Anordnung zum Schutze von Fernmeldekabeln gegen induktive Beeinflussung durch Starkstromanlagen Starkstromanlagen, z. B. Wechselstrombahnen, Gleichstrombahnen mit starken Oberwellen, Hoch spannungsleitungen, insbesondere mit starrer Erdung des Stempunktes, induzieren in den Fernsprech- und Signaladern von in ihrer Nähe befindlichen Fern meldekabeln Spannungen, welche zu einer Gefähr dung der die Fernineldekreise benutzenden Personen, mindestens aber zu Störungen des Signal- und Fern sprechbetriebes, führen können.
Bei Femmeldekabeln mit metallischem Kabelmantel hat man derartige Stö rungen schon dadurch herabzusetzen versucht, dass man für die Umhüllung bzw. Bewehrung einen<B>ge-</B> eigneten magnetischen Werkstoff benutzte und die Form einer solchen Umhüllung so wählte, dass da durch die magnetische Kopplung zwischen dem ge erdeten metallischen Kabelmantel und den Fern- meldeadem vergrössert wurde.
In manchen Fällen, nämlich bei starken induk tiven Einwirkungen der Starkstromanlage, erfordert die Herabsetzung der Fremdspannungen in den Fern meldeadern einen ausserordentlich grossen Aufwand für eine geeignete Umhüllung des Kabelmantels. Das Mittel einer entsprechend gestalteten bzw. verstärkten Bewehrung lässt sich im übrigen bei bereits verlegten Fernmeldekabeln nicht ohne weiteres anwenden, etwa wenn durch den Neubau einer Starkstromanlage die Störspannungen einen gefährlichen Wert überschrei ten. Solche Neubauten sind aber im Zuge der fort schreitenden Elektrifizierung der Eisenbahnen und des Ausbaues der Stromverteilungsnetze nichtselten.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, bei neuen Fernmeldekabelanlagen mit geringem wirtschaftlichem Aufwand einen Schutz der Fernmeldekabel gegen Starkstrombeeinflussung zu erreichen.
Ein weiteres Ziel ist, bei bestehenden Fernmelde- kabelanlagen, die durch Neuerrichtung bzw. Umge- staltung von Starkstromanlagen gefährdet würden, zu vermeiden,
dass die Fernmeldekabel umgelegt bzw. neu verlegt werden müssen oder zur genügenden Her absetzung der Gefährdung durch induzierte Span- nun-en etwa die an die Kabel angeschlossenen Schal tungen geändert oder ein Einleiterbetrieb mit Erd- rückleitung auf einen Zweileiterbetrieb umgestellt werden muss.
Die erfindungsgemässe Anordnung bei im Einfluss- bereich von Starkstromanlagen liegenden Fernmelde kabeln ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der magnetischen Kopplung zwischen den Fernmelde leitungen und dem metallischen Kabelmantel oder einem speziellen Leiter an einer oder mehreren Stel len innerhalb oder ausserhalb des induktiven Einfluss- bereiches der Starkstromanlagen die Fernmeldeadern mit dem Kabelmantel oder dem speziellen Leiter in mehreren Windungen um einen Magnetkern derart gelegt sind,
dass sich die durch den Starkstrom in den Fernmeldeadern einerseits induzierten Spannungen und die durch den im metallischen Mantel oder dem speziellen Leiter fliessenden Strom anderseits in den Fermneldeadern induzierten Spannungen weitgehend kompensieren.
Da die magnetische Kopplung zwischen Kabel mantel und Fermneldeadem mit dem Quadrat der Windungszahl wächst und bei der bekannten magne tischen Umhüllung des Kabelmantels aber die Kopp lung zwischen Mantel und Fernmeldeadern in dem hier dargelegten Sinne nur einer Windungszahl w<B><I>=</I> 1</B> entspricht, so ergibt sich, dass zur Erzielung eines bestimmten Effektes bezüglich der Verminderung der in den Fernmeldeadern wirksamen induzierten Span nung viel weniger magnetisch, hochwertiges Eisen benötigt wird. Bei der neuen Anordnung brauchen ausserdem die Wirkwiderstände der Kabelmäntel nicht mehr so klein gehalten zu werden, z.
B. können Aluminiummäntel oder ein besonderer Kupferleiter unter dem Bleimantel von Kabeln entfallen.
Bei hochpaarigen Kabeln ist es zuweilen schwie rig, das Kabel als Ganzes in mehreren Windungen um den Magnetkern zu wickeln. Um die erforderlichen Windungen zur Kopplung zwischen Kabelmantel und Femmeldeader zu erhalten, kann man den Kabel mantel durch einen geeigneten isolierten Leiter er setzen und diesen um den Magnetkern wickeln; auch die Fernmeldeadern kann man in mehrere Bündel auf teilen, und jedes dieser Bündel für sich und im glei chen Windungssinne wie den isolierten Leiter um den Magnetkern wickeln.
