DE1690370B2 - Anordnung zum Schutz von Fernmeldekabeln gegen Fremdstrombeeinflussung durch Starkstromanlagen - Google Patents

Description

die der gleichen

sung wie das Kabel ausgesetzt ist, den Reduk- «en oaer auu. uuiu.^

tionstransformator umgehen und daß der Eingang rungen der Bodenleitfahigkeit

des Verstärkers zwischen Mantel und Erde oder Eine weitere Möglichkeit der Reduktion von

Hilfsleiter und Erde^geschaltet ist oder daß eine _ao £^^^f^Α&ΐ£Α

in den Mantel oder die Hilfsleitung angeschleifte ^^^j^n Primärwicklung aus einer oder mehre-

X wir/ ^{ZUm Sang S S} ί? Windungen Z Z schützenden Kabels besteht,

2 Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeich- eine der Fremdspannung proportionale Spannung an

net durch die Verwendung eines Verstärkers, bei „ einer Sekundärwicklung desselben Übertragers ge-

dem die Größe der Ausgangsspannung veränder- ²⁵ wonnen, diese Spannung verstark: und mit Hilfe

_{bar ist} s β f β _{eines zweiten} Übertragers, dessen Sekundärwicklung

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, ge- wieder ^aus einer oder mehreren Windungen des zu kennzeichnet durch die Verwendung eines Ver- schützenden Kabels gebildet wird gegenphas.g auf stärkers, bei dem die Phasenbeziehung zwischen , das Kabel gegeben Durch die beiden Übertrager Eingangs- und Ausgangsspannung veränderbar ³° ™d das Kabel sind Eingang und Ausgang des; Verj_st b & r & stärkers fest miteinander verkoppelt. Das bedeutet

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, da- f«r höhere Frequenzen erhöhte Schwingneigung, durch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspan- deren Bekämpfung erfahrungsgemäß große Schwienung des Verstärkers nach Größe und/oder Pha- ripkeiten macht, zumal die Fert.gungstoleranzen der senlage selbsttätig so verändert wird, daß die ³⁵ Übertrager direkten Einfluß auf die Schwingneigung abgegebene Spannung nach Größe und Phasen- haben.

lage der zu kompensierenden Störspannung ent- Es ist ferner bekannt Störgeräusche in Fern-

spricht. Sprechleitungen mit Simultanstromkreisen dadurch

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge- ^zu vermeiden, daß die Störspcnnungen eines der kennzeichnet, daß zur Veränderung der Verstär- *° Simultanstromkreise einem Verstarker zugeführt werkung und Phasendrehung des Verstärkers eine den und die verstärkte Ausgangsspannung den ubn-Spannung benutzt wird, die einer Ader des zu gen Simultanstromkreisen gegenphasig zugeführt schützenden Kabels entnommen ist. wird. Diese bekannte Anordnung hat abgesehen davon, daß sie nur für Simultanstromkreise anwendbar

45 ist, den Nachteil, daß alle Adern miteinander und mit Erde galvanisch verbunden sind, so daß eine Isolationsüberwachung der Kabelanlage auf Erd-

Schlüsse, wie sie z. B. durch Eindringen von Wasser

entstehen können, nicht möglich ist und auftretende

5° Fehler nicht geortet werden können und daß eine

Fernspeisung durch Gleichstrombatterien nicht mög-

In Fernmeldekabeln treten durch induktive oder üch ist. Auch wird dadurch, daß die verstärkte Spangalvanische Fremdstrombeeinflussung häufig Stör- rmng aus einem der Simultanstromkreise den antpannungen auf, die Funktionsstörungen hervorrufen deren Simultanstromkreisen zugeführt wird, die Ne- und unter Umständen sogar Personen gefährden kön- 55 bensprechdärnpfung in unerwünschter und unzuläsnen. siger Weise vermindert.

