Zusammenfassung: Mit der Entwicklung der Energiewirtschaft werden Kabel in allen Bereichen der Produktion und des täglichen Lebens immer häufiger eingesetzt und in der Regel unterirdisch verlegt. Die schnelle und präzise Lokalisierung des Fehlerpunkts bei einem Kabelfehler und die umgehende Wiederherstellung der Stromversorgung stellen seit Langem eine Herausforderung dar. Lange Zeit wurden Hoch- und Niederspannungskabel fälschlicherweise als Kabel betrachtet. Bei Kabelfehlern, unabhängig von der Spannung, wird traditionell die Hochspannungs-Impulsüberschlagsmethode zur Fehlerdiagnose eingesetzt. Diese Methode (allgemein als „Impulsüberschlagsmethode“ bekannt) ist bis heute weit verbreitet und anerkannt; sowohl inländische als auch ausländische Produkte basieren auf diesem Prinzip. Schlüsselwörter: Prüfverfahren für Stromkabelfehler. In China begann die weitverbreitete Nutzung von Stromkabeln nach den 1960er Jahren, zunächst jedoch mit begrenzten Güteklassen und Anwendungsbereichen. Um Kabelfehler zu beheben, entwickelten und produzierten Forscher damals ein Kabelfehlerprüfgerät auf Basis der Impulsüberschlagsmethode. Das Prüfverfahren des Geräts zur Kabelfehlererkennung umfasst drei Schritte: Zunächst wird die Entfernung mit einem Entfernungsmesser gemessen. Dabei muss zunächst festgestellt werden, ob es sich um einen hochohmigen, niederohmigen oder Erdschluss handelt. Anschließend werden je nach Fehlerart unterschiedliche Prüfmethoden angewendet. Bei einem Erdschluss kann die Entfernung direkt mit der Niederspannungsimpulsmethode des Entfernungsmessers gemessen werden. Bei einem hochohmigen Fehler ist die Hochspannungsimpuls-Entladungsmethode erforderlich. Diese Methode benötigt zahlreiche Hilfsgeräte wie Hochspannungsimpulskondensatoren, Entladungskugeln, Strombegrenzungswiderstände, Induktivitäten und Signalabtaster. Sie ist umständlich und birgt ein gewisses Gefahrenpotenzial. Besonders aufwendig ist die Analyse der abgetasteten Wellenform, die vom Anwender fundierte Kenntnisse erfordert. Im zweiten Schritt wird der Fehlerpfad lokalisiert (dieser Schritt kann übersprungen werden, wenn der Pfad frei ist). Dazu wird ein Signal an das Kabel angelegt (mittels eines Pfadsignalgenerators), das von einem Empfänger empfangen wird. Das Abgehen des Signalpfads bestätigt die Kabelposition. Dieser Pfad ist jedoch nur etwa 1–2 Meter breit und daher nicht besonders genau. Im dritten Schritt erfolgt die präzise Lokalisierung anhand der gemessenen Entfernung. Diese basiert auf dem Geräusch der Lichtbogenentladung. Sobald das lauteste Geräusch über die Kopfhörer des Ortungsgeräts hörbar ist, ist der Fehlerort gefunden. Da die Ortung jedoch auf Schall basiert, ist sie anfällig für Umgebungsgeräusche, was die Suche zeitaufwendig macht und manchmal sogar das Warten bis in die Nacht erfordert. Bei vernetzten Kabeln gestaltet sich der Prozess noch zeitaufwendiger, da diese typischerweise intern entladen und dabei ein sehr leises, fast unhörbares Geräusch erzeugen, das letztendlich eine Messung erfordert. Daher kann diese Methode die meisten Stromkabelfehler mit ölgetränkter Papierisolierung beheben. Bei Kabelfehlern mit vernetzten Materialien und Polyethylen-Isolierung, die in den letzten Jahren vermehrt auftreten, sind die Testergebnisse jedoch weniger optimal. Dies liegt daran, dass das Geräusch der Lichtbogenentladung oft sehr leise ist (der Kabelmantel ist unbeschädigt, nur das innere Kabel entlädt sich). In solchen Fällen müssen andere Methoden angewendet werden. Trotz dieser Einschränkungen haben Kabeltester, die auf dem Prinzip der Überschlagsmethode basieren, seit Langem zahlreiche Kabelfehler in Unternehmen behoben und sich dadurch