DE2710620B2 - Schutzeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung aus korrosionsfesten metallenen Netzen für im Erdreich zu verlegende Schwachstromkabel.

Solche Schutzeinrichtungen kommen zum Einsatz, wenn es darum geht, die ins Erdreich zu verlegenden leittechnischen Kabel oder Fernmeldekabel vor einem großen Magnetfeld bzw. einer starken Induktion zu schützen.

Derartige Magnetfelder bilden sich senkrecht zur Längsrichtung von Starkstromkabeln aus, wenn diese extremen Strombelastungen ausgesetzt sind. Sind die Starkstromkabel parallel zu den Schwachstromkabeln oder Fernmeldekabeln in geringem Abstand verlegt, so geraten diese in den Einflußbereich der Magnetfelder. Eine extreme Strombelastung der Kabel tritt beispielsweise bei Blitzeinschlägen als Folge von starken örtlichen Potentialanhebungen auf. Die daraus resultierende Induktion führt ·η der Praxis zu einer hohen Belastung des Kabelschirms der leittechnischen Kabel oder Fernmeldekabel.

Aus der DE-OS 21 35 453 ist eine Kabelabdeckung zum elektrischen und mechanischen Schutz unterirdisch verlegter elektrischer Kabel bekannt. Bei dieser Kabelabdeckung handelt es sich um ein verzinktes Drahtgeflecht nach der Art eines Baustahlgitters. Dieses Drahtgeflecht wird über die im Kabelgraben verlegten

Kabel halbkreisförmig ir. Form eines Schirmgitters angeordnet Das als Kabelabdeckung dienende Drahtgeflecht weist mindestens vier Längsleiter im Abstand von 125 mm sowie Querstäbe im Abstand von 200 mm auf.

Die Kabel erhalten durch die Abdeckung jedoch nur einen beschränkten Schutz gegen die sich im Erdreich ausbildenden Magnetfelder, da das halbkreisförmige Schirmgitter nur über den Kabeln angeordnet ist, selbige jedoch nicht vollständig umgibt Es ist dadurch weiterhin die Möglichkeit gegeben, daß speziell ausgerichtete Magnetfelder die Kabel weiterhin durchsetzen und zu ihrer Beschädigung beitragen.

Zum Schutz von im Erdreich verlegten Kabeln ist es ferner üblich, diesen ein oder mehrere Beiseile zuzuordnen, die an ihren Enden geerdet sind. Diese Beiseile reduzieren die Induktion am Ort der Kabel.

In Kraftwerken und ausgedehnten Industrieanlagen ist diese Maßnahme nur von begrenztem Wert, da sich im Erdreich ein ausgedehntes, engmaschiges Erdungsnetz befindet, dessen Impedanz sehr klein ist. Die Abschirmwirkung von Beseilen gegenüber Magnetfeldern ist klein, da sie im allgemeinen aus Kupfer gefertigt sind und daher ihre relative Permeabilität μ — 1 ist. Auch bei Ausgleichsströmen zwischen zwei Gebäuden ist die Wirkung von Beiseilen von der Impedanz des Erdungsnetzes im Erdreich abhängig.

Desweiteren ist auch bekannt, zum Schutz der Schwachstromkabel vor starken Induktionen diese mit verstärkten Kabelschirmen zu versehen, die an beiden Endpunkten geerdet sind. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei beidseitig geerdeten, verstärkten Kabelschirmen die Stromtragefähigkeit des Kabelschirmes trotzdem begrenzt und eine Zerstörung nicht ausgeschlossen ist Des weiteren hat die Praxis gezeigt, daß bei lediglich einseitig geerdeten Kabelschirmen eine Verstärkung des Kabelschirmes unwirksam ist.

In einzelnen Fällen wurde auch dazu übergegangen, die Kabel in leitfähigen Rohren, die beidseitig geerdet sind, zu verlegen. Das Verlegen der Kabel in solchen Rohren ist sehr kostspielig und daher für Großanlagen nicht praktikabel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzeinrichtung zu schaffen, die Induktionen von im Erdreich verlegten Schwachstromkabeln fernhält. Die Schutzeinrichtung soll so beschaffen sein, daß sie auch für eine Vielzahl von Kabeln gleichzeitig Schutz bieten kann.