Es sind bereits eine Anzahl von Mitteln bekannt, Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur

um diese Störspannungen so weit zu vermindern, daß möglichst vollständigen Reduktion von Fremdspansie nicht mehr für Personen gefährlich sind und die nungen auf Fernmeldekabeln zu schaffen, und zwar technischen Funktionsstörungen weitgehend vermie- ^6o auch solchen, die sich wesentlich ändern. Wegen der den werden. Durch die Kabelarmierung und durch Verluste in den Bewehrungen oder in den Reduk-Überspannungsableiter konnten die Gefahren und tionstransformatoren ist eine vollständige Reduktion Störungen schon weitgehend vermindert werden. Eine mit passiven Mitteln nicht möglich, wesentliche Verbesserung brachte die Einführung Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht

der Reduktionstransformatoren (DT-PS 1113 488), 65 darin, daß in das Kabel ein Reduktionstransformator durch die in den Kabeladern den Störspannungen eingeschaltet ist, dessen Sekundärwicklung aus der entgegengesetzte Spannungen erzeugt werden, wo- Gesamtheit der Kabeladern besteht und dessen Pridurch eine weitgehende Kompensation der Störspan- märwicklung mit dem Ausgang des Verstärkers ver-

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bunden ist, und daß der elektrisch leitende Mantel Spannungsdifferenz IZ₁. Diese Spannung IZ₁ wird dem des Kabels oder eine Hilfsleitung, die der gleichen Eingang 3 eines Verstärkers 4 zugeführt. An den Aus-Fremdstrombeeinflussung wie das Kabel ausgesetzt gang 5 des Verstärkers, dem die verstärkte Spanist, den Reduktionstransformator umgehen und daß nung U₂ entnommen wird, ist die Primärwicklung 6 der Eingang des Verstärkers zwischen Mantel und 5 eines Reduktionstransformators 7 angeschlossen. Als Erde oder Hilfsleiter und Erde geschaltet ist oder Sekundärwicklung 8 ist das zu schützende mehrdaß eine in den Mantel cder die Hilfsleitung einge- adrige Kabel, das alle Hin- und Rückleitungen umschleifte Impedanz parallel zum Eingang des Ver- faßt, um den Eisenkern des Transformators 7 gestärkers gelegt wird. wickelt.

Von den bekannten Reduktionstransformatoren io An Stelle des Kabelmantels kann auch ein außerunterscheidet sich die Anordnung somit dadurch, halb des Kabels liegender Ersatzleiter verwendet daß bei den bekannten Reduktionstransformatoren werden, insbesondere bei Kabeln, die keinen Meder Kabelmantel oder dessen Ersatzleiter selbst als tallmantel besitzen oder bei denen der Metallmantel Primärwicklung in mehreren Windungen um den einen zu hohen ohmschen Widerstand hat Ein sol-Magnetkern des Reduktionstransformators gelegt 15 eher Ersatzleiter kann aus einer parallel zum Kabel sind, während erfindungsgemäß hiei ein Verstärker verlegten Hilfsader oder aus einem Gas- oder Waszwischengeschaltet ist. Dadurch ist nicht nur die serrohr, der Fahrschiene einer Schienenbahn oder Möglichkeit gegeben, höhere Kompensationsspan- einem sonstigen Metallteil bestehen. In manchen nungen zu erzielen, sondern es eröffnet sich die wei- Fällen ist es auch nicht ohne weiteres möglich, die tere Möglichkeit, einen Verstärker zu verwenden, 20 an der Einlaufstelle der Kabel in ein Amt an einer dessen Ausgangsspannung bezüglich der Größe und/ gemeinsamen Schiene befestigten und geerdeten Ka- oder bezüglich der Phasenlage veränderbar ist. So ist belmäntel vor dem Erdungspunkt zu unterbrechen, es möglich, die Kompensationsspannung bezüglich Auch in solchen Fällen kann an Stelle des Kabel-Größe und Phasenlage so einzustellen, daß die Stör- mantels ein Ersatzleiter verwendet werden, der aber spannungen vollständig kompensiert werden. 25 nicht die volle Länge des zu schützenden Kabels

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Re- haben muß.

