DE2201024B2 - Verfahren zur ortung nichtfestbrennbarer kabelfehler - Google Patents

Description

30 die als Zündverzug bekannt ist. Dieser Zündverzug

ist von der Fehlerart, dem Abstand der Leiter, von der Höhe der Spannung eines Impulses sowie von

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung dessen Anstiegszeit und Rückenform abhängig; alles tichtfestbrennbarer Kabelfehler, bei dem am Fehlerort Größen, die nicht bekannt sind. Der Zündverzug fin Lichtbogen durch eine Spannungsquelle erzeugt 35 kann einige Zehntel \μζ<ζ bis zu einigen [!.see dauern, wird, die so ausgelegt ist, daß ihre Spannung zur Das entspricht Fehlanzeigen von einigen 10 bis zu Zündung und ihr Strom zur Aufrechterhaltung des einigen 100 Metern.

Lichtbogens ausreicht, wobei die Spannungsquelle Andere Verfahren benutzen Gleichspannung zur

iber eine Induktivität mit dem Kabel verbunden ist. Aufladung des Kabels und benutzen die Mehrfach-

Nichtfestbrennbare Kabelfehler konnten bisher mit 40 Reflexionen der beim Überschlag entstandenen Wanferiodisch messenden Impuls-Reflexions-Meßgeräten derwel'e zur Entfernungsbestimmung. Die Entfer-Hicht erfaßt weiden. Sie sollen nunmehr festgestellt nungsbestimmung geschieht ebenfalls auf dem Schirm »nd damit einer genauen Ortung zugänglich gemacht eines Braunschen Rohres und hat dieselben Nachteile, Werden können. die im letzten Abschnitt genannt wurden, bis auf den

Die Kabelfehlerortung benutzt zur Ermittlung des 45 Zündverzug.

Fehlerortes die Impuls-Reflexions-Methode. Impulse Eine andere Methode benutzt zur Messung der

Werden periodisch in das Kabel gesendet und deren Laufzeit dieser Wanderwellen elektronische Zählein-Laufzeit zum Fehler und zurück mittels elektronischer richtungen nach dem »Start-Stop-Prinzip«, wobei die Eeitmeßmethoden sehr genau bestimmt. Dieses Ver- zuerst ankommende Wanderwelle den Zähler startet, fahren ist allgemein bekannt. Um eine Fehler-Reflexion 50 die zweite Wanderwelle, die durch Reflexion am Anfcu erhalten, muß der Fehler den Wellenwiderstand fang und am Fehler entsteht, den Zähler stoppt. Der Bm Fehierort erhöhen oder erniedrigen. Die Änderung Aufwand eines zusätzlichen Zählers zu einem zumeist muß größer sein als die im Verlauf des Kabels unregel- schon vorhandenen Impuls-Laufzeitmeßgerät für niemäßig verteilten Wellenwiderstandsunregelmäßigkei- derohmige Fehler ist beträchtlich und sollte vermieden ten, die auch Reflexionen verursachen. Bei volliso- 55 werden. Da dieses Verfahren ohne Oszillograph lierten Massekabeln wird deshalb ein Fehler, der für arbeitet, kann die >Start-Stop«-Einrichtung fälscheine Impuls-Echo-Messung eine zu geringe Wellen- licherweise im Kabel vorhandene natürliche Stoß-Widerstandsänderung zeigt, mittels hoher Spannung stellen anmessen.

testgebrannt und damit mehr oder weniger so weit Die vorgenannten Verfahren sind noch aus einem

niederohmig gemacht, daß diese Meßmethode ange- 60 anderen Grunde zu vermeiden. Es ist nicht empfehwendet werden kann. lenswert, z. B. an Koaxialpaaren für Fernsehen und

Ein nichtfestbrennbarer Fehler ist ein solcher, der Fernsprechweitverkehr, mit Impulsen großer Energie unterhalb der Prüfspannung eines Kabels zum Über- zu arbeiten, weil alle übrigen im Kabel befindlichen schlag führt und selbst bei Aufrechterhaltung des Leitungen gestört werden könnten. Im übrigen sind Lichtbogens über längere Zeit nach dessen Abschal- 65 die bekannten Verfahren nicht in der Lage, die hohe tung keinen merklichen Fehlerwiderstand zeigt. Das Meßgenauigkeit eines Impuls-Echo-Meßgerätes voll ist vorzugsweise der Fall bei modernen Koaxial- auszuschöpfen,
naaren. Diese haben z. B. nur alle 3 cm eine dünne Es ist auch ein Ionisations-Brenngerät zum Nieder-

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brennen von Kabelfehlern bekannt, bei dem ein Zündimpuls zur Zündung einer Fehlerstelle dient. Dem Zündimpuls folgt ein zweiter, in der Spannung niedriger, mittels Induktivität verzögerter Brennimpuls längerer Dauer (bis Millisevunden), dessen Strom am Ende nach Null abfällt, Der Zündvorgang wird so oft wiederholt, bis eine niederohmige Kohlebrücke an der Fehlerstelle vorhanden ist (DT-OS 18 07 552).