Die vorstehende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Käfig zur Aufnahme von Kabeln vorgesehen ist, daß der Käfig eine U-Form hat, die an den Enden offen ist, daß Netze aus ferromagnetischem Material die U-Form und die flächenhafte Abdeckung des Käfigs bilden, und daß die Einzelstäbe der Netze an den Kreuzungspunkten elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

In vorteilhafter Weise hat der Käfig eine U-Form. Beim Verlegen können die Kabel einfach und schnell darin untergebracht werden. Netze aus ferromagnetischem Material werden hierfür zu U-förmigen Käfigen gebogen. Anschließend werden die U-förmigen Käfige in herkömmlicher Weise aneinandergereiht. Die Einzelstäbe der Netze sind an den Kreuzungspunkten gut elektrisch leitend miteinander verbunden. An den Verbindungsstellen zweier Netze sind die Einzelstäbe entweder elektrisch leitend miteinander verbunden oder gegeneinander isoliert. Zusätzlich ist jeder Einzelstab eines Netzes rundum mit einem Korrosionsschutz, beispielsweise aus Bitumen, Kunststoff, Mennige,

Beton oder Blei umgeben. Der Käfig ist über seine gesamte Länge mittels flächenhaften Netzen aus ferromagnetischem Material abgedeckt Es besteht auch die Möglichkeit, die Seitenflächen des Käfigs zu verlängern und nach innen zu biegen, so daß eine Abdeckung entsteht In vorteilhafter Weise weist der Käfig einen Materialfüllfaktor auf, der kleiner als 1 ist Das Käfigmaterial muß immer so gewählt sein, daß seine relative Permeabilität μ größer 1 ist Bt-i sehr großen Störfeldern ist es von Vorteil, einen Doppelkäfig aus ferrcmagnetischem Material zu benutzen. Dabei ist der innere Käfig mit einer isolierenden Korrosionsschutzschicht umgeben. Der äußere Käfig kann elektrisch leitend durchverbunden sein und eine leitende Korrosionsschutzschicht erhalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen U-förmigen Käfig mit flächenhaften Netzen als Abdeckung,

F i g. 2 einen Einzelstab des Netzes,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den in F i g. 1 gezeigten Käfig mit im Inneren angeordneten Kabeln,

F i g. 4 einen U-förmigen Käfig, dessen Seitenflächen verlängert und nach innen gebogen sind,

F i g. 5 den Verlauf des Magnetfeldes um einen Käfig, F i g. 6 zwei ineinander angeordnete Käfige,

F i g. 7 einen Kabelzugstein,

Fig.8 eine Variante des in Fig. 7 gezeigten Kabelzugsteines,

F i g. 9 ein Kabelzugrohr aus Kunststoff.

Fig. 1 zeigt einen als Schutzeinrichtung dienenden Käfig 1. Er hat eine U-Form. Seine Mantelflächen 2 werden von Netzen 3 aus ferromagnetischem Material gebildet. Seine Abdeckungen 4 sind flächenhafte Netze oder netzartige Platten aus ferromagnetischem Material. Bei den Netzen 3 handelt es sich beispielsweise um Baustahlgewebematten, Steckmetall, Lochblech aus ferromagnetischem Material. Die Maschenweite der Netze 3 muß beim Verlegen der Kabel den jeweiligen örtlichen Verhältnissen angepaßt werden. Die Einzelstäbe 5 der Netze 3 sind an ihren Kreuzungspunkten 6 gut elektrisch leitend miteinander verbunden. An der Verbindungsstelle 7 zweier Netze 3 können die Einzelstäbe 5 der beiden Netze entweder vollständig oder teilweise gut elektrisch leitend miteinander verbunden werden oder gegeneinander isoliert sein.

Da das im Erdreich verlegte ferromagnetische Material, wie z. B. Baustahl, chemischen bzw. elektrochemischen Korrosionseinflüssen ausgesetzt ist, muß die Oberfläche des Käfigs 1 geschützt werden. Aus diesem Grunde sind, wie F i g. 2 zeigt, alle Einzelstäbe 5 der Netze 3 vollständig von einer Schutzschicht 8 umgeben. Als Korrosionsschutz kommen beispielsweise Schutzschichten aus Bitumen, Kunststoff, Mennige, Beton und Blei in Frage. Die Kreuzungspunkte 6 der Einzelstäbe 5 sind ebenfalls vollständig von einem solchen Korrosionsschutz 8 umgeben. Die Verbindungsstellen 7 können »erdfühlig« ausgebildet sein. z. B. durch verzinnte Kupferseilverbindungen.

