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Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung auf ungen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Messen der Fehlerstellenentfernung
auf Leitungen. Hierbei ist. es bekannt, daß nach Auftreten des Fehlers ein erster
Speicherkondensator auf den Scheitelwert einer der Fehlerspannung auf der Leitung
proportionalen MeBspannung und gleichzeitig ein zweiter Speicherkondensator auf
den Scheitelwert einer dem Fehierstrom auf der
Leitung ng proportionalen
Meßspannung aufgeladen wird. Dabei sind die Spannungsverhältnisse in den Ladestromkreisen
derart gewählt, daß bei einem Fehler innerhalb des zu überwachenden , Leitungsstückes
die Spannung an dem zweiten Speicherkondensator, der auf die des Pehlerstrom proportionale
Meßspannung aufgeladen wird, größer als die am ersten Speicherkondensator ist. Die
nach Abschaltung der Ladestromkreise beider Kondensatoren bis zur Entladung, auf
Spannungsgleiehheit erforderliche ZeitsDanne wird als Maß für die Fehlerstellenentfernung
durch gleichzeitige Änderung und anschließende Messung des Ladungszustandes eines
Hilfskondensators bestimmt.
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Es last sich mathematisch zeigen, daß der Ladungszustand des Hilfskondensators
nach Beendigung der entladung der Speicherkondensatoren auf Spannungsgleichheit
der Fehlerstellenentfernung dirent proportional ist, da der logarithtuische Verlauf
der Ladungszustände der Speicherkondensatoren durch den ebenfalls logarithmischen
Verlauf des Ladungszustandes des Hilfskondensators kompensiert wird.
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Insbesondere bei der Pernmessung der Fehlerstellenentfernung unter
Yerwendung des beschriebenen Verfahrens, wobei also mehrere Leitungsstücke oder
auch Leitungen von einer zentralen Warte aus überwacht werden sollen, entsteht das
Bedürfnis, das Verfahren so zu variieren, daß zu seiner Durchführung möglichst einfache
Schaltungsanordnungen und insbesondere nur vertige Leitungen zwischen den Meßstellen
und der zentralen Cberwachungsstelle erforderlich sind. Eine Schaltungsanordnung,
die
diese Aufgabe lost und dauber hinaus weitere noeh zu schildernde Vorteile bringt,
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Hilfskondensator und nur
ein den Ladungsstrom desselben anzeigender Indikator als Meßgerat fUr mehrere zu
iiberwachende Leitungsstücke vorgesehen sind und jeder der das Messen der Fehlerstellenentfemung
einleitenden, den einzelnen Leitungsstücken zugeordneten Anlaßstromkreise Scbaltmittel
aufweist, die bei Erregung eines Anlaßstromkreises die anderen AnlaBstromkreise
sperren.
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Soweit bisher bei Einrichtungen zur Messung der Fehlerortsentfernung
bei Kurzschlüssen von Leitungen mehreren Leitungen gemeinsame Überwachungs- bzw.
Meßanordnungen zugeordnet waren, hatte man von Maßnähmen technischer Art zur Verhinderung
einer mehrfachen Belegung der gemeinsamen Anordnungen infolge gleichzeitiger oder
kurz hintereinander auftretender Störungen auf mehreren su überwachenden Leitungen
abgesehen. Es sollte dann lediglich die Zahl der ein und derselben Anordnung zugeordneten
Leitungen bzw. Leitungsstücke so weit verringert werden, daß eine mehrfache Belegung
der gemeinsamen Anordnungen unwahrscheinlich würde. In Abweichung hiervon wird bei
der Erfindung dieses Problem nicht durch Vergrößerung der Zahl der gemeinsamen Anordnungen,
d.h. durch Vergrößerung der Zahl der Hilfskondensatoren und der Indikatoren, gelöst,
sondern in wesentlich einfacherer Weise dadurch, d aß die den verschiedenen Leitungstücken
zugeordneten
Anlaßstromkreise sich beim Auftreten von StUrungen au den Leitungsstücken gegenseitig
sperren.