Mit dem bekannten Brenngerät kann kein konstant brennender Lichtbogen für die Meßzeit erzeugt werden, weil der Brennvorgang impu'.smäßig vor sich geht, so daß eine Ortung von Kabelfehlern praktisch nicht möglich ist. Einem schmalen Ortungsimpuls niedriger Spannung wird ein Zündimpuls sehr hoher Spannung (mehrere Größenordnungen) überlagert, so daß Verstärker und Anzeigemöglichkeiten übersteuert werden.

Um die genannten Mangel zu umgehen, wird ein Verfahren zur Ortung nichtfestbrennbarer Kabelfehler angegeben, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß am Fehler ein ununterbrochen brennender Lichtbogen durch eine an sich bekannte strombegrenzende Gleichspannungsquelle erzeugt wird und die Induktivität den Lichtbogenstrom so stabilisiert, daß keine die Messung störenden Schwankungen oder Unterbrechungen des Lichtbogens entstehen, und der Lichtbogen einen Parallel widerstand zum Wellenwiderstand des Kabels darstellt, so daß die an die Nachbarleitungen in bezug auf Spektrum um Amplitude anpaßbaren und damit nicht störenden Meßimpulse eines Impuls-Echo-Meßgerätes einen genügend großen Reflexionsfaktor an der Fehlerstelle vorfinden und der Fehler geortet wird.

Die praktische Durchführung dieses Verfahrens ist mit vergleichsweise geringem Aufwand möglich. Die Induktivität kann durch eine elektronische Regelschaltung ersetzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand des Blockschaltbildes erläutert.

Der Transformator 1 wird an das Wechselstromnetz über Klemmen 2 und 3 angeschlossen. Er speist den Gleichrichter 4, der seine Spannung über den Strombegrenzungswiderstand 5 an die Induktivität 6 abgibt, die am Punkt 7 mit dem Kabel 8 und der Entfernungsmeßeinrichtung 10 bis 14 verbunden ist.

9 ist der nichtfestbrennbare Fehler im Kabel 8. Ein spannungsfester Koppelkondensator 10 und eine gasgefüllte Schutzfunkenstrecke 12 sind vorhanden. Die letztere verhindert, daß die Zündflanke, die vom Fehler zum Punkt 7 läuft, dem Transformator 11, dem Anpassungswiderstand für den Wellenwiderstand des Kabels 13 und dem Impuls-Echomeßgerät 14 keinen Schaden zufügen kann. Der Ablauf der Messung geht folgendermaßen vor sich:

Nach Anlegen der Netzspannung an die Klemmen 2 bis 3 des Transformators 1 entsteht an der Sekundärwicklung eine Wechselspannung, die über den Gleichrichter 4 gleichgerichtet wird und über den Widerstand S und die Induktivität 6 an den Innenleiter des Kabels 8 gelangt und dieses auflädt. Die Übersetzung des Transformators wird so gewählt, bzw. durch eine nicht gezeichnete Regelung der Netzspannung so eingestellt, daß die Zündspannung des Kabelfehlers 9 erreicht wird. Die Spannung am Fehler bricht dann infolge Bildung eines Lichtbogens bis auf die Bogenspannung zusammen. Diese liegt normalerweise in Größenordnung 10 bis 50 Volt. Die Wanderwelle der zusammenbrechenden Spannung läuft zum Kabelanfang und zum Kabelende hin. Zwischen Kabelende und Lichtbogen wird die letztere mehrfach reflektiert und durch Dämpfung vernichtet. Sie hat für die Messung keinerlei Bedeutung. Die zum Kabelanfang hinlaufende Flanke findet über den Kondensator 10 und den Transformator 11 den Widerstand 13 des Wellenwiderstandsabschlusses vor und wird in diesem in Wärme umgewandelt. Die Induktivität 6 ist dabei so groß, daß sie auf den WellenwiderstandsabschJuß keinen störenden Einfluß hat. Wenn die Wanderwelle eine so hohe Spannung hat, daß die Schutzfunkenstrecke 12 anspricht, gibt es hier eine Teilreflexion, die durch nochmaliges Hin- und Rücklaufen zum Fehler binnen kürzester Zeit vernichtet wird. Die Induktivität 6 hat die Aufgabe, die infolge des in ihr fließenden Stromes gespeicherte magnetische Energie dann automatisch als elektrische Energie freizugeben, wenn infolge zu geringen Stromflusses im Lichtbogen am Fehler, dieser abzureißen droht. Das geschieht besonders dann, wenn an der Fehlerstelle, die zwei Elektroden darstellt, Abbrand entsteht, der die Elektronen emittierenden Stellen vermindert, und deshalb eine höhere Feldstrecke benötigt wird, um eine genügende Anzahl Elektronen freizumachen, die den Lichtbogen aufrechterhalten. Hier setzt die regelnde Wirkung der Drossel ein. Bei vermindertem Strom gibt diese eine höhere Spannung an, welche die Feldstärke am Lichtbogen automatisch vergrößert. Der gleiche Effekt wird bei der Elektroschweißung mit Gleichstrom zur Stabilisierung des Lichtbogens angewendet.

