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Verfahren zur Ortsbestimmung undichter Stellen in mit einem gasförmigen
oder flüssigen Druckmedium gefüllten Rohren, insbesondere Kabelmänteln Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Ortsbestimmung undichter Stellen in mit einem gasförmigen
oder flüssigen Druckmedium gefüllten Rohren, insbesondere Kabelmänteln, mittels
in Abständen in elektrische Stromkreise eingeschalteter druckabhängiger Kontaktgeb'er,
z. B. Kontaktmanometer.
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Das Verfahren ist in erster Linie für die Überwalzung der Dichtigkeit
des Kabelmantels von luftraumisolierten Ferumeidekabeln vorgesehen.
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Zur Bestimmung des Ortes undichter Stellen in Kabelmänteln i,st es
unter anderem bekannt, das Kabel mit einem inerten Gas oder trockener Luft zu füllen,
wobei der Fülldruck höher ist als der auf dem Kabelmantel lastende statische Druck,
dser durch die Luft- oder Wassersäule über dem Kabel gegeben ist.
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Beide Kabelenden werden mit Manometern ausgestattet, die den etwa
durch Undichtigkeiten eintretenden Druckabfall anzeigen. Da bei großen Abständen
kleiner Undichtigkeiten vom Kabelende der Druckabfall sehr langsam stattfindet,
so daß er leicht mit einer durch Temperaturabfall bedingten Druck minderung verwechselt
werden kann, hat man auch schon unterwegs Manometer auf die Kabel aufgesetzt, die,
mit elektrischen Kontakten versehen, über eine Signalader ein optisches oder akustisches
Signal an l)eidien Kabelenden auslösen, wenn der Druck auf einen bestimmten Betrag
gesunken ist. Durch elektrische Widerstandsmessungen läßt sich die örtliche Lage
der Manometer feststellen. Hat man auf diese Weise die Lage zweier benachbarter
Manometer gefun den, dann weiß man, daß die Undichtigkeit in dem von diesen beiden
Manometern begrenzten Kabel abschnitt liegt. Wenn beim Begehen dieses Kabel abschnittes
keine Hinweise auf die etwaige Beschädigung des Kabels, z. B. durch Erdarbeiten,
in seiner unmittelbaren Nähe gefunden werden, dann Inuß der'Fehlerort mit Prüfmanometern
durch Eingrenzen gesucht werden. Zu diesem Zweck wird auf die den fehlerhaften Kabelabschnitt
begrenzenden Kabelmuffen und auf die der Abschnittmitte am nächsten gelegenen Muffen
je ein Prüfmanometer aufgesetzt. Nach etwa ei-forderlich gewordener Nachfüllung
des Kabels mit Gas werden die Druckanzeigen der drei Manometer zum gleichen Zeitpunkt
abgelesen.
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Die undichte Stelle im Kabelmantel liegt dann zwischen den leiden
Manometern, die einen niedrigeren Druck als das dritte Manometer anzeigen. Dieses
Manometer wird nun auf eine Muffe in der Mitte des neuen Fehlerabscbnittes umgesetzt.
Eine neue gleichzeitige Drudablesung an den drei Manometern zeigt den abermals verkürzten
Fehlerabschnitt. Dieses Verfahren wird so lange fortgesetzt, bis der Fehler auf
eine Fabrikationsläflge eingegrenzt ist. Zu diesem Zeitpunkt sitzt je ein -Manometer
auf den beiden
Muffen, die die fehlerhafte Fabrikationslänge begrenzen, und das dritte
Manometer auf einer weiteren Muffe, die einer der beiden zuerst genannten benachbaryt
ist. Nün wird ein viertes Prüfmanometer auf die gegenüberliegende Muffe aufgesetzt,
so daß sich nun beiderseits der Fehlerlänge je zwei Manometer be-Finden. Mit Hilfe
der gleich7eitig aufgenommenen Druckanzeigen an diesen vier Manometern kann der
Fehlerort nunmehr graphisch ermittelt werden. Dazu werden die drei zwischen den
vier Muffen liegenden F(ab,ellällgell in beliebigem Maßstab auf einer Geraden aufgetragen.
Dann werden senkrecht über den vier Muffenpunkten die gleichzeitig abgelesenen Drücke
der vier Manometer ebenfalls in beliebigem Maßstab eingesetzt. Durch die Endpunkte
der bei den rechten und der beiden linken Senkrechten wird je eine Gerade gezogen.