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In Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, auch die
Speicherkondensatoren nur einmal für mehrere zu überwachende Leitungsstücke vorzusehen.
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F zweckmäßige Schaltungsanordnung, bei der ein Hilfskondensator d
ein Indikator als Keßgerät für mehrere Leitungsstücke vorgesehen werden, arbeitet
in der Weise, daß jeder der Anlaßstromkreise Schaltmittel aufweist, die nach dem
Schließen der Ladestromkreise, aber vor dem Schließen der Entladestromkreise der
zugehörigen Speicherkondensatoran die anderen Anlaßstromkreise sperren. Wie lm einzelnen
noch zu erläutern isty wird dadurch die gleichzeitige Entladung der verschiedenen
Leitungsstücken zugeordneten Speicherkondensatoren auf das gemeinsame Meßgerät verhindert.
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Vorzugsweise ist diese Schaltungsanordnung so aufgebaut, daß die Aufladung
der Speicherkondensatoren durch das Ansprechen der Schutzschaltung und die Entladung
der Speicherkondensatoren durch $as Auslösesignal der Schutzschaltung eingeleitet
werden. Als Schutzschaltung wird dabei eine an sich bekannte Anordnung verwendet.
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» e Verwendung des Ansprechens und des Auslösesignals der Schutz -scha
obatongz;urBegrenzungvonIdevorgängenbiKondensatorenim Rahmen von einrichtungen zur
Bestimmung des Fehlerortes in elektrischen Leitungen ist an sich bekannt.
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Eine Schaltungsanordnung, bei der auch die Speicherkondensatoren für
mehrere zu überwachende Leitungsstücke vorgesehen sind, bewirkt, daß jeder der das
Messen der Fehlerstellenentfernung einleitenden, den einzelnen Leitungsstücken zugeordneten
Anlaßstromkreise vor den Schließen der Ladestromkreise der Speicherkondensatoren
die anderen Anlaßstromkreise sperrt. Während also bei der zuerst beschriebenen Anordnung
, die Aufladung aller Speicherkondensatoren.möglich,aberihre gleichzeitige Entladung
verhindert ist, unterbindet die eben beschriebene Schaltungsvariante bereits die
Aufladung der '','*.,-.. nur einmal vorhandenen Speicherkondensatoren nit den Meßwerten
verschiedenerLeitungen.
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@ a Wenn auch bei beiden erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen
die Tatsache, daß die Entladung der Speicherkondensatoren erst dann erfolgen kann,
wenn die Schutzschaltung auslöst, und bis dahin die Ladungszustände sich ändern
können, die genaue Messung der Fehlerstellenentfernung ermöglicht, kann insbesondere
bei der ersterwähnten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der Fall auftreten,
daß das Auslösesignalin der Schutzschaltung so schnell erzeugt wird, daß die Speicherkondensatoren
noch nicht auf den Scheitelwert der ihnen zugefnhrten Meßspannungen aufgeladen sind.
Auch bei der zweiten Schaltungsanordnung muß dafür Sorge getragen werden, daß die
Entladung der Speicherkondensatoren erst dann erfolgt, wenn diese sich auf die Scheitelwerte
der Meßspannungen haben aufladen können. Es ist daher zweckmäßig, daß in beiden
Schaltungsvarianten ein fUr mehrere Leitungsstücke vorgesehenes
Zeitrelais
das dffnen der Ladestromkreise und das SchlieBen der Entladestronkreise der Speicherkondensatoren
so lange verhindert, bis letztere auf die Scheitelwerte der Meßspannungen aufgeladen
sind.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen
sollen an Enrsd der in den Figuren wiedergegebenen Schaltungebeispiele erlautert
werden.
