Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1376
Main Title: Neue Auskoppelverfahren und Sensoren zur Vor-Ort-Teilentladungsmessung an Hochspannungs-Kabelanlagen
Translated Title: New pd decoupling techniques and pd sensors for on-site measurements on high voltage cable systems
Author(s): Rethmeier, Kay
Advisor(s): Kalkner, Wilfried
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die vorliegende Arbeit beschreibt neue Auskoppelverfahren und Sensoren zur empfindlichen Vor-Ort-Teilentladungsmessung an Hochspannungs-Kabelanlagen, insbesondere die induktive TE-Auskopplung an sensorlosen Kabelanlagen in Crossbonding-Ausführung, sowie neue Möglichkeiten, die sich durch die Anwendung der digitalen synchronen TE-Messung mit verteilter Sensorik ergeben. Bei Energiekabelanlagen großer Länge führt eine klassische TE-Auskopplung mittels Koppelkondensator am Kabelende zu keiner ausreichenden Messempfindlichkeit vor Ort. Sind keine speziellen zusätzlichen TE-Sensoren im Muffen- bzw. Endverschlussbereich implementiert, ist eine empfindliche TE-Messung nach bisherigem Stand der Technik nur stark eingeschränkt oder gar nicht möglich. Neben der technisch und auch wirtschaftlich nicht immer realisierbaren Sensornachrüstung ist jedoch für Kabelanlagen großer Länge eine induktive TE-Signalauskopplung im Bereich der Crossbonding-Schirmauskreuzung ohne größere Eingriffe in das Kabelsystem möglich. Erforderlich ist hierzu eine spezielle Versuchstechnik und Sensorik, die in der vorliegenden Arbeit detailliert beschrieben wird. Ein neuartiges digitales Mehrstellen-TE-Messsystem wurde diesbezüglich auf seine Eignung zum wissenschaftlichen Messeinsatz untersucht und durch zusätzliche Softwaretools weiterentwickelt bzw. ergänzt. Einen Schwerpunkt der Untersuchungen zu den alternativen TE-Auskoppelverfahren stellt der Einsatz spezieller induktiver Hochfrequenz-Transformatoren (RFCT) dar, deren Eignung zur empfindlichen TE-Messung an gut zugänglichen Erdverbindungen von Kabelendverschlüssen untersucht wird, bevor deren Einsatzbereich auch auf die externe Schirm¬verbindung einphasiger Trennmuffen ausgeweitet wird. Durch Messungen an vereinfachten Modellanordnungen, Labormessungen an Hochspannungskabelkomponenten und letztlich durch Vor-Ort-Erprobungen an Energiekabelanlagen im Netzbetrieb wird die Eignung des Messverfahrens und der verwendeten Sensorik zur empfindlichen TE-Messung an phasenübergreifenden Crossbonding-Verbindungen unter Berücksichtigung von Besonderheiten bei der TE-Fehlerortung durch Echometrie nachgewiesen. Abschließend wird die konsequente Ausweitung des vorgestellten sensorischen Konzeptes zu einem synchronen, räumlich verteilten Erfassungsnetzwerk (synchrone Mehrstellen-TE-Messung mit verteilter Sensorik) dargelegt. Die daraus resultierenden Vorteile für die TE-Fehlerortung und die erreichbaren Messempfindlichkeiten werden anhand von Praxismessungen detailliert beschrieben.
This thesis reports on new pd decoupling techniques and pd sensors for sensitive pd on-site measurements on high voltage cable systems. In particular the thesis focuses on the inductive pd decoupling on sensorless cross-bonded cable systems. Additionally, new capabilities using an innovative digital synchronous pd measuring system with distributed pd sensors are presented. For power cable systems of long lengths, the classic pd decoupling method by means of coupling capacitors at one cable end, results in insufficient on-site measurement results. Given the state-of-the-art technology, a sensitive pd measurement is either limited or not possible without special additional pd sensors at joints or terminations. However, besides cost intensive and extensive technical sensor retrofitting, an inductive pd decoupling within the cross-bonding link area of long length cable systems is feasible without greater intervention in the cable system. This needs a special testing and sensor technology, which is described in detail within this thesis, as well as the use of a new type of digital multi-channel pd measuring system which was therefore checked for suitability and improved, respectively, by additional software tools. A main point of the investigations is the selection and the use of special inductive current transformers (RFCT). The suitability of these RFCTs for sensitive pd measurements is tested at accessible grounding links of cable screens, before the use is extended also to screen links of insulating joints. Computer simulations, measurements on high voltage cable components, as well as on-site cable system testing have been conducted to prove the suitability of this innovative method and sensor technology for sensitive pd decoupling and location at cross bonding joints. Finally, a consequent extension of the presented method for on-site pd decoupling to a synchronous, spatially distributed multi-site pd sensor network is explained. The resulting advantages and improvements in pd fault location and pd detection sensitivity are demonstrated by several actual examples of on-site pd measurements on long high voltage and extra high voltage XLPE-cable systems.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-13137
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1673
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1376
Exam Date: 28-Apr-2006
Issue Date: 15-Jun-2006
Date Available: 15-Jun-2006
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Auskopplung
Crossbonding
Sensoren
TE
Vor-Ort
Cross-bonding
Decoupling
On-site
Pd
Sensors
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