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Kabelabdeckung Die Erfindung betrifft eine Kabelabdeckung zum elektrischen
und mechanischen Schutz unterirdisch verlegter elektrischer Kabel. Bei der Verlegung
von Erdkabeln kann man zwischen erdfühligen und erdfrei geführten Kabeln unterscheiden.
Erdfühlige Kabel haben in der Regel eine äußere Hülle, bestehend aus einem Bleimantel
mit oder ohne Bewehrung. Erdfrei geführte Kabel dagegen sind normalerweise mit einem
metallenen, z.B. aus Stahl oder Aluminium bestehenden Innenmantel ausgerüstet, der
nicht korrosionsfest ist. Dieser Mantel ist mit einem zweiten Mantel aus Isoliermaterial
als Korrosionsschutz umgeben.
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Bei atmosphärischen Entladungen in einiger Entfernung von der Kabeltrasse
werden u.a. Spannungen im metallenen Kabelmantel und in der Kabelseele induziert.
Durch die induktive Schirmwirkung des metallenen Kabelmantels entsteht in den Kabeladern
eine geringere Längsspannung als im Kabelmantel.
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Die Spannungen stehen dem Reduktionsfaktor entsprechend in einem festen
Verhältnis zueinander. Infolge der iiängsspannungsdifferenzen entstehen Querspannungen
zwischen Kabel seele und Kabelmantel, die bei entsprechender Größe die Isolierung
durchschlagen können. Beim erdfühligen Kabelmantel fließen Ausgleichsströme über
das Erdreich, die im Kabelmantel eine weitere Längsspannung induzieren, die als
Gegenspannung wirkt. Bei erdfreien Kabeln dagegen fließt kein Strom über das Erdreich,
die induzierte Längsspannung nimmt damit bei gleicher Peldstärke wesentlich höhere
Werte an. Die Kabelseele ist daher in größerem Maße durch einen Spannungsdurchschlag
gefährdet als bei erdfuhligen Kabeln.
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Um die Gefahr eines Spannungsdurchschlages zu verringern, legt man
seit einigen Jahren ein Metalleeil als Schirmleiter im Abstand von ca. 25 cm über
das Kabel. Der Schirmleiter besteht z.B. aus einem verzinkten Stahldraht von 8 mm
Durchmesser. Bei einer atmosphärischen Entladung werden sowohl im Schirmleiter als
auch im Kabelmantel und in der Kabelseele Längsspannungen induziert. Da nun der
Schirmleiter erdfühlig ist, fließen dessen Ströme zum Erdreich und-induzieren eine
Gegenspannung im Kabelmantel.
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Dureh diese Gegenspannung sinkt die Längs spannung im Kabel und damit
die Gefahr eines Durchschlages. Die 5.iTi rksamkeit eines Schirmleiters ist umgekehrt
proportional zu seinem Wellenwiderstand Z gegen das Erdreich. Der Wellenwiderstand
ist gegeben durch folgende Beziehung:
darin ist:
In den Gleichungen bedeuten: 9E = spez. Bodenwiderstand = = äquivalente Leitschichtdicke
der Erde r5 = Radius des Schirmleiters = = absolute Permeabilität des freien Raumes
( 4 .rwJ. 10- 7 H/m) = = Kreisfrequenz der Ersatzfrequenz.
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Der Wellenwiderstand ist also proportional zum logarithmischen Verhältnis
spez. Bodenwiderstand fE und Radius des Schirmleiters r5 und somit zur Oberfläche
des Schirmleiters.
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Blitzschläge, die in unmittelbarer Nähe der Kabeltrasse einschlagen,
gefährden das Kabel im allgemeinen durch direkte Überschläge. Bei erdfreien Kabeln
mit Schirmleiter schlägt dabei der Blitz zum Schirmleiter über. Werden aber die
Blitzspannungen z.B. durch Baumwurzeln oder andere unterirdische Leitungen unter
der Kabeltrasse hindurchgeführt, dann kann das zu sehirmende Kabel in der Funkenstrecke
zwischen diesen Anlagen und dem Schirmleiter liegen. Das Kabel ist dann einer erhöhten
Gefahr ausgesetzt.
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Zur Abdeckung von Kabeln sind aus der deutschen Offenlegungsschrift
1 652 650 Maschengeflechtsstreifen bekannt, die aufgrund ihrer besonderen Ausbildung
im Erdreich gut erkennbar sind. Die Geflechtsstreifen erstrecken sich zwischen zwei
Saumdrähten, von denen der eine länger als der andere ist; im verlegten Zustand
verläuft daher der längere Saum wellenlinienförmig. Infolge dieser Ausbildung kann
die Abdeckung z.B. durch Baggerführer besser als bisher erkannt werden.