duktionsanordnung ist keine Kopplung des Verstär- Nach der bekannten Theorie der Fremdstrombe-

kerausganges auf den Eingang vorhanden, da die einflussung ergibt sich für die reduzierende Wirkung

Leitung, aus der die Eingangsspannung des Ver- einer Kabelarmierung das in F i g. 2 dargestellte

stärkers gewonnen wird, den Ausgangs- oder Reduk- 30 Vektordiagramm. Hierin bedeutet:

tionstransformator umgeht. U, die durch Fremdstrombeeinflussung im Fern-

Die Einstellung des Verstärkers auf die zur Korn- meldekabel bzw. Kabelmantel induzierte Spannung,

pensation der Störspannung erforderliche Größe und I_n, den durch diese Spannung hervorgerufenen

Phasenlage der Ausgangsspannung kann von Hand Strom im Kabelmantel,

mit Hilfe von innerhalb oder außerhalb des Verstär- 35 K den Gleichstromwiderstand des Kabelmantels,

kers befindlichen Regelelementen vorgenommen wer- L den Wechselstromwiderstand des Kabelman-

den. Dieses ist in den Fällen ausreichend, in denen tels,

sich die die Störspannungen hervorrufenden äußeren U₁ die Spannung der induktiven Komponente im

Einflüsse über längere Zeiten nicht wesentlich an- Kabelmantel.

dem; muß dagegen mit veränderlichen Beeinflussun- 40 In diesem Fall entsteht eine reduzierende Wirkung gen gerechnet werden, z. B. infolge Veränderung der dadurch, daß die Induktivität L gleichzeitig die Ge-Bodenleitfähigkeit oder häufiger Veränderungen in geninduktivität M ist, und mit Hilfe der Transforden die Störungen hervorrufenden Starkstromanla- matorwirkung über die Gegeninduktivität M den zu gen, so kann die Ausgangsspannung des Verstärkers schützenden Kabeladern die Spannung -Ui=I_n-M nach Größe und/oder Phasenlage auch selbsttätig so 45 aufgedrückt wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, verändert werden, daß die erzeugte Spannung der daß die durch Fremdstrom in den Kabeladern indujeweils auftretenden Störspannung nach Größe und zierte Spannung U₁ durch die Kompensationsspan-Phasenlage angepaßt wird. Zur Steuerung des Ver- nung — U_L bis auf den Restbetrag U_A reduziert wird. Stärkungsgrades kann dabei eine Spannung benutzt Es ist das Ziel aller bekannten Anordnungen, diesen werden, die von einer Ader des zu schützenden 50 Restbetrag U_A durch geeignete Maßnahmen mög-Fernmeldekabels abgefragt wird. Sobald in dieser liehst klein zu halten.

Ader, die dadurch dem Fernmeldebetrieb nicht ent- Im Gegensatz zu diesen bekannten Anordnungen zogen wird, noch unkompensierte, restliche Stör- wird beim Gegenstand der Erfindung die verbleispannungen auftreten, wird über ein Anpassungs- bende Restspannung U_A nicht durch zusätzliche Maßglied der Verstärker bezüglich Verstärkungsgrad und 55 nahmen auf einen möglichst geringen Restwert redu-Phasenlage der Ausgangsspannung so nachgeregelt, ziert, sondern es wird, wie in F i g. 3 dargestellt, eine daß die Störspannung in der Ader verschwindet. Gegenspannung U/ erzeugt, die der Spannung U_A

Ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach entgegengesetzt gleich ist. Diese Spannung U/ ist

der Erfindung ist in F i g. 1 schematisch dargestellt. die bei der Anordnung nach F i g. 1 im Verstärker 4

Die F i g. 2 und 3 zeigen Vektordiagramme. 60 erzeugte Spannung U₂.

