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: Einrichtung zur Überwachung von druckgasgeschützten Femmeldekabeln
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung von druckgasgeschützten
Fernmeldekabeln, die in Oberwachungsabschnitte eingeteilt sind und über Gasreserven
im Falle einer Undichtigkeit gegen eindringende Feuchtigkeit geschützt werden. Die
Überwachung von druckgasgeschützten Fernmeldekabeln wird heute in den meisten Fällen
mit Hilfe von Kontaktmanometern durchgeführt, die längs der Kabelstrecke angeordnet
sind und dann ansprechen, wenn der Druck an dem betreffenden- Ort des Kabels unter
einen gewissen Wert sinkt. Aus der zeitlichen Folge des Ansprechens der Manometer
hat man versucht, auf den Fehlerort im Kabel zu schließen. Man hat auch schon Anlagen
erstellt, bei denen nur an den Enden der Uberwachungsabschnitte Manometer eingebaut
sind; diese Manometer zeigen bei Entweichen von Gas aus dem Kabel den Druckabfall
an beiden Enden des Überwachungsabschnittes an, wobei beide Meßwerte die Berechnung
des Fehlerortes ermöglichen. Man hat auch Verfahren zur Kabel überwachung angewendet,
nach denen das undicht gewordene Kabel gegen das Eindringen von Feuchtigkeit geschützt
werden kann, indem man das Kabelsystem dauernd unter Gasdruck hält. Wird ein solches
Kabel undicht, so strömt durch die Fehlerstelle das Gas aus und neues Gas aus Gasvorratsbehältern
nach. Das Nachströmen des Gases wird signalisiert, und die Größe der nachströmenden
Gasmenge läßt Rückschlüsse auf die Größe der Undichtigkeiten zu. Es ist ferner bereits
eine Überwachungseinrichtung für gasgefüllte Fernsprechkabel mit Gasmesser und selbsttätigem
Druckausgleich bekannt, bei der im Falle des Undichtwerdens der Kabelanlage an beiden
Enden des Kabels aus Vorratsflaschen über ein Reduzierventil Gas nachströmt.
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An der Fehlerstelle kann wegen des ausströmenden Schutzgases keine
Feuchtigkeit eindringen. Das Ausströmen von Gas aus den Flaschen löst ein Alarmzeichen
aus. Die Abnahme des Druckes-an den Flaschen wird von einem Manometer angezeigt
und in der Überwachungseinrichtung registriert. Ein Signalmanometer mit Zeigerkontakt
läßt hierbei ein Relais jedesmal dann ansprechen, wenn der Gasdruck in den Flaschen
um eine gewisse Größe gefallen ist. Auf einer Karte wird jeder Relaisimpuls Tegistriert,
und nach den Aufzeichnungen an beiden Kabelenden läßt sich aus den eingeströmten
Gasmengen die Fehlerlage ungefähr ermitteln. Ist der Gasdruck in einer Flasche auf
einen gewissen Wert abgesunken, so leuchtet eine Warnlampe auf. Des weiteren ist
eine Vorrichtung zum Anzeigen, Orten und Abschätzen der Größe einer Gasundichtigkeit
in
einem druckgasgeschützten Kabel bekannt, die dem Kabel das erforderliche neue Gas
als Ersatz für das durch die Undichtigkeit entweichende Gas zuführt, wobei jedes
der beiden Enden des Kabels mittels Einrichtungen, die im Kabel einen konstanten
Normaldruck aufrechterhalten, mit einem zu jedem Kabelende gehörigen Gastank verbunden
ist. Es sind auch hier Gasmengenzähler vorgesehen, deren Anzeige die Grundlage zur
Fehlerortung darstellt.
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Insbesondere ist bei dieser Vorrichtung ein Kompressor als Gasquelle
vorgesehen, der den Gastank speist. Der Kompressor wird von einem druckempfindlichen
Glied in Abhängigkeit von dem Druck im Gastank so gesteuert, daß die Ventileinrichtung
nur für die Zeitperiode offen ist, in der der Druck im Gastank infolge des Zuführens
von neuem Gas aus der Gasquelle von einem Mindestdruck auf einen Höchstdruck ansteigt,
wobei während der gleichen Zeitperiode eine zweite zwischen den Gastank und das
Kabel geschaltete und normalerweise offene Ventileinrichtung geschlossen ist, die
ebenfalls von dem druckempfindlichen Glied gesteuert wird.
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Man hat nun festgestellt, daß zur Ortung kleiner Fehler in Kabelanlagen
ohnehin eine exakte Messung im Kabel an verschiedenen Punkten erforderlich ist,
selbst wenn durch das Ansprechen von Kontaktmanometern bereits eine ungefähre Fehlerortsbestimmung
vorbereitet wurde. Unter diesen Voraussetzungen ist der Aufwand bei den bekannten
Einrichtungen zur Druckgasüberwachung relativ hoch.