Der nunmehr am Fehler entstandene Gleichstromlichtbogen stellt einen Widerstand dar, dessen Größe aus Strom und Spannung bestimmt werden kann. Die Bogenspannung sei beispielsweise 20 Volt, der Strom sei 0,2 Ampere, dann beträgt der Fehlerwiderstand 100 Ohm. Dieser liegt zum Wellenwiderstand des Kabels von 75 Ohm parallel und ergibt einen Wellenwiderstandssprung durch die Parallelschaltung des Fehlerwiderstandes von 100 Ohm zum Wellenwiderstand von 75 Ohm in einer Größe von etwa 43 Ohm. Das ergibt einen Reflexionsfaktor

75 + 43

Damit ist eine exakte Fehlerortbestimmung mit dem Impuls-Echo-Meßgerät möglich. Die Einrichtung verhält sich jetzt genauso, als ob das Kabel spannungslos und der Fehlerwiderstand ein fester Ohmscher Widerstand wäre. Die Impulse des Impuls-Echo-Meßgerätes gelangen über den Transformator 11, den Koppelkondensator 10, den Punkt 7 und das Kabel 8 zum Fehler 9, werden dort reflektiert und gelangen über den gleichen Weg zurück zum Impuls-Echo-Meßgerät, mittels dessen die Laufzeit zum Fehler hin- und zurück genau bestimmt werden kann und damit bei bekannter Laufgeschwindigkeit der Fehlerort in Metern festgelegt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

ι J2 Isolierscheibe, durch die der Innenleiter geführt ist. Im Patentansprüche· übrigen sind sie mit Luft gefüllt. Diese Leitungen lassen es nicht zu, daß ein Fehler niederohmig oder

1. Verfahren zur Ortung nichtfestbrennbarer zu einem Kurzschluß gebram.t wird, weil nicht ge-Kabelfehler, bei dem am Fehlerort ein Lichtbogen 5 nügend Isoliermasse vorhanden ist, die zu einer durch eine Spannungsquelle erzeugt wird, die so niederohmigen Brücke zwischen Innen- und Außenausgeiegt ist, daß ihre Spannung zur Zündung und leiter verkohlt werden kann.

ihr Strom zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens Es sind Verfahren bekannt, die es erlauben, solche

ausreicht, wobei die Spannungsquelle über eine Fehler zu orten, diese haben jedoch Nachteile, die Induktivität mit dem Kabel verbunden ist, d a- io ihre Anwendung in Frage stellen oder großen Aufdurchgekennzeichnet, daß am Fehler wand erfordern. Diese Verfahren sind folgende:
ein ununterbrochen brennender Lichtbogen durch Es werden in das Kabel Hochspannungsimpulse

eine an sich bekannte strombegrenzende Gleich- gesendet, die am Kabelfehler überschlagen und zum Spannungsquelle erzeugt wird und die Induktivität Anfang des Kabels zurückkehren, und deren Laufzeit den Lichtbogenstrom so stabilisiert, daß keine die 15 zur Entfernungsbestimmung gemessen wird. Diese Messung störenden Schwankungen oder Unter- leistungsstarken Impulse können bei vernunftigem brechungevi des Lichtbogens entstehen, und der Aufwand nur mit einer relativ langsamen Folge m Lichtbogen einen Parallelwiderstand zum Wellen- Größenordnung Sekunden erzeugt werden. Infolgewiderstand des Kabels darstellt, so daß die an die dessen ist die Schirmbildhelligkeit des von den Im-Nachbarleitungen in bezug auf Spektrum und Am- 20 pulsen getriggerten und im Bereich von ,usec messenplitude anpaßbaren und damit nicht störenden den Zeitmeß-Oszillographen sehr gering. Die Entfer-Meßimpulse eines Impuls-Echo-Meßgerätes einen nung muß außerdem von dem Bildschirm abgelesen genügend großen Reflexionsfaktor an der Fehler- werden, dessen Zeiteichung infolge der Ungenauigstelle vorfinden und der Fehler geortet wird. keiten der Zeitablenkung und der Nicht-Linearität

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 des Braunschen Rohres nur in Größenordnung einiger zeichnet, daß die Induktivität durch eine elektro- Prozent liegen kann. Hinzu kommt, daß ein Hochnische Regelschaltung ersetzt wird. spannungsimpuls nicht sofort, wenn er am Fehlerort

ankommt, zum Überschlag führt. Die Funkenstrecke am Fehler benötigt eine gewisse Zeit zur Ionisierung,