Die Magnetkerne mit den Kabelwicklungen bil den Spulen, welche man in geeignete Gehäuse ein- die bauen den kann. Originalkabeln An diese Spulen entsprechen, können Kabelstümpfe angeschlossen <B>'</B> sein. Hat die Spule ein Metallgehäuse, so wird der metallische Kabelmantel vorteilhaft isoliert in dieses Gehäuse eingeführt.
Wenn andere in der Nähe des Fernmeldekabels befindliche Anlagen Nebenschlüsse zum Kabelmantel bewirken, oder der Wirkwiderstand für den Mantel stromkreis des zu schützenden Kabels hoch ist, so wird zweckmässig ein besonderer isolierter Leiter mit ausreichendem Querschnitt in der Beeinflussungszone parallel zum Kabel derart ausgelegt, dass der in ihm fliessende Strom an der Spule die Fremdspannungen in den Fernmeldeadern kompensiert, wobei an den Enden der Beeinflussungszone der Hilfsleiter gut ge erdet ist.
Bei neu zu verlegenden g Fernmeldekabeln kann man die Auslegung eines Hilfsleiters vermeiden, wenn der metallische Kabelmantel einen Kunststoffüberzug bzw. Kunststoffmantel erhält, der die Nebenschlüsse unterbindet. In solchen Fällen wird der metallische Kabelmantel zu beiden Seiten der Beeinflussungszone gut geerdet.
Um die im Zuge der Entwicklung immer mehr in den Vordergrund g tretenden Fernmeldekabel ohne äusseren Metallmantel, das heisst nur mit Kunststoff mantel, auf dieselbe Weise gegen Beeinflussung zu schützen, kann im Kabelkern oder in der äusseren Peripherie der Kabelseele ein besonderer isolierter Lei ter oder eine Leitergruppe entsprechenden Quer schnitts vorgesehen werden, die elektrisch die Funk tion des metallischen Kabelmantels übernehmen, an den Enden der Beeinflussungszone bzw. an den Enden der Kabelanlage gut geerdet und in der Spule mit den Fernmeldeleitungen des Kabels um den Magnetkern gewickelt ist.
Kann man in bestehenden Femmeldekabeln, die durch neue Elektrifizierungsanlagen gefährdet werden, auf eine entsprechende Anzahl von Leitergruppen verzichten, so können diese als Hilfsleiter zur Ver stärkung der Funktion des metallischen Kabelmantels herangezogen und an den Enden der Beeinflussungs zone geerdet werden. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. <B>1</B> schematisch Fernmeldekabel und induzie rende Starkstromleitung, Fig. 2 zeigt die Anordnung eines an mehreren Stellen um einen magnetischen Kern gelegten Fern meldekabels.
Fig. <B>3</B> zeigt eine ähnliche Anordnung.
Fig. 4 ist ein Querschnitt durch ein Fernmelde kabel, Fig. <B>5</B> ein Querschnitt durch ein anderes Fern meldekabel.
Fig. <B>6</B> ist eine vergleichende graphische Darstel lung.
In den Fig. <B>1,</B> 2 und<B>3</B> ist mit<B>10</B> jeweils die indu zierende Starkstromleitung bezeichnet. Der Pfeil deutet die Richtung des darin jeweils fliessenden Stromes an.
In Fig. <B>1</B> ist mit 12 der Mantel und mit<B>13</B> eine Fernmeldeaderdes Fernmeldekabels dargestellt. über die Erdverbindung<B>26</B> des Kabelmantels fliesst ein durch Induktion von der Starkstromleitung<B>10</B> her rührender Strom I",. Fig. <B>1</B> zeigt, wie bisher vielfach der auf Induktion in den Kabeladern beruhende Strom herabgesetzt würde, wobei eine aus einem ferro- magnetischen Material bestehende Bewehrung<B>25</B> um das Kabel gewickelt und so eine Verkettung des im Kabelmantel 12 einerseits und des in der Fernmelde ader<B>13</B> anderseits fliessenden Stromes bewirkt worden ist.
Eine stärkere Kopplung zwischen den im Kabel mantel und in den Fernmeldeadern fliessenden Strö men wird gemäss der Erfindung bei der Anordnung nach Fig. 2 dadurch erreicht, dass das Fernmeldekabel <B>11</B> mit dem Mantel 12 und den Fernmeldeadern<B>13</B> in gewissen Abständen um den Magnetkern 14 ge führt wird. Fliesst in der induzierenden Stromleitung <B>10</B> der Strom in der auf Fig. 2 angegebenen Richtung, so gibt der Pfeil<B>18</B> die Richtung an, in der im Kabel mantel ein Strom fliesst, der von der durch die Stark stromleitung induzierten Spannung herrührt. Der Pfeil<B>15</B> deutet den magnetischen Fluss im Kern an.
