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Elektrisches Kabel, insbesondere Fernmeldekabel besonderen Aufbaus,
mit Mitteln zur Überwachung des Betriebszustandes und zur Fehlereinmessung in Störungsfällen
unter Verwendung von Gas- oder Luftdruck Die Überwachung von Kabeln aller Art, z.
B.
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Starkstrom-, Signal- und Fernsprechkabeln, unter Verwendung von Gasen,
wie Luft, Stickstoff usw., und die Einmessung von Fehlern in Störungsfällen unter
Benutzung von besonderen Indikatoren, beispielsweise Halogenen, radioaktiven Stoffen,
ist bekannt. Es sind viele Verfahren in Gebrauch, Kabel bei Eintreten eines Fehlers
unter Dauergasdruck oder unter zeitweiligen Gasdruck zu setzen und aus dem Abfall
des Druckes oder der Messung des Druckunterschiedes mit Manometern die Fehlerlage
zu bestimmen. So ist die sogenannte manometische Methode bekanntgeworden. Wegen
des hohen Strömungswiderstandes breitet sich in den üblichen Kabeln von einer Fehlerstelle
nach beiden Seiten ein Druckgefälle aus. Durch Messung des Druckes an verschiedenen
Punkten des Kabels in bestimmten Abständen kann man eine Druckkurve aufstellen und
daraus den Fehlerort rechnerisch oder graphisch ermitteln. Bei einer anderen Methode
baut man Kontaktmanometer in die Kabelmuffen ein. Mit Hilfe einer schreibenden Meßeinrichtung
wird der Zeitpunkt der mit zunehmender Entfernung von einer Fehlerstelle der Reihe
nach ansprechenden Manometer festgehalten und daraus der Fehlerort errechnet. Die
ungenügende Genauigkeit dieser Methoden zur Feststellung von Kabelmantelschäden
hat in drucküberwachten Kabeln zu weiteren Verfahren geführt. Man beschränkt sich
dabei darauf, eine Leckstelle im Kabelmantel mit Hilfe von Kontaktmanometern auf
ein bis zwei Fabrikationslängen genau einzugrenzen. Nach Herstellung eines stationärenZustandes
wird an dem Kabelende, das dem Fehlerort am nächsten liegt, zusammen mit der Druckluft
ein radioaktives Gas eingeblasen. Mit Hilfe eines Geigerzählers wird die Austrittsstelle
des radioaktiven Gases und damit der Fehlerort bestimmt. An Stelle des radioaktiven
Gases kann auch ein hologenhaltiges Gas verwendet werden, das mittels des sogenannten
Leakdetektors an der Fehlerstelle nachgewiesen wird.
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In allen Fällen wird der vom Kabelaufbau abhängige kilometrische Widerstand,
der sich dem Luftstrom als Strömungswiderstand entgegenstellt, in die Messung oder
Rechnung einbezogen. Messungen und Untersuchungen an Fernsprechkabeln haben ergeben,
daß dieser Widerstand sehr stark vom Druck (Strömungsgeschwindigkeit) und von der
Konstruktion der einzelnen Kabel abhängt und auch von Kabellänge zu Kabellänge wegen
der konstruktiven Änderungen schwankt. Dieser Nachteil wirkt sich besonders bei
den Kabeln aus, die einen dicht gedrängten Aufbau haben, wie hochpaarige Kabel,
und damit einen relativ hohen Strömungswiderstand aufweisen.
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In den weitverzweigten hochpaarigen Ortskabelanlagen stößt deswegen
die Druckgasüberwachung und Fehlereingrenzung auf größere Schwierigkeiten.
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Die genaue Bestimmung der Fehlerlage wäre wesentlich einfacher, wenn
in allen Kabellängen und Kabeltypen ein einheitlicher und genau bestimmbarer kilometrischer
Strömungswiderstand vorhanden wäre.
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Zwischen dem Gas- bzw. Luftdruckh am Anfang der Leitung, dem Luftstrom
0 und demStrömungswiderstand P besteht dann eine dem Ohmschen Gesetz analoge Beziehung:
h=Q.e Weiter sind Verfahren bekannt und werden mit Erfolg angewandt, bei denen gestörte
Kabel entweder nacheinander oder, was erheblich vorteilhafter ist, gleichzeitig
von zwei Seiten aus unter Gas- bzw. Luftdruck gesetzt werden. Messungen nach letztgenannter
Verfahrens anordnung ergeben genauere Fehlerartsbestimmungen, weil nunmehr der Strömungswiderstand
der Fehlerstelle nicht mehr in die Rechnung
eingeht. Die Fehlerlage
kann nach der Formel errechnet werden: x=l- A, + iz wobei x in m die Kabellänge
vom Gas- oder LuftdruckansatzpunktA bis zur Fehlerstelle, l in m die Kabellänge
zwischen den Gas- oder Luftdruckansatzpunkten A und B, 01 und 02 in Liter/sec die
an den Druckansatzpunkten A und B in das Kabel an beiden Enden hineingedrückte Gasmenge
bedeuten (s. Abb. 1).
