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Kabel-SPANNUNGSPRÜFSYSTEM
Hochspannungskabelprüfgeräte für XLPE-Stromkabel — DEMIKS
Ein einziges integriertes Kabelprüfprogramm – Wechselstrom-Serienresonanzprüfung mit variabler Frequenz zur Bestimmung der Spannungsfestigkeit, Impulsstrom-Teilentladungsprüfung bis ≤ 0.5 pc, Blitz- und Schaltimpulsgeneratoren bis 1500 kV sowie Hochfrequenz-Gleichstrom-Hochspannungsprüfung zur Bestimmung der Mantelintegrität. Entspricht den Normen IEC 60840, IEC 62067, IEC 60502, IEC 60270, IEEE 400.2-2024 und GB/T 12706 und ist für Hersteller von XLPE-Kabeln sowie für Hochspannungslabore von 6 kV bis 500 kV und darüber hinaus geeignet.
LÖSUNGSZUSAMMENFASSUNG
Spannungsbereich 6-500 kV + (XLPE-, EPR- und papierisoliert)
Subsysteme: Wechselstromresonanz, Teilentladungsdetektor, Impulsgenerator, Gleichstrom-Hochspannungstransformator
Teilentladungsempfindlichkeit bis 0.5 pC (zum Vergleich mit der Typprüfungsanforderung nach IEC 60270 von 5 pC)
Wechselstromquelle 20–300 Hz, variable Frequenz 10–5000 kVA, 1 % THD
Impulsspitze bis zu 1500 kV (1.2/50 s LI, 250/2500 s SI)
Normen IEC 60840, 62067, 60502, 60270, 60060-1/-2, IEEE 400.2-2024, GB/T 12706
Warum ein einzelnes Testgerät eine XLPE-Kabelproduktionslinie nicht qualifizieren kann
ALLE ROLLEN
Beim Verlassen des Werks muss ein XLPE-Kabel drei elektrischen Belastungszuständen standhalten: der ständigen Wechselstromspannung im Leiter und Dielektrikum, Blitz- und Schaltimpulsen sowie – möglicherweise infolge von Extrusions- oder Aushärtungsprozessen – Teilentladungen, die von Fehlstellen in der Polymerisolierung ausgehen. Jeder dieser Zustände erfordert eine andere Prüfmethode: Die Wechselspannungsfestigkeit wird im stationären Zustand, Blitz- und Schaltimpulse im transienten Zustand und Teilentladungen im veränderlichen elektrischen Feld charakterisiert. Ein einzelnes Kabelprüfgerät, das alle Zustände vollständig abdeckt, ist jedoch unrealistisch. So kann eine Netzfrequenztransformatoranlage zwar die Anforderungen an die Wechselspannungsfestigkeit von Leiter und Dielektrikum bei 6–30 kV erfüllen, aber oberhalb von etwa 110 kV kann diese Anlage die elektrische Anlage überlasten. Ein Kabelprüfgerät mit sehr niedriger Frequenz (VLF) bei 0.1 Hz mag im Vor-Ort-Betrieb von Energieversorgern praktisch sein, simuliert aber nicht die reale Aufladung der Polymerisolierung. Wie Eng-Tips-Nutzer mehrfach betont haben, liefert eine Megger-Messung an einem Mittelspannungskabel keine ausreichende Validierung. Tatsächlich sollte kein heute hergestelltes Hochspannungskabel, das einfach nur mit seinem Leiter hochspannungsfest verlötet wurde, ohne die realen elektrischen Belastungen zu berücksichtigen, in einem Stromnetz eingesetzt werden; und ein ähnliches Argument lässt sich auch für die Durchführung einer einzigen jährlichen vorausschauenden Wartungsdiagnose anführen.
Die Normen, nach denen Kunden tatsächlich kaufen, stimmen überein. IEC 60840 legt die Prüfsequenz für Typ-, Stichproben- und Routineprüfungen von Kabeln im Bereich von 30–150 kV fest; IEC 62067 übernimmt oberhalb von 150 kV und fordert eine einstündige Wechselspannungsprüfung bei der Typprüfung; IEC 60502 deckt die Produktlinie von 1–30 kV ab und IEC 60270 regelt die Kalibrierung der Teilentladungsmessung. Jedes dieser Dokumente kombiniert die Wechselspannungsprüfung mit einer Teilentladungsmessung bei erhöhter Spannung und anschließend erneut bei U0 und behandelt Isolationswiderstand und Leckstrom als ergänzende Routinemessungen und nicht als Ersatz. Keine dieser Normen wird durch ein einzelnes Messgerät oder eine einmal jährlich durchgeführte Offline-Diagnose erfüllt. Ein Kabelhersteller, der einen Herstellungsfehler vor Verlassen der Spule erkennen möchte – und ein Energieversorger, der eine frühzeitige Erkennung von Verschleißerscheinungen vor der Netzeinspeisung des Kabels wünscht – benötigt die vollständige Prüfsequenz. Aus diesem Grund verkauft DEMIKS ein Kabeltestprogramm anstelle eines einzelnen Hochspannungsprüfgeräts, und genau darum geht es auf dieser Seite.