F i g. 4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel Es kann ein für alle Anwendungsfälle geeigneter

mit selbsttätiger Regelung, des Verstärkers. Verstärker vorgesehen werden, der bezüglich der

Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung ist der Spannungsverstärkung und der Phasenlage der AusKabelmantel 1, in dem infolge Fremdstrombeein- gangsspannung veränderbar ist, so daß die Ausflussung der Mantelstrom I_m fließt, aufgetrennt, und 65 gangsspannung U₂ in jedem einzelnen Fall nach die Trennstelle ist durch einen ohmschen Wider- Größe und Phase der zu kompensierenden Spanstand 2 überbrückt. Der über den Widerstand 2 nie- nung U_A angepaßt werden kann. Diese Anpassung ßende Mantelstrom bewirkt an dem Widerstand eine kann von Hand erfoleen.

Eine Anordnung, in der die Anpassung selbsttätig erfolgt, ist in Fig. 4 dargestellt. Auch bei dieser Anordnung ist, wie bei der Anordnung nach Fig. 1, der Kabelmantel 1 unterbrochen und die Unterbrechung ist durch einen Widerstand 2 überbrückt. Der Verstärker 4 wird bezüglich der Größe und Phasenlage der der Primärwicklung 6 zugeführten Spannung U₂ selbsttätig gesteuert durch eine Spannung, die einer Ader 11 des Aderbündels: 9 entnommen und über ein Anpassungsglied 10 dem Verstärker 4 zugeführt wird. Solange noch in der Ader 11 ein unkompensierter, restlicher Störspannungsanteil gegen Erde auftritt, wird der Verstärker 4 nachgeregelt, bis diese Spannung verschwunden ist und damit auch die Spannungen in den anderen Adern des Kabels, die von der abgefragten Ader repräsentiert werden, zu Null kompensiert sind.

Statt in die Unterbrechung des Kabelmantels oder der Hilfsleitung einen ohmschen Widerstand 2 einzuschalten (F i g. 1), kann, wie in F i g. 5 dargestellt, ao die Unterbrechungsstelle auch durch einen induktiven Widerstand oder, wie in F i g. 6 dargestellt, durch die Primärwicklung eines Transformators überbrückt sein, an dessen Sekundärwicklung dei Verstärker angeschlossen ist Es ist auch möglich, ah Eingangsspannung für den Verstärker statt der ar einer vom Mantelstrom durchflossenen Impedanz erzeugten Spannung die Spannung des Kabelmantels 1 gegen Erde zu verwenden, wie in F i g. 7 schematise!! dargestellt.

Der Ersatzleiter muß sich nicht in allen Fället über die ganze Länge des Kabels erstrecken, dent zur Ansteuerung des Verstärkers reicht eine geringe Spannung aus, so daß es genügt, wenn im Ersatzleiter eine Spannung erzeugt wird, die zu der in der Adern induzierten Störspannung in einem bestimmten Verhältnis steht, wobei bei der Anordnung nacl F i g. 1 eine z. B. witterungs-, d. h. temperaturbedingte Änderung dieses Verhältnisses berücksichtigt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ι 2 nungen erreicht wurde. Verbesserungen wurden auch PatentansDriiche· erzielt durch Neutralisationstransfonnatoren, Trenn- ratentansprucne. transformatoren und durch die Verwendung meder-

1. Anordnung zum Schutz von Fernmelde- ohmiger Kabelmäntel

kabeln gegen Fremdstrombeeinflussung durch 5 Hin gemeinsames Merkmaides^r Mittel ,st daß

Starkstro^SmLagen mit einem Verstärker der eine ^l^^Zl^Z^^r^^n

Gegenspannung zur infolge Fremdstrombeeinflus- £^£ iSTam Nachteil, daß die Wirkungs-

sung m den Adern des Kabels auftretenden Stör- ^J begrenzt ist und daß sie für eine bestimmte

spannung liefert, dadur c h ge k e η η ζ e ι c h - g™™ _F°_emdstrombeeinflussung bemessen sind,

net, daß in das Kabel ein Redukticnstransfor- io °™°* Jj ,ten^n in denen einewesentliche An-

ΤΉΕΆ^Ϊ££Ζΰ£&% -ng.der »^™£^^_a™_o^