DE2053424C3

DE2053424C3 - Shielding for communication cables for laying in the area of influence of power equipment

Info

Publication number: DE2053424C3
Application number: DE19702053424
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. Moehring; Ernst Dipl.-Ing. Scheffler
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1970-10-30
Filing date: 1970-10-30
Publication date: 1975-05-28
Also published as: DE2053424B2; DE2053424A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abschirmung für Nachrichtenkabel zur Verlegung im Einflußbereich von Starkstromeinrichtungen, bestehend aus einer die Kabelseele umgebenden Schicht aus nichtmagnetischem Metall und einer darüberliegenden ²S Bewehrung aus Stahlbändern. Unter Starkstromeinrichtungen sollen beispielsweise Starkstromleitungen und Starkstromanlagen verstanden werden.The invention relates to a shield for communication cables for laying in the area of influence of high-voltage equipment, consisting of a layer of non-magnetic metal surrounding the cable core and an overlying ² S armouring of steel strips. Heavy current equipment is to be understood as meaning, for example, power lines and power systems.

Derartige Kabel sind bereits seit langem aus der VDE- Vorschrift 0816*6 bekannt und weisen über ih- 3< > rcr Seele eine nichunagnetische Schicht aus Blei, Aluminium oder Kupfer auf, die gleichzeitig als Feuchtigkeitsschutz für die Kabelseele dient. Die über dieser Schicht angebrachte Bandbewehrung, welche aus Stahl besteht und ein- oder mehrlagig aufgebracht wird, dient als zusätzlicher mechanischer Schutz. In derartig aufgebauten Nachrichtenkabeln sind die Adern in der Kabelseele neben dem mechanischen Schutz tm allgemeinen auch gegen durch Starkstromeinrichtungen bedingte Störungen geschützt. Bei der «> üblichen Frequem von 50 Hz sind die Störungen so klein, daß der Beirieb der Nachrichtenkabel nicht gestört wird.Such cables have long been known from VDE regulation 0816 * 6 and have ih- 3 < > For the soul a non-magnetic layer of lead, aluminum or copper, which also serves as moisture protection for the cable core. The one above this Layer reinforcement, which consists of steel and is applied in one or more layers serves as additional mechanical protection. In Communication cables constructed in this way are the cores in the cable core next to the mechanical one Protection t generally also protected against interference caused by high-voltage equipment. At the «> usual Frequem of 50 Hz, the disturbances are so small that the operation of the communication cable is not disturbed will.

Bei auftretenden Kurzschlüssen und Anfahrströmen von elektrischen Bahnen können die Störungen «5 jedoch zu Gefährdung von Fernmeldeanlagen und Bedienungspersonal führen. Ein Maß fur den Schutz der Nachrichtenkabel, weicher durch den oben geschilderten Mantel erzielt wird, ist der Reduktionsfaktor r_t Der Verlauf des Reduktionsfaktors als Funktion der Mantelspannung V_m ergibt eine etwa V-förmig verlaufende Kurve. Die Lage des Reduktionsfaktorminimums auf der Abszisse ist frequenzabhängig und liegt beispielsweise bei der technischen Frequenz von 50 Hz, je nach Bandstahlqualität und -dicke, bei Mantelspanbungen zwischen 150 und 250 V'km. Der Verlauf des Reduknonsfaktor. als Funktion der Mantelspannung ist für derartige Kabel in der Tafel 20 der VDE-Vorschrift OR 16/6.64 angegeben. In the event of short circuits and start-up currents in electrical railways, however, the faults «5 can endanger telecommunications systems and operating personnel. The reduction factor r _t is a measure of the protection of the communication cables, which is achieved by the jacket described above. The course of the reduction factor as a function of the jacket voltage V _m results in an approximately V-shaped curve. The position of the reduction factor minimum on the abscissa is frequency-dependent and is, for example, at the technical frequency of 50 Hz, depending on the steel strip quality and thickness, with sheath tension between 150 and 250 V'km. The course of the reduction factor. as a function of the sheath tension is given for such cables in table 20 of VDE regulation OR 16 / 6.64.