DEMIKS Kabeltestsystem-Aufstellung
1. Wechselspannungsfestigkeit – Serienresonanz bei variabler Frequenz
Das Wechselstrom-Resonanzprüfsystem mit variabler Frequenz (siehe Abbildung X164 in IEC 60840-2011) besteht aus einem Frequenzumrichter, einem Erregertransformator, einer Hochspannungsdrossel und einem kapazitiven Spannungsteiler. Es bietet eine Wechselstromfestigkeit von 50–500 kV und eine Leistung von bis zu 5000 kVA bei einer abgestimmten Frequenz von 20–300 Hz. Der Leistungsbedarf beträgt ca. 10 % der VA-Nennleistung eines vergleichbaren, transformatorbasierten Systems für 50/60 Hz. Mit einer Gesamtklirrfaktor (THD) von unter 1 % liefert das Ausgangssignal ein sehr sauberes, teilentladungsarmes Signal zur präzisen Charakterisierung des Teilentladungsverhaltens gemäß IEC 60840-2011 / IEC 62067:2011 an XLPE-Kabeln über 110 kV und mit langen Prüflängen (> 1 km).
2. Teilentladungsdetektor – Impulsstrom + Ultraschall
Teilentladungsdetektor mit Impulsstrommessung gemäß IEC 60270 mittels Koppelkondensatoren und Messimpedanzen; Detektionsbereich von 0.1 bis 10,000 pC bei einer sehr hohen Empfindlichkeit von 0.5 pC in der gut abgeschirmten Prüfkammer – mehr als ausreichend für die Typprüfungsanforderungen nach IEC 60840. Die synchrone Analyse von Spannung, Strom, Phase und Teilentladungsimpuls ermöglicht die Unterscheidung zwischen Teilentladungen an inneren Poren der Isolierung und Oberflächenentladungen sowie die genaue Lokalisierung des Ursprungs eines dielektrischen Durchschlags in der Isolierung. Zur präzisen Lokalisierung in Kabelmuffen, Kabelverbindungen und Isoliermänteln (während der Produktionsprüfung oder bei der Fehlersuche und -analyse vor Ort) kann ein zusätzlicher Ultraschallsensor (Frequenz 20–200 kHz) zur genauen Fehlerortung und Größenbestimmung eingesetzt werden.
3. Impulsspannungsgenerator – Blitz und Schaltung
Der mehrstufige Hochspannungsimpulsgenerator besteht aus Ladegerät, Energiespeicherkondensatoren, Zündsteuerung, Wellenformungswiderständen und Messgerät; er verfügt über integrierte Funkenstrecken und liefert Blitzimpulse bis zu 1500 kV Spitze bei Standardwellenform gemäß IEC 60060-1. Eine 250/2500 µs-Wellenform ermöglicht Schaltimpulse bis zu 1000 kV Spitze. Blitzimpulsprüfungen mit gehackten Wellen bis hin zu extrem hohen Spannungen sind optional möglich, um die Eignung des Kabels für transiente Schaltbeanspruchungen mit nicht standardkonformen Wellenformen zu prüfen.
4. DC-Hochspannungsprüfer – Hochfrequenz-Schalttyp
Hochfrequenz-Schaltgenerator (HFS) 0–500 kV DC, bis zu 500 mA. Mit einem Restwelligkeitsfaktor von unter 1 %, der deutlich unter dem üblichen Wert von unter 3 % für Standard-Silizium-Gleichrichter liegt, bietet dieses Set zusammen mit einem Präzisions-Isolationswiderstandsmessgerät und einem automatischen Spannungsregler eine Komplettlösung für die Prüfung der Integrität von XLPE-Kabelmänteln (Standardverfahren) sowie für klassische HGÜ- und Spannungsfestigkeitsprüfungen an älteren papierisolierten Mittelspannungssystemen und zugehörigem Kabelzubehör. Gleichstrom ist zwar kein Standardverfahren zur direkten Beurteilung der Kabelisolierung moderner XLPE-Kabel, da die Normen für elektrisches Energiemanagement von IEE und IEC Wechselstrom bevorzugen, aber er war und ist weiterhin ein wichtiges und kostengünstiges Diagnosewerkzeug zur Prüfung der Kabelmantelintegrität und zur Bestimmung der Restlebensdauer alter Papier-/Ölkabel.
Entscheidungsmatrix für Kabeltestsysteme
| Kabelanwendung | Spannungsklasse | Primäres Teilsystem | Erforderliche Begleitung | Geschwisterreferenz DEMIKS |
|---|---|---|---|---|
| Routineprüfung im Werk für Mittelspannungskabel | 6–35 kV | Wechselstromfestigkeit im Netzfrequenz- oder Mittelfrequenzbereich | Impulsstrom-Teilentladungsdetektor | Wechselstrom-Resonanzprüfsystem |
| Hochspannungskabeltyp / Stichprobenprüfung | 35–150 kV | Serienresonanz mit variabler Frequenz | Impulsstrom-Teilentladungsdetektor + Blitzimpulsgenerator | Impulsspannungsprüfsystem |
| EHV-Kabeltypentest | 220–500 kV+ | Serienresonanz mit variabler Frequenz, 5000 kVA | Teilentladung + Blitzimpuls + Schaltimpuls | Hochspannungsmesssystem |
| HVDC-Kabel-/Mantelprüfung | 35–500 kV | Hochfrequentes Schalten von Gleichstrom-Hochspannung | Teilentladungsdetektor (optional) | HVDC-Testsystem |
| Inbetriebnahme vor Ort / Fehlerdiagnose | ≤69 kV gemäß IEEE 400.2 | Kompaktes mobiles AC-Resonanz- oder VLF-System (Drittanbieter) | Ultraschall-PD zur Gelenkortung + TDR | Mobile Buchtvariante des Resonanzsystems |
Die obige Auswahl entspricht den Prüfstandards IEC 60840 und IEC 62067 (Typ-, Stichproben- und Routineprüfungen). Jedes Teilsystem verfügt über eine eigene Messkette: einen schwach gedämpften kapazitiven Spannungsteiler für Impulsspannungen, einen kapazitiven Spannungsteiler mit Spitzenspannungsmesser für Wechselstromspannungen und einen Koppelkondensator für Teilentladungen. Die Kalibrierung erfolgt gemäß IEC 60060-2 und IEC 61083, sodass Skalierungsfaktor und Messunsicherheit von Anfang an dokumentiert sind.
