Zusammenfassung: Jahrelange praktische Erfahrung hat gezeigt, dass sich Hoch- und Niederspannungskabelfehler in vielerlei Hinsicht unterscheiden. Hochspannungskabelfehler sind meist Betriebsstörungen und überwiegend hochohmige Fehler, die sich in zwei Haupttypen unterteilen lassen: Leckstrom und Überschlag. Niederspannungskabelfehler hingegen umfassen lediglich drei Zustände: Unterbrechung, Kurzschluss und Stromkreisbruch (diese drei Zustände können natürlich auch bei Hochspannungskabeln auftreten). Schlüsselwörter: Niederspannungskabel, Kabelfehlerprüfverfahren. In China wurden Stromkabel nach den 1960er Jahren weit verbreitet eingesetzt, ihre Anwendung war jedoch aufgrund ihrer Güteklasse und ihres Anwendungsbereichs begrenzt. Um Kabelfehler zu beheben, entwickelten und produzierten Forscher damals ein Kabelfehlerprüfgerät auf Basis des Impulsüberschlagverfahrens. Das Prüfverfahren mit diesem Gerät umfasst drei Schritte: Zunächst wird die Entfernung mithilfe eines Entfernungsmessers gemessen. Es ist notwendig, zunächst festzustellen, ob es sich um einen hochohmigen, niederohmigen oder Erdschluss handelt, und anschließend je nach dieser Bedingung unterschiedliche Prüfverfahren anzuwenden. Bei einem Erdschluss kann die Entfernung direkt mit der Niederspannungsimpulsmethode des Entfernungsmessers gemessen werden. Bei einem hochohmigen Fehler muss die Hochspannungsimpuls-Entladungsmethode angewendet werden. Diese Methode erfordert zahlreiche Hilfsgeräte wie Hochspannungsimpulskondensatoren, Entladungskugeln, Strombegrenzungswiderstände, Induktivitäten und Signalabtaster. Sie ist umständlich und unsicher und birgt ein gewisses Gefahrenpotenzial. Noch aufwendiger 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. Durch Abgehen des Pfades mit dem Signal wird die Kabelposition bestätigt. 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. Wenn über die Kopfhörer des Ortungsgeräts das lauteste Geräusch wahrgenommen wird, ist der Fehlerort gefunden. Da das Gerät jedoch auf Schall basiert, ist es anfällig für Umgebungsgeräusche, was die Suche zeitaufwendig macht und mitunter sogar das Warten bis in die Nacht erfordert. Bei vernetzten Kabeln gestaltet sich der Prozess noch zeitaufwändiger, da diese typischerweise intern entladen werden und dabei ein sehr leises, fast unhörbares Geräusch erzeugen, das letztendlich gemessen werden muss. Daher kann diese Methode die meisten Stromkabelfehler mit ölgetränkter Papierisolierung beheben. Bei Kabelfehlern mit vernetzten Materialien und Polyethylen als Isolierung, die in den letzten Jahren vermehrt auftreten, sind die Testergebnisse jedoch weniger optimal. Dies liegt daran, dass das durch die Lichtbogenentladung erzeugte Geräusch oft sehr leise ist (der Kabelmantel ist unbeschädigt, nur das Kabelinnere entlädt sich). In solchen Fällen müssen andere Methoden angewendet werden. Trotz dieser Einschränkungen haben Kabelfehlertester, die auf der „Überschlagsmethode“ basieren, seit Langem zahlreiche Kabelfehler für Unternehmen gelöst und sich durch ihren Beitrag breite Anerkennung und einen wohlverdienten Ruf erworben. Kabel werden heutzutage 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. Verschiedene Branchen stellen unterschiedliche Anforderungen an die Kabelqualität, die Einsatzumgebung, die Verdrahtungs- und Stromverteilungsmethoden sowie die Isolationsanforderungen. Auch die Fehlercharakteristika verschiedener Kabel variieren erheblich. Dies liegt an den zahlreichen Faktoren, die Kabelfehler verursachen können. Aus Gewohnheit wird jedoch häufig versucht, alle Kabelfehler mit einer einzigen Methode zu beheben. Daher dominieren Kabelfehlerprüfgeräte, die auf der Überschlagsmethode basieren, weiterhin den Markt. In manchen Branchen ist die Überschlagsmethode jedoch völlig ineffektiv und kann schwerwiegende Folgen haben. Beispielsweise können Kabel für Straßenbeleuchtung und Erdkabel in Bergwerken nicht direkt mit der Überschlagsmethode geprüft werden. Auch Kabel in anderen Branchen weisen spezifische Eigenschaften auf, die hier nicht näher erläutert werden können. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technik sollten wir jedoch in der Lage sein, einfachere Prüfmethoden zur Klassifizierung von Kabelfehlern zu finden, diese entsprechend zu beheben und spezifische Probleme gezielt zu analysieren. So werden wir feststellen, dass einige Kabelfehler keine Überschlagsprüfung erfordern und sich deutlich einfacher und schneller beheben lassen. Jahrelange praktische Erfahrung hat gezeigt, dass sich Hoch- und Niederspannungskabelfehler erheblich 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 im praktischen Einsatz 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, wodurch sie anfälliger für äußere Beschädigungen und Fehler sind. 3. Niederspannungskabel sind im Allgemeinen kürzer und weisen Längen von wenigen zehn bis einigen hundert Metern auf, im Gegensatz zu Hochspannungskabeln, die oft mehrere hundert Meter bis mehrere Kilometer lang sind. 4. Die Anforderungen an die Isolationsfestigkeit sind geringer, und die Reparatur von Fehlern 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. Fehler, die durch Überhitzung verursacht werden, sind häufig. Basierend auf den oben genannten Eigenschaften von Niederspannungskabeln, Anregungen von Anwendern und der umfassenden Berücksichtigung der tatsächlichen Einsatzbedingungen an verschiedenen Standorten haben unsere Forscher bei Keyu Company erfolgreich das DW-System zur Fehlerprüfung und -ortung von Niederspannungskabeln entwickelt. Dieses System besteht aus einem Entfernungsmesser und einem Ortungsgerät. Der Entfernungsmesser des DW-Systems ist intelligent und benutzerfreundlich gestaltet. Er führt die Prüfung von Kabelfehlerstellen automatisch durch, wodurch die manuelle Analyse von Fehlersignalformen entfällt und Entfernung und Art des Fehlers direkt gemeldet werden. Das batteriebetriebene Kabelsuchgerät vom Typ DW ist ideal für den Außeneinsatz. Es ist klein, leicht und einfach zu transportieren und benötigt keine zusätzliche Ausrüstung. Das Gerät dient der simultanen Ortung und Prüfung von Verlegeverlauf, Verlegetiefe und Fehlerortung direkt verlegter Niederspannungskabel. Da es sich um ein Niederspannungs-Kabelsuchsystem handelt, das auf elektromagnetischer Induktion und Stufenspannungsprinzipien basiert, erfüllt es im Wesentlichen alle Anforderungen für die Niederspannungs-Kabelprüfung. Dieses Prüfsystem bietet gegenüber Kabelsuchgeräten, die auf der Überschlagsmethode basieren, zahlreiche Vorteile: 1. Es integriert mehrere Prüfmethoden und validiert die Ergebnisse, um die Eindeutigkeit des Fehlerpunkts zu bestimmen. 2. Es ist klein, leicht und einfach von einer Person zu bedienen, ohne dass zusätzliche Ausrüstung benötigt wird. 3. Batteriebetrieben, ideal für den Außeneinsatz, ohne Funkenbildung oder Entladung. 4. Kabelverlaufssuche (bis 30 cm), Verlegetiefenbestimmung und Fehlerortung erfolgen gleichzeitig und sind daher hocheffizient. 5. Der Fehlerpunkt wird visuell auf dem Gerät angezeigt, wodurch eine Wellenformanalyse entfällt. 6. Ungeachtet unterirdischer Gegebenheiten (wie Kabelverzweigungen, Bündelungen, verdrillte Verbindungen usw.) lokalisiert es Fehlerstellen punktgenau wie ein Minensuchgerät mit einer Positionsgenauigkeit im Zentimeterbereich. 