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Schaltung zum Orten eines intermittierenden Isolationsfehlers eines
erdverlegten Kabels Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Orten eines intermittierenden
Isolationsfehlers eines erdverlegten Kabels, insbesondere Hochspannungskabels, beruhend
auf der Erregung intermittierender thberschläge am Fehlerort durch Aufladen der
defekten Ader gegen Erde und auf der Auswertung der erzeugten Magnetfeldschwingung.
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Es ist bekannt, die Richtung zum Ort des Überschlages aus der Richtung
der Überschlagströme zu ermitteln. Die Stromrichtung wird hierbei aus der Richtung
der ersten Halbwelle der mit den Stromoszillationen verknüpften magnetischen Felder
längs der Kabeltrasse bestimmt.
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Als Anzeigegerät kann eine Kathodenstrahlröhre dienen, auf deren
Bildschirm der entsprechende stark gedämpfte Wellenzug und damit auch die richtungsentscheidende
erste Halbwelle abgebildet werden (Bull scientifique de l'A. J. M., 68 (1955), 5.
243 bis 256). Eine solche Anzeige besitzt jedoch gewisse Nachteile. So ist eine
sichere Beobachtung der auf dem Bildschirm nur flüchtig abgebildeten ersten Halbwelle
nicht immer gewährleistet, insbesondere im Hinblick auf die Tatsache, daß ein solches
Gerät im allgemeinen im Freien bei hellem Tageslicht betrieben wird. Es ist auch
ein Gerät bekanntgeworden, bei welchem zwei durch eine Verriegelungsschaltung sich
gegenseitig sperrende Richtungsanzeiger in Form von Glimmlampen zur Anzeige der
ersten Halbwelle verwendet werden (F. Früngel, »Impulstechnik« (1960), S. 528 bis
532).
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Es hat sich gezeigt, daß im Nahbereich des Fehlerortes die bekannten
Geräte versagen, weil sich die Oberschlagströme und deren Magnetfelder dort überlagern.
Erfahrungsgemäß ist dann die Amplitude der ersten Halbwelle kleiner als die der
folgenden Halbwelle. Unterschreitet dabei die Amplitude der ersten Halbwelle die
eingestellte Empfindlichkeit des Gerätes, so kommt sehr oft statt der ersten Halbwelle
beispielsweise die zweite oder auch erst die vierte Halbwelle zur Anzeige, die gegenüber
der ersten entgegengesetzt gepolt ist. Diese Anzeige ruft dann den Eindruck hervor,
daß die Fehlerstelle bereits überlaufen sei. Zwar könnte eine zu kleine erste Halbwelle
durch größere Verstärkung des Gerätes ausgeglichen werden, es hat sich jedoch im
praktischen Betrieb gezeigt, daß wegen des allgemeinen Rauschens und Störpegels
die Empfindlichkeit nicht beliebig gesteigert werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltung anzugeben,
die es ermöglicht, zusätzlich zur Anzeige der Richtungsumkehr des Feldes eine Verkleinerung
der ersten Halbwelle gegenüber der
folgenden zur Anzeige einer Annäherung an den
Überschlags ort auszuwerten.
