DE2610484B1 - Verfahren zur ortung von fehlerstellen an niederspannungskabeln - Google Patents

Description

• Unter »Testen« wird die Beaufschlagung des fehlerhaften Kabels mit einer Spannung verstanden, die zur Herbeiführung eines Durchschlags an der Fehlerstelle geeignet erscheint. Unter »Brennen« wird die Beaufschlagung der gezündeten Fehlerstelle mit einem Strom verstanden, unter dem sich eine Kohlebrücke zwischen einer Ader und dem Kabelmantel bzw.
• zwischen zwei Kabeladern bildet Die Kohle entsteht durch Verbrennung des Isoliermaterials des Kabels.
• Unter »Stoßen« wird die Beaufschlagung des Kabels mit einem Strom von Netzfrequenz von solcher Höhe verstanden, daß an der Fehlerstelle ein ggf. über ein Mikrofon abhörbarer akustischer Effekt entsteht Zur Beobachtung des »Stoßens« schaltet ein Zeitgeber eines zentralen Steuergerätes die Schaltungsanordnung periodisch in wählbaren Zeitabständen ein und gibt dabei durch Anregung eines Schallsenders ein akustisches Signal ab. Ebenso wird vom Zündstrom der Fehlerstelle ein Signal abgeleitet, das über den Schallsender ein akustisches Signal einer anderen Tonhöhe hervorruft. Es kann von einer Person, welche die Fehlerortung betreibt, also festgestellt werden, wann ein Impuls in das fehlerhafte Kabel gegeben wird und ob dieser Impuls zu einer Zündung führt Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß Eingangsklemmen für den Anschluß an das Niederspannungsnetz über Serienwiderstände und jeweils zwei antiparallelgeschaltete Thyristoren mit Ausgangsklemmen zum Anschluß der Adern des fehlerhaften Kabels verbunden sind und Zündeinrichtungen für die Thyristoren an das zentrale Steuergerät, das den Zeitgeber enthält, angeschlossen sind und ein der Erzeugung der zusätzlichen Impulsspannung dienender, aus einem Hochspannungstransformator mit einem Gleichrichter und einem daran angeschlossenen Ladekondensator bestehender Impulsgenerator vorgesehen ist und an den Belägen des Ladekondensators eine einstellbare Serienfunkenstrecke angeschlossen ist, deren mittlere Elektrode mit einem Mittelabgriff eines an die Wicklungsenden der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators angeschlossenen Spannungsteilers derart verbunden ist, daß in der Ladephase des Ladekondensators die halbe Ladespannung an der mittleren Elektrode der Serienfunkenstrecke liegt und in der Sperrphase die Spannungen an der Serienfunkenstrecke ihre Polarität umkehren.
• Die Spannung an der Einzelstrecke der Serienfunkenstrecke, an der die höhere Spannung liegt, steigt dabei so weit an, daß ein Überschlag an ihr erfolgt und daraufhin auch die zweite Teilstrecke zündet Der Zündeinsatz der Serienfunkenstrecke liegt dabei immer in der Sperrphase des Gleichrichters nahe der Scheitelspannung der Netzspannung. Dadurch addiert sich die Spannung des Ladekondensators zur Scheitelspannung der Netzspannung. Ein durch die angeschlossenen Verbraucher festgelegter Grenzwert für die am Kabel wirkende Zündspannung soll nicht überschritten werden.
• Zweckmäßig ist der Ladekondensator über die Serienfunkenstrecke und einen Schalter wahlweise mit jeweils zweien der Adern des Niederspannungskabels oder mit einer Ader und Masse verbindbar.
• Der erreichte Spannungswert hängt auch von der Kabelkapazität ab, die nicht immer bekannt ist Deshalb wird zweckmäßig zur Stabilisierung der Zündspannung zwischen dem Hochspannung führenden Ende der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators und dem Schaltereingang ein Spannungsteilerkondensator geschaltet Um zu vermeiden, daß die aufgesetzten Hochspannungsimpulse die Thyristoren beeinträchtigen, liegen zwischen den Anschlußpunkten der Schalter an den Adern des Niederspannungskabels und der Schaltein- richtung mit Phasenanschnittsteuerung Drosseln.
• Die Erfindung wird anhand einer Figur erläutert. Sie zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
• An drei Eingängen R S, T der Schaltungsanordnung liegen jeweils über Widerstände R 1, R 2 und über einen Strommesser 1 zweiantiparallelgeschaltete Thyristoren T1, T2, die jeweils mit einer Zündeinrichtung Z1, Z2 ausgerüstet sind Steuereingänge der Zündeinrichtungen sind mit einem zentralen Steuergerät STverbunden, das auch einen Zeitgeber TG umfaßt. Die den auf den Eingang R folgenden Schaltelementen entsprechenden Schaltelemente der Eingänge Sund Tsind mit ein- bzw.
• zweigestrichenen, sonst jedoch gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet Die Thyristoren mit den Zündeinrichtungen stellen insgesamt eine Schalteinrichtung mit Phasenanschnittsteuerung dar. Die Auswahl des Phasenwinkels wird im Steuergerät ST getroffen. Der Übersichtlichkeit halber ist die Verbindung zwischen Steuergerät und Zündeinrichtungen Z1, Z2 nur für die am Eingang R liegenden Thyristoren dargestellt Eine gleichartige Verbindung besteht jedoch auch mit den Thyristorschaltungen für die Eingänge S und T. Am Ausgang der Schalteinrichtung mit Phasenanschnittsteuerung liegt jeweils eine Drossel D. Gleichzeitig ist der Ausgang über einen Kondensator C1 mit Masse verbunden. Am anderen Ende der Drossel ist gegen Masse ein Spannungsmesser U geschaltet An diesem Ende der Drossel liegen auch Ausgangsklemmen AR, ASund AT, an denen das fehlerhafte Kabel angeschlossen werden kann. Es bleibt noch zu erwähnen, daß die Eingangsklemmen R, S, T mit dem Niederspannungsnetz verbunden werden. An den Enden der Widerstände R2 sind Abgriffe