Sie sind sich nicht sicher, welche Kombination zu Ihrer Kabelspannungsklasse und Ihrem Prüfschacht passt?
Variable Frequenzresonanz vs. Netzfrequenz vs. VLF vs. DC-Hipot – Methodenvergleich
Die falsche Frage ist, welcher Kabelhochspannungstest am günstigsten ist. Die richtige Frage ist, welche Methode zum Kabel im Prüfstand und dem vom Kunden geforderten Standard passt. Die Werksabnahme von Kabeln basiert auf IEC-Normen, die Inbetriebnahme durch Energieversorger häufig auf IEEE 400.2. Eine falsche Entscheidung kostet nicht nur Kapital, sondern kann auch das Kabel beschädigen. Die vier Versorgungsmethoden werden anhand von Parametern verglichen, die die Kaufentscheidung beeinflussen, nicht anhand einer Funktionsliste.
| Auswahlfaktor | Netzfrequenz 50/60 Hz | Variable Frequenzresonanz 20–300 Hz | VLF 0.1 Hz | DC-Hippot |
|---|---|---|---|---|
| Anerkannt durch | IEC 60840 / 62067 Typprüfung | IEC 60840 / 62067 Typprüfung | IEEE 400.2-2024 (Feld, ≤69 kV) | IEC 60229 (Mantel), Legacy-Mittelspannung |
| Spannungsklasse | ≤110 kV praktische Grenze | bis 500 kV+ | ≤69kV | bis 500 kV (Mantel, MV) |
| Versorgungskapazität vs. Kabel C·V²·f | volles P = 2π f C V² | ~1/10 von 50/60 Hz | ~1/600 von 50/60 Hz | sehr niedrig (Gleichstrom, kein kapazitiver Strom) |
| Sicher auf XLPE-Isolierung | ja | ja | ja | nicht empfohlen (führt Raumladung ein) |
| Kompatibilität der PD-Messung | benötigt einen sehr sauberen Transformator | ausgezeichnet, THD ≤1% | begrenzte, niederfrequente Masken PD-Muster | Nein (DC unterdrückt die PD-Aktivität) |
| Fußabdruck und Transport | groß, schwer (ölgekühlter Transformator) | modular, straßentransportierbar | tragbar | moderieren |
| Typisches Kapital | moderieren | höher (Premium-Methode) | niedrig | niedrig |
| Optimale Bildschirmwahl | Routineablauf in der MV-Kabelfabrik | Werksprüfung für Hoch- und Höchstspannung, lange Kabel, Arbeiten mit geringer Teilentladung | Feldabnahme des installierten Mittelspannungskabels | Mantel, herkömmliche Papierisolierung |
INGENIEURWESEN – DIE PHYSIKALISCHEN GESETZE, DIE DIE KAPITALFRAGE ENTSCHEIDEN
Die Leistung, die eine Prüfquelle in ein Kabel einspeisen muss, skaliert mit Frequenz, Kapazität und dem Quadrat der Spannung – P = 2π f C V². Reduziert man die Frequenz von 60 Hz auf 0.1 Hz, sinkt der Leistungsbedarf am selben Kabel um den Faktor 600. Genau deshalb passen VLF-Prüfgeräte auf einen kleinen Anhänger. Mit einer in Reihe geschalteten Drosselspule reduziert man die Frequenz auf 30–300 Hz, sinkt der Bedarf um eine Größenordnung, während die Wellenform nahe genug an der Betriebsfrequenz bleibt, um die Normen IEC 60840 und IEC 62067 zu erfüllen – das ist der Kompromiss der variablen Frequenzresonanz. Der Grund, warum Netzfrequenzsysteme über 110 kV unpraktisch werden, liegt nicht in der Technologie, sondern in der erforderlichen Scheinleistung (kVA) bei 50/60 Hz und voller Kabelkapazität. Gleichstrom umgeht das Problem des kapazitiven Stroms vollständig, hat aber den Nachteil, dass die Gleichstrombelastung der XLPE-Isolierung Raumladungen erzeugt, die auch nach dem Test bestehen bleiben. Forschungen und die IEEE-Praxisleitfäden haben moderne Kabelprüfprogramme davon abgehalten, Gleichstrom als primäres Spannungsfestigkeitsverfahren für polymerisolierte Kabel zu verwenden. Gleichstrom wird weiterhin für die Spannungsfestigkeitsprüfung des Kabelmantels, die Überprüfung der elektrischen Sicherheit von Zubehör und die Spannungsfestigkeit älterer papierisolierter Schaltungen eingesetzt.