einen hervorragenden Ruf erworben. Sie werden heute in verschiedenen Branchen eingesetzt. Mit der rasanten Entwicklung aller Sektoren nimmt der Einsatz von Kabeln stetig zu, und die Vielfalt der Kabeltypen wächst kontinuierlich, wodurch Kabelfehler unvermeidlich werden. Bekanntermaßen stellen verschiedene Branchen unterschiedliche Anforderungen an die Kabelqualität, die Einsatzumgebung, die Verdrahtungs- und Stromverteilungsmethoden sowie die Isolationsanforderungen. Auch die Fehlercharakteristika verschiedener Kabel variieren stark. Dies liegt daran, dass Kabelfehler durch zahlreiche Faktoren verursacht werden können. Aus Gewohnheit wird jedoch häufig versucht, alle Kabelfehler mit einer einzigen Methode zu beheben. Daher dominieren Kabeltester, die auf der Überschlagsmethode basieren, weiterhin den Markt. In einigen Branchen ist die Anwendung der Überschlagsmethode zur Prüfung von Kabelfehlern jedoch völlig ineffektiv und kann potenziell schwerwiegende Folgen haben. Beispielsweise lassen sich Kabel für Straßenbeleuchtung und Erdkabel in Bergwerken nicht direkt mit der Überschlagsmethode prüfen. Auch Kabel anderer Branchen weisen spezifische Eigenschaften auf, die wir hier nicht näher erläutern können. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technik sollten wir jedoch einfachere Prüfmethoden finden, um Kabelfehler zu klassifizieren, entsprechend zu beheben und spezifische Probleme gezielt zu analysieren. So werden wir feststellen, dass manche Kabelfehler die Überschlagsmethode nicht erfordern und sich sehr einfach und schnell beheben lassen. Jahrelange praktische Erfahrung hat gezeigt, dass sich Hoch- und Niederspannungskabelfehler deutlich unterscheiden. Hochspannungskabelfehler sind primär betriebsbedingt, meist hochohmige Fehler, die weiter in Leck- und Überschlagsfehler unterteilt werden. Niederspannungskabelfehler hingegen lassen sich in drei Kategorien einteilen: Unterbrechung, Kurzschluss und Stromkreisunterbrechung (wobei Hochspannungskabel natürlich auch in diese drei Kategorien fallen). Darüber hinaus weisen Niederspannungskabel in der Praxis folgende Merkmale auf: 1. Die Verlegung ist weniger flexibel, und der Verlauf ist nicht immer eindeutig. 2. Im Gegensatz zu Hochspannungskabeln, die tief mit Sand und Ziegeln vergraben werden, verlaufen Niederspannungskabel flacher und sind daher anfälliger für äußere Beschädigungen und Störungen. 3. Niederspannungskabel sind in der Regel kürzer und weisen Längen von wenigen Dutzend bis zu einigen Hundert Metern auf, während Hochspannungskabel oft mehrere Hundert Meter bis Kilometer lang sind. 4. Die Anforderungen an die Isolationsfestigkeit sind geringer, und die Reparatur von Störungen sowie das Herstellen von Verbindungen sind einfacher. 5. Die meisten Kabel weisen an der Fehlerstelle deutliche Verkohlungsschäden auf. Es ist äußerst selten, dass eine Fehlerstelle keine Spuren am Kabelmantel hinterlässt. 6. Die Last variiert erheblich, und es tritt häufig eine Phasenunsymmetrie auf, wodurch die Kabel anfällig für Überhitzung sind. Die dadurch verursachten Störungen sind häufig. Basierend auf den oben genannten Eigenschaften von Niederspannungskabeln, Anregungen von Anwendern und unter umfassender Berücksichtigung der tatsächlichen Einsatzbedingungen an verschiedenen Standorten haben unsere Forscher der Firma Keyu erfolgreich das DW-System zur Fehlerprüfung und -ortung von Niederspannungskabeln entwickelt. Dieses System besteht aus einem Entfernungsmesser und einem Ortungsgerät. Das Entfernungsmessgerät des DW-Systems zeichnet sich durch ein intelligentes und benutzerfreundliches Design aus. Es führt die Prüfung von Kabelfehlerstellen automatisch durch, wodurch die