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Die Einrichtung zur Überwachung von druckgasgeschützten Fenuneldekabeln
nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte jedes
Oberwachungsabschnittes
ein oder mehrere erste Gasvorratsbehälter über eine Speiseleitung und einen pneumatischen
Widerstand an das zu überwachende Kabel und ein oder mehrere zweite Gasvorratsbehälter
über ein pneumatisches, im Normalzustand geschlossenes Ventil an die Speiseleitung
angeschlossen ist bzw. sind und daß an den beiden Enden jedes Abschnittes je ein
Manometer mit zwei oder mehr bei verschiedenen charakteristischen Drücken ansprechenden
Kontaktgebern angeordnet sind, derart, daß die Fehlergröße, der ungefähre Fehlerort
und die noch zu erwartende Schutzdauer der Kabelanlage infolge des nachströmenden
Schutzgases aus der Meldung des Umschaltens von den ersten auf die zweiten Gasvorratsb
eh älter in der Mitte des Überwachungsabschnittes und aus der Meldung der Unterschreitungen
bestimmter, von den Manometern an den Enden der Überwachungsabschnitte festgestellter
kritischer Drücke ermittelbar ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann
das den zweiten Vorratsbehälter anschaltende Ventil in Abhängigkeit vom Druck in
der Speiseleitung oder vom Druck in dem ersten Vorratsbehälter pneumatisch steuerbar
ausgebildet sein. Ferner kann bei einer anderen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
das Ventil zur Anschaltung des zweiten Gasvorratsbehälters einen Kontaktgeber zur
Anzeige und Meldung der Anschaltung des zweiten Gasvorratsbehälters eingebaut enthalten.
Das Ventil zur Trennung der beiden Gasvorratsbehälter kann bei einer weiteren vorteilhaften
Ausbildung durch ein Rückschlagventil gebildet sein; zur Signalisierung des Ansprechens
dieses Rückschlagventils sieht man dann vorteilhafterweise ein Kontaktmanometer
unmittelbar an dem ersten Gasvorratsbehälter vor. In die Speiseleitung kann man
zweckmäßigerweise nach dem Zusammenführungspunkt der Gasvorratsbehälter zwischen
der Speiseleitung und dem zu überwachenden Kabelabschnitt einen Strömungsmesser
einbauen, der mit Kontaktgebereinrichtungen zur Anzeige und Meldung der ihn durchströmenden
Gasmengen dient. Man kann den Strömungsmesser aucli noch so ausbilden, daß er eine
Überschreitung eines bestimmten Wertes oder eines Höchstwertes melden kann, z. B.
zur Femmeldung in ein überwachendes Amt.
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Bei der Einxichtung nach der Erfindung wird somit aus der Umschaltung
von dem einen Gasvorratsbehälter zu dem anderen Behälter und aus dem Ansprechen
von Drnckmessern die Fehlermeldung, die Feststellung der Fehlergröße und die zu
erwartende Schutzdauer abgeleitet. Die Einrichtung nach der Erfindung vergrößert
die Schutzzeit für den betreffenden Überwachungsabschnitt, d. h. diejenige Zeit,
in der das Kabel gegen das Eindringen von Feuchtigkeit geschützt ist, weil sich
ein zweiter Gasvorratsbehälter automatisch an den zu überwachenden Kabelabschnitt
anschaltet, sobald der erste Gasvorratsbehälter leer wird. Im Rahmen der Erfindung
liegt auch die Möglichkeit, noch weitere Gasvorratsbehälter vorzusehen, die sichnacheinander
automatisch zur Weiterspeisung der Kabelanlage selbständig anschalten. Die Menge
des in den Kabelabschnitt pro Zeiteinheit einströmenden Schutzgases kann durch einen
pneumatischen Widerstand so bemessen werden, daß auch bei großen Fehlern nur die
zum Schutz des Kabels erforderliche Ausströmmenge an der Fehlerstelle vorhanden
ist.-
Vorteilhaft kann es auch sein, den pneumatischen Widerstand einstellbar - auszubilden,
so daß man nach Feststellung einer bestimmten Undichtigkeit den pneumatischen Widerstand
entsprechend dieser Undichtigkeit einstellen oder selbständig steuern kann. Aus
der Signalisierung der Zuschaltung eines zweiten Vorratsbehälters ist zusammen mit
der Druckabfallmeldung auf die noch vorhandene Schutzzeit für die Kabelanlage zu
schließen. Dadurch wird eine sonst bei den Fehlermeldungen mögliche betriebliche
Unsicherheit vermieden. Von besonderem Vorteil ist bei der Einrichtung nach der
Erfindung, daß für die Zuschaltung der Zusatz- und Gasvörratsbehältt m-~~deñ Endstellen
keine~ elektrische Energie nötig ist.