Vergleicht man die Messungen mit der eigenen Kabelleitung, stellt sich die Matrix in der Regel von selbst ein. Ein 6-kV- bis 35-kV-Mittelspannungswerk nutzt für Routineprüfungen Wechselstrom mit Netzfrequenz oder Mittelfrequenz und ergänzt dies um Impulsstrom-Teilentladungsprüfung. Ein 110-kV-Werk oder ein externes Labor setzt auf variable Frequenz-Serienresonanz mit synchroner Teilentladungsprüfung mit der Wechselstromquelle und einem Impulsgenerator für Typprüfungen. Ein Inbetriebnahmeteam eines Energieversorgungsunternehmens führt VLF-Prüfungen für installierte Kabel bis 69 kV durch und greift nur bei längeren Kabelsystemen oder höheren Spannungen auf Wechselstromresonanz zurück. Gleichstrom verbleibt auf dem Kabelmantel und in bestehenden Stromkreisen – er ist ein nützliches Hilfsmittel, aber nicht das primäre Abnahmeinstrument für das Kabel. Auch Schaltanlagen in Umspannwerken, die ihre Zuleitungen vom selben Kabel beziehen, profitieren von der Teilentladungsprüfung, da eine frühzeitige Entladung am Kabelabschluss oft das erste zuverlässige Signal für die Notwendigkeit einer Netzabschaltung ist, bevor es zu einer erzwungenen Abschaltung kommt.
Ergebnisse des Kabelprüfsystems – von Mittelspannungs-Routineleitungen bis hin zu 500-kV-Höchstspannungs-Typprüfungen
Fallstudien, die veranschaulichen, wo das Vier-Subsystem-Programm in Kabelfabriken, Laborumgebungen von Energieversorgungsunternehmen usw. eingesetzt werden könnte, wobei jeweils der spezifische Test, die Norm und die Vorteile aufgeführt werden, die für die Management- oder Inbetriebnahmeteams von Kabelanlagen wichtig sind, die in die Ausrüstung investieren.
6–35 kV XLPE-Produktionslinien – Wechselstromfestigkeit bei Netzfrequenz + Impulsstromprüfung
Eine Mittelspannungskabel-Produktionslinie, die jede Spule nach der Extrusion versenden muss, benötigt kurze Testzyklen. Der Wechselstrom-Spannungsfestigkeitstest (HF-Test) wird gemäß IEC 60502-2 mit ca. 2.5–3.5-facher U<sub>0</sub> über fünf Minuten durchgeführt. Parallel dazu wird ein Impulsstrom-Teilentladungsdetektor (TE-Detektor) mit erhöhter Spannung am selben Stromkreis und auf demselben Leiter eingesetzt. Da die Wechselstromquelle auf die Produktionslänge voreingestellt und der TE-Detektor auf ≤ 0.5 pC eingestellt ist, dauert die Routineabfolge pro Spule weniger als zehn Minuten und hält somit mit dem Extrusionsdurchsatz Schritt. Der Testaufbau entspricht der Kalibrierpraxis nach IEC 17025: Die Stromauslöseeinstellung wird anhand der Kapazität des Prüflings konfiguriert, Schutzleiter und Erdung werden vor dem Schließen des Hochspannungs-Gleichstromtrennschalters verbunden, und die Sicherheitsverriegelung überprüft den Türzustand, bevor eine Spannung ansteigt. Bei Zubehör der 15-kV- und 1-kV-Klasse – Anschlüsse, Muffen, Kupplungen für Innenschaltanlagen – ändert sich die Betriebsspannung, die Schaltungstopologie sowie die AC- und DC-Hochspannungstests bleiben jedoch gleich. Moderne Hochspannungsprüfgeräte verfügen über eine einzige Bedienoberfläche zur Einstellung des Stroms, des Sollwerts der Durchschlagsfestigkeit und des Widerstandswerts anstatt über drei Drehknöpfe.
110–220 kV Kabelsystem — variable Frequenzresonanz + Teilentladung + Blitzimpuls
Ein 110-kV- oder 220-kV-Kabelsystem, das die Prüfsequenz nach IEC 60840 besteht, benötigt drei separate Versorgungsspannungen: die Wechselspannungsprüfung an der Hauptisolierung für 30 Minuten mit der vorgeschriebenen Prüfspannung, die Teilentladungsmessung bei erhöhter Spannung mit einer Empfindlichkeit von ≤ 5 pC und die Blitzstoßprüfung mit der Standard-1.2/50-µs-Impulsform – drei Hochspannungsprofile in einem Feld. Die variable Frequenzresonanz bewältigt die Wechselstrombelastung mit nur einem Zehntel der Leistung, die ein 50/60-Hz-Transformator bei gleicher Spannungsklasse aufnehmen würde. Der hohe Isolationswiderstand in Kombination mit dem geringen Stromfluss durch den Kondensatorstapel sorgt für eine überschaubare Größe der Spannungsquelle. Der Impulsstrom-Teilentladungsdetektor synchronisiert sich mit der Resonanzfrequenz und liefert ein phasenaufgelöstes Signalmuster, das Vorläufer von Isolationsdurchschlägen vor deren Ausbreitung sichtbar macht. Der Impulsgenerator arbeitet separat mit einem eigenen, charakterisierten, schwach gedämpften kapazitiven Spannungsteiler. Die Hochspannungsprüfgeräte und die Messkette sind als ein zugelassenes Messsystem kalibriert. Der Vorteil eines einzigen Lieferanten für alle drei Bereiche liegt in der Beschaffung: ein Sicherheitssystem, ein Schulungspass für die Bediener, eine einzige Garantieannahmestelle.