manuelle Analyse von Fehlersignalformen entfällt und Entfernung und Art des Fehlers direkt angezeigt werden. Dank Batteriebetrieb ist es ideal für den Feldeinsatz geeignet. Es ist klein, leicht und einfach zu transportieren und benötigt keine zusätzliche Ausrüstung. Das Kabelfehlerortungsgerät vom Typ DW dient der synchronen Ortung und Prüfung von Verlegeverlauf, Tiefe und Fehlerstelle direkt verlegter Niederspannungskabel. Da es sich um ein Niederspannungs-Kabelfehlerortungssystem handelt, das auf elektromagnetischer Induktion und Stufenspannungsprinzipien basiert, erfüllt es im Wesentlichen alle Anforderungen für die Niederspannungs-Kabelfehlerprüfung. Dieses Prüfsystem bietet gegenüber Kabelfehlertestern, die auf der Überschlagsmethode basieren, zahlreiche Vorteile: 1. Es integriert mehrere Prüfmethoden und validiert die Ergebnisse, um die Eindeutigkeit der Fehlerstelle zu bestimmen. 2. Es ist klein, leicht und einfach von einer Person zu bedienen und benötigt keine zusätzliche Ausrüstung. 3. Der Batteriebetrieb ermöglicht den Feldeinsatz ohne Funkenbildung oder Entladung. 4. Kabelpfadsuche (bis 30 cm), Verlegetiefenerkennung und Fehlerortung erfolgen gleichzeitig und hocheffizient. 5. Die Fehlerstelle wird visuell auf dem Gerät angezeigt, wodurch eine Wellenformanalyse entfällt. 6. Ungeachtet unterirdischer Gegebenheiten (wie Kabelverzweigungen, Bündelungen, verdrillte Verbindungen usw.) lokalisiert das Gerät Fehlerstellen punktgenau wie bei der Minenortung mit einer Positionsgenauigkeit von wenigen Zentimetern. 7. Unempfindlich gegenüber Straßenoberflächen wie Pflastersteinen, Grünstreifen und Betonstraßen. 8. Sichere Testumgebung, keine Gefahr für die Tester und keine Sekundärschäden am Kabel. 9. Günstiger Preis, für die meisten Anwender erschwinglich. Niederspannungskabel haben geringere Isolationsanforderungen und führen höhere Ströme. Fehler weisen eindeutige Merkmale auf und werden wie folgt kategorisiert: Fehlertyp 1: Das gesamte Kabel oder eine Phase ist durchgebrannt. Dieser Fehlertyp führt zum Auslösen des Stromrelais im Verteilerkasten, und das Kabel an der Fehlerstelle wird schwer beschädigt. Der zweite Fehlertyp: Alle Phasen des Kabels sind kurzgeschlossen. Auch dieser Fehlertyp führt zum Auslösen des Strom- und Spannungsrelais im Verteilerkasten, und das Kabel wird an der Fehlerstelle stark beschädigt (möglicherweise durch äußere Einwirkung). Der dritte Fehlertyp: Nur eine Phase des Kabels ist unterbrochen, das Stromrelais löst aus, und die Beschädigung an der Fehlerstelle ist gering, aber erkennbar. Dies kann auf einen zu hohen Strom in dieser Phase oder auf Probleme mit der Kabelqualität zurückzuführen sein. Der vierte Fehlertyp: Interner Kurzschluss im Kabel ohne sichtbare äußere Spuren. Dieser Fehlertyp wird in der Regel durch die Kabelqualität verursacht und ist relativ selten. Das DW-Niederspannungs-Fehlerortungssystem arbeitet mit Entfernungsmesser und Ortungsgerät zusammen, um die Tests einfach durchzuführen. Es kann auch unabhängige Tests für verschiedene Fehlercharakteristika und Kabellängen durchführen. Konkret: Bei den ersten beiden Fehlertypen kann bei kurzen Kabeln (unter 500 Metern) das Fehlerortungsgerät direkt zur Fehlerortung ohne Entfernungsmesser verwendet werden. Gehen Sie einfach mit dem Empfänger den Kabelweg entlang (und messen Sie dabei), um die Fehlerstelle zu lokalisieren. Dritter Fehlertyp: Da die Kabelbeschädigung an der Fehlerstelle relativ gering ist, ist die Signalabstrahlung des Senders minimal. Bei Verwendung eines Fehlerortungsgeräts ist der angezeigte Bereich eng. In diesem Fall empfiehlt es sich, zunächst mit einem Entfernungsmesser die ungefähre Entfernung zur Fehlerstelle zu