<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung zur Beseitigung induktiver Störungen in Sehwachstromkabeln durch benachbarte Stark. stromleitungen.
Treten in Starkstromleitungen Erdfehler auf, so induzieren die über die Erde fliessenden Erd- schlussströme der Grundfrequenz in benachbarten Fernmeldeleitungen Längsspannungen, die durch ihre Höhe die Isolation der Fernmeldeanlage gefährden können. Diese Längsspannungen lassen sich durch geerdete, in der Nähe der Leitungen geführte Schutzleiter vermindern. Einen besonders wirksamen Schutz in dieser Richtung übt bekanntlich der leitende Mantel eines beeinflussenden Starkstromkabels oder der eines beeinflussten Fernmeldekabels für die in seinem Innern befindlichen Fernmeldeadern aus.
In erster guter Näherung ist die induktive Schutzwirkung eines Kabelmantels dem Verhältnis seines Scheinwiderstandes mit Erde als Rückleitung zu seinem Gleichstromwiderstand proportional. Man besitzt deshalb in der Verkleinerung des Gleichstromwiderstandes des Kabelmantels und in der Erhöhung seines Scheinwiderstandes durch Anwendung einer Bandeisenbewehrung mit hoher Permeabilität zwei seit langem gebrauchte Mittel zur Verbesserung der Schutzwirkung des Mantels.
Da die Permeabilität eines magnetischen Materials allgemein von der jeweils herrschenden magnetischen Feldstärke abhängt, sind die Selbstinduktivität und damit der Scheinwiderstand und die Schutzwirkung eines eisenbewehrten Kabelmantels Funktionen der im Bewehrungseisen auftretenden magnetischen Feldstärke, die selbst von der elektrischen Durchflutung der Bewehrung abhängt. Die Durchflutung ist beim Fernmeldekabel durch den 1 : antelstrom und die in den Fernmeldeleitungen fliessenden Ströme beim Starkstromkabel durch die Summe aus Phasenströmen und Mantelstrom gegeben.
Es wurde nun gefunden, dass entsprechend dem Verlauf einer Permeabilitätskurve die Schutzwirkung des
EMI1.1
erdsehlüssen in der Starkstromanlage, wird die günstigste Feldstärke für die Bewehrung des gestörten Starkstromkabels fast immer, für die eines stark benachbarten Fernmeldekabels zumeist weit überschritten. Es ist dann die Schutzwirkung der Kabelmäntel verhältnismässig gering und ausserdem treten in den induzierten Längsspannungen starke, die Isolation gefährdende Spannungsspitzen auf, die den bekannten Spitzen eines Magnetisierungsstromes beim Arbeiten im Gebiet starker Eisensättigung entsprechen.
Gemäss der Erfindung werden diese Nachteile geringer Schutzwirkung und verzerrter, spitzer Spannungskurven dadurch vermieden, dass der Scheinwiderstand beim Mantel des beeinflussten Fernmeldekabels und gegebenenfalls auch der Schutzfaktor beim Mantel des Starkstromkabels derart gewählt wird, dass die optimale Feldstärke im Bewehrungseisen der Mantel nicht erheblich übersehritten wird.
Unter Schutzfaktor des Starkstromkabelmantels ist das Verhältnis von Gleichstromwiderstand zum Scheinwiderstand des Mantels zu verstehen. 1 ! m dieses Ziel zu erreichen, genügt in manchen Fällen schon eine verhältnismässig geringe Erhöhung der magnetischen Belastung des Mantels, z. B. durch Anbringen einer dritten Bandlage, da die dann eintretende Vergrösserung des Mantelscheinwiderstandes eine verminderte elektrische Durchflutung und damit eine Erhöhung der Eisenpermeabilität zur Folge hat. welch letztere selbst wieder im Sinne weiterer Steigerung des Mantelscheinwiderstandes wirkt. In ähnlicher Weise wirkt die Verwendung eines Bewehrungsmaterials, welches erst bei höheren Feldstärken gesättigt ist.
Ungünstig wäre beim Arbeiten im Gebiet hoher Feldstärken im Eisen eine Verminderung des Gleichstromwiderstandes des Mantels beim Fernmeldekabel, da dadurch auch der Scheinwiderstand des Mantels kleiner und die elektrische Durchflutung wegen des wachsenden Mantelstromes noch grösser würde. Beim Arbeiten im Gebiet kleiner magnetischer Feldstärke unterhalb der optimalen ist dagegen eine Verminderung des ohmschen Mantelwiderstandes wirksamer als die Steigerung der Mantelinduktivität durch stärkere Eisenbedeekung.