400–500 kV XLPE-Langkabel – IEC 62067 einstündige Wechselstromfestigkeit + besonders niedrige Teilentladungsrate
Kabel über 150 kV unterliegen der Norm IEC 62067, und die Wechselspannungsprüfung erstreckt sich auf eine volle Stunde. Ein 5000-kVA-Resonanzsystem mit variabler Frequenz führt diese Prüfung an langen XLPE-Produktionslängen und in Prüfständen für Seekabelverbindungen durch. Der Anteil der Teilentladungen (TE) ist hier wichtiger als im Mittelspannungsbereich – die Spezifikationen der Energieversorger fordern üblicherweise Werte unter 5 % bei der höheren Spannung, und der Prüfstand ist abgeschirmt, um das Rauschen des Messsystems in diesen Bereich zu bringen. Isolationsprüfungen in dieser Spannungsklasse berücksichtigen auch die Umgebungsbedingungen: Feuchtigkeit, Verunreinigungen und Koronaentladungen von scharfkantigen Bauteilen können den Rauschpegel erhöhen und einen tatsächlichen Defekt verschleiern. Daher sind die Anordnung im Prüfstand, die Abstufungsringe und die Feuchtigkeitskontrolle ebenso wichtig wie der Resonanzreaktor selbst. Blitz- und Schaltimpulsprüfungen am selben Kabel verwenden das Impulssystem mit kapazitiver Teilermessung mit geringer Dämpfung gemäß IEC 61083-2 – dasselbe Verfahren, das in Hochspannungsprüflaboratorien der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigungsindustrie eingesetzt wird, wo Zuverlässigkeit und Rückverfolgbarkeit über die Zertifizierung entscheiden.
Kabeltestprogramm TCO – Ein Rahmenwerk statt eines Katalogpreises
Die Anschaffung einer Kabelprüfanlage für Ihre Kabellinie umfasst weit mehr als nur den Preis des Prüfgeräts. Es geht um die Kosten und Vorteile, die mit der Installation einer integrierten Prüfkabine vor Ort oder hinter Ihren Produktionslinien verbunden sind. Die Gesamtbetriebskostenberechnung in dieser Tabelle vergleicht den Nutzen eines DEMIKS-Prüfprogramms mit vier Subsystemen mit der Anschaffung und dem Betrieb von drei oder vier separat gelieferten Prüfgeräten über die gesamte Produktlebensdauer.
Kapitalinvestitionen (Tier 1 / 2 / 3)
Fordern Sie ein Angebot für eine Stufe an, basierend auf Spannungsklasse, AC-kVA-Nennleistung und PD-Empfindlichkeitsziel - die Kabelprüfkabine befindet sich in einer anderen Stufe als eine einzelne VLF-Einheit und die Stufe wird durch die höchste Kabelklasse bestimmt, für die die Kabine qualifiziert sein muss, nicht durch die billigste.
Wartung und Kalibrierung
Ein einziger Lieferant deckt die Wechselstromquelle, den Teilentladungsdetektor, den Impulsgenerator und den Gleichstrom-Hochspannungsprüfer in einem Kalibrierzyklus und einem Garantiezeitraum ab. Branchenweite Praxisberichte zeigen typischerweise, dass ein Prüfstand mit einem einzigen Lieferanten nur einen Bruchteil der Rekalibrierungs- und Servicezeiten eines Prüfstands mit mehreren Lieferanten benötigt, wobei die genauen Verhältnisse je nach Nutzung variieren.
Kabeldurchsatz
Durch die variable Frequenzresonanz wird die Abstimmung zwischen den Prüflingen automatisch angepasst, anstatt einen 50/60-Hz-Transformator neu aufzubauen. Dadurch entfallen Totzeiten zwischen den Spulen in einer Routineanlage und zwischen den Phasen bei einer Typprüfung.
Fehlererkennungswert
Die PD-Empfindlichkeit von 0.5 pC erfasst Lücken und Verunreinigungen, die ein Felddetektor mit einer Empfindlichkeit von 100-300 pC übersehen würde; der Vorteil einer frühzeitigen Erkennung liegt darin, dass die Kabelcharge nicht ausgeliefert wird und im Betrieb ausfällt.
Compliance-Zukunftssicherung
IEEE 400.2-2024 ergänzte die Berechnung der Tan-Delta-Stabilität bei 0.5U₀ und überarbeitete die Akzeptanzkriterien für gealterte Kabel. IEC 62067 erreichte seine Ausgabe 2022. Ein modulares System wird durch Firmware- und Verfahrensaktualisierungen an neue Standards angepasst, anstatt Geräte auszutauschen.
Normenkonformität — IEC 60840, IEC 62067, IEC 60502, IEC 60270, IEEE 400.2-2024, GB/T 12706
Die Kabelprüfnormen sind das Kaufkriterium – ein System, das nicht eindeutig den IEC- und IEEE-Vorschriften entspricht, wird die technische Bewertung nicht bestehen. Nachfolgend finden Sie eine Liste, die jedes Teilsystem dem entsprechenden Dokument, der relevanten Vorschrift und der von DEMIKS angewandten Konformitätsmethode zuordnet.
IEC 60840: 2020.
Energiekabel 30 kV–150 kV. Wechselspannungsprüfung, Teilentladungsmessung, Stichproben- und Routineprüfabläufe. Frequenzvariable Resonanz- und Impulsstrom-Teilentladungsprüfsysteme werden so charakterisiert, dass sie die Prüfspannungen und Teilentladungsempfindlichkeiten dieser Norm erfüllen.
IEC 62067: 2022.
Stromkabel von 150 kV bis 500 kV. Wechselstrom-Stehspannungsprüfung über eine Stunde für die Typprüfung, Teilentladungsmessung bei U0 und bei erhöhter Spannung. Das 5000-kVA-Resonanzsystem mit variabler Frequenz ist für diesen Einsatz ausgelegt.
IEC 60502-1/-2.
