2) erlauben.
7. Kabelmessvorrichtung mit zumindest einer Elektrode (2), bevorzugt genau zwei Elektroden (2), nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Kabelmessvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Kabelmessvorrichtung (1) - zum Durchführen einer Teilentladungsmessung eingerichtet ist, und/oder - zum Durchführen einer Verlustfaktormessung, bevorzugt gleichzeitig mit der Teilentladungsmessung, eingerichtet ist.
9. Kabelmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei im Innenraum der Elektrode (2) oder der Elektroden (2) zumindest eines der folgenden angeordnet ist: - ein erster Anschluss (8) für ein zu vermessendes Kabel (9) und bevorzugt eine Kontaktelektrode zum leitenden Verbinden des ersten Anschlusses mit einer Elektrode (2) gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 - ein zweiter Anschluss (11) für einen Ausgang eines Spannungsgenerators und/oder ein Strommessgerät (12) - ein dritter Anschluss (13) für ein erstes Messgerät (14), bevorzugt ein Spannungsmessgerät - zumindest ein Widerstandselement (15) zum leitenden Verbinden des ersten Anschlusses (8) mit dem zweiten Anschluss (11) - eine Filterinduktivität (16)
10. Kabelmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die zumindest eine Elektrode (2) oder eine durch mehrere Elektroden (2) gebildete Elektrodenanordnung, bevorzugt über den Träger (7) gemäß Anspruch 7, über zumindest einen Kondensator (17) mit einem zweiten Messgerät (18), bevorzugt ein Ladungsmessgerät, leitend verbunden ist.
11. Kabelmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei ein, vorzugsweise geerdetes oder erdbares, Gehäuse (19) vorhanden ist, worin die Elektrode (2) oder Elektroden (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet ist beziehungsweise sind.
12. Kabelmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei eine Frequenzweiche (20) vorgesehen ist, über welche das zu vermessende Kabel (9) mit der Kabelmessvorrichtung (1) verbindbar ist.
13. Kabelmesswagen mit einer Kabelmessvorrichtung (1), bevorzugt nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Kabelmessvorrichtung (1) zum Durchführen einer Kabelmessung, bevorzugt einer Teilentladungsmessung und/oder einer Verlustfaktormessung, in einem im Kabelmesswagen (10) montierten Zustand ausgebildet ist.
14. Verfahren zum Durchführen einer Kabelmessung, insbesondere einer Teilentladungsmessung und/oder einer Verlustfaktormessung, wobei das zu vermessende Kabel (9) mittelbar oder unmittelbar an eine Kabelmessvorrichtung (1) angeschlossen wird und die Kabelmessung durchgeführt wird, während die Kabelmessvorrichtung (1) in einem Kabelmesswagen montiert ist, vorzugsweise wobei das zu vermessende Kabel (9) über eine Frequenzweiche (20) an die Kabelmessvorrichtung (1) angeschlossen wird.
15. Verwendung einer Elektrode (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder einer Kabelmessvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12 und/oder eines Kabelmesswagens (10) nach Anspruch 13 bei einem Verfahren nach Anspruch 14.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrode für eine Kabelmessvorrichtung, eine Kabelmessvorrichtung, einen Kabelmesswagen und ein Verfahren zum Durchführen einer Kabelmessung. Bekannt sind grundsätzlich Kabelmessungen, wie Teilentladungsmessungen und Verlustfaktormessungen, die an Hoch- und Mittelspannungskabeln durchgeführt werden, um zu prüfen, ob Instandsetzungsarbeiten an den Kabeln durchzuführen sind. Mit der WO 2021/198146 A1 wurde eine Schaltungsanordnung bekannt, womit beispielsweise eine Teilentladungsmessung im laufenden Betrieb, das heißt "online" während das Kabel unter Betriebsspannung steht, durchgeführt werden kann. Die Durchführung der Kabelmessung ist dadurch stark vereinfacht. Aufgrund der Größe und der Masse von Messgeräten für Teilentladungsmessungen und Verlustfaktormessungen von Hoch- und Mittelspannungskabeln ist eine weitere Vereinfachung solcher Messungen aber durchaus wünschenswert, weil der Transport der Messgeräte zum Ort der Kabelmessung - zumindest in der letzten Teilstrecke von Hand - aufwändig ist. Die Aufgabe ist es daher, Kabelmessungen, insbesondere Teilentladungsmessungen, zu vereinfachen. Die Aufgabe wird durch eine Elektrode für eine Kabelmessvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst, nämlich indem die Elektrode mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, bevorzugt aus einem Kunststoff, hergestellt ist. Dadurch, dass ein additives Fertigungsverfahren verwendet wird, kann die Elektrode in ihrer geometrischen Gestaltung praktisch frei konstruiert werden. Eine solche Freiformelektrode erlaubt es, deren Geometrie rein auf Basis des gewünschten elektrischen Feldes zu optimieren, ohne Rücksicht auf die erheblichen fertigungstechnischen Limitierungen beispielsweise von urformenden oder spanabtragenden Fertigungsverfahren legen zu müssen. Eine Schwierigkeit bei der Konstruktion von Elektroden für die Kabelmessungen liegt nämlich darin, dass in der Kabelmessvorrichtung teilweise spitze Geometrien unvermeidbar sind, die bei hohen Spannungen zu Feldstärkespitzen im Umfeld der spitzen Geometrien führen. An solchen Feldstärkespitzen treten dann potenziell Entladungen durch die Luft auf, die als Teilentladungen bezeichnet werden und das Messsignal der eigentlich zu detektierenden Teilentladung am zu vermessenden Kabel maskieren. Mit der vorliegenden Offenbarung kann auf Basis der zu erwarteten Spannungen und der gewünschten Baugröße der Kabelmessvorrichtung beispielsweise mittels einer an und für sich bekannten Simulation ermittelt werden, wo Feldstärkespitzen auftreten. Natürlich kann dies auch anhand von Messungen an einem Prototyp der Elektrode oder der Kabelmessvorrichtung ermittelt werden. Bevorzugt können Simulationen und Messungen oder Tests an Prototypen auch kombiniert werden. An jenen Stellen, an denen Feldstärkespitzen oder Teilentladungen in der Kabelmessvorrichtung auftreten, kann dann die Elektrode - beispielsweise durch Abrunden und Heranführen der Geometrie an die Stelle der Feldstärkespitzen - so verändert werden, dass die Feldstärkespitzen nicht mehr auftreten. Letztlich kann so durch eine adaptierte, meist rundere und kompaktere, Form der Elektroden ein verkleinerter Bauraum der Elektrode und folglich auch der Kabelmessvorrichtung erzielt werden. Auch die Masse der Elektrode wird sich durch die kleinere Bauform verkleinern. Zu erwähnen ist, dass der verkleinerte Bauraum und die verkleinerte Masse in Bezug auf jene Ausführung zu sehen ist, die mit anderen Fertigungsverfahren in technisch vernünftigem Umfang und mit technisch vernünftigem Aufwand zu erzielen ist. Der Aufwand für den Transport der Kabelmessvorrichtung zum Ort der Kabelmessung wird durch die kleinere Bauform und die geringere Masse entscheidend verringert. Überraschend ist, dass eine additiv gefertigte Elektrode überhaupt die Eignung haben kann, in einer Kabelmessvorrichtung eingesetzt zu werden, weil zunächst zu erwarten ist, dass die internen Strukturen im Werkstoff, die beim schrittweisen Aufbau der Elektrode entstehen, für die Führung des elektrischen Stroms schädlich sind. Es hat sich aber herausgestellt, dass dieses Problem bei den bei Hoch- und Mittelspannungskabeln auftretenden Frequenzen nicht auftritt. In bevorzugten Ausführungsformen wird die Elektrode aus einem Kunststoff additiv gefertigt. Besonders überraschend war, dass Elektroden mit der Eignung in einer Kabelmessvorrichtung eingesetzt zu werden trotz der hohen auftretenden Spannungen zuverlässig aus Kunststoff hergestellt werden können. Zu erwähnen ist, dass die Elektrode nicht unbedingt vollständig durch ein additives Herstellungsverfahren oder vollständig aus Kunststoff hergestellt werden müssen. Die Herstellung von Teilen der Elektrode mit nicht additiven Fertigungsverfahren, beispielsweise mit spanabtragenden oder urformenden Verfahren, sind natürlich möglich insoweit sich der oben erwähnte technische Effekt der Erfindung einstellt. In bevorzugten Ausführungsformen wird aber die gesamte Elektrode durch ein additives Herstellungs