Die Abdeckungen 4 des Käfigs 1 sind, wie bereits erwähnt, flächenhafte Netze oder netzähnliche Platten aus ferromagnetischem Material. Sie sind ebenfalls wie die Netze 3 von einer Schutzschicht 8 umgeben. Die Abdeckungen 4 brauchen lediglich auf den Käfig 1 aufgelegt zu werden. Eine feste Verbindung wie beispielsweise eine Verschweißung der Abdeckungen 4 mit dem Käfig 1 ist nicht erforderlich. Ebenso ist ein enger Kontakt zwischen den Abdeckungen 4 und dem Käfig 1 für die optimale Wirkungsweise der Schutzeinrichtung nicht erforderlich. Die abschirmende Wirkung des Käfigs 1 geht nicht verloren, wenn, wie in F i g. 3 gezeigt, zwischen ihm und den Abdeckungen 4 ein Spalt ϊ 9 vorhanden ist, der nicht mit ferromagnetischem Material ausgefüllt ist.

Eine ausreichende Abdeckung 4 für den Käfig 1 läßt sich auch dadurch erreichen, daß die Seitenflächen 10 und 11 des Käfigs 1 verlängert und nach innen über den in Hohlraum 12 gebogen werden- Wie Fig.4 zeigt, ist es dabei nicht erforderlich, daß sich die beiden Seitenflächen 10 und U überlappen. Die abschirmende Wirkung des Käfigs 1 geht nicht verloren, wenn über seine gesamte Länge, zwischen den beiden als Abdeckung 4 benutzten Seitenflächen 10 und 11, ein nicht mi* ferromagnetischem Material ausgefüllter Spalt 13 verbleibt Durch die Verwendung von ferromagnetischem Material für den Käfig 1 werden die Feldlinien der störenden Magnetfelder darin so konzentriert, daß das Streufeld bei den Spalten 9 und 13 so gering ist, daß der Käfig 1 nicht vollständig geschlossen werden muß.

Die Länge des Käfigs 1 ist so bemessen, daß er vor jedem Gebäude endet, aus dem die Kabel 14 heraus- bzw. hineingeführt sind. Der Käfig 1 ist an diesen Enden offen. Eine leitende Verbindung zwischen den Gebäuden und dem Käfig 1 ist nicht erforderlich und auch nicht wünschenswert. Eine Isolation bringt in vielen Fällen sogar den Vorteil mit sich, daß im ferromagnetischen Material keine Ausgleichsströme in Längsrichtung fließen. Diese Ausgleichsströme könnten dazu führen, daß das Material in die Sättigung gebracht wird, wodurch die relative Permeabilität des Stoffes μ = 1 wäre. Damit würde die ferromagnetische Eigenschaft des Käfigmaterials verloren gehen und der Käfig würde keine abschirmenden Eigenschaften gegenüber einem äußeren Magnetfeld mehr besitzen.

Beim Verlegen der Kabel 14 wird zuerst der U-förmige Käfig 1 in der dafür vorgesehenen Ausschachtung im Erdreich angeordnet. Anschließend werden die Kabel 14 in den Käfig 1 gelegt und dieser mit den vorgesehenen flächenhaften Netzen geschlossen. Ist dieser Vorgang beendet, so kann die Ausschachtung mit dem darin befindlichen Käfig und den Kabeln mit Erdreich wieder zugeschüttet werden.

Die abschirmende Wirkung des Käfigs 1 gegen äußere Magnetfelder wird in F i g. 5 erläuternd dargestellt. Parallel zu dem im Querschnitt dargestellten Käfig 1 sei beispielsweise ein ein Erdungsseil 15 verlegt, das hier ebenfalls im Querschnitt dargestellt ist. Sowohl der Käfig 1 als auch das Erdungsseil seinen zwischen zwei Gebäuden im Boden verlegt, zwischen denen auch die Kabel verlegt werden sollen. Im Inneren des Käfigs 1 befinden sich mehrere Kabel 14, die nochmals zusätzlich innerhalb von Kabelschutzrohren 19 angeordnet sein können. Bei Blitzeinschlägen kommt es an den Stellen des Einschlages zu starken Potentialanhebungen gegenüber der übrigen Umgebung. Aufgrund dieser hohen Potentialdifferenz beginnt ein sehr hoher Ausgleichsstrom entlang des Erdungsseiles 15 zu

M) fließen. Dieser Strom erzeugt ein Magnetfeld 16, das sich senkrecht zum Erdungsseil 15 ausbreitet. Wie F i g. 5 zeigt, wird durch die abschirmende Wirkung des Käfigs 1 verhindert, daß das Magnetfeld 16 die Kabel 14 senkrecht durchsetzt und auf ihnen einen Strombelag

hi erzeugt. Wie oben bereits erwähnt, werden die Feldlinien des Magnetfeldes 16 im ferromagnetischen Material konzentriert und von den Kabeln 14 ferngehalten. Des weiteren wird anhand von F i g. 5

auch nochmals veranschaulicht, daß ein Spalt 9 zwischen dem Käfig 1 und seiner Abdeckung 4 die abschirmende Wirkungsweise der Schutzeinrichtung nicht beeinträchtigt. Die Feldlinien des Magnetfeldes 16 werden im ferromagnetischen Material der Abdeckung 4 so ■> konzentriert, daß der Spalt 9 vollständig abgeschirmt ist.