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 lassen sich wie folgt kategorisieren: 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. Fehlertyp 2: Alle Phasen des Kabels sind kurzgeschlossen. Ebenso führt diese Fehlerart zum Auslösen sowohl des Strom- als auch des Spannungsrelais im Verteilerschrank, und das Kabel wird an der Fehlerstelle stark beschädigt (möglicherweise durch äußere Einwirkung). Die dritte Fehlerart: 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. Die vierte Fehlerart: Interner Kurzschluss im Kabel ohne sichtbare äußere Spuren. Diese Fehlerart wird in der Regel durch die Kabelqualität verursacht und ist relativ selten. Das DW-Niederspannungs-Fehlerortungssystem arbeitet mit Entfernungsmesser und Ortungsgerät zusammen, um Tests einfach durchzuführen. Es kann auch unabhängige Tests für verschiedene Fehlercharakteristika und Kabellängen durchführen. Konkret: Bei der ersten und zweiten Fehlerart kann bei kurzen Kabeln (unter 500 Metern) das Fehlerortungsgerät direkt zur Fehlerortung ohne Entfernungsmesser verwendet werden. Gehen Sie einfach entlang des Kabelwegs (und messen Sie dabei), um mit dem Empfänger die Fehlerstelle zu bestimmen. Der dritte Fehlertyp: Da die Kabelbeschädigung an der Fehlerstelle relativ gering ist, ist die Signalstreuung 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 Fehlerortungspunkt mit dem Fehlerortungsgerät genau zu bestimmen. Der vierte 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 ein 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 akustischer Positionsbestimmung zu lokalisieren. Derzeit basieren die meisten von Anwendern verwendeten Stromkabel-Fehlertester auf der Überschlagsmethode. Bei der Fehlersuche an niederohmigen und erdgebundenen Fehlern in Niederspannungskabeln ermöglichen diese Geräte in der Regel eine relativ einfache, grobe Entfernungsmessung des Fehlerpunkts mittels Entfernungsmesser (für diese Fehlerpunkte ist keine Hochspannungsentladungsausrüstung erforderlich; es wird ein Niederspannungsimpulsverfahren verwendet). Die eigentliche Fehlerortung erfordert jedoch weiterhin Methoden wie Funkenentladung, Entladung und Geräuscherkennung. Da die Such- und Ortungsfunktionen dieser Geräte getrennt sind, ist eine gleichzeitige Such- und Ortung des Fehlerpunkts nicht möglich und führt häufig zu Abweichungen vom vorgesehenen Verlauf. Aufgrund prinzipieller Einschränkungen lokalisiert die Suchfunktion dieser Geräte zudem selten den exakten Kabelverlauf, typischerweise innerhalb einer Breite von 1–2 Metern. Der für den praktischen Einsatz konzipierte Kabelfehlerorter vom Typ DW behebt diese Mängel präzise. Er kann gleichzeitig Fehlerort, Verlegetiefe und Kabelverlauf prüfen. Die Anzeige von Fehler, Verlauf und Verlegetiefe ist sehr intuitiv, erfordert keine technische Analyse und ist völlig unabhängig von der Erfahrung des Bedieners. Dies verwandelt die ursprünglich mühsame Fehlersuche in eine einfache und angenehme Aufgabe. Anwender des Kabeltesters mit Überschlagsmethode können daher, 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 Energieversorgungsunternehmen 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 kleinere und mittlere Städte sowie Kreisenergieversorgungsunternehmen ist die Behebung von Niederspannungskabelfehlern daher von zentraler Bedeutung. Tatsächlich benötigen Anwender von Niederspannungskabeln ein einfach zu bedienendes, tragbares, praktisches und kostengünstiges Messgerät, das sich für den Feldeinsatz eignet. Da Niederspannungskabel eine geringe Isolationsfestigkeit aufweisen, hat sich gezeigt, dass die herkömmliche Fehlerprüfung mitunter zu Folgefehlern führen kann. 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.