Entsprechend der Größe des Slörstroms bei auftretenden Störungen in den Starkstromeinrichtungen können unterschiedliche Mantelspannungen auftreten, die Werte von 1000 V/km und darüber erreichen können. Um allen auftretenden Beeinflussungsfällen gerecht werden zu können, werden heute Bandstähle für die Bewehrung der Kabel verwendet, die unterschiedliche Eigenschaften haben. Es ist für die Lagerhaltung von Bandstählen jedoch nachteilig, wenn allzu viele unters^M·«*⁶ Qualitäten vorrätig gehalten werden müssen. Weiterhin ist es mit Bandstählen, die von den Kabelwerken üblicherweise zur Armierung der Kabel verwendet werden, nur mit großem Materialaufwand möglich, das Minumum des Reduktionsfaktors in Richtung kleinerer oder größerer Mantelspannungen !nennenswert zu verschieben. Fur eine Verschiebung der Kurve nach höheren Mantelspannungen müssen beispielsweise zusätzliche Lagen Bandstahl aufgebracht werden, durch welche das Kabel nicht nur teurer, sondern auch schwerer und steiferDepending on the magnitude of the fault current in the event of disturbances in the power equipment, different jacket voltages can occur, which can reach values of 1000 V / km and above. In order to be able to do justice to all occurring cases of influence, steel strips are used today for the armouring of the cables, which have different properties. However, it is disadvantageous for the storage of steel strips when too many * ⁶ qualities necessary to stock Unters ^ M * ". Furthermore, with steel strips, which are usually used by cable works to reinforce the cables, it is only possible with a large amount of material to significantly shift the minimum of the reduction factor in the direction of lower or higher sheath stresses. For a shift in the curve towards higher sheath voltages, additional layers of steel strip must be applied, for example, which make the cable not only more expensive, but also heavier and stiffer

wird. .. „ . „will. .. ". "

Mit allen bisher bekannten Maßnahmen kann die Kurve η = fi' Um) jedoch im wesentlichen nur parallel zur Ordinate verschoben werden, wobei sich das Minimum des; Reduküonsfaktors nur geringfügig auf der Abszisse verlagert. Wenn im Beeinflussungsfall bei einer Manitelspannung, die vorher errechenbar ist. ein bestimmter Reduktionsfaktor erforderlich wird, so kann die Kurve mit erheblichem Aufwand an nichtmagnetischem Material so weit verschoben werden, daß der Reduktionsfaktor den geforderten Wert erreicht Hier ist oft ein so großer Aufwand an nichtmaenetischem Material erforderlich, daß die Kabel nicht mehr wirtschaftlich herstellbar sind. Ein weiterer Nachteil dies»» Vorgehens besteht darin, daß bei der errechneten Mantelspannung der Reduktionsfaktor im wiedcrauMeigenden Ast der Kurve liegt, so daß schon kleine Abweichungen der Mantelspannung große Schwankungen des Reduktionsfaktors mit sichWith all previously known measures, however, the curve η = fi 'Um) can essentially only be shifted parallel to the ordinate, the minimum of the; Reduction factor shifted only slightly on the abscissa. If, in the event of influence, there is a manitel tension that can be calculated beforehand. If a certain reduction factor is required, the curve can be shifted so far with considerable expenditure of non-magnetic material that the reduction factor reaches the required value. Here, such a high expenditure of non-dimensional material is required that the cables can no longer be manufactured economically. A further disadvantage of this procedure is that the reduction factor for the calculated jacket tension is in the normal branch of the curve, so that even small deviations in the jacket tension result in large fluctuations in the reduction factor

"Andererseits beschreibt die deutsche Offenle gungsschnfi 1 640009 bereits eine Abschirmung für Nachrichtenkabel, die aus zwei Schichten eines nicht magnetischen Metalls sowie einer dazwischenliegenden Schicht aus Hisen aufgebaut ist. Diese Abschirmung soll offensichtlich als Blitzschutz verwendet werden und durch die Einfügung leitender Polymerisatschichtcn zwischen den einzelnen Metallschichten ermöglichen, daß ein in die äußere Schicht eingeführter Strom den kürzesten leitenden Weg durch alle Metailschichten findet, tin Hinweis auf die Problematik bei der Verlegung von Nachrichtenkabeln im Einflußbereich von Starkstromeinrichtungen kann dieser Druckschrift nicht entnommen werden"On the other hand, describes the German Offenle gungsschnfi 1 640009 already has a shield for Communication cables made from two layers of a non-magnetic metal and one in between Layer is built up from Hisen. This shield is obviously intended to be used as lightning protection and by inserting conductive polymer layers between the individual metal layers allow an introduced into the outer layer Current the shortest conductive path through all layers of metal finds, tin reference to the problem with the laying of communication cables in the area of influence This publication does not provide information on power equipment