In Fig. 2 ist das Kabel nur mit zwei Windungen um den Kern geführt; im allgemeinen muss die Win- dungszahl höher sein. Sie kann bei fünf, zehn oder fünfzehn Windungen, sie kann auch wesentlich höher liegen. Da die Kopplung proportional etwa zum Quadrat der Windungszahl wächst, lassen sich auf diese Weise sehr starke Verkettungen zwischen dem Kabelmantel und den Fernmeldeadern erreichen.
Die Form und das Ferromagnet,ikum des Magnetkernes 14 müssen so gewählt sein, dass für den in Frage kom menden Spannungsbe,reich das Produkt aus Permeabi- lität des Magnetkernes und Amperewindungen des Mantelstromes möglichst gross ist.
Bei der Anordnung nach Fig. <B>3</B> ist wiederum das Kabel<B>11</B> in mehreren Windungen um den magneti schen Kern 14 geführt. Parallel zu dem Fernmelde kabel ist aber hier ein Hilfsleiter<B>16</B> verlegt. Dieser ist von Erde isoliert und hat einen geringen Ohmschen Widerstand. Der Hilfsleiter<B>16</B> ist an den Enden ge erdet. Seine einzelnen Teile sind in der Nähe des magnetischen Kerns 14 mit dem Kabelmantel 12 ver bunden. Eine solche Anordnung kommt insbesondere dann in Frage, wenn andere in der Nähe des Fern meldekabels befindliche Anlagen durch Nebenschluss den Mantelstrom von den Spulen fernhalten. Zusätz lich kann in diesem Fall, z.
B. an den mit<B>17</B> bezeich neten Stellen, der Kabelmantel elektrisch unterbro chen sein so dass der im Hilfsleiter fliessende Strom allein die Kompensation der Fremdspannungen in den Fernmeldeadern bewirkt.
Ein besonderer Vorteil der neuen Anordnung besteht darin, dass man sie, wie schon erwähnt, bei bereits verlegten Fernmeldekabeln nachträglich an bringen kann, z. B., wenndurch die Errichtung einer induzierenden Starkstromanlage ein Bedürfnis dafür entsteht.
Bei Fernmeldekabeln ohne Metallmantel, das heisst bei Kabeln mit reinem Kun#ststoffmantel, kann man als Ersatz des metallischen Kabelmantels längs der Zone der Starkstrombeeinflussung einen beson deren isolierten Leiter oder eine Leitergruppe im Kern des Fernmeldekabels verwenden. Ein solcher Leiter bzw. eine solche Leitergruppe übernehmen elektrisch die Funktion eines metallischen Kabel mantels.
In Fig. 4 ist ein Fernmeldekabel mit einem Kunst stoffmantel<B>19</B> dargestellt. Die im Kern befindliche Leitergruppe 20 dient hier als Ersatz des metallischen Kabelmantels. Diese Leitergruppe wird mit den Fern meldeadern um die Magnetkerne gewickelt. An den Enden der Beeinflussungszone werden diese beson ders isolierten Leiter oder Leitergruppen 20 gut ge erdet.
In Fig. <B>5</B> ist ebenfalls ein Querschnitt durch ein Fernmeldekabel mit Kunststoffmantel<B>19</B> dargestellt. Hier werden die im Querschnitt gestrichelt gezeich neten, in der äusseren Peripherie des Fernmeldekabels liegenden Leiter 21 als Ersatz eines metallischen Man tels benutzt, indem sie mit den Fernmeldeadern um die Magnetkerne gewickelt und an den Enden der Beeinflussungszone gut geerdet werden.
In Fig. <B>6</B> ist die Wirkung einer Anordnung nach Fig. 2 der Wirkung einer normalen Stahlbandbeweh- rung 14, wie sie sich bei einer Anordnung nach Fig. <B>1</B> ergibt, gegenübergestellt.
Auf der Abszisse ist die von einer Starkstrom anlage im Mantel des Fernmeldekabels induzierte Spannung E", in Volt[kra aufgetragen, auf der Ordi nate der Reduktionsfaktor, das heisst der Quotient aus der Spannung der Fernmeldeader<B>E.,</B> und der Spannung im Mantel E.. Die Wirkung der neuen Anordnung ist durch die Kurve<B>23,</B> die Wirkung der alten Anordnung (nach Fig. <B>1)</B> mit stahlbandbewehr- tern Kabel ist in Kurve 24 dargestellt.
Es ergibt sich, dass durch die neue Anordnung die Grösse r, der so- genannte Reduktionsfaktor, erheblich herabgesetzt wird.