DE1766648C - Verfahren zum Erkennen und Beseitigen von Funkstörungen verursachenden Kontaktstellen zwischen beweglich verbundenen, stromleitenden Teilen einer Hochspannungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen und Beseitigen von Funkstörungen verursachenden Kontaktstellen zwischen beweglich verbundenen, stromleitenden Teilen einer Hochspannungsanlage, insbesondere im Fahrleitungsnetz einer elektrischen Bahn, unter Verwendung eines Störungsmeßgerätes, z. B. eines Feldstärkemessers, zum Erkennen der Störungsintensität.

Beweglich verbundene, stromleitende Kontaktteile sind oftmals Korrosion ausgesetzt, beispielsweise verursacht durch Witterungseinflüsse, wodurch sich zwischen ihnen eine Rostschicht bildet, die die Kontaktteile immer stärker elektrisch voneinander isoliert, so daß sich eine Potentialdifferenz bildet, die, sobald sie die Durchschlagsspannung des umgebenden Mediums erreicht, zu einer Funkenentladung führt.

Es ist bereits bekannt, den übergangswiderstand zwischen metallischen Kontaktstellen, beispielsweise zwischen Schleifringen und Bürsten von elektrischen Maschinen, durch Verwendung eines graphithaltigen Öls zu verringern, das auf die einander berührenden Metallflächen aufgesprüht wird. Des weiteren wurde zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit der Kommutatormaschinen zwischen Bürsten und Stromsammlern Schmiermittel mit Hilfe von Preßluft in Düsen zerstäubt, wobei dem Schmiermittel unter Umständen ein sich leicht verflüchtigendes Lösungsmittel zugesetzt ist, um seine Zerstäubungsfähigkeit zu verbessern. Schließlich ist auch bereits bekanntgeworden, den elektrischen Kontaktwiderstand bei hochempfindlichen Relais oder elektrischen Fernsteuer- und Meßgeräten durch sehr dünne überzüge aus Fettsäuren zu verbessern. Alle diese Verfahren können jedoch nicht vollständig befriedigen, weil die aufgestrichenen oder aufgesprühten Kontaktmittel, also öle, Fette, dazu neigen, Staub und Schmutz zu binden, sich zu verfestigen und zumindest teilweise sich auch chemisch zu verändern und dadurch unter Umständen die Metallflächen angreifen. Dadurch tritt aber im Laufe der Betriebszeit nicht nur eine erhebliche Vergrößerung des Kontaktwiderstandes auf sondern auch unter Umständen eine Zerstörung dei metallenen Kontaktflächen.

Um Störungstellen an stromleitenden Kontaktteilen der genannten Art sicher ermitteln zu können, bevoi sie beseitigt werden, wird deshalb erfindungsgemäC vorgeschlagen, daß zum Erkennen der Störungsstelle Wasser aus einem an der Spitze einer isolierten Stange angebrachten Behälter auf die vermeintliche Störungsstelle gesprüht wird und daß daraufhin auf die festgestellte Störungsstelle eine zweite Flüssigkeit zum Beseitigen der Störung gesprüht wird, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit und/oder eine hohe Dielektrizitätskonstante gegen Luft aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also zwei Flüssigkeiten verwendet, nämlich die erste zur bloßen Ermitt'ung der Störungsstelle, wobei zwischen den fehlerhaften Kontaktstellen zunächst eine Flüssigkeitsbrückc aus Wasser gebildet wird, die der das Verfahren anwendenden Person anzeigt, wo sich die Fehlerstelle befindet, und danach eine zweite Flüssigkeit auf die gefundene Störungsstelle gesprüht wird, deren elektrische Eigenschaften eine dauerhafte Beseitigung der Potentialdifferenz zwischen den Kontaktteilen der Störungsstelle bewirken.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand des Ausrührungsbeispiels der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine eine elektrisch isolierte Stange mit Sprühbehälter aufweisende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

F i g. 2 den Sprühbehälter der Stange von F i g. 1 und

Fig. 3a und 3b Längsschnitte durch ein Entspannungsventil, das einen Teil der in F i g. 2 gezeigten Sprüheinrichtung bildet, wobei das Ventil einmal in geschlossener und einmal in geöffneter Stellung gezeigt ist,

