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Meßanordnung zur Ermittlung von Mantelfehlern bei druckgasüberwachten
Kabeln Während bei Papierkabeln das Eindringen von Feuchtigkeit bei Mantelfehlern
durch das Aufquellen der Papierlagen begrenzt ist, können bei modernen Kabeln, die
zum Teil mit nicht hygroskopischen Isolierstoffen ausgerüstet sind oder großen Hohlräume
innerhalb des Kabelquerschnittes enthalten, z. B.
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Koaxialkabel, Wassermengen von einer Fehlerstelle nus ungehindert
in größere Längen des Kabels eindringen und einen längeren Betriebsausfall der mit
großen Sprechkreiszahlen belegten Kabel und kostspielige Instandsetzungsarbeiten
verursachen. Um derartige Betriebsstörungen zu vermeiden, sind solche Kabel mit
Druckgas, z. B. Stickstoff, Kohlensäure, Wasserstoff oder trockener Luft, gefüllt.
Hierbei ist es nun erforderlich, geeignete Methoden zu finden, mit deren Hilfe man
den genauen Ort einer Leckstelle im Kabel feststellen kann, bevor die ganze Gasfüllung
des Kabels ausgeströmt ist und Feuchtigkeit eindringt.
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Es ist bekannt, durch Druckmessungen an verschiedenen Stellen des
Kabels eine Druclverteilungskurve aufzustellen und aus dieser Kurve die Fehlerstelle
zu ermitteln. Hierzu werden über Löcher in den Lötmuffen Bleiröhrcben aufgelötet
und an deren oberem Ende Autoventile befestigt, die durch weitere aufgelötete Bleirohre
mit Kappen geschützt sind. Das ohere Ende dieser Blei rohre mit Ventil liegt etwa
35 cm unter der Erdoberfläche.
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Es ist fernerhin bel<annt, die schadhafte Mantelstelle und den
dadurch bedingten Druckabfall, der scih allmählich bis zur Anfangsstelle des Kabels
nadh einem parabelförmigen Kurvenerlauf fortsetzt, dadurch festzustellen. daß man
an den Kabelspleißstellen Manostaten einbaut, die bei genügendem t) ruckahfall ansprechen
und eine Ader des Signalpaares im Kabel an Erde legen. Die Ermittlung der Fehlerstelle
geschieht über eine Wheatstonsche Brücke mit künstlichen Brückenzweigen, die wierstandsmäßig
dem Adermpaar nachgebildet sind. Druch Lampen wird der jeweilige Manostat, der die
Signalader geerdet hat. mit seiner Lage im Kabel signalisiert.
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Es ist weiterhin auch bekannt, zur Eingrenzung des Fehlers ein chemisch
oder physikalisch erkennharzes Gas, z. B. Azethylen. in die Kalelstrecke einzublasen
und die Leerstelle nach dem Geruch mit Gasriechsonden zu ermitteln oder durch den
Zusatz eines radioaktiven Gases, z. B. Radiumemanation, seinen Austritt an der Schadensstelle
mit Hilfe eines Geigerzählers festzustellen.
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Es ist ferner bekannt, bie feuermelde-Warnsystemen temperaturabhängige
Meldestellen mit Widerständen zu verwenden, wohei z. B. jeweils zehn dieser Meldestellen
eine Dekade bilden. Die Einzelwiderstände dieses Systems sind hintereinander derart
angeordnet, daß aus einer Dekade jeweils nur ein Widerstand in
dke Meldeleitung eingeshaltet
werden kann. Damit kann bei diesem Svestm nur eine einzuige Anzeige eines Signalpunktes
innerhalb eines Bereiches erfolgen. Würde auch an einem anderen, benachbart gelegenen
Ort ein Meldeorgan ansprechen, so könnte die Meldung nicht erfolgen, weil sein Kennwiderstand
durch das bereits angesprochene Meldeorgan kurzgeschlossen ist.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Ortsermittlung
eines in druckgasüberwachten Kabeln auftretenden Kabelmantelfehlers mit in bestimmten
Abständen in einen Äleldekreis eingeschalteten Kontaktmanometern, die bei Änderung
des Druckzustandes im überwachten Kabel in ihren elektrischen Werten gestaffelte
Widerstände mit im Kabel befindlichen Meldeleitungen verbinden, derart, daß mehrere
so eingeschaltete Widerstände stets parallel zueinander liegen.
