DE2750386A1

DE2750386A1 - Vorrichtung zur fehlerortsbestimmung an kabeln

Info

Publication number: DE2750386A1
Application number: DE19772750386
Authority: DE
Inventors: Tadaharu Nakayama
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1976-11-13
Filing date: 1977-11-10
Publication date: 1978-05-18
Also published as: IT1091461B; AU512200B2; GB1550550A; FR2370985A1; US4161688A; FR2370985B1; DE2750386C2; AU3023177A

Description

PATENTANWÄLTE ^_{00 Munöw}, „

DR. PETER BARZ ccnpc-chcmj Sleaftiedetraeeβ

ECKART POHLMANN «PL*«« Te*Nön 0βθ/3θΐβ3β

DR. HORST SCHMIDT «funoj _{Λ1βχ 5} ₂i5 310 pata Λ

E 67 P/ht.

SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD., Osaka / Japan Vorrichtung zur Fehlerortsbestimmung an Kabeln

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fehlerortsbestimmung an Kabeln und insbesondere eine derartige Vorrichtung, die unter Verwendung einer Brückenschaltung arbeitet.

Es ist bekannt, eine Murray-Brücke zur Ortsbestimmung eines Fehlers, der in einem Kabel aufgetreten 1st, zu verwenden. Bei einer Murray-Brücke wird durch ein fehlerhaftes Kabel, dessen Fehlerort bestimmt werden soll, ein fehlerfreies Rückleitungskabel und einen Verhältniszweig, der zwischen die beiden Enden der Kabel geschaltet ist, eine Schleife gebildet* Eine BrUckenspannungsquelle liegt zwischen der Ausgangsklemme des Verhältniszweiges und Masse»und ein Galvanometer ist zwischen die beiden Klemmen des Verhältniszweiges geschaltet.

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Damit eine Vorrichtung zur Fehlerortsbestimmung an Kabeln dieses Typs mit einer Murray-Brücke mit hoher Empfindlichkeit arbeitet, ist es notwendig, eine elektrische Quelle mit einer hohen Spannung von einigen 1000 V vorzusehen, um der Brücke durch die Masse und den Widerstand der Fehlerstelle einen ausreichenden Strom zu liefern. Im Fall der Verwendung einer Vorrichtung zur Fehlerortsbe Stimmung an Kabeln, die mit einer Murray-Brücke arbeitet, ist es daher notwendig, vor dem Abgleich der Brücke ein sog. Durchbrennen durchzuführen, bei dem die Fehlerstelle unter Verwendung einer anderen elektrischen Versorgungsquelle durchgebrannt wird, um dadurch den Widerstand der Fehlerstelle herabzusetzen. Anderenfalls würde die Messung mit einer niedrigen Empfindlichkeit durchgeführt.

Um die oben beschriebene Schwierigkeit zu beseitigen und die Brücke im Zustand des hohen Widerstandes der Fehlerstelle mit einer passenden Empfindlichkeit des Galvanometers arbeiten zu lassen, ist eine sog. umgekehrte Murray-Brücke vorgeschlagen worden, die dadurch erhalten wird, dass die Stellen, an denen sich die Brückenspannungsquelle und das Galvanometer bei der oben beschriebenen Murray-Brücke befinden, ausgetauscht werden. Bei der umgekehrten Murray-Brücke ist es möglich, eine Niederspannungsquelle in der Grössenordnung von 1,5 bis 2,5 V und ein Galvanometer mit einer hohen Stromempfindlichkeit zu verwenden. Insgesamt ist daher die Empfindlichkeit der umgekehrten Murray-Brücke wesentlich grosser als die einer herkömmlichen Murray-Brücke. Die umgekehrte Murray-Brücke hat jedoch immer noch den Nachteil, dass vor dem Beginn des Brückenabgleichs eine Erdstreustrom in das Galvanometer fHessen kann,was zur Folge hat, dass die Anzeigenadel des Galvanometers über die Skale heraus ausgelenkt wird. Es ist daher häufig unmöglich, die Bestimmung des Fehlerorts mit einer Vorrichtung durchzuführen, die die umgekehrte Murray-Brücke verwendet. Aus diesem Grunde ist die Verwendung der umgekehrten Murray-Brücke zur Fehlerortsbestimmung an einem Kabel unzweckmässig.

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Ziel der Erfindung ist daher eine Vorrichtung, die einen Fehlerort an einem Kabel mit der hohen Empfindlichkeit eines Galvanometers und ohne eine hohe Spannungsquelle bestimmen kann.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine Vorrichtung zur Fehlerortsbestimmung an einem Kabel geliefert werden, die durch jede Person leicht bedient werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Fehlerortsbestimmung an Kabeln, bei der ein Galvanometer tatsächlich über seinen gesamten Empfindlichkeitsbereich verwandt werden und bei der der Maximalwert des Widerstandes einer Fehlerstelle, deren Ort bestimmt werden kann, grosser sein kann. Das wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass ein Erdstromunterdrücker in der oben beschriebenen umgekehrten Brückenschaltung derart mit dem Galvanometer verbunden ist, dass er einen Erdstreustrom, der in das Galvanometer eintritt, unterdrückt, so dass die Vorteile der umgekehrten Brückenschaltung ausgenutzt werden und der Nachteil einer derartigen Schaltung beseitigt ist. Der Erdstromunterdrücker kann in Reihe zum Galvanometer geschaltet sein, um eine aussere elektromotorische Streukraft zu unterdrücken. Der Erdstromunterdrücker kann auch parallel zum Galvanometer geschaltet sein, um einen Strom zum Unterdrücken des Erdstreustromes zu liefern, der aufgrund der äusseren elektromotorischen Streukraft in das ,Galvanometer f Hessen kann.

