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Schaltungsanordnung mit Kontaktmanometern zur Fehlerortsbestimmung
bei druckgasüberwachten Kabeln Es ist bekannt, Kabel, insbesondere luftraumisolierte
Fernmeldekabel, mittels einer Druckgasfüllung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit
durch Mantelfehler zu schlitzen. Ein solcher Schutz hat nur dann einen Sinn, wenn
es gelingt, den Mantelfehler zu finden, bevor die ganze Gasfüllung aus dem Kabel
entströmt ist, bevor also Feuchtigkeit in die Kabelseele eindringen und Störungen
verursachen kann.
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Ein immer mehr an Bedeutung gewinnendes Verfahren verwendet zu diesem
Zweck Kontaktmanometer, die in regelmäßigen Abständen in das Kabel eingebaut sind
(etwa 500m) und einen elektrischen Kontakt schließen, sobald der Gasdruck im Kabel
einen gewissen Wert unterschreitet. Dieser Kontaktschluß ermöglicht es, bei geeigneter
Schaltung das betreffende Kontaktmanometer einzumessen, das dem Fehlerort am nächsten
liegt und daher zuerst anspricht. Damit ist eilie Eingrenzung des Mantelfehlers
gegeben, der dann z. B. mit Hilfe von Gasspürgeräten gesucht wird.
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Für die Schaltung der Kontaktmanometer in den Kabeln gibt es, besonders
bei Fernmeldekabeln, zahlreiche Möglichkeiten. Im Prinzip sind die beiden Fälle
zu unterscheiden, daß a! für die Beschaltung besondere Signaladern zur Verfügung
stehen, b) die Einmessung der Manometer über Fernsprechadern erfolgt, die außerdem
für den Ferusprechbetrieb verwendet werden.
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Bei diesen bekannten Meßmethoden ist es wichtig, das ansprechende
Kontaktmanometer möglichst schnell nach der Kontaktgabe zu ermitteln. Durch den
Druckabfall im Kabel infolge des Entweichens des Gases durch die l,eckstelle des
Kabels werden nacheinander auch die übrigen Kontaktmanometer ansprechen, so daß
eine eindeutige Ortung der I,eckstelle nicht mehr möglich ist. Es wurde deshalb
auch schon eine automatische Meßanordnung vorgeschlagen, die sofort beim Druckabfall
das kontaktgebende Manometer anzeigt.
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Alle diese Anordnungen arbeiten nach dem Prinzip, daß der Wert des
Schleifenwiderstandes vom Meßort bis zu dem ansprechenden Manometer gemessen wird.
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Es ist leicht ersichtlich, daß bei Überwachung einer größeren Kabelstrecke
die Widerstandsunterschiede im Schleifenwiderstand von Manometer zu Manometer mit
zunehmender Entfernung vom Meßort verhältnismäßig kleiner werden.
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Bei den bisher bekannten Anordnungen wählte man die Widerstandsunterschiede
über die gesamte Kabellänge bei steigenden Widerstandswerten gleich groß.
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Daraus ergibt sich der Nachteil, daß die Unterscheidung zweier benachbarter
Widerstände bei hohen Werten verhältnismäßig schwierig ist und große Anforderungen
an die Meßgenauigkeit der Meßanordnung stellt. Das bedingt wiederum die Verwendung
kostspieliger Spezialmeßgeräte. Andererseits können
die Widerstandsunterschiede nicht
zu groß gewählt werden, da damit der Überwachungsbereich der Anordnung, insbesondere
bei automatisch arbeitenden Geräten, zu stark eingeschränkt würde.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile der hekannten Anordnungen und
ermöglicht mit einfachen Meßgeräten über große Kabellängen die genaue Ortung einer
Leckstelle in einem Kabel. Sie bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit Kontaktmanometern
zur Feblerortsbestimmung bei druckgasüberwachten Kabeln, insbesondere bei druckgasüberwachten
Fernmeldekabeln, bei der in regelmäßigen Abständen in das Kabel Manometer eingebaut
sind, die beim Ahsinken des Gasdruckes im Kabel unter einen festgelegten Wert einen
Kontakt zwischen zwei Signaladern und Erde, gegebenenfalls unter Vorschaltung eines
Widerstandes, schließen. Erfindungsgemäß ist zur Ermittlung des ansprechenden Kontaktmanometers
zu jedem Manometerkontakt ein sogenannter Kennwiderstand mit einem diskreten Widerstandswert
in Reihe geschaltet und dabei eine solche prozentuale Steigerung der aufeinanderfolgenden
Kennwiderstandswerte vorgenommen, daß die erforderliche Meßgenauigkeit zur Unterscheidung
zweier unmittelbar benachbarter Kenuwiderstände desselhen Stromkreises nahezu konstant
ist.