rl, r2 und sl, s2 und tl, t2 vorgesehen. An diese Abgriffe kann ein Schallsender L angeschlossen werden. Über diesen Schallsender L kann eine erfolgte Zündung einer Fehlerstelle akustisch bemerkbar gemacht werden. Über einen Schalter S1 ist die Niederspannungswicklung eines Hochspannungstransformators HTwahlweise mit den drei Phasen des Niederspannungsnetzes zu verbinden. Die beiden Enden der Hochspannungswicklung des Hochspannungstransformators HT liegen über einen Gleichrichter GL und einen Teilerkondensator C2 an einer Serienfunkenstrecke lt Die mittlere Elektrode der Serienfunkenstrecke F ist mit dem Mittelabgriff eines Spannungsteilers P verbunden. Der Spannungsteiler liegt zwischen dem einen Wicklungsende der Hochspannungswicklung des Hochspannungstransformators HTabgewandten Belag des Teilerkondensators C2 und dem anderen Ende der Hochspannungswicklung des Hochspannungstransformators HT. Parallel zur Serienschaltung der Hochspannungswicklung und des Gleichrichters GL liegt ein Ladekondensator C3. Der eine Belag des Ladekondensators C3 ist über einen Schaltarm S2, und der andere Belag des Ladekondensators C3 ist über die Serienfunkenstrecke Fund einen weiteren Schalter 53 mit den Ausgängen AR, AS und AT derart verbindbar, daß die Hochspannung jeweils zwischen zwei Adern bzw. zwischen eine Ader und Masse gelegt werden kann.
• Die Serienfunkenstrecke wird über den Spannungsteiler Pderart gesteuert, daß in der Ladephase die halbe Ladespannung an der mittleren Elektrode der Serienfunkenstrecke liegt. Während der Sperrphase nehmen die Spannungen an der Serienfunkenstrecke die umgekehrte Polarität an, die sie während der Ladephase haben. Während der Sperrphase steigt die Spannung am oberen Teil der Serienfunkenstrecke so weit an, daß ein Überschlag erfolgt und damit die gesamte Serienfunkenstrecke durchbricht Dadurch liegt der Zündeinsatz der Funkenstrecke immer in der Sperrphase, und zwar nahe der Scheitelspannung der Netzwechselspannung.
• Die Hochspannung addiert sich also zur Scheitelspannung des Netzes.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Ortung von Fehlerstellen an Niederspannungskabeln mit nicht abgetrennten Verbrauchern, unter Benutzung eines die Fehlerzündspannung steuernden, durch einen Steuerimpuls auslösbaren Thyristors od.dgl; und mit einer Begrenzung der Fehlerzündspannung zum Zweck des Verbraucherschutzes bezüglich Dauer, Amplitude und Flankensteilheit sowie einer akustischen Ortung des Überschlages an der Kabelfehlerstelle, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe mindestens eines Thyristors mit Phasenanschnittsteuerung das fehlerhafte Kabel unmittelbar an das Niederspannungsnetz gelegt wird und daß der mittels der Thyristoren (Tl, T2) mit Anschnittsteuerung dem fehlerhaften Kabel zugeführten Netzspannung eine zusätzliche Impulsspannung zur Unterstützung eines Durchschlags an der Fehlerstelle überlagert ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber (TG) eines zentralen Steuergerätes (ST) zum »Stoßen« die Schaltungsanordnung (T1, Z1, T2, Z2) periodisch in wählbaren Zeitabständen einschaltet und daß vom Ausgangssignal des Zeitgebers (TG) und vom Zündstrom der Fehlerstelle an einem Schallsender (L) zwei akustische Signale verschiedener Tonhöhe auslösbar sind.
3. 3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangsklemmen (R, S, T) für den Anschluß an das Niederspannungsnetz über Serienwiderstände (R 1, R 2) und jeweils zwei antiparallelgeschaltete Thyristoren (Tl, T2) mit Ausgangsklemmen (AR, AS, A T) zum Anschluß der Adern des fehlerhaften Kabels verbunden sind und Zündeinrichtungen (Z 1, Z2) für die Thyristoren (Tl, T2) an das zentrale Steuergerät (ST), das den Zeitgeber (TG) enthält, angeschlossen sind und ein der Erzeugung der zusätzlichen Impulsspannung dienender, aus einem Hochspannungstransformator (HT) mit einem Gleichrichter (GL) und einem daran angeschlossenen Ladekondensator (C3) bestehender Impulsgenerator vorgesehen ist und an den Belägen des Ladekondensators (C3) eine einstellbare Serienfunkenstrecke (F) angeschlossen ist, deren mittlere Elektrode mit einem Mittelabgriff eines an die Wicklungsenden der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators (HT) angeschlossenen Spannungsteilers (P) derart verbunden ist, daß in der Ladephase des Ladekondensators (C3) die halbe Ladespannung an der mittleren Elektrode der Serienfunkenstrecke (F) liegt und in der Sperrphase die Spannungen an der Serienfunkenstrecke (F)ihre Polarität umkehren.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator (C3) über die Serienfunkenstrecke (F) und einen Schalter (52, 53) wahlweise mit jeweils zweien der Adern des Niederspannungskabels oder mit einer Ader und Masse verbindbar ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anschlußpunkten (AR, AS, AT)der Schalter (S2,S3) an die Adern des Niederspannungskabels und den Schalteinrichtungen (Tl, Zl, T2, Z2) mit Phasenanschnittsteuerung Drosseln (D)liegen.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ortung von Fehlerstellen an Niederspannungskabeln mit nicht abgetrennten Verbrauchern, unter Benutzung eines die Fehlerzündspannung steuernden, durch einen Steuerimpuls auslösbaren Thyristors od.dgl, und mit einer Begrenzung der Fehlerzündspannung zum Zweck des Verbraucherschutzes bezüglich Dauer, Amplitude und Flankensteilheit sowie einer akustischen Ortung des Überschlages an der Kabelfehlerstelle.