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Ausgehend von einer Schaltung, bei welcher zwei sich gegenseitig
durch eine Verriegelungsschaltung sperrende Richtungsanzeiger, die über einen Verstärker
und eine Phasenweiche an einen längs der Kabeltrasse bewegbaren Induktivaufnehmer
angeschlossen sind, verwendet werden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an
die Verbindung des Verstärkers mit der Phasenweiche zwei Ausgangssignalspannungen
liefernde Spannungsdiskriminatoren, z. B. Schmitt-Trigger, unterschiedlicher Ansprechempfindlichkeit
angeschaltet sind, von denen der mit dem höheren Ansprechwert direkt und der mit
dem niedrigeren Ansprechwert über einen Impulsdehner, z. B. in Form eines Monovibrators,
eine die Verriegelungsschaltung steuernde Entsperrschaltung beaufschlagen, daß die
Ansprechwellen der Diskriminatoren so bemessen sind, daß der mit der geringeren
Empfindlichkeit auf eine für die Richtungsbestimmung ungeeignete erste Amplitude
der Überschlagsschwingung mit Sicherheit nicht anspricht, während der andere Diskriminator
auch bereits auf solche Werte anspricht, und daß der Impulsdehner so ausgelegt und
bemessen ist, daß, ausgelöst durch die Rückflanke der ersten Halbwelle der Überschlagsschwingung,
die Entsperrschaltung für die Dauer einer Überschlagsschwingung blockiert ist, im
Sinne der Vermeidung eines eindeutigen Ansprechens der Richtungsanzeiger, wenn die
Amplitude der ersten Halbwelle der Uberschlagsschwingung die der nachfolgenden Amplitude
unterschreitet.
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Ein nach dieser Schaltung aufgebautes Gerät wirkt folgendermaßen:
Wenn man sich mit ihm längs der
Kabeltrasse bewegt, dann sind zunächst
die ersten Halbwellen der Überschlagsschwingungen so groß, daß sie beide Diskriminatoren
passieren. Die Entsperrschaltung spricht daher an und gibt die Richtungsanzeiger
frei, so daß das empfangene Signal entsprechend seiner Polarität den zugeordneten
Richtungsanzeiger betätigen kann. Nähert man sich einer Fehlerstelle, dann wird
die erste Halbwelle kleiner, so daß sie nur noch den empfindlicheren Diskriminator
passieren kann. In diesem Fall kommt die von der Rückflanke der ersten Halbwelle
über den Impulsdehner ausgelöste Blockierung der Entsperrschaltung zur Wirkung,
wodurch auch die Richtungsanzeiger blockiert bleiben. Eine Richtungsanzeige kann
daher nicht erfolgen. Der Ausfall der Richtungsanzeige ist ein Zeichen für die Nähe
der Fehlerstelle.
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Um sicherzustellen, daß das Ausbleiben der Richtungsanzeige nicht
auf eine Unterbrechung der tZberschlagsschwingungen oder auf sonstige Störungen
zurückzuführen ist, kann zusätzlich ein Fehlerortschalter verwendet werden, der
durch die zweite oder eine der folgenden Halbwellen, die groß genug ist, um den
weniger empfindlichen Diskriminator zu passieren, betätigt wird.
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Ist die Lage des Kabels ausreichend bekannt und verfügt man über
eine anderweitige Möglichkeit zur Kontrolle der Überschläge, dann kann auf den Fehlerortanzeiger
verzichtet werden und stattdessen die Nähe des Fehlers allein aus dem Ausbleiben
der Richtungsanzeige geschlossen werden. Die Kontrolle der Überschläge kann beispielsweise
durch einen von der übrigen Schaltung getrennten, richtungsunabhängigen Empfangskanal
erfolgen, der beispielsweise durch einen Lautsprecher abgeschlossen ist und jeden
Uberschlag durch ein akustisches Signal anzeigt.
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An Hand der Zeichnung wird im folgenden die Erfindung näher erläutert.
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F i g. 1 und 2 zeigen Schaltbilder für verschiedene Ausführungsbeispiele
der Schaltung nach der Erfindung.
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Die mit den Überschlägen verknüpften, elektromagnetischen Oszillationen
werden induktiv, beispielsweise mit einer Ferriantenne 1, aufgenommen, in einem
Verstärker 2 verstärkt und über eine Phasenweiche3 den beiden Registrierstufen 4
und 5 der Richtungsanzeiger mit entgegengesetzter Phasenlage zugeführt. Die Registrierstufen
sind gleichartig aufgebaut, beispielsweise aus einer geeigneten Kombination von
Schmitt-Triggern und Monovibratoren.
