Online-Monitoring des Vernetzungsgrades VPE-isolierter Energiekabel mittels Ultraschall in der Kabelproduktion

Inhalt:
Zur Isolation moderner Energiekabel wird überwiegend vernetztes Polyethylen (VPE) aufgrund seiner exzellenten thermischen und elektrischen Eigenschaften eingesetzt. Durch die Vernetzung des Materials wird eine höhere thermische Belastbarkeit und somit eine höhere Übertragungsleistung ermöglicht. Der komplexe Vernetzungsprozess wird nach dem Stand der Technik nur stichprobenartig zu Beginn und am Ende einer produzierten Kabellänge kontrolliert. Dadurch werden Prozessfehler erst spät oder nicht erkannt. In Materialuntersuchungen wurde bereits der Zusammenhang zwischen Vernetzungsgrad und Schallgeschwindigkeit des VPE nachgewiesen. Darauf aufbauend wird ein Demonstrator konstruiert, welcher die Bewegungsabläufe und Randbedingungen in der Produktion nachbildet. Anhand speziell hergestellter Kabelprüflinge mit unterschiedlichen Vernetzungsgraden wird das Auswertungsverfahren aus den Voruntersuchungen auf reale Kabelgeometrien übertragen. Die Kabelprüflinge werden mit Ultraschall vermessen. Aus den ermittelten Wanddicken und der gemessenen Schalllaufzeit werden die Schallgeschwindigkeiten der verschiedenen Prüflinge berechnet. Als Ergebnis zeigt sich, dass die Vernetzung eines Kabelisoliersystems mittels Schallgeschwindigkeit bewertet werden kann. Der zunehmende Trend der Schallgeschwindigkeit mit abnehmender Vernetzung folgt dabei den Ergebnissen aus den Materialuntersuchungen.