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Bei dieser Schaltungsanordnung sind erfindungsgemäß mehreren parallel
liegenden Kontaktmanometern jeweils Gruppenrelais zugeordnet und von diesen Relais
geschaltete Gruppenkennwiderstände derart mit einer weiteren Meldeleitung des Kabels
verbindbar, daß für die gestörte Gruppe charakteristische Signale ausgelöst werden.
Dies hat den Vorteil, daß die Grobmessung der Schadeusstelle durch die Ermittlung
der betreffenden Gruppe geschieht, während die Feinmessung der Fehlerstelle durch
die mit gestaffelten Widerständen versehenen Kontaktmanometer erfolgt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann man die Meßanordnung
auch so wählen, daß die
elektrisch meßbare Aufteilung der Kontaktmanometer
in Gruppen durch verschiedene. vorzugsweise auf einem Signalstromkreis liegende,
gegeneinander elektrisch verriegelte Ströme erfolgt. Hierbei wird also in vorteilhafter
Weise für Siganlzwekce nur ein Adernpaar belegt, und die Trennung der Gruppen-und
Manometersignale erfolgt z. B. mittels gegenseitig verriegelten Gleich- und Wechselstromes
oder mit Hilfe von Wechselströmen verschiedener Frequenz.
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Man kann in einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens die
Meßanordnung audl so treffen. daß die elektrisch meßbare Aufteilung der Kontaktmanometer
in Gruppen. durch in einem eigenen Signalstromkreis glechstromdurchflossene, über
ein zu jeder Gruppe gehöriges Relais geschaltete Widerstände erfolgt. Dies geschieht
in vorteilhafter Weise so. daß die zu jeder Gruppe gehörigen Relais. vom Signalstrom
der Kontaktmanometer eregt, Wider stände in einen Signalkreis schalten. derart.
daß ein eingangsseitig angeordnetes Meßgerät aus der Größe der charakteristischen
Summenströme die fehlerbehaftete Gruppe erkennen läßt. Es ist auch möglich, die
Gruppenwiderstände charakteristisch zu staffeln und aus dem eingangsseitig gemessenen
SummenstroJlì auf die betreffende Gruppe zu schließen. Da beim Auftreten einer Schadensstelle
zunächst eine Druck-Stelle durch das Kabel läuft und sich erst nach einiger Zeit
ein stationärer Zustand einstellt. kann man gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung
auch vorsehen, daß die vom Signalstrom der Kontaktmannmeter erregten Gruppenrelais
als Verzögerungsrelais ausgebildet sind. um ein wechselseitiges Ansprechen mehrerer
Gruppenrelais auszuschalten. Insbesondere kann man vorsehell. daß die im Signalstromkreis
der Kontaktmanometer angeordnete Wicklung von einem Ruchestormkonatkt aller zur
Gruppe gehörigen Kontaktmanometer überbrückt ist, so daß ein eingangesseitig angeordnetes
Meßgerät nur den jeweiligen. durch die charakteristische Größe des hochohmigen Widerstandes
bedingten Strom der fehlerbebafteten Grupeerkennen läßt. Hierbei wird in vorteilhafter
Ausgestaltung der Erfindung die stabilisierte. belastungsunabhängige Signal stromquelle
weniger belastet. so daß man den Aufwand zur Erzielung der Belastungsunabhängigkeit
der Speisequelle wesentlich vermindern kann. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
des Erfindungsgedankens kann man die Meßanordnung so ausbilden. daß die durch Mantelfehler
ausgelösten Signale der Kontaktmanometer und Gruppenrelais automatisch. z. B. mittels
sogenannter Mebrfarben-Falbügelschreiber, aufgezeichnet werden. Hierbei wird besonders
beim Ansprechen mehrerer manmeterkontakte, z. B. in dem Fall. daî gleichzeitig mehrere
Fehlerstellen bestehen. eine genaue Beurteilung und Auswertung der Drucliverteilungskurve
möglich.