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Versuchsmessungen haben bisher eine Genauigkeit der Fehlerortsbestimmung
nach diesem Verfahren im Durchschnitt von 1,8 v. H. erbracht. Die höchste Abweichung
betrug 5 v. H. und wird auf den ungleichmäßigen Strömungswiderstand zurückgeführt.
Weiterhin hat sich durch Messungen gezeigt, daß bei eintretenden Fehlern, wie Undichtigkeit
des Kabelmantels, der Druck von zwei Seiten auf ein Kabel eine größere Schutzwirkung
gegenüber eindringender Feuchtigkeit und eindringendem Wasser ausübt als bei einer
einseitigen Speisung des Kabels mit Dauerdruck.
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Es ist notwendig, Kabel an zwei Druckluftanlagen von zwei Seiten
anzuschließen, um diesen letztgeschilderten Effekt zu erzielen. Bei Verbindungskabeln
zwischen zwei Starkstromstationen oder zwei Fernsprechämtern ist dieses Verfahren
betrieblich und technisch durchführbar. Bei den in der Praxis vorhandenen stark
verzweigten Kabelnetzen der Starkstrom- sowie Fernmeldetechnik ist das jedoch nicht
möglich, weil die hierzu erforderlichen Räume für die Druckgas- oder Drucklufteinrichtungen
fehlen und, wenn sie vorhanden sind, sich trotzdem der Aufbau solcher Anlagen für
meist wenige oder nur ein Kabel nicht lohnt.
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel, insbesondere Femmeldekabel
besonderen Aufbaus, mit Mitteln zur Überwachung des Betriebszustandes und zur Fehlereingrenzung
in Störungsfällen unter Verwendung von Gas- oder Luftdruck. Das neue Kabel ist derart
aufgebaut, daß erfindungsgemäß im Kabel auf seiner ganzen Länge zum Durchleiten
eines Gas-oder Luftstromes eine poröse, gasdurchlässige oder eine gasundurchlässige
und eine gasdurchlässige gleichmäßig aufgebaute, genügend flexible Rohrleitung mit
gleichem Durchmesser angeordnet sind.
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Um einen gleichmäßigen Strömungswiderstand im Kabel zu erreichen,
wird bei Kabeln üblichen Aufbaus, z. B. Starkstromkabeln, koaxialen Kabeln, Sonderkabeln,
Bündelkabeln, die Rohrleitung mit einer porösen und gas- bzw. luftdurchlässigen
Wandung versehen. Die Rohrleitung kann als Wendel mit gegebener Steigung aus Metall
oder Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, aufgebaut sein. Am Anfang des Kabels wird
durch die Rohrleitung ein bestimmter Gas- oder Luftdruck eingespeist. Der Druck
verteilt sich dann über die Leitung schnell und gleichmäßig auf das ganze Kabel,
und es ergibt sich in ihm der geforderte gleichmäßige und genau bestimmbare Strömungswiderstand.
Aus der Beziehung h= e kann im Störungsfalle die Fehlerlage ermittelt werden.
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Die gleiche Wirkung, wie bei der Gas- oder Luftdruckeinspeisung in
ein Kabel von zwei Seiten, ist mit nur einer Druckanlage dadurch zu erreichen, daß
in
dem Kabel eine Rohrleitung mit einem gas- oder luftundurchlässigen Mantel angeordnet
wird. Die Leitung hat einen gleichmäßigen Durchmesser bzw.
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Querschnitt und weist damit einen genau definierten Druckabfall und
Strömungswiderstand auf. Sie kann als Wendel aus Metall oder Kunststoff mit einem
dünnen gas- bzw. luftundurchlässigen Kunststoffmantel, beispielsweise aus Polyvinylchlorid,
ausgeführt sein. Selbst bei hohen Drücken von 1 bis 2 atü - bei Bleimantelkabeln
wird man im allgemeinen nicht über 0,7 atü hinausgehen - genügt ein verhältnismäßig
dünner Kunststoffmantel, da der gleiche Druck von innen wie von außen auf dem Mantel
liegt. Lediglich an Fehlerstellen wird der Innendruck auf den Kunststoffmantel größer
sein, da dann der von außen wirksame Manteldruck durch das Abströmen aus der Fehlerquelle
geringer ist. Die Dicke des Kunststoffmantels braucht damit nur nach der Differenz
zwischen Innendruck und Fehlerstellendruck bemessen zu werden. Am Ende des Kabels
ist dieses gas- und luftdicht abgeschlossen; die gas- oder luftdurchlässige Rohrleitung
ist dagegen am Kabelende in vollem Querschnitt offen. Damit liegt auf dem Kabel
auch vom Ende her ein genau bestimmbarer Gas- oder Luftdruck. In Störungsfällen
kann der Fehlerort mit der eingangs erwähnten Formel: 01 + 02 leicht bestimmt werden.