F i g. 4 a eine vereinfachte Ansicht eines Auslegerrohres, das mit einem Gelenk und einem Isolator versehen ist und

Fig. 4b eine schematische Darstellung von Kondensatorplatten, gemäß der Vorrichtung nach F i g. 4a, zwischen denen sich ein Dielektrikum befindet.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren kurz beschrieben. Mit einer zu diesem Zweck gebauten Vorrichtung wird die Stelle, von der angenommen wird, daß sie die Ursache für die in dem Hochspannungssystem auftretende Störung ist, mit einer geeigneten Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, besprüht, während gleichzeitig ständig die Intensität der in dem betreffenden System verursachten Störung registriert und an einem Störungsmeßinstrument, beispielsweise einem elektrischen Feldstärkenmesser, abgelesen wird. Falls die Nadel des Instruments keinen Wert anzeigt, wird offensichtlich keine Information in bezug auf den Störungsort erhalten. Falls sich jedoch die Nadel in die Richtung einer geringeren Störungsintensität in dem Instrument bewegt und somit ein entsprechender Meßwert abgelesen werden kann, dann bedeutet das, daß wenigstens eine verschiedener möglicher Störungsquellen geortet oder lokalisiert worden ist.

In F i g. 1 ist eine Vorrichtung gezeigt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Diese Vorrichtung besteht in der Hauptsache aus einer isolierten Stange 1, durch die hindurch ein Schlauch 2 läuft. Das untere Ende des Schlauches ist

über ein Dreiwegeventil 3 an einem Druckluftbehälter 4 angeschlossen, der mit Manometer 5 und einem Reduzierventil 6 ausgerüstet ist. Am oberen Ende der Stange 1 ist ein Sprühbehälter 7 befestigt, der im einzelnen in F i g. 2 gezeigt ist. Der Sprühbehälter 7 weist hauptsächlich ein U-formiges Verbindungsstück 8 auf, das mit dem Schlauch 2 zusammenwirkt, wobei das eine Ende des Verbindungsstücks 8 mit einem den Rückfluß sperrenden Ventil 10 versehen ist. das im einzelnen in den F i g. 3 a und 3b erläutert wird. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet ein Füllrohr. Eine Düse, die sich in den Behälter hineinerstreckt und nahe an seinem Boden endet, ist mit 13 bezeichnet. Der Sprühbehälter 7 kann aus transparentem Plexiglas gefertigt sein und beispielsweise 1,5 Deziliter Sprühflüssigkeit aufnehmen. Das Gewicht des leeren Behälters beträgt 1,0 g und des mit Flüssigkeit gelullten Behälters etwa 250 g. Die Zeitdauer des Sprühstrahls kann bis zu etwa 8,5 Minuten bei einem Luftdruck von 0,5 kp/cm² betragen, läßt sich aber natürlich auch durch Verstellen des Reduzierventils 6 verändern. Das den Rückfluß sperrende Ventil 10 von F i g. 2 kann so gebaut sein, wie dies in den Fig. 3a und 3b dargestellt ist. Das Ventil wird durch einen Kolben 14 gesteuert, der sich in einer Hülse 15 bewegt, die mit einer Eintrittsöflhung 16 für die Druckluftzufuhr durch den Schlauch 2 und am anderen Ende mit einer öffnung 17 versehen ist, die zum Sprühbehälter 7 führt. Der Tauchkolben 14 wird von einem Kanal 18 durchzogen, der in seinem Mittelteil erweitert ist und an dieser Stelle eine Sperrplatte 20 aufweist, die von einer Schraubenfeder 19 gesteuert wird. Auf der Seite des Kolbens 14, die dem Sprühbehälter 7 gegenüberliegt, ist eine Schraubenfeder 21 angeordnet, deren Felderkonstante kleiner ist als die der Feder 19.