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In Figur 1 ist ein Schaltungsbeispiel wiedergegeben, bei dem ein
Hilfskondensator und ein @ den Ladungszustand desselben anzeigender Indikator als
Meßgerät für mehrere zu überwachende Leitungsstücke vorgeschen sind. Das in dieser
Figur nicht wiedergegebene Meßgerät ist den Leitungsstücken I bis IV zugeordnet,
wobei unter Leitungsstucken in diesem Zusammenhang auch verschiedene Leitungen,
Netzwerke oder dergleichen, su verstehen sind. Im linken Teil der Figur erkennt
man die je Leitungsstück einmal vorhandenen Speicherkondensatoren, die in Palle
der Leitung I mit C11 und C12 bezeichnet sind und im Fehlerfalle über die Anpassungstransformatoren
Tr1 und Trip sowie die Gleichrichteranordnungen Gl und Gl12 auf den Scheitelwert
der der Fehlerspannung auf der Leitung proportionalen Meßspannung Ut1 bzw. auf den
Scheitelwert der dem Fehlerstrom auf der Leitung proportionalen MeBspsnnung Jk1
# R1 aufgeladen werden. Diese Meßspannungen liegen an den Klemmen 1, 2 bsw. 3, 4.
Die Speicheranordnungen für die weiteren Leitungen II, III und IV sind identisch
aufgebaut und brauchen daher im einzelnen nicht beschrieben
der In der Leitung 1 zugeordneten Speichereinrichtung wird die
an den Gleichrichtern Gl11 bzw. Gl12 unter Verwendung von der Hochfrequenzentkopplung
dienenden Kondensatoren C13, C14 bzw.
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C15, C16 abgegriffene Meßgröße dann den Speicherkondensatoren C11
und C12 zugeführt, wenn deren Kurzschluß u. ber die Widerstände R13 und R14 durch
Umlegen der Kontakte a11 und a12 des zugehörigen Anregehilfsrelais A1 aufgehoben
ist. Dieses Anregehilfsrelais A1 befindet sich in der im rechten Teil der Figur
1 dargestellten Steuerschaltung.
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Zur Erklärung der Funktionsweise der Steuersehaltung wird z der Pall
eines Fehlers in dem Leitungssttick I betrachtet. Dann gelangt ein von der Schutzachaltung
herruhrendei allgemeiner Anregcimpuls auf die Klemme 20, der dadurch das Anregehilfsrelais
A1 zum Ansprechen bringt. Mit seinen schon erwähnten Kontakten a11 und a12 schließt
das Relais die Ladestromkreisc der zugehörigen Speicherkondensatoren C11 und C12,
so daß sich diese auf die Scheitelwerte der über die Anpassungstransformatoren Tr11
und Tr12 erzeugten Meßspannungen aufladen können. gleichzeitig schließt das Relais
A1 über seinen Kontakt a13 den Stromkreis für das Zeitrelais H, das fUr alle zu
überwachenden Leitungsstücke gemeinsam vorhanden ist..
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Zur Entladung der Speicherkondensatoren wird das Auslösesignal der
Schutzschaltung auf die Klemme 21 gegeben. das Relais C1 spricht dann an und bereitet
den Stromkreis für das Relais B1 vor, das mit seinen Kontakten b11 und b12 nach
seiner
Erregung die Speicherkondensatoren C11 und C12 von den Ladestromkreisen
trennt und an die Entladestror ! kreise anlegt.
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Man erkennt, daß beim Auftreten eines Fehlers in einem der anderen
zu überwachenden Leitungsstücke durch Ansprechen des jeweiligen Anregehilfsrelais
A2, A3 oder A4 die Speicherkondensatoren dieser Leitungen aufgeladen werden können.
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Um später eine gleichzeitige Entladung dieser Speicherkondensatoren
auf das an die Klemmen 17 und 18 angeschlossene Meßgerät zu verhindern, wird durch
das auf die Klemme 21 gegebene Auslösesignal der Schutzschaltung das Relais C1 erregt,
das im Anlaßstromkreis der Leitung I liegt, der das eigentliche Messer der Fehlerstellenentfernung
einleitet. Das Relais C1 sperrt daher nach den Schließen der Ladestromkreise, aber
vor den Schließen der Entladestromkreise, das durch Umlegen der Kontakte b11 und
b12 des Relais B1 erfolgt, die Anlaßstromkreise der anderen Leitungsstücke.