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kus der deutschen Offenlegungsschrift 1 665 297 sind Deckrinnen für
Erdkabel bekannt, die als Halbschale auc3gebindet sind und aus Kunststoff bestehen.
Zur Verbesserung der memechanischen Eigenschaften der Deckrinnen sind diese querprofiliert
ausgebildet.
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Die bekannten Kabelabdeckungen bewirken insbesondere mechanischen
Schutz. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine Abdeckung
zu schaffen, die außer eines vorzüglichen mechanischen Schutzes auch einen guten
elektrischen Schutz bewirkt.
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Die gestellte Aufgabe wird bei der Abdeckung nach der Erfindung dadurch
gelöst, daß ein korrosionsfestes metallenes
Drahtgitter benutzt
wird. Die Kabelabdeckung ist vorteilhafterweise etwa halbkreisförmig gewölbt ausgebildet.
Bei einer praktischen Ausführungsform besteht sie aus mehreren Längsleitern, die
in kurzen Abständen über elektrisch leitende Querstäbe miteinander verbunden sind.
Aufeinanderfolgende Kabelabdeckungsstücke können über ihre Längsleiter auf der ganzen
Strecke fortlaufend miteinander verbunden werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren 1 und 2
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Legt man an Stelle des bekannten einzelnen Schirmleiters ein verzinktes
Drahtgeflecht z.B. nach der Art eines Baustahlgittèrs 1 über das im Kabelgraben
2 verlegte Kabel 3, welches das Kabel halbkreisförmig als Schirmgitter umgibt, dann
erzielt man sowohl einen guten elektrischen als auch einen ausgezeichneten mechanischen
Schutz. Bei Verwendung eines Schirmgitters mit vier Längsleitern 4 im Abstand von
z.B. 125 mm und Querstäben 5 im Abstand von 200 mm bei einem Durchmesser der Leiter
von 5 mm hat man eine Oberfläche, die ca. viermal so groß ist wie die eines Schirmleiters
mit 8 mm Durchmesser. Die Schirmwirkung des Schirmgitters ist damit etwa doppelt
so groß wie die des Schirmdrahtes. Bei Blitzeinschlägen in einiger Entfernung von
der Kabeltrasse ergibt sich also eine ausgezeichnete Schirmwirkung, die bekanntlich
u.a. von der Größe der Oberfläche des Schirmleiters abhängt. Direkte Blitzeinschläge
in unmittelbarer Nähe der Kabeltrasse werden überwiegend von den Leitern des Schirmgitters
der Kabelabdeckung aufgefangen, insbesondere deshalb, weil das Schirmgitter das
Kabel halbkreisförmig umschließt. Indirekte Blitzschläge, die über Baumwurzeln die
Kabeltrasse unterlaufen, geben ihre Ladung an der kürzesten Uberschlagstrecke an
das Schirmgitter ab. Hierbei ist gleicher spezifischer Bodenviderstand vorausgesetzt,
der auch
praktisch im Querschnitt eines Kabelgrabens vorhanden ist.
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Die Überschlagstellen liegen jeweils rechts und links neben dem Kabel
an den Rändern des Kabelgrabens.
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Die Fernmeldetechnik strebt einerseits eine immer größere Bündelung
von Nachrichtenkanälen in einem Kabel'an. Andererseits nehmen die Beschädigungen
von unterirdischen Kabelanlagen durch Bagger- und andere Tiefbauarbeiten ständig
zu. Fällt ein Kabel mit starker Bündelung durch mechanische Beschädigung aus, können
Ersatzwege in ausreichender Zahl nicht bereitgestellt werden. Solche Kabel müssen
daher in einer größeren Tiefe verlegt werden.
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Ein über dem Kabel in einer Tiefe von 40 bis 50 cm verlaufendes farbiges
Kunststoffband (Trassenband) ist für hochwertige, starkbündelige Pernkabel kein
ausreichender Schutz. Ein einzelner Schirmleiter schützt ein Kabel nur dann, wenn
eine Baggerschaufel in Richtung der Kabeltrasse gezogen wird, weil er dann die Zähne
einer Baggerschaufel weitgehend am Eindringen in das Erdreich hindert. Das halbkreisformige
Schirmgitter dagegen umschließt das Kabel in seinem Verlauf an allen mechanisch
gefährdeten Stellen.
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Eine Baggerschaufel wird. sich erst in dem Schirmgitter verfangen
bzw. auf ihm entlang gleiten, ehe das K-abel berührt wird. Das Verfangen bzw. Entlanggleiten
zeigt dem Baggerpersonal rechtzeitig die Lage einer solchermaßen geschützten Kabeltrasse
an.
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4 Patentansprüche 2 Figuren