Anordnung zum Schutz von Fernmeldekabeln gegen induktive Beeinflussung durch Starkstromanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Schutz von Fernmeldekabeln gegen induktive Beeinflussung durch Starkstromanlagen, bei der zur Erhöhung der magnetischen Kopplung zwischen den Fernmeldeleitungen und dem metallischen Kabelmantel oder einem speziellen Leiter an wenigstens einer Stelle innerhalb oder ausserhalb des induktiven Einflussbereiches der Starkstromanlagen die Fernmeldeadern, sowie der Kabelmantel oder der spezielle Leiter mit einem Magnetkern magnetisch gekoppelt sind, so 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 andererseits in den Fernmeldeadern induzierten Spannungen weitgehend kompensieren.
Die magnetische Kopplung kann dadurch erreicht werden, dass die Fernmeldeadern mit dem Kabelmantel oder dem speziellen Leiter in ein oder mehreren Windungen um den Magnetkern gelegt sind.
Gemäss der Erfindung ist zur Verbesserung der Schutzwirkung der Kabelmantel oder der spezielle Leiter unterbrochen und an die Unterbrechungsstelle eine Wicklung angeschlossen und induktiv mit dem Magnet- kern gekoppelt. Dabei befindet sich die Unterbrechung vorzugsweise an der Stelle, an der die Anordnung am Kabel angebracht ist.
Die Verbesserung der Schutzwirkung beruht dabei auf Ausnutzung der elektrischen Resonanz, der Transformation der Resonanzkapazität, der transformatorischen Anpassung der Schutzeinrichtung an den Primärkreis des zu schützenden Kabels und der im Beeinflussungsfall am unterbrochenen Primärleiter anstehenden Spannung.
Bei der Anordnung nach dem Schweizer Patent 368 838, die bereits eine sehr gute Schutzwirkung hat, besteht noch ein Nachteil darin, dass die Impedanz, welche in den Primärkreis der durch den Kabelmantel des zu schützenden Kabels mit Erde als Rückleiter gebildet wird, eingeschaltet ist, nicht beliebig gross gemacht werden kann. Ausserdem ist der Schutzbereich dieser Anordnung bei Kabeln mit nicht isolierender Aussenhülle infolge des Nebenschlusses über das Erdreich auf die sogenannte Wirklänge begrenzt.
Dementsprechend hat die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung folgende Aufgabe:
1. Die Impedanzen der Schutzeinrichtungen, gemäss Schweizer Patent 368 838, zu vergrössern und gegebene Impedanzen an den Primärstromkreis des zu schützenden Kabels anzupassen.
2. Durch geeignete Massnahmen den Aufwand an den zur Resonanz notwendigen Kondensatorkapazitäten zu verringern, wie es besonders bei der Resonanz von Schutzinduktivitäten mit einer Windung und geschnittenen Magnetkernen notwendig ist.
3. Durch Unterbrechen des Kabelmantels oder dessen Ersatzleiters und Überbrückung der Unterbrechungsstelle durch geeignete Mittel, wie Wicklungen oder Zwischentransformatoren, die Spannung zu vergrössern.
4. Durch Verwendung eines Zwischentransformators die am geöffneten Primärkreis anstehende Spannung erhöht an die Schutzeinrichtung nach dem Schweizer Patent 368 838 zu geben, mit dem Ziel, die Wirklänge zu vergrössern.
Diese Aufgaben werden durch die Anordnung gemäss der Erfindung gelöst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 und 3 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1: Eine Schutzeinrichtung mit einer sekundären Wicklung, bei der der Kabelmantel bei 2 unterbrochen ist und die dadurch anstehende Spannung ausgenutzt wird. Da diese Spannung nur bei hoher Impedanz der Schutzeinrichtung erhalten bleibt, wird durch Aufbringen einer Wicklung 7 eine hohe Induktivität erzeugt. Diese Wicklung 7 besitzt somit mindestens zwei Windungen, sie kann aber auch mehr als zwei Windungen aufweisen.
Figur 2: Eine Schutzeinrichtung mit einer sekundären Wicklung und einer Unterbrechung 2 des Kabelmantels 1 wie zu Figur 1 erläutert. Hierbei wird die niedrige Impedanz der Schutzeinrichtung durch den zusätzlichen Transformator 8 vergrössert und dessen Wicklung WO an die Unterbrechung 2 des Kabelmantels 1 gelegt.
Fig. 3: Eine Schutzeinrichtung mit mehr als einer Windung, bei der der Kabelmantel bei 2 unterbrochen ist und die dadurch anstehende Spannung ausgenutzt wird. Zur Vergrösserung der an der Schutzeinrichtung zur Kompensation benötigten Spannung wird hier die an der Unterbrechungsstelle anstehende Spannung mittels eines besonderen Transformators 9 vergrössert und an die Primärwicklung der Schutzeinrichtung gelegt. Dadurch wird eine Vergrösserung der Wirklänge erzielt.
Bei den Anordnungen nach Figur 2 und 3 sind die Windungszahlen der Transformatorwicklungen W1 und Wn ungleich und zwar im allgemeinen W1 grösser als W.2. In besonderen Fällen kann aber zur optimalen Kompensation auch W2 grösser als W1 werden, z. B.
mit Rücksicht auf die Sättigung des Magnetkernes 3.
Mit den in Figur 1 bis Figur 3 angegebenen Massnahmen werden folgende Vorteile erzielt:
Figur 1: Diese Schaltung gestattet durch geeignete Wahl der Windungszahl W der Wicklung 7 eine optimale Kompensationswirkung bei einem gegebenen Widerstand des Primärkreises zu erreichen.