   Ein derartiges Verfahren ist in der DT-AS 18 09 063 beschrieben.

   Es ist auch bekannt, beispielsweise aus der Firmendruckschrift der SIEMENS AG »Geräte zum Orten von Kabelfehlern« Ms 1/6103, zur Ortung von Fehlerstellen Kabel-Prüf- und Brenngeräte einzusetzen, mit deren Hilfe eine Fehlerstelle in einem Kabel gezündet und anschließend auf einen genügend niederen Widerstandswert heruntergebrannt werden kann, so daß die üblichen Ortungsverfahren ohne weitere Schwierigkeiten durchführbar werden. Die Kabel-Prüf- und Brenngeräte sind dabei so ausgelegt, daß sie sowohl eine hohe Zündspannung als auch einen kräftigen, zum »Brennen« notwendigen Strom liefern können. Dabei ergibt sich, daß beim Zünden nur ein geringer Strom fließt und beim »Brennen« keine hohe Spannung benötigt wird. Weil aber die hohe Zündspannung und der starke Brennstrom aus demselben Gerät geliefert werden, ist dieses leistungsmäßig überdimensioniert.

   Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß der zum »Stoßen« und »Brennen« von Fehlerstellen in Niederspannungskabeln notwendige Strom fast immer auch aus dem Niederspannungsnetz selbst bezogen werden kann.

   Demnach besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe Kabelfehler in Niederspannungsnetzen gezündet und niedergebrannt werden können, ohne daß eine die Zündspannung liefernde Hochspannungsquelle auch zur Lieferung der Brenn- und Stoßströme ausgelegt sein muß.

   Die gestellte Aufgabe wird mit einem eingangs beschriebenen Verfahren gelöst, daß gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß mit Hilfe mindestens eines Thyristors mit Phasenanschnittsteuerung das fehlerhafte Kabel unmittelbar an das Niederspannungsnetz gelegt wird und daß der mittels der Thyristoren mit Anschnittsteuerung dem fehlerhaften Kabel zugeführten Netzspannung eine zusätzliche Impulsspannung zur Unterstützung eines Durchschlags an der Fehlerstelle überlagert ist.

   Die Brenn- und Stoßströme sowie eine zum Zünden der Fehlerstelle notwendige Grundspannung werden also über phasenanschnittgesteuerte Thyristoren direkt aus dem Netz bezogen. Zum besseren Zünden wird der Netzspannung eine zusätzliche Impulsspannung überlagert. Die Quelle für die zusätzliche Impulsspannung wird strommäßig nur gering belastet, so daß das Gesamtgerät nicht überdimensioniert werden muß.

   Beim eingangs beschriebenen Verfahren wird der Thyristor nicht mit einer Phasenanschnittsteuerung betrieben, sondern dient zum Anschalten der Ladespannung eines Stoßkondensators an das zu prüfende Kabel.