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In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt,
an denen die Erfindung näher erklärt werden soll.
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In der Fig. 1 ist eine Signalleitung 1 mit den Kontaktmanometern
Kr . . . K11 in bekannter Weise beschaltet. Die Kontaktmanometer erden beim Ansprechen
die Signalader 1. Mit dem Meßgerät 2 läßt sich dann durch die Widerstandsmessung
das kontaktgebende Manometer bestimmen.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die bekannte Beschaltung einer Fernmeldeleitung
mit Kontaktmanometern.
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Die Kontaktmanometer K1... Kn sind dabei so geschaltet, daß sie beim
Ansprechen über zwei gleiche Widerstände R den Fernsprechkreis 3 symmetrisch erden.
Die Einmessung des kontaktgebenden Manometers geschieht hierbei meist mit einer
Gleichstrombrücltenschaltung, z. B. in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Weise. Als
Rückleiter dient ein zweiter Fernsprecbkreis 4, der gegebenenfalls zur Vermeidung
von Nebensprechen über die Drosseln 5 in die Prüfschaltung einbezogen ist.
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Die bekannte Schaltung gemäß Fig. 3 dient dazu. sofort beim Ansprechen
eines Kontaktmanometers die Lage dieses Manometers automatisch anzuzeigen, bevor
noch andere NIanometer ansprechen können. Sie besteht im Prinzip aus einer Wheatstoneschen
Briickenschaltung. An Stelle des Anzeigegerätes wird hier jedoch ein Relais 6 angewendet.
Der eine Brückenzweig wird durch das mit den Kontaktmanometern K1...Kn beschaltete
Signalsystem 1 gebildet, während in einem zweiten Brückenzreig von einem Drehwähler
7 verschiedene Vergleichswiderstände eingeschaltet werden. Beim Ansprechen eines
Alanometers wird der Drehwähler 7 von dem Relais 6 so lange in Tätigkeit gesetzt,
bis er den richtigen Vergleichswiderstand eingeschaltet und damit den Nullzweig
der Brücke stromlos gemacht hat. Die Stellung des Drehzählers kennzeichnet dann
das gesuchte Manometer.
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Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Beschaltung einer Signalleitung
mit Kontaktmanometern K1...Kn und Keunwiderständen R1 . . . R". Die Meßanordnung
ist der Einfachheit halber nur durch durch das Nießgerät 2 und die Batterie P angedeutet.
Selbstverständlich kann an seine Stelle eine automatische Meßanordnung wie in Fig.
3 treten. Da die Meßanordnung zu dem Verständnis der Erfindung nicht erforderlich
ist. ist in allen folgenden Figuren jeweils der einfache Fall des Meßgerätes 2 angenommen.
Die Kontaktmanometer K1...Kn erden bei Kontaktgabe die Signalader 1, wobei jeweils
die Kenuwiderstände .... . Rn in den Meßkreis einbezogen sind. Mit dem Meßinstrument
2 kann dann der entsprechende Schleifenwiderstand gemessen werden. Die Widerstandswerte
der Kennwiderstände sind nun gemäß der Erfindung so gestuft, daß der Kennwiderstand
eines jeden Kontaktmanometers jeweils um einen bestimmten Prozentsatz größer ist
als der des, vom Meßort aus gesehen, vorhergehenden Kontaktm anometers.
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Durch entsprechende Wahl der Widerstandsstufung kann man die relativen
Widerstandsunterschiede so bestimmen, daß zum sicheren Erkennen eines Manometers
eine große N'Ießungenauigkeit zugelassen werden kann.
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Fig. 5 zeigt die Anwendung der Erfindung auf Ferumeldeadern. Wie
in Fig. 2 erden die Kontaktmanometer Kl . . . Kn den Fernsprechkreis symmetrisch
über zwei jeweils gleiche Widerstände R1...Rn.
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Jedoch sind hier die zu den einzelnen Kontaktmanometern gehörenden
Widerstandspaare R1...Rn von einander verschieden und in einem bestimmten Verhältnis
abgestuft. Die Ortung kann auch hier durch eine einfache Widerstandsmessung oder
mittels einer automatischen Meßanordnung erfolgen, wobei durch entsprechende Ahstufung
der Widerstandswerte die Meßungenauigkeit relativ groß gehalten werden kann. ohne
dabei die Sicherheit der Ortsbestimmung eines Manometers zu gefährden.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen je ein Ausfiihrungsbeispiel für die Anwendung
der Erfindung bei mindestens zwei
vorhandenen Signaladern bzw. Fernsprechpaaren.