messen und anschließend den Fehlerortungsgerät zur genauen Lokalisierung einzusetzen. Vierter Fehlertyp: Dieser Fehlertyp ist von allen Kabelfehlern am schwierigsten zu erkennen. Hier kann ein Entfernungsmesser verwendet werden, um das Kabel an beiden Enden zu testen. Die Testergebnisse können dann mit der tatsächlichen Kabellänge verglichen werden, um die Fehlerstelle auf einen sehr kleinen Bereich (1–3 Meter) einzugrenzen. Anschließend kann das Kabel freigelegt werden, um die vermutete Stelle zu finden, oder der betroffene Kabelabschnitt kann abgeschnitten werden (da Niederspannungskabel sehr günstig sind, geringe Isolationsanforderungen haben und einfach anzuschließen sind). Alternativ kann ein Fehlerortungsgerät verwendet werden, um die Fehlerstelle innerhalb dieses Bereichs mithilfe von Audioortung zu lokalisieren. Die meisten derzeit von Anwendern verwendeten Kabelfehlertester basieren auf dem Überschlagverfahren. Bei der Fehlersuche an niederohmigen Fehlern und Erdschlüssen in Niederspannungskabeln können diese Geräte mithilfe eines Entfernungsmessers (die Entfernungsmessung erfordert keine Hochspannungsentladungsgeräte, sondern ein Niederspannungsimpulsverfahren) in der Regel eine grobe Schätzung des Fehlerorts liefern. Die eigentliche Fehlerortung erfordert jedoch weiterhin Methoden wie Funkenentladung, Entladung und Geräuscherkennung. Darüber hinaus sind Pfadfinder und Ortungsgerät in diesen Geräten getrennt, was eine gleichzeitige Pfadfindung und Lokalisierung des Fehlerpunkts unmöglich macht. Der Pfadfinder weicht häufig vom vorgesehenen Pfad ab. Aufgrund seiner systembedingten Einschränkungen lokalisiert der Pfadfinder dieser Geräte zudem selten den exakten Kabelverlauf, typischerweise innerhalb einer Breite von 1–2 Metern. Der für die praktische Anwendung konzipierte Kabelfehlerorter vom Typ DW behebt diese Mängel präzise. Er kann gleichzeitig Fehlerort, Verlegetiefe und Kabelverlauf prüfen. Das Gerät liefert intuitive Anzeigen zu Fehler, Verlauf und Verlegetiefe, ohne dass technische Analysen oder die Erfahrung des Bedieners erforderlich sind. Dadurch wird die bisher mühsame Fehlersuche zu einer einfachen und angenehmen Aufgabe. Anwender des Kabeltesters mit Überschlagsmethode können, sofern sie zusätzlich über einen Kabelfehlerortungsgerät vom Typ DW und ihren vorhandenen Entfernungsmesser verfügen, einen nahezu perfekten Niederspannungs-Kabeltester einsetzen. Gleichzeitig lassen sich damit auch niederohmige Fehler und Unterbrechungen in Hochspannungskabeln schnell lokalisieren, was die Effizienz um ein Vielfaches steigert. In der Praxis haben die meisten energieverbrauchenden Unternehmen und Betriebe im täglichen Betrieb selten mit der Wartung von Hochspannungskabeln zu tun, da diese in der Regel in der Verantwortung der kommunalen Energieversorger liegt. Die Anzahl der Niederspannungskabel ist jedoch weitaus höher als die der Hochspannungskabel. Für Unternehmen, Fabriken, Bergwerke, Wohngebiete, Forschungsinstitute, relativ entwickelte ländliche Städte, Universitäten, einige kleine und mittelgroße Städte sowie Kreisversorgungsunternehmen ist die Behebung von Niederspannungskabelfehlern von zentraler Bedeutung. Anwender von Niederspannungskabeln benötigen ein einfach zu bedienendes, tragbares, praktisches, kostengünstiges und für den Feldeinsatz geeignetes Prüfgerät. Da Niederspannungskabel eine geringe Isolationsfestigkeit aufweisen, kann die Fehlersuche in diesen Kabeln mitunter zu Folgefehlern führen. Schwerwiegender ist jedoch, dass die Lebensdauer des Kabels durch Lichtbogenbildung und Entladung verkürzt wird, was die Fehlerrate erhöht und die Stromversorgung sowie die Produktion erheblich beeinträchtigt.