Die vom Schnittpunkt dieser beiden Geraden aus auf die Kab'ellinie gefällte Senkrechte
schneidet die Kabelliniemehr- oder weniger genau.im Fehlerort. Dieses Verfahren
ist aber zeitraubend und kostspielig.
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Es ist ferner ein Verfahren zur Meldung von Undichtigkeiten in elektrischen
Kabeln bekanntgeworden, tBei dem in das Kabel ein flüssiges oder gasförmiges Druckmittel
eingeführt und an gewissen Steuern druckabhängige Kontaktgeber angeordnet sind,
welche jede Undichtigkeit, die ei-ne Druckminderung unter einem bestimmten Wert
heryorruft, melden, indem sie beispielsweise einen Kontakt zwischen den beiden Drähten
eines Hilfsmeldekreises herstellen. Dabei wird die Beohachtung der Zeitintervalle,
welche die Auslösung der aufefnanderf,plgenden druckabhängigen
Kontaktgeber
trennen, ausgenutzt, um die Störungen zu lokalisieren. Der druckabhängige Kontaktgeber
wird zwischen den Drähten eines Hi lfsmeldekreises eingeschaltet. Ist der Kontaktgeber
in Tätigkeit getreten, so wird dessen Ort -auf Grund von Widerstandsmessungen ermittelt.
die am Hilfsmeldekreis vorgenommen werden. Sprechen aber mehrere Kontaktgeber in
zeitlicher Aufeinanderfolge an, so liegt bei ihrer Anordnung in ein und demselben
Hilfsmeldekreis nicht fest, welcher zuerst und welcher anschließend angesprochen
hat; denn es kann nicht damit gerechnet werden, daß der Ort des zuerst angesprochenen
Kontaktgebers durch Widerstandsmessungen ermittelt worden ist, bevor der zweite
Kontaktgeber anspricht.
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Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Ortsbestimmung
undichter Stellen in mit einem gasförmigen oder flüssigen Druckmedium gefüllten
Rohren, insbesondere Kabelmänteln, mittels in Abständen, vorteilhaft an den Verbindungsstellen
der Fabrikationslängen und an den Enden des zu überwachen den Abschnittes in elektrische
Stromkreise eingeschalteter druckabhängiger Kontaktgeber, z. B.
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Kontaktmanometer, deren Ansprechzeiten ermittelt und deren Zeitpunkte
festgehalten werden, zu denen der Druck an benachbarten Kontaktgebern um den gleichen
Betrag gesunken ist. Die Erfindung besteht darin, daß mindestens drei Kontaktgeber
der Reihe nach abwechselnd in drei verschiedene Signalstromkreise eingeschaltet
werden. Es werden dann die Zeitpunkte festgehalten, zu denen der Druck an je drei
l)enachbarten Kontaktgebern um den gleichen Betrag gesunken ist.
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Hierdurch wird über der bekannten Einschaltung VOII druckabhängigen
Kontaktgebern bzw. Druckschaltern in ein und demselben Stromkreis hinaus die Feststellung
erleichtert, welcher Druckschalter zuerst angesprochen hat und welcher anschließend
anspricht.
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Diese Feststellung kann noch dadurch erleichtert werden, daß in jeden
der drei Hilfssignalstromkreise eine Hupe oder ein anderer Signal apparat eingeschaltet
wird, wobei es möglich ist, zur Messung des Fehlerortes mit einer einzigen Widerstandsbrücke
auszukommen.
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Beim Auftreten einer Undichtigkeit im Kabelmantel entsteht bekanntlich
ein Druckabfall, der sich auf beiden Seiten des Mantelfehlers gleichmäßig ausbreitet.
Es wird daher der dem Mantelfehler zunächst gelegene Kontaktgeber und danach der
auf der anderen Seite des Mantelfehlers liegende Kontaktgeber ansprech,en, sobald
der Druck auf den Ansprechwert gesunken ist. Im Verlauf des weiteren Druckabfalles
wird als dritter Kontaktgeber derjenige ansprechen, der nun näher am Fehlerort liegt.