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Während nämlich diese Sperrung direkt über die Kontakte c11, c12 und
c13 erfolgt, geschieht das Umschalten der Speicherkondensatoren C11 und O12 von
den Ladestromkreisen auf ihre Bntladestromkreise erst tuber das zusätzliche Relais
B1.
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In der Schaltung ist dafür Sorge getragen, daß auch bei einem sehr
naheliegenden Fehler, bei den das Auslösesignal in Schutz schon relativ kurz nach
dem Anregesignal erzeugt wird, die Aufladung der Kondensatoren erat dann unterbrochen
wird,
wenn diese sich auf die Scheitelwerte der Meßspannungen aufgeladen haben. Hierzu
dient das bereits erwähnte Zeitrelais H, das den durch den Kontakt k1 des über den
Kontakt c11 zum Ansprechen gcbrachten Relais K vorbereiteten Stromkreis für das
Relais B. erst dann schließt, wenn die zur Aufladung auf die Scheitelwerte der Meßspannungen
erforderliche Zeit verstriehen ist. Bei einem sehr nahe liegenden Fehler wird also
das Relais B1 direkt durch das Schließen des Kontaktes h erregt, während bei einem
erst relativ lange nach dem Anregesignal erzeugten Auslösesignal das Relais C1 später
als das Zeitrelais H anspricht und demgemäß der Kontakt c14 für das Ansprechen des
Relais B1 entscheidend ist.
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Die Speicherkondensatoren C11 und C12 entladen sich nun über die von
den @ Klemmen 17 und 18 ausgehenden, zweckmäßig abgeschirmten Leiturrgen und das
durch sie angeschlossene Meßgerät, das in Fig. 2 scheKatischdargestelltist.VomBeginn
der Entladung bis zum Zeitpunkt der Spannungsgleicheit der beiden Speicherkondensatoren
wird in bekannter Weise ein Relais oder eine relaisartige Einrichtung T in den Meßgerät
so erregt, daß der Entladeatromkreis für d'en Hilfskondensator Cu durch den Kontakt
t geschlossen ist. Der Hilfskondensator CH wird in diesels Ausführungsbeispiel über
die Stabilisatorschaltung St auf eine konstante Spannung aufgeladen. Seine Entladung
wird durch das Umlegen des Kontaktes d des Relais D vorbereitet, das Liber die Klemme
40 mit der Klemme 30 in Fig. 1 verounden ist und über die Kontakte k1, k2 und h
parallel zum Relais i31 erregt wird. Die Entladung des Hilfskondensators CH wird
dann
über den Kontakt t (Figur 2) so gesteuert, daß : die Entladezeit
des Hilfskondensators mit der zum Entladen der Speicherkondensatoren C.. und C.
12 auf Spannungsgleichheit erforderlichen Zeitspanne übereinstimmt. Die Spannung
am Hilfskondensator C nach Beendigung der Entladung der Speicherkondensatoren wird
als Maß für die Fehlerstellenentfernung mittels des im Meßgerät enthaltenen Indikators
M festgehalten, Gleichzeitig mit dem Relais D wird das Zeitrelais S an Spannung
gelegt, das mit seinem Kontakt s1 den Stromkreis fUr die Spule F des Fallbügels
5 des Indikators M nach der Seigereinstellzeit unterbricht und damit die Zeigerstellung
arretiert.
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Die Steuersehaltung wirkt also direkt auf die die Änderung des Ladungszustandes
des Hilfskondensators bewirkenden Einrichtungen im Meßgerät ein. Umgekehrt übernimmt
auch das gemeinsame Meßgerät zugleich bestimmte Funktionen im Rahmen der Steuerschaltung.
Zu diesem Zweck ist die Klemme 41 des Meßgerätes mit der Klemme 31 in der Steuerschaltung
verbunden und legt dadurch Minuspotential an die Klemme 32, so daß. das Relais K
auch nach Rückfall des Kontaktes c11 infolge Abfalls des Relais O1 nach Ende des
Auslösesignals gehalten wird.