Dit deutsche Patentschrift 753052 gibt einen ahnlichen Dreischichlen-Aufbau einer Abschirmung für Fernmeldekabel an, welche hier innerhalb des Kabelaufbaus zur Schirmung der beiden entgegengesetzten Übertragungsrichtungen gegeneinander dient. Auch in dieser Druckschrift ist kein Hinweis auf die Verwendung solcher Kabel im Einflußbereich von Starkstromeinrichtungen enthalten.The German patent specification 753052 gives a similar one Three-layer structure of a shield for telecommunication cables, which here within the cable structure serves to shield the two opposite directions of transmission from one another. Even There is no reference in this publication to the use of such cables in the area of influence of power equipment contain.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abschirmung für Nachrichtenkabel anzugeben, welche einen wirksamen Schutz gegen Störungen durch Starkstromeinrichtungen gewährleistet und es gestattet, die Kurve r_t- f(Um) in gewünschtem MaBe ohne großen Aufwand parallel zur Abszisse zu verschieben: Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Abschirmung der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß über der Bewehrung in an sich bekannter Weise eine weitere, äußere Schicht aus nichtmagnetischem Metall angeordnet ist, und daß der Querschnitt der äußeren Schicht aus nichtmagnetischem Metall sich zum Querschnitt der inneren Schicht wie 2:1 verhält. The invention is based on the object of specifying a shield for communication cables which ensures effective protection against interference from high- voltage equipment and allows the curve r _t - f (Um) to be shifted parallel to the abscissa to the desired extent without great effort solved according to the invention with a shield of the type described in that a further, outer layer of non-magnetic metal is arranged over the reinforcement in a manner known per se, and that the cross-section of the outer layer of non-magnetic metal to the cross-section of the inner layer such as 2: 1 behavior.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die zusätzliche Anordnung des nichtmagnetischen Materials außerhalb der Bewehrung die Reduktionsfaktorkurve gezielt, in einem alle auftretenden Störfälle umfassenden Rahmen parallel zur Abszisse verschiebbar wird, so daß das Minimum des Reduktionsfaktors dorthin gelegt werden kann, wo der ermittelte Wert der Mantelspannung liegt. Die Aufteilung des nichtmagnetischen Materials auf zwei Schichten innerhalb und außerhalb der Stahlschicht ergibt im Falle einer Beeinflussung durch Starkstromeinrichtungen eine entsprechende Aufteilung des Gesamtstromes und damit eine Herabsetzung des in der inneren Schicht fließenden Stromes. Die Folge hiervon ist, daß das Eisen der Stahlschicht erst bei wesentlich höheren Gesamtströmen als bei der bekannten Abschirmung in die Sättigung gerät und die wirksame Permeabilität des Eisens so über cine.i größeren Bereich erhalten bleibt. Wie die Praxis gezeigt hat, ergibt sich ein Optimum bezüglich des Aufwandes an nichtmagnetischem Material und bezüglich der Verschiebbarkeit der Reduktionsfaktorkurve dann, wenn der Querschnitt der äußeren nichtmagnetischen Schicht gerade doppelt so groß ist wie der Querschnitt der inneren Schicht.The advantage of the invention is to be seen in the fact that the additional arrangement of the non-magnetic Material outside the reinforcement targeted the reduction factor curve, in one all occurring Incidents comprehensive frame is displaceable parallel to the abscissa, so that the minimum of the reduction factor can be placed where the determined value of the jacket tension is. The breakdown of the non-magnetic material on two layers inside and outside the steel layer results in a corresponding distribution of the total current in the event of an influence by high-voltage equipment and thus a reduction in the current flowing in the inner layer. The consequence of this is that the iron of the steel layer only at significantly higher total currents than with the known Shielding goes into saturation and the effective permeability of iron so over cine.i larger area preserved. As practice has shown, there is an optimum in terms of the expenditure on non-magnetic material and in terms of displaceability the reduction factor curve when the cross section of the outer non-magnetic layer is just twice as large as the cross-section of the inner layer.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawings.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Nachrichtenkabel, welches gemäß der Erfindung aufgebaut ist. In Fig. 2 ist der prinzipielle Verlauf des Reduktionsfaktors r_k = f (Um) wiedergegeben, während Fig. 3 zur Erläuterung eines erprobten Kabels dient.F i g. Figure 1 shows a cross section through a communication cable constructed in accordance with the invention. FIG. 2 shows the basic course of the reduction factor r _k = f (Um) , while FIG. 3 serves to explain a tried and tested cable.