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In manchen Fällen wird es vorteilhaft sein, beide Verfahren in der
Weise zu vereinigen, daß in ein Kabel sowohl eine Rohrleitung mit poröser, gas-
und luftdurchlässiger Wandung als auch eine solche mit einem gas- und luftundurchlässigen
Mantel eingelegt sind. Diese Anordnung eignet sich besonders gut für Bündel- oder
Sektorenkabel, da diese Kabel durch ihren Aufbau die Unterbringung der flexiblen
Rohrleitungen leicht ermöglichen. Bündel- oder Sektorenkabel sind dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Adern nicht in koaxialen Lagen aufgebaut, sondern in Bündeln zusammengefaßt
sind, die dann unter sektorenmäßiger Verformung zum Kabel verseilt werden. In den
dabei entstehenden Hohlräumen lassen sich statt der Füllmasse Papier usw. die Rohrleitungen
leicht einordnen. Diese Art der Anordnung ermöglicht es, den an einer Seite des
Kabels vorhandenen Gas- bzw. Luftdruck mit differenziertem Druckabfall an jede beliebige
Stelle des Kabels zu bringen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist im folgenden an Hand der in den
Abb. 1 bis 4 in einer schematischen Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Mit 1 ist jeweils die Gas- bzw. Luftdruckanlage am Anfang, mit 2 diejenige
am Ende eines Kabels und mit 3 das Kabel selbst bezeichnet. 4 zeigt die Rohrleitung
mit poröser, luftdurchlässiger Wandung, 5 eine solche mit gas- bzw. luftundurchlässiger
Wandung. Mit 6 ist ein luftdichter Kabelabschluß gekennzeichnet. 7 zeigt ein Bündel-
oder Sektorenkabel der Fernmeldetechnik, 8 ein Sektorenkabel der Starkstromtechnik.
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Abb. 1 stellt eine Meßanordnung für ein gestörtes Kabel dar, bei
der ein Gas- oder Luftdruck von 0,5 atü an den Enden A und B des Kabels durch die
dort angesetzten Druckanlagen 1 und 2 eingespeist wird. Weiter bedeuten dabei C
die Fehlerstelle, l und 02 die an den DruckansatzpunktenA und B in
das
Kabel von beiden Seiten durch die Druckanlagen 1 und 2 gleichzeitig hineingedrückte
Luftmenge in Liter/sec, I die gesamte Kabellänge zwischen den Punkten A und B in
m und x die Strecke vom Druckansatzpunkt A bis zur Fehlerstelle C.
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Abb. 2 zeigt ein Kabel 3 normaler Bauart, z. B.
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Starkstromkabel, koaxiales Kabel, Sonderkabel oder Bündelkabel, in
dem die Rohrleitung4 mit poröser und gas- bzw. luftdurchlässiger Wandung zur schnellen
und gleichmäßigen Verteilung eines angelegten Druckes auf das ganze Kabel koaxial
angeordnet ist.
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Abb. 3 zeigt ein Kabel normaler Bauart 3 oder ein Bündel- oder Sektorenkabel
7 und 8, in dem sowohl eine Rohrleitung4 mit poröser Wandung als auch eine solche
5 mit einem gas- und luftundurchlässigen Mantel angeordnet sind.
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Abb. 4 schließlich stellt ein Bündel- oder Sektorenkabel 7 der Fernmeldetechnik
und ein Sektorenkabel 8 der Starkstromtechnik im Schnitt dar, bei denen die Rohrleitungen
4 und/oder 5 in dort gebildeten Hohlräumen statt der Füllmasse eingelegt sind.
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Die Erfindung gibt die Möglichkeit, Kabel der Fernsprech- und Starkstromtechnik
mit Gas- bzw.
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Luftdruck auf ihren Betriebszustand besser zu überwachen. Sie ermöglicht
weiterhin, in Störungsfällen genauere Messungen der Fehlerlage zu erreichen.