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Die Anordnung nach der Erfindung wird im folgenden an Hand eines
Ausführungsbeispieles näher erläutert: Die prinzipielle Aufteilung einer Kabelstrecke
in Überwachungsbereiche ist in der Fig. 1 dargestellt.
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Dabei sind in den Ämtern B die pneumatischen Trennstellen der verschiedenen
Überwachungsabschnitte, in den Ämtern A und C die pneumatischen Speiseeinrichtungen
mit ihren Gasvorratsbehältern untergebracht. Alle Meldungen, die in den Amtern B
oder C gegeben werden, werden über Signalleiter in das überwachende Amt A weitergeleitet.
Dieses Amt liegt vorteilhafterweise in der Mitte eines Überwachungsbereiches und
weist pneumatisch speisende und das Kabel überwachende Einrichtungen auf. In der
F i g. 2 ist gezeigt, wie in allen Altern A, B und C und auf der Kabelstrecke Meßstutzen
M zur Fehlerortung angeordnet werden können. Vorteilhafterweise ordnet man den-ersten
Meßstutzen auf der Kabelstrecke nicht weiter als eine Fertigungslänge vom Amt entfernt
an. Aus der Darstellung ist auch ersichtlich, daß in-jedem Amt ein Meßstutzen zur
Überwachung des Meßdruckes im Kabel vorgesehen ist.
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Die pneumatisch speisenden Ämter A und C enthalten eine pneumatische
Einrichtung, wie sie in F i g. 3 beispielsweise dargestellt ist. Im Normalzustand
ist der Gasvorratsbehälter 1 über einen Druckminderer 2 und einen weiteren Druckminderer
3 sowie einen Strömungsmesser 4 und ferner einen pneumatischen Widerstand 5 an das
im Amt ankommende Kabel 6 und das abgehende Kabel 7 angeschlossen. Den Ausgangsdruck
des Druckminderers 2 kann man z. B. in der Größenordnung von 5 atü und den Ausgangsdruck
des Drnckminderers 3 etwa 0,5 atü wählen; der Strömungsmesser 4 kann mit einem elektrischen
Kontakt versehen werden, über den z. B. ein Signal ausgelöst wird, sobald eine bestimmte
Größe des Gas durch flusses überschritten wird. Als zweiter Gasvorratsbehälter ist
die Flasche 8 vorgesehen, deren Druck durch den Druckminderer 9 auf einen Ausgangsdruck
von z. B. 2 atü reduziert wird, - durch das pneumatische Ventil 10 wird die vom
Druckminderer 9 herkommende Gasleitung so lange abgeschlossen, bis durch den leer
werdenden Behälter 1 der Druck auf der Steuerseite 11 des Ventils 10 unter den Ansprechwert
von z. B. 3 atü fällt. Beim Unterschreiten dieses Ansprechwertes legt das pneumatische
Ventil 10 automatisch um und schließt den Gasvorratsbehälter8 über dieDruckminderer9
und 3, den Strömungsmesser 4 und den pneumatischen Widerstand 5 an die Enden der
angeschlossenen
Kabel, nämlich an das ankommende und abgehende Kabel
an. Der Umschaltvorgang kennzeichnet die »Flaschenzuschaltung« und wird durch einen
Kontaktgeber in das überwachende Amt gemeldet.
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Gegebenenfalls können noch Rückschlagventile eingesetzt werden, z.
B. zwischen den Druckminderer 9 und das Ventil 10. Vorteilhafterweise kann man das
Ventil 10 selbst durch ein Rückschlagventil ersetzen, wenn man zur Signalisierung
ein Kontaktmanometer z. B. auf der Hochdruckseite des Gasvorratsbehälters 1 vorsieht.
Der Strömungsmesser 4 mit Kontaktgeber kann auf bestimmte Durchflußmengen eingestellt
werden ; und dient bei Überschreitung dieser Werte insbesondere zur schnellen Fehlermeldung
größerer Schäden, die im engeren Bereich des pneumatisch speisenden Amtes liegen.