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Man kann auch mehreren in der beech. zusammengefaßten Speichereinrichtungen
ein gemeinsames Meßgenet zuordnen ; dann Mtlß man dafür sorgen, daß nicht nur in
jeder
Gruppe die Anlaßstromkreise sich gegenseitig sperren, sondern daß auch eine gegenseitige
Blockierung der verschiedenen Gruppen erfolgt. Zu diesem Zweck sind dann die Klemmen
31 und 32 in dem Stromkreis für das Relais K nicht direkt, sondern über Ruhekontakte
der K-Relais der anderen Gruppen verbunden.
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Diese Aufgabe erfüllen in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Schaltung die Kontakte k3 und k4.
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Die funktionsweise der Schaltung bei einem Fehler auf einer der anderen
zu überwachenden Leitungen verläuft völlig analog.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind die Speicherkondensatoren
zu einem zentral angeordneten Gruppenspeicher zusammengefaßt. Dies kann gegebenenfalls
einen relativ großen Leitungsaufwand zwischen der jeweiligen Meßstelle und der zugeordneten
Speichereinrichtung erforderlich machen. Man kann daher in manchen Fällen mit Vorteil
die Speicher als Einzelspeicher am Ende jeder Leitung vorsehen, wie überhaupt in
der Anordnung der einzelnen Schaltungsteile weitgehende Freiheit besteht.
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In Figur 3 ist ein Schaltungsbeispiel wiedergegeben, bei dem auch
die Speicherkondensatoren für mehrere zu überwachende Leitungsstücke vorgesehen
sind. Demgemäß muß bei dieser Schaltungsanordnung dafür sorge getragen werden, daß
sich die Anlaßstromkreise nicht erst dann tgegenseitig sperren, wenn die Entladung
der Speicherkondensatoren erfolgen soll, sondern bereits
vor der
Aufladung. Ein weiterer Unterschied gegenüber der in Figur 1 dargestellten Schaltung
ist darin zu sehen, daß far noch das Auslösesignal von der jeweiligen Schutzschaltung,
die übrigens in an sich bekannter V/eise auch die Fhasenaus" wahl trifft, in der
Steuerschaltung ausgewertet wird.
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Diese Unterschiede gegenüber der vorher beschriebenen Schaltur. finden
ihren Niederschlag darin, daß von den parallel an @ PrimärwicklungenderAnpassungstransforiaatorenTr
und Tr2 angeschalteten Meßleitungen der zu überwachenden Leitungsstücke I bis IV
mittels Auswählkontakten 1 nur jeweils die Meßwerte UK und JK # R eines einzigen
Leiterstückes ausgewählt werden. Im Falle eines Fehlers auf der Leitung I an über
die Auswählkontakte 111 und 112 die der Spannung an der Leitung I proportionale
Meßspannung Uk1 und über die Auswählkontaktel.-undl.,,'diedesStrominderLeitung1
proportionale Meßspannung Jk1 # R1 über die Anpassungstransformatoren den Gleichrichteranordnungen
Gl1 und Gl2 zugeführt.
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Eine weitere Auswahl treffen die Kontakte 111', 121', 131' und 141'.
Wie schon bei dem Schaltungsbeispiel nach Figur 1 besitzen die Anpassungstransformatoren
Tr1 und Tr2 verschiedene Anzapfungen, an denen für die su @wachenden Leitungen versehiedene
Überwachungsbereiche eingestellt werden können.
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Die Schaltungsanordnung nach Figur 3 arbeitet folgendermaßen: Nimmt
man wieder den Fall eines Fehlers auf dem Leitungsstück I an, so wird auf den die
Auswählrelais L1 und L1' enthaltenden Anlaßstromkreis das Auslösekommando der Schutzschaltung
gegeben,
so daß die genannten Auswählrelais ansprechen. In diesem ausführungsoeispiel sind
in jedem Anlaßstromkreis zwei Auswählrelais vorgesehen, da für diese Relais mit
Schutzrohrkontakten Verwendung finden, die nur eine begrenzte Kontaktzahl haben.
Das Auswählrelais L1' sperrt mit seinen Kontakten 112', 113' und 114' die Anlaßstromkreise
für die übrigen zu überwachenden Leitungsstücke II, III und IV.