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An Stelle der Hochohmwiderstände und des Fallhügelschreibers kann
entsprechend einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens die elektrisch meßbare
Aufteilung der Kontaktmanometer durch einen eine charakteristische Anzahl von Gleichstromimpulsen
aussendenden. mit einem Impulszäler verbundenen Bimetall-Kontaktgeber erfolgen.
Dies hat den Vorteil, daß man auf eine besonders stabilisierte Gleichspannung verzichten
kann. Es ist auch möglich. derartige mit Impulszählern verbundene Bimetall-Kontaktgeber
sowohl im Kontaktmaonometerkreis wie auch im Signalkreis der Gruppenrelais zu verwenden
und dann aus der Stellung der Impulszähler die Gruppe und den betreffenden Nianostaten
abzulesen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispeile der Erfindung dargestellt.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich. sind zwischen die Dienstleitungsandrn
a, 1), c eines druckgasüberwachten Kabels. z. B. eines Koaxialkabels mit Beipack
oder eines symmetrischen Trägerfrequenzkabels, in bestimmten Abständen Kontaktmanometer
eingeschaltet. die bein Auftreten eines Mantelfehlers und den dadurch bedingten
Druckabfall im Kabel ansprechen, einen elektrischen Kontakt schließen und einen
hochohmigen Widerstand in den Manometerkreis schalten.
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Gemäß der Erfindung sind nun diese Kontaktmanometer in Gruppen über
die ganze Kabelstrecke aufgeteilt. So befinden sich z. B. im ersten I,eitungsfeld
FI die Manometer mit den Kontakten m11 und m12 und den in Reihe mit ihnen liegenden
gestaffelten hochohmigen Kennwiderständen k11 und k1.2. die z. B. so gestaffelt
wein können daß die kleineren Widerstände den dem Amt A nähergelegenen Manometern
zugeordnet sind. Im zweiten Leitungsfeld F II sind die Älanometer mit den Kontakten
m21 21 und In, und den in Reihe liegenden gestaffelten Kennwiderstjnden k21. k22
angeordnet usw. In der Fig. 1 ist mit Rücksicht auf eine einfache Darstellung die
gesamte Kabelstrecke nur in drei Felder. die z. B. unbemannte Verstjrkerfelder sein
können, eingeteilt. Am Anfang eines jeden Feldes FI. FII. FIII sind Relaiswicklungen
R.
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R2, R3 in die a-Ader des Manometerkreises eingeschaltet. die mit ihren
Relasikontakten r1 r2, r3 hochohmige Gruppenwiderstände Gl, G-, « die auch in ihren
Widerstanswerten gestaffelt werden können. in einen zweiten. aus den Adern a und
c gebildeten Gruppensignalkreis legen. Von einem bemannten Amt A aus werden die
Signalkreise von einer stabilisierten, belastungsunabhängigen Gleichstromquelle
S gespeist. In die Leitungen b und c sind ÄIeßgeräte M, G, z. B. Fallbügelschreiber
bzw. ein Älehrfarbea-Fallbügelschreiber. eingeschaltet. Die Wirkungsweise dieser
Anordnung ist folgende: Bei einem z. B. irn zweiten Feld FII auftretenden Mantelfehler
und dadurch bedingten Druckabfall im kabel spricht z. B. das nächstgelegene Nianonieter
mit dem Kontakt m21 an und legt den hochohmigen Widerstand k21 in den Manometerisgnalkreis.