Energiekabel mit extrudierter Isolierung 1 kV bis 30 kV. Routine-, Stichproben- und Typprüfsequenzen für die Mittelspannungskabelleitung – Paare mit der Netzfrequenz- oder Mittelfrequenz-Wechselstromquelle.
IEC 60270.
Hochspannungsprüfverfahren – Teilentladungsmessungen. Koppelkondensatortopologie, Scheinladung in pC, Kalibrierung der Messimpedanz und Empfindlichkeitsprüfung.
IEC 60060.
Allgemeine Hochspannungsprüfverfahren und Hochspannungsmesssysteme. Charakterisierung des Skalierungsfaktors und Unsicherheit für die Wechsel-, Gleich- und Impulsmessketten.
IEC 61083.
Impulsmessgeräte und Software. Auswertung von Anstiegszeit, Spitzenspannung und Wellenformparametern für Blitz- und Schaltimpulse auf der Kabelprüfanlage.
IEEE 400.2-2024.
Feldprüfung von geschirmten Stromkabelsystemen mit VLF. Referenz für die Abnahme nach der Installation – die Ausgabe 2024 ergänzt die Tan-Delta-Stabilität bei 0.5 U0 und überarbeitet die Kriterien für Bestanden/Nichtbestand bei gealterten Kabeln.
GB / T 12706.
Chinesischer nationaler Standard für Stromkabel mit extrudierter Isolierung bis 35 kV. Doppelte Konformität mit der IEC-Normenreihe für Kabelleitungen, die aus China exportiert werden oder auf dem chinesischen Markt betrieben werden.
ISO 9001:2015.
Qualitätsmanagement. Produktionsaufzeichnungen, Rückverfolgbarkeit der Kalibrierung und Korrekturmaßnahmenverfahren für die vier Teilsysteme und deren Zubehör.
Beschaffungsleitfaden
Die meisten Anbieter von Kabelprüfgeräten veröffentlichen keine weiteren Informationen als „Angebot anfordern“, was die Budgetplanung in der Anfangsphase unnötig erschwert. Die folgende Übersicht zeigt die Preisstufen, die Kostentreiber innerhalb jeder Stufe, die Lieferzeiten und die Unterstützung bei der Inbetriebnahme, die in jeder vernünftigen Ausschreibung für Hochspannungskabelprüfgeräte enthalten sein sollten. Konkrete Zahlen erhalten Sie innerhalb von 24 Stunden nach Eingang Ihrer Angebotsanfrage.
Preisstufen und was sich dahinter verbirgt
Tier 1
Spannungsklasse
6–35 kV Mittelspannungskabel
Subsystemmix
Netzfrequenz- oder Mittelfrequenz-Wechselstrom + Impulsstrom-Teilentferner
Kostentreiber innerhalb der Band
AC-kVA-Nennleistung · Zielwert für die Teilentladungsempfindlichkeit · abgeschirmtes Fach vs. offenes Fach · Bedienerschnittstelle
Tier 2
Spannungsklasse
35–150 kV Hochspannungskabel
Subsystemmix
Serienresonanz mit variabler Frequenz + Impulsstrom-Teilentferner + optionaler Blitzimpuls
Kostentreiber innerhalb der Band
Resonanz-kVA · Reaktoranzahl · Impulsspitzenspannung · Ultraschall-Teilentferner
Tier 3
Spannungsklasse
150–500 kV+ Höchstspannung / Typprüflabor
Subsystemmix
5000 kVA variable Frequenzresonanz + Teilentladung + Blitzschlag + Schaltimpuls + Gleichstrom-Hochspannung
Kostentreiber innerhalb der Band
EHV-Reaktorkamin · Impulsstufen · automatisierter Testsequenzer · Ferndiagnose
Die Einstufung in die Tier-Kategorie basiert auf dem höchsten Kabeltyp, den die Prüfanlage klassifizieren kann, nicht auf einem Durchschnittswert. Ein Werk, das gelegentlich 220-kV-Kabel testet, fällt daher in der Regel in Tier 3, obwohl es hauptsächlich 110-kV-Kabel herstellt. Der Grund dafür ist, dass der EHV-Reaktor und der Impulsgenerator im typischen Betriebsablauf auf den EHV-Kabeltyp skaliert werden müssen. Kontaktieren Sie uns für eine Einschätzung Ihrer Tier-Kategorie. Hierfür benötigen wir Informationen zu Ihrem Kabelmix.
Vorlaufzeit
Standard-Tier-1-Systeme werden üblicherweise vier bis acht Wochen nach Bestellung versandt; Tier-2-Systeme mit kundenspezifischen Reaktoranlagen verlängern die Lieferzeit um zwei bis vier Wochen; Tier-3-EHV-Programme hängen von den Impulsstufen ab und werden fallweise kalkuliert. Fordern Sie eine Lieferzeitprognose basierend auf Ihrem Bestelldatum an.
Inbetriebnahme vor Ort
Für eine Prüfstelle der Stufe 2 werden fünf bis zehn Tage vor Ort benötigt, für ein Höchstspannungslabor der Stufe 3 entsprechend länger. Die Leistungen umfassen die mechanische Montage des Reaktorschornsteins, den elektrischen Anschluss, die Kalibrierungsprüfung, die Prüfung der Blindkabel und die Übergabe an den Bediener.
Bedienerschulung
Dreitägige Bedienerschulung mit den Inhalten Prüfablauf, IEC-Normenzuordnung für Routine- und Typprüfungen, Interpretation von Teilentladungen und Sicherheitsverriegelungsverfahren. Auffrischungsschulung online verfügbar.
