Netzmonitoring beim Transport von Elektro-energie

Cable Joint Monitoring System

© Fraunhofer ENAS
Prototype mounted at cable joint in lab.
© Fraunhofer ENAS
Installation of sensors at elbow connectors in ground switchgear.

Die fehleranfälligsten Teile eines kabelgebundenen Stromnetzes sind Kabelverbindungen und Steckverbinder. Durch allmähliche Degradation der Kabelisolierung in Kombination mit hoher Spannung bilden sich zunehmend Teilentladungen aus. Letztendlich gehen diese in extrem hohe Kurzschlussströme über. Die dadurch resultierende Wärmeentwicklung führt schließlich zur Zerstörung.

Mit Wärmebildkameras können die Kabelverbindungen sehr zuverlässig überprüft werden, jedoch ist dies sehr zeitaufwendig und teuer. Daher entwickelte das Fraunhofer ENAS zusammen mit einem internationalen Netzbetreiber ein flexibles, leicht montierbares, autarkes Multi-Sensor-Funküberwachungssystem. Damit lassen sich Fehler frühzeitig erkennen, entsprechende Wartungsarbeiten durchführen und schließlich kostenintensive und lange Stromausfälle vermeiden. 

Die Sensorknoten selbst bestehen aus einem drahtlosen Kommunikationsmodul, einem Stromwandlermodul und verschiedenen Sensoren zur Erfassung von Teilentladungen, Kabeltemperatur und äußeren Einflüssen wie Vibrationen oder Stößen. Das entwickelte System zeichnet sich durch eine beeindruckende Flexibilität, geringe Größe und geringes Gewicht aus. Es kann einfach um alle gängigen Stromkabel mit Abschirmung und Kabelverbindungen montiert werden. Auch der induktive Energie-Harvester ist flexibel ausgelegt. Ab einem Stromfluss von etwa 15 Ampere wird die Funkelektronik und Sensorik mit ausreichend Energie versorgt. Der Sensorknoten mit all seinen Komponenten ist für einen weiten Temperaturbereich von – 40 °C bis + 110 °C ausgelegt. Das System befindet sich derzeit in einem umfangreichen Feldtest in einer Schaltanlage im 22,9-kV-Verteilnetz.