Mit 1 ist die beliebig gestaltete Seele eines Nachrichtenkabels bezeichnet, über welcher eine Schicht 2 aus nichtmagnetischem Metall, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium angeordnet ist. Die Schicht 2 ist von der aus Stahlbändern aufgebauten Bewehrung 3 umgeben und über der Bewehrung 3 liegt eine weitere Schicht 4 aus nichtmagnetischem Metall. Gegebenenfalls kann das Kabel noch mit einem äußeren Schutzmantel 5 ausgerüstet sein.With 1 is the arbitrarily designed soul of a communication cable denotes, over which a layer 2 of non-magnetic metal, such as Copper or aluminum is arranged. Layer 2 is made up of reinforcement made of steel strips 3 surround and over the reinforcement 3 is another layer 4 made of non-magnetic metal. Possibly the cable can also be equipped with an outer protective sheath 5.

Der prinzipielle Verlauf des Reduktionsfaktors als Funktion der Mantelspannung ist in F i g. 2 dargestellt, wobei als Parameter eine technische Frequenz von 50 Hz angenommen wurde. Das Minimum des Reduktionsfaktors liegt hierbei zwischen 150 und 250 V/km. Der Maßstab für die Mantelspannung ist logarithmisch gewählt. Bei den üblichen Kabeln kann die Kurve 6 durch mehr oder weniger Aufwand an nichtmagnetischem Material in der Schicht 2 etwa in Rich tung des Doppelpfeiles 7 verschoben-werden. Mit einer Abschirmung gemäß der Erfindung ist es nun möglich, die Verschiebung der Kurve 6 in Richtung des Doppelpfeiles 8 in einem gezielten MaBe vorzu-The principal course of the reduction factor as a function of the jacket tension is shown in FIG. 2 shown, a technical frequency of 50 Hz was assumed as the parameter. The minimum of the reduction factor is between 150 and 250 V / km. The scale for the jacket tension is logarithmic chosen. In the case of the usual cables, the curve 6 can, by more or less expenditure of non-magnetic material in the layer 2, for example in Rich direction of the double arrow 7-be shifted. With a Shielding according to the invention, it is now possible to shift the curve 6 in the direction of the double arrow 8 in a targeted measure

S nehmen und auf diese Weise die bereits weiter oben geschilderten Vorteile zu erreichen.Take S and in this way those already mentioned above to achieve the advantages described.

Die in F i g. 3 dargestellten Kurven zeigen die Meßergebnisse bei einem Nachrichtenkabel, dessen Seele 1 einen Außendurchmesser von 30 mm hat. Für die Bewehrung 3 werden zwei Stahlbänder von 0,8 mm Dicke übereinander angeordnet. Gefordert wird ein Reduktionsfaktor r_k =0,1 bei einer Mantelspannung U_m von 1000 V/km (Punkt A). The in F i g. The curves shown in FIG. 3 show the measurement results for a communication cable whose core 1 has an outside diameter of 30 mm. For the reinforcement 3, two steel strips 0.8 mm thick are placed one on top of the other. A reduction factor r _k = 0.1 is required for a jacket voltage U _m of 1000 V / km (point A).