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Entsprechend dem Vorzeichen des Eingangssignals spricht jeweils nur
eine von beiden Registrierstufen an und setzt die zugeordnete Anzeigevorrichtung,
beispielsweise Schauzeichen 6 oder 7, in Tätigkeit.
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Durch eine Verriegelungsschaltung 8 zwischen den Registrierstufen
4 und 5 wird verhindert, daß eine der nachfolgenden Halbwellen die andere Registrierstufe
auslöst. Diese Sperre wirkt mindestens so lange, bis die durch einen Überschlag
ausgelösten elektromagnetischen Schwingungen abgeklungen sind. Während dieser Zeit
bleibt die Richtungsanzeige in Tätigkeit.
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Zweckmäßigerweise schaltet man die Stromkreise der Schauzeichen so,
daß sie beim Einschalten des Gerätes auf Daueranzeige gestellt werden, also beispielsweise
ein weißes Feld zeigen, und beim Empfang eines Signals dadurch in Tätigkeit treten,
daß sie ab- und eingeschaltet werden. Dadurch ist in ein-
facher Weise eine Funktionskontrolle
des Gerätes gegeben.
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Das vom Verstärker 2 abgehende Signal wird erfindungsgemäß außerdem
nach Gleichrichtung zwei Amplitudendiskriminatoren 9 und 10, beispielsweise je einem
Schmitt-Trigger, zugeleitet. Die Diskriminatoren unterscheiden sich in ihrer Eingangsempfindlichkeit
um einen vorgegebenen Betrag. Wenn ein Signal ankommt, dessen erste Halbwelle klein
ist dann spricht nur der empfindlichere Diskriminator 10 an, der beim Durchlauf
der Rückflanke der ersten Halbwelle einen Impulsdehner 11, beispielsweise einen
Monovibrator, in Betrieb setzt. Der Impulsdehner 11 blockiert eine Entsperrschaltung
12 für die Dauer einer üblichen Überschlagsschwingung. Die Entsperrschaltung 12
verriegelt ihrerseits in ihrer Ruhestellung mit Hilfe der Verriegelungsschaltung
8 die beiden Richtungsanzeiger 4, 6 und 5, 7. Sofern eine der nachfolgenden Halbwellen
in ihrer Größe ausreicht, um den Amplitudendiskriminator 9 zu betätigen, kann nunmehr
die blockierte Entsperrschaltung 12 nicht mehr ansprechen.
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Es kann noch ein Fehlerortanzeiger 13 vorgesehen sein, der von dieser
Halbwelle angestoßen wird, und der neben der Entsperrschaltung 12 zwischen den Ausgang
des Diskriminators 9 und den Ausgang des Impulsdehners 11 geschaltet ist. Der Fehlerortanzeiger
ist außerdem noch an den Ausgang der Entsperrschaltung 12 angeschlossen und wird
von dieser verriegelt, sobald die Entsperrschaltung anspricht.
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Der Fehlerortanzeiger besteht wie die anderen Richtungsanzeiger auch
aus einer Registrierstufe 13 und einem Schauzeichen 14.
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An Stelle des Fehlerortanzeigers 13, 14 kann ein zusätzlicher, richtungsunabhängiger
Empfangskanal vorgesehen sein, der in Fig.2 dargestellt ist. Drei senkrecht aufeinander
angeordnete Antennenspulen 15 liefern bei beliebiger Raumlage ein Signal an den
Verstärker 16, dessen Ausgangssignal einen Amplitudendiskriminatorl7 anstößt, der
seinerseits einen Tongenerator 18 mit Lautsprecher 19 zum Ansprechen bringt. Der
Verstärker kann so eingestellt sein, daß seine Eingangsempfindlichkeit derjenigen.
des Amplitudendiskriminators 9 entspricht. Mit der akustischen Anzeige wird eine
Überwachung der Überschläge ausgeübt.