Bei nahezu gleichen Kabellängen und damit etwa gleichen Kontaktgeberabständen liegen
der zweite und dritte ansprechende beiderseits des ersten Kontaktgebers. Nimmt man
an, daß der Druckabfall sich mit gleicher Geschwindigkeit im Kabel ausbreitet, dann
ist das Verhältnis der Zeitspannen, die zwischen den Ansprechzeitpunkten der drei
Kontaktgeber liegen, gleich dem Verhältnis der Kabellängen, die der Druckabfall
durchlaufen hat.
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In der Fig. 1 der Zeichnung sind zwei Kabelstrecken A und B mit drei
Kontaktgebern Dt, D2 und D8 dargestellt. Die Längen der Kabelstreclcen seien It
und 12. Es wird angenommen, daß der Fehlerort f im Abstand x links vom mittleren
Kontaktgeber D2 liegt, der zur Zeit t0 angesprochen hat. Zu diesem Zeitpunkt hat
sich links vom Fehlerort im Abstand x der gleiche Druckabfall wie am Kontakt-
geber
D2 eingestellt. Bis zum Ansprechen des Kontaktgebers D1 zur Zeit t1 durchläuft der
Druckabfall die Kabelstrecke lt - 2r und bis zum Ansprechen des Kontaktgebers D3
zur Zeit t, die Strecke 12.
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Es ist demnach
Da die Längen lot und 12 bekannt sind und die Ansprechzeitpunkte mit einer geeigneten
Signaleinrichtung beobachtet werden können, ist der Fehlerort bestimmt, wenn die
Lage eines der drei Kontaktgeber in der Kabellinie durch eine Schleifenwiderstandsmessung
auf dem Signaladerpaar über den Kontaktgeberkontakt festgestellt worden ist.
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Zur Bildung der drei Stromkreise dient zweckmäßig ein Vierleitersystem,
von dem der eine Leiter als gemeinsame Rückleitung benutzt wird. Die einfachste
Ausführung besteht darin, drei isolierte Leiter und hierzu die metallische Kahelschutzhülle,
z. B. den Bleimantel, als gemeinsame Rückleitung zu verwenden. Im allgemeinen ist
aber die Benutzung von vier getrennten isolierten Leitern vorzuziehen, wobei einer
der vier Leiter als gemeinsame Rückleitung dient. In Ferumeldekabeln mit viererverseilten
Adern, insbesondere Sternvierer, kann mit Vorteil ein vorhandener Vierer als Vierleitersystem
dienen. Dieser Vierer, dessen Leiter zwischen den Endverschlüssen nicht unterbrochen
ist, kann gleichzeitig für alle möglichen Fernmeldezwecke benutzt werden, wenn durch
eine geeignete Schaltung dafür gesorgt ist, daß beim Ansprechen eines Kontaktgebers
in einem der sehr seltenen Fehlerfälle der ganze Vierer von den Fernmeldekreisen
auf die Signaistromkreise umgeschaltet wird.
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Die Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel die Einschaltung von fünf
Kontaktgebern D, bis D5 zwischen die Adern a, b und c eines Vierers und der Ader
d als gemeinsame Rückleitung.
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Eine Ausführungsmöglichkeit für die Anzeige des Ansprechens der Kontaktgeber
ist in der Fig. 3 angedeutet. Hiernach sind am Kabelende die Adern a, b und c des
Vierers über die Fallklappen Ft, P2 und F und die gemeinsame Hupe H und die Batterien
zur Ader d geführt. Zwischen dem nicht dargestellten Kabelendverschluß und den Fallkiappen
sind in den drei Adern die Umschalter UX, U2 und U8 vorgesehen, mit denen die Adern
auf eine nur für die Fehlerortsbestimmung vorgesehene Widerstandsmeßbrücke M umgeschaltet
werden können, deren Galvanometer G oder deren Schiebewiderstand S nach Kontaktgeber
abständen geeicht und an die Ader d angeschlossen ist, in der sich der Schalter
U4 befindet. Es ist bei dieser Schaltung auch möglich, in jede der drei Adern n,
b und c eine Hupe oder ein anderes Signalgerät einzuschalten.
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Zur Festlegung der Ansprechzeiten der Kontaktgeber kann eine Uhr
mit großem Sekundenzeiger verwendet werden. Die Zeitpunkte des Eintreffens der drei
Signale können dann genügend sorgfältig erfaßt werden. wenn der jeweilige Überwachungsheamte
die Uhr mit dem großen Sekundenzeiger bei sich trägt und die Hupe auf dem ganzen
Grundstück, wo das Kabel endet, zu hören ist. Er kann dann das Eintreffen des ersten
Signals genau festhalten, auch wenn er sich vorübergehend nicht im Betriebsraum
befindet.