Garantie und Kalibrierung
Zwölfmonatige Garantie auf alle vier Subsysteme mit Ferndiagnose. Das empfohlene Kalibrierintervall beträgt jährlich für die AC-Messkette, bei selten genutzten Referenzteilern sind längere Intervalle ratsam.
Ersatzteile und Support
Kritische Ersatzteile (Teilentladungs-Koppelkondensatoren, Impulsfunkenstrecken, Teile für Drosselklappenstufenschalter) sind vorrätig. Die Reaktionszeiten sind in der dem Angebot beigefügten Servicevereinbarung dokumentiert.
Dokumentation
Jedes Teilsystem wird mit Charakterisierungsdaten gemäß IEC 60060-2 und IEC 61083, auf nationale Normen rückführbaren Kalibrierungszertifikaten, einpoligen Verdrahtungsdiagrammen für die Installation der Hochspannungsprüfgeräte, IEC-Klauselzuordnungen für Angebotsabgaben und Bedienungsanleitungen ausgeliefert.
Häufig gestellte Fragen – Kabelspannungsprüfung
Die routinemäßigen Prüfungen nach IEC 60502-2 an extrudierten Mittelspannungskabeln legen eine Wechselspannungsfestigkeit zwischen dem 2.5- und 3.5-Fachen der Bemessungsspannung U0 zwischen Phase und Erde an. Bei einem 11-kV-Kabel (U0 ≈ 6.35 kV) liegt die Spannung bei etwa 16–22 kV und wird fünf Minuten lang angelegt; bei einem 33-kV-Kabel (U0 ≈ 19 kV) steigt die routinemäßige Prüfspannung für die gleiche Dauer auf etwa 48–67 kV. Typprüfungen dauern länger – typischerweise 30 Minuten für IEC-60840-Kabel im Bereich von 30–150 kV und eine Stunde für IEC-62067-Kabel über 150 kV. Die Resonanzsysteme von DEMIKS mit variabler Frequenz erzeugen die Prüfspannung mit 20–300 Hz, nahe genug an der Betriebsfrequenz des Kabels, um die Isolation realistisch zu belasten, jedoch mit einem Bruchteil der Versorgungsleistung, die für 50/60-Hz-Prüfungen erforderlich wäre.
VLF (sehr niedrige Frequenz, ca. 0.1 Hz) ist in IEEE 400.2 für die Feldprüfung installierter Mittelspannungskabel bis 69 kV definiert. Es ist portabel und energieeffizient, da der Leistungsbedarf mit der Frequenz skaliert (P = 2π f C V²). Durch die Reduzierung der Frequenz von 50/60 Hz auf 0.1 Hz sinkt der Leistungsbedarf um etwa den Faktor 600. Daher eignet sich VLF hervorragend für die Diagnose vor Ort und die Abnahmeprüfung nach der Installation – ist jedoch nicht der Standard für die routinemäßige Werksprüfung und Typprüfung neuer XLPE-Kabel. IEC 60840 und IEC 62067 fordern eine Wechselspannungsfestigkeit nahe der Betriebsfrequenz. Genau das bietet die variable Frequenz-Serienresonanz von 20–300 Hz mit geringer Teilentladung für empfindliche Anwendungen und einem vergleichsweise geringen Platzbedarf gegenüber transformatorbasierten 50/60-Hz-Systemen.
Die Gleichspannungsprüfung war traditionell die Methode zur Prüfung papierisolierter Kabel. Forschungen der letzten zwei Jahrzehnte haben jedoch gezeigt, dass Gleichspannung Raumladungen tief in die XLPE-Isolierung einbringt. Diese Ladungen bleiben nach der Prüfung bestehen und wirken als Spannungskonzentratoren, die die verbleibende Lebensdauer des Kabels verkürzen können – insbesondere bei gealterter Polymerisolierung. Moderne IEEE- und IEC-Richtlinien empfehlen daher die Wechselspannungsprüfung (variable Frequenzresonanz oder VLF) für XLPE. Gleichspannung sollte nur für die Prüfung der Mantelintegrität und für ältere papierisolierte Mittelspannungsleitungen verwendet werden. DEMIKS bietet Hochfrequenz-Schalt-Gleichspannungsprüfgeräte für diese speziellen Anwendungen an, das Wechselstromresonanzsystem ist jedoch das empfohlene Hauptmessgerät für jeden XLPE-Kabelhersteller.
Die IEC 60270 legt den Rahmen fest, die IEC 60840 und IEC 62067 setzen ihn um: Routinemäßige Teilentladungsprüfungen an extrudierten Kabeln erfordern eine Messempfindlichkeit von mindestens 10 pC; Typprüfungen erfordern mindestens 5 pC. Entladungen oberhalb des Rauschpegels des Messsystems sind bei neuen Hochspannungskabeln unzulässig. Die Impulsstrom-Teilentladungsdetektoren von DEMIKS arbeiten in einer abgeschirmten Prüfkammer mit einer Empfindlichkeit von ≤ 0.5 pC. Dies bietet ausreichend Spielraum unterhalb der Schwellenwerte für Routine- und Typprüfungen, um Mikrofehler zu charakterisieren und nicht nur grobe Defekte zu erfassen. Nach der Installation, einschließlich Verbindungen und Anschlüssen, erweitert sich das Akzeptanzkriterium typischerweise auf 100–300 pC bei U0 – ein wichtiger Grenzwert, der beim Vergleich von Werks- und Feldmessungen berücksichtigt werden sollte.