Das Relais R2 wird erregt. schließt seinen Kontakt r2 und schaltet den Guppenwiderstand
G2 in den Gruppensignalkreis. gleichzeitig wird das Relais R1 erregt und legt G1
in den Gruppensignalkreis. Der Fallbügelschreiber G im Amt A registriert also den
Summenstrom der durch und G2 fließenden Gruppenströme. wodurch sich die fehlerbehatete
Gruppe erkennen läßt. Auf dem Fallbügel schreiber 11 wird das Signal des Manometerkreises
registriert. Die Widerstände k21 und k22 sind in ihren Widerstandswerten so gestaffelt,
daß eine Ablesung des Signals bei M sofort erkennen läßt. welches der Ätanonieter
der betreffenden Gruppe angesprochen hat. Je nach Lage des Äiantelfehlers kann audi
der Fall eintreten. daß z. B. zwei Manometer der betreffenden Gruppe zugleich ansprechen,
auch in diesem Fall läßt sich bei geeigneter Staffelung der Mannmeterwiderstände
aus dem dann bei if gemessenen ,Summenstrom die zwischen den Manometern liegende
Fehlerstrecke ermitteln.
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In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgebdankens
an einem beliebigen Kabel feld Fn dargestellt. In dieser Anordnung ist das Gruppenrelais
Rn durch einen Ruhestromkontakt mn, den alle Manometer der Grupper Fn hetätigen
können, überdrückt. Fiir den Fall. daß die Gruppe F, fehlerbehaftet ist. wird dieser
Kontakt mn von dem ansprechenden
Kontaktmanometer geöffnet. und
das Gruppenrelais Rn zieht an, schließt den Kontakt r,. und die Wirkungsweise der
Schaltung verläuft wie nach Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß im Amt 4 durch
den Fallbügelschreiber G nunmehr nicht der Summenstrom. wie unter Fig. 1 beschrieben,
sondern der Einzelstrom gemessen wird. dessen Größe durch den Gruppenwiderstand
Gn bestimmt ist. Man muß also hierbei auch den Gruppen charakteristisch gestaffelte
Widerstände zuordnen, um vom Amt 4 aus die betreffende Gruppe zu erkennen.
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Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem
beliebigen Kabelfeld Fit. Bei dieser Anordnung erfolgt die Auslösung der Signalströme
in einem gemeinsamen Signalkreis über die Adern b. 1>. Im Signalkreis sind z.
B. gegeneinander verriegelte Gleich- und Wechselströme vorhanden.
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Die Wirkungsweise ist dann folgende: Der beim Ansprechen des Kontaktmanometers
z. B. über mn1 und kn1 fließende Gleichstrom gibt das für das Manometer charakteristische
Signal, während der gleichzeitig über mn und gn fließende Wechselstrom das für die
Gruppe charakteristische Signal liefert. Der Arbeitskontakt mn kann von jedem Manometer
der Gruppe 11 betätigt werden. Es ist auch möglich. an Stelle des gleichen Wechselstrtomes
Wechselströme mit unterschiedlicher Frequenz fiir den Manometer-und Gruppenkreis
zu verwenden.
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Fig. 4 zeigt in einer weiteren Ausbildung der Erwindung einen Bimetall-Kontaktgeber,
der an Stelle der Hochohmiweiderstände und des Fallbügelschreibers in Fig. 1 die
elektrisch meßbare Aufteilung der Kontaktmanometer durch eine charakteristische
Anzahl von gleichstromimpulsen bewirkt, die, auf einen Impulszähler gegeben, die
fehlerbehaftete Mantelstelle des Kables erkennen lassen. Der dargestellte Bimetall-Kontaktgeber
besteht aus einer Grundplatte 1 mit I>olierstück 2 und eingelegter. gezahnter
Kontaktbahn 3. die von einem Kontaktarm 4 überstrichen wird und über die Zähne der
Kontaktbahn 3 Impulse auslöst. Der Antrieb des Kontaktarmes 4 erfolgt über eine
Schubstange 7. die mit einer Seite an einem Bimetallstreifen 5 befestigt ist, der
über die Heizspule 6, die von den jeweiligen Signalströmen durchflossen wird, die
zugehörige charakteristische Impulsfolge bewirkt. Der Bimetallstreifen 5 ist über
den Lagerblock 8 auf der Grundplatte 1 befestigt.