Figur 2: Die Wirkungen der Wicklung 7 in Figur 1 können auch durch den besonderen Transformator 8 erreicht werden. Ein nachträglicher Einbau des Transformators 8 ist leichter durchführbar als ein nachträglicher Einbau der Wicklung 7 gemäss Figur 1.
Figur 3: Bei Schutzeinrichtungen gemäss Figur 3 wird durch mehrere Windungen des Kabels um den Magnetkern 3 eine genügend grosse Impedanz der Schutzeinrichtung erreicht. Bedingt durch die begrenzte Wirklänge bei Kabeln mit nicht isolierender Aussenhülle kann die grosse Induktivität der Schutzeinrichtung nicht voll ausgenutzt werden. Mit dem besonderen Transformator 9 kann durch Hochtransformieren der an der Unterbrechung 2 des Kabelmantels 1 anstehenden Spannung eine grössere Kompensationsspannung an die Primärwicklung der Schutzeinrichtung gelegt werden.
Ferner ist der zusätzliche Transformator 9 leicht nachträglich an die Schutzeinrichtung anzuschliessen.
Arrangement for the protection of telecommunication cables against inductive influences from high voltage systems
The invention relates to an arrangement for protecting telecommunication cables against inductive interference from high-voltage systems, in which the telecommunication wires, to increase the magnetic coupling between the telecommunication lines and the metallic cable sheath or a special conductor at at least one point within or outside the inductive area of influence of the high-voltage systems, as well as the cable sheath or the special conductor are magnetically coupled with a magnetic core, so that the voltages induced in the telecommunication wires by the high current on the one hand and the voltages induced in the telecommunication wires by the current flowing in the metallic jacket or the special conductor on the other hand largely compensate each other.
The magnetic coupling can be achieved by laying the telecommunication wires with the cable jacket or the special conductor in one or more turns around the magnetic core.
According to the invention, in order to improve the protective effect, the cable sheath or the special conductor is interrupted and a winding is connected to the interruption point and inductively coupled to the magnet core. The interruption is preferably located at the point at which the arrangement is attached to the cable.
The improvement of the protective effect is based on the utilization of the electrical resonance, the transformation of the resonance capacitance, the transformer adaptation of the protective device to the primary circuit of the cable to be protected and the voltage present on the interrupted primary conductor in the event of interference.
With the arrangement according to Swiss Patent 368 838, which already has a very good protective effect, there is another disadvantage that the impedance, which is formed in the primary circuit formed by the cable sheath of the cable to be protected with earth as the return conductor, is switched on cannot be made arbitrarily large. In addition, the protected area of this arrangement is limited to the so-called effective length in the case of cables with a non-insulating outer sheath due to the shunt via the ground.
Accordingly, the arrangement according to the present invention has the following task:
1. To increase the impedances of the protective devices in accordance with Swiss Patent 368 838 and to adapt the given impedances to the primary circuit of the cable to be protected.
2. Using suitable measures to reduce the cost of the capacitor capacitances required for resonance, as is particularly necessary for the resonance of protective inductances with one turn and cut magnetic cores.
3. To increase the voltage by interrupting the cable jacket or its substitute conductor and bridging the interruption point by suitable means such as windings or intermediate transformers.
4. By using an intermediate transformer, the voltage present at the open primary circuit can be increased to the protective device according to Swiss patent 368 838, with the aim of increasing the effective length.
These objects are achieved by the arrangement according to the invention.
Exemplary embodiments of the invention are shown in FIGS. 1 and 3 and are described in more detail below.
Show it:
Figure 1: A protective device with a secondary winding in which the cable jacket is interrupted at 2 and the resulting voltage is used. Since this voltage is only maintained if the protective device has a high impedance, a high inductance is generated by applying a winding 7. This winding 7 thus has at least two turns, but it can also have more than two turns.
FIG. 2: A protective device with a secondary winding and an interruption 2 in the cable jacket 1 as explained in relation to FIG. Here, the low impedance of the protective device is increased by the additional transformer 8 and its winding WO is placed on the interruption 2 in the cable jacket 1.
Fig. 3: A protective device with more than one turn, in which the cable sheath is interrupted at 2 and the resulting voltage is used. To increase the voltage required at the protective device for compensation, the voltage present at the interruption point is increased by means of a special transformer 9 and applied to the primary winding of the protective device. This increases the effective length.
In the arrangements according to FIGS. 2 and 3, the number of turns of the transformer windings W1 and Wn are unequal, and in general W1 is greater than W.2. In special cases, however, W2 can also be greater than W1 for optimal compensation, e.g. B.
with regard to the saturation of the magnetic core 3.
With the measures indicated in Figure 1 to Figure 3, the following advantages are achieved:
FIG. 1: This circuit allows an optimal compensation effect to be achieved for a given resistance of the primary circuit by a suitable choice of the number of turns W of the winding 7.
FIG. 2: The effects of the winding 7 in FIG. 1 can also be achieved by the special transformer 8. A subsequent installation of the transformer 8 is easier to carry out than a subsequent installation of the winding 7 according to FIG. 1.
Figure 3: In protective devices according to Figure 3, a sufficiently large impedance of the protective device is achieved by several turns of the cable around the magnetic core 3. Due to the limited effective length of cables with a non-insulating outer sheath, the high inductance of the protective device cannot be fully utilized. With the special transformer 9, a larger compensation voltage can be applied to the primary winding of the protective device by stepping up the voltage present at the interruption 2 in the cable jacket 1.
Furthermore, the additional transformer 9 can easily be subsequently connected to the protective device.