With one according to Table 20 according to VDE 0816 / 6.64

>s aufgebauten Abschirmung läßt sich der geforderte Reduktionsfaktor nicht erreichen. Der entsprechende Verlauf des Reduktionsfaktors ist in Fig. 3 durch die Kurve 6 wiedergegeben. Die Schicht 2 aus nichtmagnetischem Material besteht dabei aus Aluminium> s built-up shielding can be the required Do not achieve reduction factor. The corresponding course of the reduction factor is shown in FIG. 3 by the Curve 6 reproduced. The layer 2 made of non-magnetic material consists of aluminum

und hat eine Dicke von 1,3 mm, was einem Querschnitt von 124 mm² entspricht. Durch eine Vergrößerung des Aluminiumquerschnitts in der Schicht 2 auf 215 mm² - entsprechend 2,1 mm Dicke - erhält der Reduktionsfaktor den Verlauf gemäß Kurve 9 inand has a thickness of 1.3 mm, which corresponds to a cross-section of 124 mm ² . By enlarging the aluminum cross-section in layer 2 to 215 mm ² - corresponding to a thickness of 2.1 mm - the reduction factor is given the course according to curve 9 in FIG

»5 Fig. 3. Mit einer derartigen Querschnittsvergrößerung der nichtmagnetischen Schicht der Abschirmung ließe sich also der geforderte Reduktionsfaktor von 0,1 erreichen, allerdings mit erheblichem Aufwand. Das nichtmagnetische Material wird nun auf die»5 Fig. 3. With such a cross-sectional enlargement the required reduction factor of 0.1, but with considerable effort. The non-magnetic material is now on the

Schichten 2 und 4 der Abschirmung aufgeteilt, und zwar bei einem Gesamtquerschnitt von 142,5 mm² so, daß die Schcht 2 einen Querschnitt von 47,5 mm² und die Schicht 4 \ on 95 mm² Aluminium erhält. Eine so aufgebaute Abschirmung ergibt für den Reduktions-Layers 2 and 4 of the shield are divided, with a total cross section of 142.5 mm ² so that layer 2 has a cross section of 47.5 mm ² and layer 4 has 95 mm ^{2 of} aluminum. A shield constructed in this way results in the reduction

faktor den Verlauf gemäß Kurve 10 in Fig. 3. Auch hier ist der geforderte Wert von r_k = 0,1 erreicht, jedoch mit wesentlich geringerem Aufwand an Aluminium. Es ergibt sich gegenüber dem Kabel gemäß Kurve 9 eine Ersparnis von 72,5 mm² Aluminium imfactor the course according to curve 10 in FIG. 3. Here, too, the required value of r _k = 0.1 is achieved, but with a significantly lower amount of aluminum. Compared to the cable according to curve 9, there is a saving of 72.5 mm ^{2 of} aluminum in the

Querschnitt, d. h. also eine Ersparnis von 34%. Ein Kabel, welches mit einer Abschirmung gemäß der Erfindung versehen ist, ist somit nicht nur billiger, sondern auch leichter als die bisher bekannten Kabel.Cross section, d. H. so a saving of 34%. A cable, which with a shield according to the Invention is provided, is thus not only cheaper, but also lighter than the previously known Cable.

Die Erfindung soll sich ausdrücklich nur auf Abschirmungen für Nachrichtenkabel zur Verlegung im Einflußbereich von Starkstromeinrichtungen beziehen. Die Verwendung dieser Abschirmung für blitzsichere Schwachstromkabel oder ähnliche Anwendungen ist hierdurch nicht mit erfaßt.The invention is expressly intended to apply only to shields for communication cables for laying in Relate the sphere of influence of power equipment. The use of this shield for lightning-proof This does not include low-voltage cables or similar applications.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Shielding for communication cables for laying in the area of influence of power equipment, consisting of a cable core surrounding _; Benden layer of non-magnetic metal and an overlying reinforcement of steel strips, characterized in that a further, outer layer (4) of non-magnetic) metal is arranged above the reinforcement (3) in a manner known per se, and that the transverse; The ratio of the cross section of the outer layer (4) made of non-magnetic metal to the cross section of the inner layer (2) is 2: 1. '5