Um den Zweck dieser Schaltung zu erklären, genügt die Erläuterung der Fig. 6, da
Fig. 7 die analoge Anwendung auf Fernsprechadern darstellt.
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In die beiden gleichen Signalkreise 1 werden Kontaktmanometer K1...Kn
und Kennwiderstände Rt . . . Rn eingebaut, und zwar gemäß einer Weiterbildung der
Erfindung mit einer solchen räumlichen Anordnung, daß die Kontaktmanometer der beiden
Signalkreise in überspringender Reihenfolge angeordnet sind. Dabei ist der Aufbau
der Kontaktelemente in beiden Signalkreisen der gleiche. Vom Meßgerät 2 aus gesehen,
haben die Kennwiderstände mit gleichen Indizes also gleiche Widerstandswerte. Diese
Anordnung hat den besonderen Vorteil. daß man von einem Meßort aus den Mantelfehler
von zwei Seiten her eingrenzen kann, indem man die vor und hinter dem Mantel fehler
beiden nächstliegenden Manometer ermittelt. was man sehr vorteilhaft mit einer entsprechend
gebauten automatischen ASeßbrücke erreichen kann. Da die beiden den Fehlerort eingrenzenden
Nanometer iII verschiedenen Signalkreisen liegen, wird ihre Einmessung nicht durch
gegenseitiges Parallelschalten ihrer Widerstände gestört.
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Bei den beschriebenen Kontaktmanometerschaltungen ist die Größe des
von einem Meßgerät überwachbaren Bereiches bei vorgegebenem Älanometeralistand zunächst
durch den größten Kennwiderstand und die Aiizahl der Widerstandsstufen hestimmt,
die von einem automatischen Gerät mit Sicherheit gemessen werden können. Im Hinblick
auf eine möglichst wirtschaltliche Überwachung ist es jedoch wünschenswert, eine
große Kabelstrecke von einem Gerät aus zu überwachen.
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Fig. 8 zeigt ein Beispiel dafür, wie man gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung den von einem Meßgerät überwachbaren Bereich vergrößern kann.
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Voraussetzung ist, daß genügend Signaladern bzw.
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Fernsprechaderpaare zur Verfügung stehen. Die Schaltung besteht im
Prinzip in der abschnittsweisen Wiederholung der nach Fig. 6 beschriebenen Schaltanordnung.
Die Grenze der Abschnitte ist wie oben angegeben festgelegt. Besonders vorteilhaft
läßt sich diese Schaltung bei symmetrischen Trägerfrequenzanlagen, in denen durch
die Verstärkerfelder eine regelmäßige Aufteilung des Kabels in relativ kurze Strecken
vorgegeben ist, anwenden.
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Nach Fig. 8 ist eine Kabelstrecke mit zwei Vierern 5 und 6 und zwei
VerstäHeerfeldern 7 und 8 angenommen. Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung
wird zur Erweiterung des tSberwachungsi)ereiches im ersten Verstärkerfeld der Vierer
5 mit den AnZeigeelementen beschaltet. In dem daran angrenzenden Verstärkerfeld
8 wird der Vierer 6 in der gleichen Weise beschaltet. Beide Felder werden von einem
Meßort aus überwacht. Das WIeßgerät 2 wird mit Hilfe einer Anrufsucherschaltung
9 auf diejenige I.eitung geschaltet, in der ein Kontaktmanometer angesprochen hat.
Der beschaltete Vierer 5 kann direkt mit der l\Leßanordnwlg verbunden werden, während
der im zweiten Verstärkerfeld beschaltete Vierer 6 über den nicht beschalteten Vierer
6 des ersten Verstärkerfeldes mit der Meßanordnung verbunden werden kann.
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Die Widerstandswerte der Kennwiderstände im zweiten Verstärkerfeld
werden zweckmäßigenveise so bemessen, daß sie in Reihe mit dem Schleifenwiderstand
der Verbindungsleitungen dieselben Gesamtwiderstandswerte haben wie jeweilig die
entsprechenden Kennwiderstände im ersten Verstärkerfeld. In Fig. 8 ist eine direkte
galvanische Verbindung des WIeßgerätes
2 an die Mitten der Übertrager
10 angenommen.
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Falls die Mittensymmetrie der Übertrager die erforderliche Nebensprechdämpfung
nicht garantiert, kann die Anschaltung auch über Drosseln erfolgen. Das gleiche
gilt für die gleichstrommäßige Durchschaltung des Vierers 6 von Verstärkerfeld 8
nach Verstärkerfeld 7.