Sind die Störfelder besonders groß, dann ist ein Mehrfachkäfig, wie in Fig. 6 gezeigt, von Vorteil. Die beiden Käfige 1 und 101 sind sinnvollerweise so gestaltet, wie der in F i g. 4 gezeigte Käfig 1. Der mit den kleineren äußeren Abmessungen versehene Käfig 101 wird im Inneren des größeren Käfigs 1 angeordnet. Die im Erdreich zu verlegenden Kabel 14 werden im innersten Käfig 101 angeordnet. Die verlängerten Seitenflächen 10 und 1 ί bzw. 110 und 111 bilden wieder die Abdeckungen 4 bzw. 104 für die Käfige 1 und 101. Dabei kann der äußere Käfig 1 elektrisch leitend durchverbunden sein und eine leitende Korrosionsschutzschicht erhalten. Der innere Käfig 101 wird vorzugsweise mit Bitumen isoliert.

Bei Verwendung von Kabelzugsteinen 17 ist es sinnvoll, den Käfig 1 innerhalb eines Kabelzugsteines 17 anzuordnen. Wird der Käfig 1 innerhalb eine Kabelzugsteines 17 angeordnet, so besteht die Möglich keit, wie in Fig. 7 gezeigt, jede Röhre 18 de Kabelzugsteines 17 mit einem Käfig 1 zu umgeben, odei wie Fig.8 zeigt, einen gemeinsamen Käfig 1 für all Röhren 18 vorzuziehen.

Ein im Inneren eines Kabelzugsteines 17 angeordne ter Käfig 1 ist ebenso aufgebaut, wie der in Fig. gezeigte Käfig 1. Lediglich seine Größe und Form is der Größe und Form des Kabelzugsteines 17 angepaß' Auf einen Korrosionsschutz kann für den Innerhalb de Kabelzugsteines 17 angeordneten Käfig verzichte werden.

Ferner besteht die Möglichkeit, den Käfig 1 aucl innerhalb der Mantelfläche eines Isolierrohres 1' anzuordnen. Bei dem in F i g. 9 gezeigten Isolierrohr 1! aus PVC, Polyvinylchlorid, ist der Käfig 1 zu einen Zylinder gebogen und so in die Mantelfläche de Isolierrohres 19 einintegriert, daß er beidseitig voi Kunststoff umgeben ist. Der Käfig 1 wird auch in diesen Fall von Netzen aus ferromagnetischem Materia gebildet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schutzeinrichtung aus korrosionsfesten metallenen Netzen für im Erdreich zu verlegende Schwachstromkabel, dadurch gekennzeichnet, daß ein Käfig (1) zur Aufnahme von Kabeln (14) vorgesehen ist, daß der Käfig (1) eine U-Form hat, die an den Enden offen ist, daß Netze (3) aus ferromagnetischem Material die U-Form und die flächenhafte Abdeckung (4) des Käfigs (1) bilden, und daß die Einzelstäbe (5) der Netze (3) an den Kreuzungspunkten (6) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstäbe (5) an der Verbindungsstelle (7) zweier Netze (3) in Längsrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden oder gegeneinander isoliert sind.

3. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Netze (3) mh Bilumen beschichtet sind.

4. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenflächen (10 u. 11) des Käfigs (1) verlängert und zu einer Abdeckung (4) gebogen sind.

5. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Käfigmaterial eine relative Permeabilität aufweist, die größer als 1 ist.

6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des ersten U-förmigen Käfigs (1) ein zweiter U-förmiger Käfig (101) angeordnet ist, daß die beiden Käfige (1 u. 101) mit Abdeckungen (4 u. 104) versehen sind, daß der Käfig (101) mit einer isolierender. Korrosionsschutzschicht umgeben ist, und daß der äußere Käfig (1) elektrisch leitend durchverbunden ist und von einer leitenden Korrosionsschutzschicht umgeben ist.