Der pneumatische Widerstand 5 soll verhindern, daß durch große Fehler im Bereich
des pneumatisch speisenden Amtes die angeschlossenen Flaschen innerhalb kürzester
Zeit leer werden. Außerdem kann man mit diesem Widerstand auch eine konstante, kleine
Nachströmmenge festlegen. In der F i g. 4 ist ein pneumatisch gespeistes Amt gezeigt,
in dem zwei pneumatische Abschnitte enden. Das ankommende Kabel 6 und das abgehende
Kabel 7 können durch ein Absperrventil 12 getrennt werden. An jedem Kabelende ist
jedoch je ein Manometer 13 und 14 mit z. B. je zwei Kontakten angeschlossen, das
beim Unterschreiten bestimmter Drücke die entsprechenden Signale auslöst. Gegebenenfalls
ist an dieser Stelle auch ein einziges Manometer ausreichend, z. B. bei Verwendung
von zwei Ventilen, zwischen denen dieses Manometer angeordnet ist. Je nachdem, welches
Ventil geschlossen wird, erfolgt die Messung nach der einen oder nach der anderen
Richtung.
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Wie nun eine Fehlermeldung und eine Bestimmung der Schutzzeiten erfolgen
kann, ist im folgenden beschrieben und in F i g. 5 dargestellt. Die F i g. 5 zeigt
den Druckverlauf innerhalb eines halben Oberwachungsbereiches, der beispielsweise
die Länge von 9 km aufweisen soll. Als normaler Betriebsdruck im Kabel sei z. B.
0,5 atü angenommen. Bei einer fehlerlosen Kabelstrecke ist dann der Betriebsdruck
auf der gesamten Strecke, wie durch die gestrichelte Linie a dargestellt, konstant.
Treten dagegen kleine Fehler auf, dann werden diese so lange nicht in Erscheinung
treten, bis im bemannten Amt die Meldung erfolgt, daß der zweite Gasvorratsbehälter
zugeschaltet worden ist. Ist bis zu diesem Zeitpunkt weder eine Fluß erhöhung durch
den Strömungsmesser 4 noch ein Druckabfall durch die Manometer 13 oder 14 unter
einen bestimmten Wert signalisiert worden, so kann mit Sicherheit eine sehr kleine
Leckstelle am Fehlerort F angenommen werden. Der Druckverlauf für diesen Fall ist
durch die Kurveb angedeutet. In dem rechten Teil der F i g. 5 sind die Ansprechdruckwerte
p, und p2 der an den Enden der Überwachungsabschnitte vorgesehenen Manometer eingetragen.
Man kann den ersten Manometeransprechdruck p1 z. B. auf 0,35 atü und den zweiten,
p2, auf 0,15 atü festlegen. Sind nun die Fehler im Kabelmantel von größerem Ausmaß,
so werden sie meist bereits vor der Meldung der Zuschaltung des zweiten Vorratsbehälters
durch die Meldung des Druckabfalls infolge Unterschreitung des ersten Manometeransprechdruckes
P1 im zugehörigen Amt A festgestellt. Bei entsprechend großen Fehlern kann
auch der
Strömungsmesser 4 einen Fehler melden, der ein Maß für eine Mindestfehlergröße in
der Nähe des Amtes A oder C darstellt. Der im vorstehenden beschriebene Fall ist
in der F i g. 5 durch den Linienzug c angedeutet. Sind nun die Fehler im Kabelmantel
sehr groß, d. h., liegt die Anfangsausströmmenge z. B. bei 80 1 pro Stunde, so ist
dieser Fehler mit Sicherheit aus dem Druckabfall am pneumatischen Ende eines Werwachungsabschnittes
und aus der Fluß erhöhung durch Meldung des Strömungsmessers 4 im pneumatisch speisenden
Amt zu erkennen. Die Meldung »Druckabfall« wird durch Unterschreiten des ersten
P1 und zweiten p2 Manometeransprechdruckes ausgelöst, der bei 0,35 atü bzw. bei
0,15 atü liegt. Bei großen Schäden werden die Unterschreitungen der beiden Grenzdrücke
und die Meldung der Flußerhöhung je nach Kabeltyp und Fehlerort rasch nacheinander
signalisiert. Der in diesem Fall auftretende Druckverlauf ist durch den Linienzug
angedeutet. Die im Fehlerfall noch vorhandene Schutzzeit für ein Kabel läßt sich
voraussagen, wenn die Gasreserve im pneumatisch speisenden Amt und im Kabel sowie
die pneumatischen Kabeldaten, nämlich Füllvolumen und Strömungswiderstand, bekannt
sind. Die Fehlergröße wird abgeschätzt. Zur schnellen Ermittlung der Schutzzeiten
können die genannten Werte abhängig voneinander in Tabellen oder Diagrammen aufgeführt
werden.
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Nachdem die im vorstehenden beschriebenen Fehlermeldungen in den
Oberwachungsämtern eingelaufen sind, kann man die Ortung der Fehlerstelle nach bekannten
Verfahren durchführen.