Zeitbereichsreflektometrie Rekord bei Reflexionsmesstechnik mit großer Reichweite an Unterseekabeln

Autor / Redakteur: Leif Pedersen / Sariana Kunze

Seba nor As, ein Unternehmen der Megger Group, hat die Leistung eines Reflektometers im Einsatz an größeren Kabellängen getestet, das speziell für den Einsatz an langen HVDC-Seekabeln entwickelt wurde. Diese Verbindung ist das Ergebnis eines Gemeinschaftsprojekts zwischen den Stromnetzbetreibern Statnett (Norwegen) und TenneT (Niederlande). Das mit 450 kV DC betriebene NorNed-Kabel, das zwischen Feda in Norwegen und dem Seehafen Eemshaven in den Niederlanden verläuft und die Stromnetze der beiden Länder miteinander verbindet, ist mit einer Länge von 580 km aktuell das längste Seekabel der Welt.

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Das Team bei der Messung und Auswertung.
Das Team bei der Messung und Auswertung.
(SebaKMT)

Um Referenzdaten für dieses neu installierte Kabel zu erhalten, wurden im Jahr 2010 mithilfe eines Reflektometers (Teleflex MX) in Verbindung mit einem speziellen Seekabeladapter (LDE 800) Reflexionsmessungen am NorNed-Kabel durchgeführt. Auf der Grundlage dieses Systems wurde 72 km vom Anschlusspunkt des Prüfgeräts entfernt ein Kabelfehler identifiziert. Es war jedoch nicht möglich, das 580 km entfernte Kabelende zu erkennen. Ein Muster des Reflektometers (Teleflex VX) mit einer höheren Reichweite und weiteren Funktionen für die Durchführung von Messungen über extreme Entfernungen wurde Statnett vorgestellt. Im Zuge dieses Treffens wurde beschlossen, während der geplanten Abschaltung des HGÜ-Systems Tests durchzuführen, um festzustellen, ob eine Erkennung des Kabelendes mit der Technologie möglich ist.

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Reflexion des Kabelendes sichtbar

Vor Beginn der TDR-Evaluierung wurde das NorNed-Kabel gemäß dem Wartungsplan außer Betrieb genommen und an beiden Enden geerdet. Das Risiko von Rückspannung und Schäden an den Prüfinstrumenten wurde auf diese Weise ausgeschaltet. Statnett bereitete verlängerte Prüfleitungen vor, um eine einfache Verbindung des Prüfsystems zu gewährleisten.

Die ersten Messungen an der PK1-Phase wurden mit einem Reflektometer durchgeführt, das am Kabelende in Norwegen angeschlossen wurde. Die Prüfparameter wurden schon vorab ausgewählt, um die Ergebnisse sofort darstellen zu können. Die bewährte Mittelwertfunktion, zur Eliminierung von Störungen durch Radiowellen und andere Störquellen, führt in kurzen Abständen 256 Messungen durch, die miteinander verglichen und gemittelt werden, sodass die resultierende Messkurve ausschließlich den permanten Impedanzwert ohne Störungen anzeigt. Mit diesen Einstellungen wurden die Reflexionen der bekannten Muffenpositionen und in weiterer Entfernung auch die Reflexion des Kabelendes sichtbar. Die Reflexionsmessungen wurden jedoch durch die starken Störungen beeinträchtigt, und es wurde deutlich, dass die Reflexionen der Muffen und am Ende des Kabels ohne die Mittelwertfunktion nicht erkennbar gewesen wäre.

Eine der wichtigen Funktionen an langen Kabeln ist die entfernungsabhängige Amplitudenkorrektur, die weit entfernte Ereignisse deutlich hervorhebt und so die Erkennung für den Anwender erleichtert.. Für die Anpassung des Geschwindigkeitsfaktors wurde zunächst eine bekannte Muffe bei 154 km identifiziert und daraufhin der v/2-Wert auf die Entfernung der bekannten Länge kalibriert.

Kabelende in 580 km Entfernung korrekt erkannt

Anschließend wurden neue Messungen vorgenommen – die ermittelte Entfernung bis zur Endreflexion entsprach nun der tatsächlichen Länge von 580 km. Weitere Messungen mit der Zoom-Funktion des Instruments ergaben, dass bei 304 km eine weitere Muffe vorhanden ist.

Im Anschluss wurden Mitarbeiter TenneT am anderen Ende in den Niederlanden darum gebeten, die Erdung am fernen Ende aufzuheben. Ziel war es, zu untersuchen, ob sich dies auf die Form der Endreflexion auswirken würde. Die Messdaten des nicht geerdeten Kabels wurden mit den im Speicher des Reflektometers hinterlegten Messdaten des geerdeten Kabels verglichen. Die Änderung der Kurve war eindeutig zu sehen und bewies somit, dass das festgestellte Kabelende korrekt erkannt werden konnte. Schließlich wurde der komplette Testaufbau der PK1-Phase auf die PK2-Phase übertragen, und sämtliche Messungen wurden wiederholt. Die Ergebnisse der PK2-Phase entsprachen denen aus Phase PK1 nahezu vollständig. Auch hier war die Muffe bei 154 km und die Endreflexion bei 580 km sichtbar.

Reflexionsmessung an Untersee-Gleichstromkabel erfolgreich

Nach den Tests wurden die Ergebnisse eingehend untersucht, und alle Beteiligten kamen zu dem Schluss, dass die Evaluierung des Instruments ein Erfolg war. Zum ersten Mal war eine Reflexionsmessung an einem Untersee-Gleichstromkabel mit einer Länge von 580 km erfolgreich durchgeführt worden. Angesichts der für die Zukunft weltweit geplanten Seekabel-Projekte stellt dies einen wichtigen Erfolg dar. Hinzu kommt, dass eine Technologie für die präzise Fehlerortung für den wirtschaftlichen Betrieb des NorNed-Kabels und vieler anderer Seekabel in Zukunft von Bedeutung sein kann.

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