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Er muß dann schnellstens die Widerstandsmessung durchführen und die
anderen Signale abwarten.
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Selbsttätige Zeitnehmer sind zwar zuverlässiger, vergrößern aber
die Einrichtungskosten. Als Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 4 eine dreifache
Zeitnahmevorrichtung schematisch angedeutet, die bei der Schaltungsanordnung gemäß
der Fig. 3 in die drei Signalstromkreise zwischen die Fallklappen und die Hupe eingeschaltet
werden kann. Die Zeitnahmevorrichtung besteht im wesentlichen aus drei Stoppuhren
Stl, .St2 und St3 und drei doppelt wirkenden Solenoiden bzw. Spulen Sp1, SP2 und
Sp3. Die Stoppuhren sind so beschaffen, daß sie durch Eindrücken des Knopfes in
Gang gesetzt und durch CHerausziehen des Knopfes angehalten werden. Spricht z. B.
ein an der Adern liegender Kontaktgeber an, dann durchläuft der Strom in der SpuleSp3
beide Wicklungen, deren Wirkungen auf den Kern sich einander aufheben, so daß der
Kern in Ruhe bleibt; in den Spulen SP2 und SP1 geht der Strom nur durch die unteren
Wicklungen, so daß die Kerne nach unten gezogen werden, wodurch die beiden Stoppuhren
St2 und St3 in Gang gesetzt werden und so lange laufen, bis ein in ihrem Stromkreis
liegender Kontaktgeber anspricht, auch wenn inzwischen die Adern von der Signaleinrichtung
auf die Meßbrücke umgeschaltet wird. In diesem Falle wird der Kern in die Ruhelage
.u der Mitte zwischen den Wicklungen zurückgezogen und damit die zugehörige Uhr
stillgesetzt. Die auf den beiden Uhren ablesbaren Laufzeiten stellen bereits die
Differenz t,-tu und t2-t0 dar.
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Die Genauigkeit des neuen Fehlersnchverfahrens wächst mit der einwandfreien
Einstellung der Ansprechdrüclie der Kontaktgeber, der Sorgfalt bei der Zeitbeobachtung
und der Gleichmäßigkeit des Strömungswiderstandes der Luft im Kabel. Vorteilhaft
werden die Kontaktgeber beim Einbau so gruppiert, daß die unvermeidlichen Streuunterschiede
der Ansprechdrüclce zweier benachbarter Kontaktgeber möglichst klein sind.
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Die Erfindung ist in erster Linie für die Uberwachung- von luftraumisolierten
Fernmeldekabdn vorgesehen, bei denen die Uberwachung der Dichtigkeit des Kabelmantels
von besonderer Bedeutung ist und die Füllung mit Druckgas keine Schwierigkeiten
macht. Bei Anwendung der Erfindung für Starkstromkabel, z. B. Ölkabel, wird im Kabel
ein zusätzlicher Stromleiter, z. B. ein Vierer, untergebracht oder ein Fernmeldekabel
in den gleichen Graben gelegt. Im übrigen ist die Erfindung nicht auf die angegebenen
Ausführungsmöglichkeiten beschränkt. Beispielsweise können Kontaktgeber in mehr
als drei verschiedene Stromkreise eingeschaltet werden. Ferner kann es entsprechend
den jeweils vorliegenden Verhältnissen zweckmäßig sein, die Kontaktgeber in größeren
oder kleineren Abständen als die der Verbindungsstellen der Fabrikationslängen einzubauen.
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PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Ortsbestimmung undichter Stellen
in mit einen gasförmigen oder flüssigen D ruckmedium gefüllten Rohren, insbesondere
Kabelmänteln, mittels in Abständen, vorteilhaft
an den Verbindungsstellen der Fabrikationslängen
und an den Enden des zu übe rwachen den Abschnittes in elektrische Stromkreise eingeschalteter
druckabhängiger Kontaktgeber, z. B. Kontaktmanometer, deren Ansprechzeiten ermittelt
und deren Zeitpunkte festgehalten werden, zu denen der Druck an benachbarten Kontaktgebern
um den gleichen Betrag gesunken ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei
Kontaktgeber der Reihe nach abwechrelnd in drei verschiedene Signalstromkreise eingeschaltet
werden.