Bei Kabeln, deren Eisenbewehrung wegen hoher Beeinflussung elektrisch stark durchflutet wird. ist die Verwendung eines Bewehrungseisens zweckmässig, bei dem die maximale Permeabilität erst bei höheren Feldstärken auftritt. Obwohl die wirksame Permeabilität solcher meist billiger Eisensorten
EMI1.2
bei Stoffen, deren maximale Permeabilität im Gebiet niedriger Feldstärken liegt. Die Verwendung von Eisensorten, deren maximale Permeabilität erst bei hohen Feldstärken auftritt, ist daher besonders empfehlenswert. Materialien solcher Eigenschaften sind z. B. Gusseisen, Flusseisen, Flussstahl. magnetische
<Desc/Clms Page number 2>
Stahlsorten und Elektrolyteisen. Bei etwaiger Wärmebehandlung ist diese so zu führen, dass die Sätti- gung erst bei hohen Feldstärken, vorzugsweise über 3'5 Gauss, eintritt.
Beispielsweise würde bei unge- glühtem Siliziumeisen von etwa 3% Silizium die Maximalpermeabilität erst bei 8 Gauss eintreten. Durch
Glühen kann das Material leichter bearbeitbar bzw. wiekelbar gemacht werden und doch noch ein hoher
Feldstärkenwert für Maximalpermeabilität eingehalten werden. Der Feldstärkenwert der Sättigung lässt sich durch Anwendung von Luftspalten erhöhen. Die Luftspalte können fabrikatorisch einfach durch eine grosse Steigung der magnetischen Bandbewicklung (mit einem oder mehreren Bändern) verwirklich werden.
Günstig ist fernerhin das Auftreten von Wirbelströmen im Bewehrungseisen, die eine Verminderung der wirksamen Feldstärke im Eisen hervorrufen, wodurch man leichter im ansteigenden Ast der Perme- abilitätskurve zu arbeiten imstande ist. Ein weiterer Vorteil wird durch die Wirbelströme dadurch bewirkt, dass der Wechselstromwiderstand des Bleimantels erhöht und der Bleimantelstrom dadurch vermindert wird, wodurch der Arbeitspunkt der Permeabilitätskurve ins günstigere Gebiet der Permeabilität (in die Nähe der Maximalpermeabilität) verschoben wird.
Ein weiteres, besonders wirksamens Mittel, ein Arbeiten über der Maximalpermeabilität zu ver- hindern, besteht in der Anbringung einer gutleitenden Hülle (z. B. aus Kupfer, Aluminium od. dgl. ) über der magnetischen Bewehrung. Diese bewirkt eine Stromveränderung des Bleimantelstromes nach aussen, da die magnetische Bewehrung eine Erhöhung des Scheinwiderstandes für den Bleimantel, nicht aber für die äussere gut leitende Hülle bewirkt. Durch diese Stromverdrängung wird nun die elektrische Durchflutung des magnetischen Bewehrungsmaterials verringert. Ausser einer günstigen Verschiebung des Arbeitspunktes auf der Permeabilitätskurve wird durch die Stromverdrängung der Vorteil bewirkt, dass die in den Fernmeldeadern induzierte Restspannung verringert wird.
Dies kommt dadurch zustande, dass das für diese Spannung massgebende Produkt aus Bleimantelstrom und dem ohmschen Bleimantelwiderstand herabgesetzt wird.
Die erwünschte Stromverdrängung nach aussen lässt sich durch Ausnützung des magnetischen Längsfeldes in der magnetischen Bewehrung noch steigern. Dies kann dadurch geschehen, dass die magnetische Bewehrung in Form von Drähten oder Bändern, die gut leitende Hülle ebenso in Form von Drähten (z. B. Flachdrähten) oder Bändern, jedoch in gegenläufigem Wicklungssinn zu der magnetischen Bewicklung aufgebracht werden. Dadurch wird nämlich erreicht, dass die magnetischen Längsfelder der Bewehrung in der gutleitenden Hülle zusätzliche Spannungen induzieren, welche den bereits vorhandenen Strom unterstützen. Durch diese magnetische Kopplung wird anderseits der Bleimantelstrom entsprechend herabgesetzt. Durch geeignete Wahl der Steigung der entgegengesetzt aufgebrachten Wicklungen lässt sich ein Optimum der Wirkung erzielen.
Die als Schutzleiter über der magnetischen Hülle aufgebrachten Drähte oder Bänder können selbst aus magnetischem Material bestehen, wodurch eine stärkere magnetische Belastung des inneren Bleimantels bewirkt wird. Die äusseren Drähte oder Bänder werden vorzugsweise aus einem Material höherer spezifischer Leitfähigkeit und gegebenenfalls geringerer Permeabilität, die inneren Drähte oder Bänder aus einem Material höherer Permeabilität ausgeführt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Erzielung hoher Schutzwirkung von Mänteln störender Starkstrom-oder gestörter Fernmeldekabel, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromwiderstand des Kabelmantels und seine magnetische Belastung derart bemessen werden, dass bei der stärkst vorkommenden Beeinflussung durch die Starkstromleitung die magnetische Feldstärke im Bewehrungseisen, bei der die Permeabilität ihren Höchstwert erreicht, nicht nennenswert überschritten wird.