Die Impulsstrom-Teilentladungsprüfung nach IEC 60270 misst die scheinbare Ladung jeder Entladung in Pikocoulomb. Mithilfe eines Koppelkondensators und einer Messimpedanz wird das Entladungssignal aus dem Prüfobjekt herausgeführt. Sie quantifiziert die Entladungsstärke und liefert ein phasenaufgelöstes Muster, mit dem der Prüfer innere Hohlräume von Oberflächenkriechströmen unterscheiden kann. Die Ultraschall-Teilentladungsprüfung erfasst die akustische Emission derselben Entladung mit einem Breitbandwandler (typischerweise 20–200 kHz). Ihre Stärke liegt in der Lokalisierung, nicht in der Quantifizierung – sie lokalisiert die entladende Verbindung oder den Anschluss auf wenige Zentimeter genau. Die beiden Methoden sind nicht austauschbar; in einem realen Kabelprüfprogramm quantifiziert die Impulsstromprüfung den Defekt, während die Ultraschallprüfung ihn lokalisiert.
Nein – IEEE 400.2-2024 ist ein Leitfaden für Feldtests an installierten geschirmten Kabelsystemen von 5 kV bis 69 kV mit VLF-Versorgung. Er regelt nicht die routinemäßigen Werksprüfungen und Typprüfungen neuer Kabel. Für Werksprüfungen von XLPE-Kabeln sind die Normen IEC 60840 (30–150 kV), IEC 62067 (über 150 kV) und IEC 60502 (1–30 kV) maßgeblich. IEEE 400.2-2024 ist für Kabelhersteller in zweierlei Hinsicht relevant: Energieversorger können die VLF-Abnahme nach der Installation spezifizieren, daher muss der Hersteller die Feldspannungen und -dauern kennen, die an seinem Kabel anliegen werden; und die Ausgabe 2024 ergänzt die Norm um Berechnungen der Verlustfaktorstabilität (Tan Delta) bei 0.5 U0, die zunehmend in Inbetriebnahmeverträgen vorkommen.
Bei einer Prüfsequenz nach IEC 60840 an einem 110-kV-XLPE-Kabel dauert die Wechselstrom-Stehspannungsprüfung typischerweise 30 Minuten bei der vorgeschriebenen Prüfspannung. Die Teilentladungsmessung erfolgt bei erhöhter Spannung und anschließend erneut bei U0. Inklusive Anstiegszeit, Teilentladungserfassung und Sicherheitsabschaltung dauert die gesamte elektrische Sequenz üblicherweise weniger als 90 Minuten pro Phase. Ein Drehstromkabel wird normalerweise phasenweise gegen Erde geprüft. Routineprüfungen an Serienkabeln sind kürzer – fünf Minuten Wechselstrom-Stehspannungsprüfung plus Teilentladungsprüfung, geeignet für die Prüfung der Freilaufleistung im laufenden Betrieb. Die variable Frequenzresonanz verkürzt die Totzeit zwischen den Phasen, da sich das Prüfgerät automatisch an jede neue Kapazität anpasst, anstatt auf einen manuell umgebauten 50/60-Hz-Transformator angewiesen zu sein.
Nicht von einem einzelnen Messgerät, sondern von einem integrierten System. Das DEMIKS-Kabelprüfprogramm nutzt vier Subsysteme mit gemeinsamer Steuerung, Sicherheitsverriegelung und Software: Netzfrequenz- und variable Frequenzresonanz für Wechselspannungsprüfungen von 6 kV bis 500 kV und darüber; Impulsstrom- und Ultraschall-Teilentladungserkennung in Verbindung mit der Wechselstromquelle; Blitz- und Schaltimpulsgeneratoren bis 1500 kV Spitze für Typprüfungen an Kabeln über 110 kV; und Hochfrequenz-Gleichstrom-Hochspannungsprüfgeräte für Mantelprüfungen und ältere Mittelspannungsleitungen. Der Vorteil eines einzigen Anbieters für alle vier Subsysteme liegt in der Beschaffung, Schulung und Inbetriebnahme – ein Kalibrierzyklus, eine Bedienoberfläche, ein Kundendienst anstelle von vier.
DEMIKS-Systeme sind gemäß IEC 60840 für Kabel im Spannungsbereich von 30–150 kV, IEC 62067 für Kabel über 150 kV, IEC 60502-1/-2 für Nieder- und Mittelspannungskabel, IEC 60270 für Teilentladungsmessungen, IEC 60060-1/-2 für allgemeine Hochspannungsprüfverfahren und Messsysteme, IEC 61083-1/-2 für Impulsmessgeräte, IEEE 400.2-2024 für VLF-Feldtests, GB/T 12706 für die chinesische Kabelprüfung und ISO 9001:2015 für Qualitätsmanagement ausgelegt. Jedes Subsystem wird mit einem Konformitätsdatenblatt geliefert, das die durchgeführten Tests den entsprechenden Abschnitten der jeweiligen Normen zuordnet.
Legen Sie Ihre Kabelprüfstelle gemäß der richtigen IEC-Sequenz fest.
Schreiben Sie uns eine kurze Nachricht mit Angaben zu Ihrer Kabelspannungsklasse, dem Testablauf (Routine-, Stichproben-, Typ- oder Inbetriebnahmeprüfung) und der angestrebten TE-Empfindlichkeit – wir senden Ihnen innerhalb von 24 Stunden ein Angebot mit Stufenklassifizierung, eine Lieferzeitschätzung und eine Zuordnung von Normen zu Klauseln zurück.