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Analog kann man auch eine Erweiterung des Überwachungsbereiches bei
Verwendung von mehreren Signaladern erzielen. Der prinzipielle Aufbau der Schaltung
unterscheidet sich nicht von dem der Fig. 8.
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Im ersten Abschnitt wird das eine Signaladerpaar und im zweiten Abschnitt
das andere Signaladerpaar mit den Anzeigeelementen beschaltet.
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Fig. 9 zeigt ein Beispiel hierfür, wobei nach einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung eine besonders vorteilhafte Durchschaltung vom ersten zum zweiten
Abschnitt angegeben ist. Danach liegen die Kontaktmanometer jeweils zwischen zwei
Signaladern, also nicht zwischen Signalader und Erde. Will man nun den in Fig. 6
aufgezeigten Vorteil erreichen, so müssen alle vier Signaladern in jedem Überwachungsabschuitt
in die Meßanordnung mit einbezogen werden. Soll aber der Überwachungsbereich vergrößert,
z. B. verdoppelt werden, dann müssen die Kontaktmanometer mit den Kenuwiderständen
des einen tSberwachungsabschnittes aus dem Meßkreis des anderen Überwachungsabschnittes
herausgehalten werden, und umgekehrt. Zur Lösung dieser Aufgabe zeigt Fig. 9 ein
Beispiel.
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Es sind die vier Signaladern a, b, c, d angenommen.
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Die Beschaltung mit den Anzeigelementen erfolgt abwechselnd zwischen
den Adern a, b und c, d. Nach Erreichen der Grenze der überwachbaren Kabelstrecke
werden nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwei Adern, z. B. b und c,
gekreuzt, so daß die Beschaltung in dem angrenzenden Abschnitt zwischen den Adern
a, c und b, d erfolgt.
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Man erkennt, daß die Signaladern des ersten Abschnittes als Verbindungsleitungen
zu den Signaladern des zweiten Abschnittes dienen, ohne daß die Anzeigeelemente
des ersten Abschnittes in die Meßleitung des zweiten Abschnittes einbezogen sind.
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Die erfindungsgemäße Erweiterung des tV)erwachungsbereiches ist nicht
auf eine Verdoppelung des Bereiches beschränkt, falls nur genügend Signaladern bzw.
Fernsprechadern zur Verfügung stehen.
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So lassen sich bei Verwendung von mehreren Signaladern durch geeignete
Kreuzungen der Adern nach jeweils einem überwachbaren Bereich drei, vier und mehr
Abschnitte von einem Meßort aus überwachen.
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Die Erweiterung auf mehrere Abschnitte bedingt bei der Verwendung
von Fernsprechadern als Meßleitungen eine entsprechende Anrufsucherschaltung. Eine
obere Grenze für die Größe des von einem Meßgerät aus überwachbaren Bereiches ist
durch den Schleifenwiderstand der Meßleitung einschließlich der Kennwiderstände
gegeben.
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Die Erfindung weist gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen
mit Kontaktmanometern zur Fehlerortsbestimmung bei druckgasüberwachten Kahefen den
Vorteil auf, daß es durch geleignete Wahl der Kennwiderstandswerte entlang des Kabels
sowie deren besondere Anordnung und Beschaltung möglic'.l ist, mit handelsüblichen,
einfachen Meßgeräten ent-
weder die Genauigkeit der Fehlerortung wesentlich zu erhöhen
oder unter Verzicht auf eine größere Genauigkeit gegebenenfalls den Überwachungshereich
entsprechend zu vergrößern.
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PATENTANSPRtJCH: 1. Schaltungsanordnung mit Kontaktmanometern zur
Fehlerortsbestimmung bei druckgasüberwachten Kabeln, insbesondere bei druckgasüberwachten
Ferumeldekabeln, bei der in regelmäßigen Abständen in das Kabel Manometer eingebaut
sind, die beim Absinken des Gasdruckes im Kabel unter einen festgelegten Wert einen
Kontakt zwischen zwei Signaladern und Erde, gegebenenfalls unter Vorschaltung eines
Widerstandes, schließen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittelung des ansprechenden
Kontaktmanometers (K, . . . Kn) zu jedem Manometerkontakt ein sogenannter Kennwiderstand
..... . Rn) mit einem diskreten Widerstandswert in Reihe geschaltet ist und daß
eine solche prozentuale Steigerung der aufeinanderfolgenden Kennwiderstandswerte
vorgenommen ist, daß die erforderliche Meßgenauigkeit zur Unterscheidung zweier
unmittelbar benachbarter Kennwiderstände desselben Stromkreises nahezu konstant
ist.