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Gleichzeitig erfolgt daß Anlegen der Mespannungen an die Primäwicklungen
der Anpassungstransformatoren Tr1 und Tr2 durch Schließen der Auswählkontakte 111,
112, 113 und 114.
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In der Zwischenzeit ist durch Umlegen des Kontaktes 114' das Anregehilfsrelais
A und parallel zu ihm das Relais A' erregt worden, da die Klemmen 54 und 55 miteinander
verbunden sind. Das allen zu überwachenden Leitungsstücken gemeinsame Anregehilfsrelais
A legt über den Kontakt a3 das ebenfalls gemeinsame Zeitrelais H' an Spannung und
leitet durch Umlegen seiner Kontakte a1 und a2 die Aufladung der gemeinsamen Speicherkon@densatoren
C10 und C20 ein. Die Speicherkondensatoren werden wiederum von den gleichrichteranordnungen
Gl1, und Gl2 unter Zwischenschaltung von Entkopplungskondensatoren C30, C40 bzw.
C50, C60 gespeist.
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Das Relais A erfüllt die bei der Schaltungsanordnung nach Figur 1
von dem Relais K übernommene Aufgabe, bei Zusammenfassung der Leitungsstücke zu
mehreren mit demselben Keßgerät überwachten Gruppen die Steuerschaltungen der verschiedenen
Gruppen gegenseitig zu blockieren. Zu diesem Zweck sind in
die
Verbindung zwischen den Klemmen 54 und 55 der einzelnen Gruppen jeweils Kontakte
des Relais A' der anderen Gruppen eingeschaltet, wie dies in Figur 3 durch die Kontakte
a1' und a2' angedeutet ist. Sobald nun die durch das Zeitrelais H' gesicherte, zum
Aufladen der Speicherkondensatoren auf die Scheitelwerte der Meßspannungen erforderliche
Zeit verstrichen ist, bringt das Zeitrelais über seinen Kontakt h' das Relais B,
das durch Umlegen seiner Kontakte b1 und b2 die Aufladestromkreise der Speicherkondensatoren
unterbricht und diese zwecks Entladung über die an die Klemmen 17 und 18 angeschalteten,
zweckmäßigerweise abgeschirmten Leitungen mit dem gemeinsamen Meßgerät verbindet.
Die Klemmen 17 und 16 liegen also wieder in dem das Relais T (Figur 2) enthaltenden
Stromkreis, das durch Schließen des Kontaktes t während der zur Entladung auf Spannungsgleichheit
erforderlichen zeit die Änderung des Ladungszustandes des Hilfskondensators CH bewirkt.
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Das Relais D wird, wie schon bei der Schaltung nach Figur 1, von der
Steuerschaltung her beeinflußt. Zu diesem Zweck ist die Klemme 40 des Meßgerätes
(Figur 2) mit der Klemme 56 der Steuerschaltung (Figure 3) verbunden. Ähnlich wie
in der Schaltungsanordnung nach Figur 1 dienen die Kontakte s1 und d2 dazu, über
die mit der Klemme 54 im Stromkreis für das Relais A verbundene Klemme 41 im Meßgerät
einen Haltestromkreis für die Relais A und A' zu bilden, so daß sich diese unabhängig
von der Dauer des Auslösesignals der Schutzschaltung halten.
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ZuroptischenAnzeigedereinenFehleraufweisendenLeitung dienenbeibeidenSchaltungenSohauseichenSchbisSeh..
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Die Erfindung gestattet die Anwendung des vorteilhaften Verfahrens
zur Messung der Fehlerstellenentfernung mittels zweier Speicherkondensatoren und
eines in Abhängigkeit von ihrer Entladezeit in seinem Ladezustand beeinflußten Hilfskondensators
mit geringem Aufwand auch dann, wenn mehrere Leitungsstücke oder Leitungen mittels
eines einzigen Meßgerätes, das an einer sentralen Überwachungsstelle angeordnet
sein kann, erfolgt.
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3''Figuren 7 Ansprüche