Wenn die Sperrplatte 20 nicht von der durch die Eintrittsöffnung 16 strömenden Druckluft beaufschlagt wird, wird sie von der Feder 19 gegen die öffnung gedrückt, wodurch das Ventil 10 geschlossen wird. Sobald auf die Sperrplatte 20 Druckluft unter einem ausreichenden Druck, beispielsweise 0,2 kp/cm², einwirkt, bewegt sich der Kolben 14 (F i g. 3) abwärts, und das Ventil wird dann bei einem Druck von etwa 0,4 kp/cm² geöffnet, so daß die Druckluft durch das Ventil zum Sprühbehälter 7 strömen kann. Sobald die Druckwirkung mit Hilfe der Steuervorrichtung 3 unterbrochen wird, entweicht die Druckluft aus dem Schlauch 2 durch das Dreiwegeveniil 3 und entlastet somit das Ventil 10, wodurch der Kolben 14 nun in die in F i g. 3 a gezeigte Stellung zurückkehren kann. Der Restdruck entweicht durch das in der Wandung der Hülse 15 befindliche Loch 22, und die Flüssigkeitsversprühung wird eingestellt.

In der Praxis wird dieses Verfahren so durchgeführt, daß eine Betriebsperson gleichzeitig den Druckluftbehälter und seine Steuerelemente in dem Maße bedient, wie sie die Störungsintensität an dein Feldstärketimesser abliest. Eine zweite Betriebsperson bedient die Stange mit dem an ihrer Spitze befindlichen Flüssigkeitssprühbehälter. Diese zweite Betriebsperson richtet den Sprühstrahl gegen eine Stelle, von der angenommen wird, daß sie die Ursache für eine Störung bildet. Die erste Betriebsperson stellt dann die Steuerelemente ein, worauf die verdächtige Stelle mit Flüssigkeit aus dem Sprühbehälter bedeckt wird. Die Störung verschwindet vollständig, solange die Flüssigkeit auf der Oberfläche des Gegenstandes verbleibt. Die Dauer der störungsfreien Perioden beträgt in Abhängigkeit voe der Sprühzeit, dem Wetter und der verwendeten FJüssigkeitsart etwa 5 bis 10 Minuten. Falls eine Düse mit einer sehr engen Düsenöfihung gewählt wird, kann der Teil der Hochspannungsanlage, der die Störung verursacht, beispielsweise ein Dichtungsring, ein Bolzen oder Steckstift, mit großer Genauigkeit lokalisiert werden. Wenn das Meßgerät dann fortfährt, Störungen anzuzeigen, so wird offensichtlich, daß diese Störungen ihren Ursprung nicht in dem bespritzten Gegenstand haben. In F i g. 4 a bezeichnet der Buchstabe A den Metallteil eines Spannungsleitergliedes mit einem Gelenkteil D. B bezeichnet ein freies Metallband, das hier einen Isolator C umgibt. Elektrotechnisch geseheu läßt sich diese Anordnung mit einem Kondensator vergleichen (s. F i g. 4 b), bei dem die Kondensatorplatten von dem Metallteil A und dem den Isolator umgebenden freien Metallband B gebildet werden. Das Dielektrikum des Kondensators besteht aus dem Medium zwischen dem Metall teil A und dem Metallband B und kann beispielsweise Luft und/oder eine Korrosionsschicht sein. Die in Fig. 4b gezeigten Symbole haben folgende Bedeutung:

f = Dielektrizitätskonstante für das Dielektrikum in Vs/Am,

U = Spannung in Voll,

a = Plattenoberfläche in cm²,

A und B = Metallteile,

d = Abstand zwischen den Teilen in cm,

Q = die Ladung auf den Teilen in Coulomb.

In trockener Luft wirkt die Korrosionsschicht zwischen dem Metallteil A und dem Metallband B wie ein Isolator. Falls der Abstand d so eingestellt ist, daß die zwischen A und B auftretende Spannung U > 30 kV/cm Durchschlagsspannung für Luft ist, so findet eine Funkenentladung (Störung) in dem Luftspalt oder möglicherweise über der Korrosionsschicht statt.

Falls die Funkenstrecke und die Korrosionsschicht beispielsweise mit Wasser gefüllt sind, so fällt die Spannung U zwischen A und B (in Fi g. 4 b) unter anderem als Folge der hohen Dielektrizitätskonstanten F des Wassers (für reines Wasser von 2O⁰C beträgt <·· = 80) ab, was wiederum zur Folge hat, daß die Funkenentladung aufhört. Die Spannung U sinkt gemäß der folgenden Gleichung:

U =

a d

in Luft f = 1 .

Die Ladung Q ergibt sich somit zu

ß =

Ua

für f. = 80 ergibt sich als Spannung zwischen A und B

Ua

_d_ Uad JJ

8Ö~ö

U' =

80α<ί

80

Die Kapazität zwischen den Metallteilen erhöht sich, wenn die Funkenstrecke und die Korrosionsschicht mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, die eine hohe Dielektrizitätskonstante besitzt, was zur Folge hat, daß die Spannung U zwischen A und ß unter

den Wert abfällt, der für eine Funkenentladung (Störung) notwendig ist. Ein Medium mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten ist somit ein geeignetes Mittel zur Beseitigung der Störung. Die Störung endet auch dann, wenn die Funkenstrecke mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt wird. Die Potentialdifferenz zwischen den Metallteilen wird ausgeglichen, und somit kann keine Störung mehr auftreten.

Prinzipiell besteht die Möglichkeit, zwischen den beiden verschiedenen Arten von Mitteln, durch die die Störungen beseitigt werden können, zu wählen, also entweder elektrisch leitende Medien oder eine hohe Dielektrizitätskonstante besitzende Medien zu verwenden. Der Vorteil, der sich im letzteren Fall einstellt, besteht darin, daß, falls die Sprühflüssigkeit unerwarteterweise auf die Isolierstange fällt, nicht zu erwarten ist, daß sie elektrisch leitend wird (der Widerstand der Flüssigkeiten mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten liegt etwa bei 10¹⁰ Ohm/cm).

Wasser läßt sich gewöhnlich zur Lokalisierung und vorläufigen Beseitigung der Störungen verwenden.

Um eine dauerhafte Beseitigung derartiger Störungen sicherzustellen, werden andere Sprühflüssigkeiten gewählt, beispielsweise chlorierter Kohlenwasserstoff. Zusätzlich zu der obenerwähnten Leitfähigkeit und Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkeit müssen geeignete Flüssigkeiten aber auch versprühbar sein, jedoch nicht derart, daß sie von dem besprühten Gegenstand herunterlaufen; andererseits sollten sie wiederum nicht so beschaffen sein, daß sie sich vollständig verfestigen, sondern sollten vorzugsweise in Form einer klebrigen Paste haftenbleiben. Außerdem müssen derartige Flüssigkeiten in der Lage sein, hohen Temperaturschwankungen zu widerstehen, ohne zu reißen. Darüber hinaus sollten sie auch den Witterungseinflüssen und den in der Luft vorhandenen chemischen Verunreinigungen widerstehen.

Zur dauerhaften Beseitigung von Hochspannungsstörungen hat sich in diesem Zusammenhang ein synthetisches Kohlenwasserstoffpolymer mit einer hohen dielektrischen Festigkeit zur Besprühung der vermuteten Störungsstellen als geeignet erwiesen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erkennen und Beseitigen von Funkstörungen verursachenden Kontaktstellen zwischen beweglich verbundenen, stronileitenden Teilen einer Hochspannungsanlage, insbesondere im Fahrleitungsnetz einer elektrischen Bahn, unter Verwendung eines Störungsmeßgerätes, z. B. eines Feldstärkemessers, zum Erkennen der Störungeintensität, dadurchgekennzeichnet, daß zum Erkennen der Störungsstelle Wasser aus einem an der Spitze einer isolierten Stange angebrachten Behalte? auf die vermeintliche Störungsstelle gesprüht wird und daß daraufhin auf die festgestellte ¹S Störungsstelle eine zweite Flüssigkeit zum Beseitigen der Störung gesprüht wird, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit und/oder eine hohe Dielektrizitätskonstante gegen Luft aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Flüssigkeit chlorierter Kohlenwasserstoff verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, daß als zweite Flüssigkeit ein synthetisches Kohlenwasserstoffpolymer benutzt wird. ²S