Bei einem ersten bevorzugten AusfUhrungsbeispiel weist der Erdstromunterdrücker eine Gleichspannungsversorgung aus zwei Gleichspannungsquellen mit gleichem Spannungewert, die in Flussrichtung in Reihe zueinander geschaltet sind, ein Feineinstellpotentiometer und zwei elektrische Stromwege auf, die die beiden Klemmen der Gleichspannungeversorgung jeweils mit beiden Klemmen des Potentiometers verbinden. Die beiden elektrischen Stromwege haben im wesentlichen den gleichen Widerstand, und es ist eine Einrichtung vorgesehen, die gleichzeitig die

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Widerstände der beiden elektrischen Stromwege ändert, während die Widerstände der elektrischen Stromwege zu jedem Zeltpunkt gleich gross gehalten werden. Die beiden Ausgangsklemmen des Erdstromunterdrückers liegen am Schleifkontakt des Potentiometers und dem Verbindungspunkt zwischen beiden Gleichspannungsquellen.

Das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel des Erdstromunterdrückers weist zwei Gleichspannungsquellen mit gleichen Gleichspannung swer ten auf, die jeweils in Flussrichtung mit den gegenüberliegenden Klemmen eines Hauptpotentiometers verbunden sind. Ein Hilfspotentiometer ist zwischen die beiden Gleichspannungsquellen über einen aus zwei Schaltern bestehenden Mehrfachschalter geschaltet. Dieser Erdstromunterdrücker hat zwei Ausgangsklemmen, nämlich eine Ausgangsklemme, die vom Schleifkontakt des Hauptpotentiometers kommt,und eine andere, die vom Schleifkontakt des Hilfspotentiometers kommt. Der Aussenwiderstand zwischen den beiden Klemmen des Hilfspotentiometers wird geändert, wenn der Mehrfachschalter von der Stellung der Grobeinstellung auf die Stellung der Feineinstellung umgeschaltet wird.

Durch die Erfindung wird insbesondere eine Vorrichtung zur Fehlerortsbestimmung an Kabeln geliefert, die eine umgekehrte Murray-Brückenschaltung mit einem Verhältniszweig, der mit den offenen Enden eines fehlerhaften Kabels und eines fehlerfreien Rückleitungskabels verbunden ist, mit einer Spannungsquelle, die über einen Schalter mit beiden Enden des Verhältniszweiges verbunden ist und mit einem Galvanometer, das zwischen die Ausgangsklemme des Verhältniszweiges und Masse geschaltet ist, verwendet, wobei ein Erdstromunterdrücker entweder in Reihe oder parallel zum Galvanometer geschaltet ist, um einen Erdstreustrom zu unterdrücken.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert:

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Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer Murray-Brücke, die zur FehlerortsbeetInnung an einen Kabel verwandt wird.

Fig. 2 zeigt das Schaltbild einer ungekehrten Murray-Brücke.

Fig. 3a zeigen die Schaltbilder von zwei Ausführungsbei^un spielen der erfindungsgemüssen Vorrichtung zur Fehlerortsbestinnung an Kabeln.

Fig. 4 zeigt das Grundschaltbild des ersten bevorzugten AusfUhrungsbeispiels eines Erdstronunterdrückers, der bei der erfindungsgeroässen Vorrichtung verwandt wird.

Fig. 5 zeigen in Schaltbildern verschiedene Ausführungebeispiele des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Erdstronunterdrückers und insbesondere, wie erfindungsgeraäss die Widerstände zwischen die Gleichspannungsversorgung und das Potentiometer geschaltet sind.

Fig. 8 zeigen gleichfalls in Schaltbildern zwei Ausführungs^u beispiele des Potentiometers und wie das Potentiometer bei dem ersten bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel des Erdstromunterdrückers in Form eines Feineinstellpotentiometers ausgebildet ist.

Fig. 10 zeigt das Schaltbild eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Erdstronunterdrückers, der bei erfindungsgemMssen Vorrichtung verwandt wird.

Fig. 11 zeigt ein abgewandeltes Ausführungebeispiel der in Fig. 10 dargestellten Schaltung.

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In Fig. 1 ist eine Murray-Brückenschaltung dargestellt, die in weitem Umfang zur Fehlerortsbestimmung an einem Kabel verwandt wird und ein typisches Beispiel von Messbrücken dieser Art darstellt. Bei dieser Brückenschaltung wird durch ein fehlerhaftes Kabel 1 mit einer Fehlerstelle X, ein fehlerfreies Rückführungskabel 2 und einen Verhältniszweig 3 eine geschlossene Schleife gebildet. Eine Brückenspannungsquelle 6 ist zwischen die Ausgangsklemme 5 des Verhältniszweiges 3 und Masse geschaltet, während ein Galvanometer 8 über einen Schalter 7 zwischen beide Enden des Verhältniszweiges 3 geschaltet ist. Zwischen dem Leiter des fehlerhaften Kabels und Masse oder seinem Kabelabschirmungsmetall an der Fehlerstelle X tritt ein Fehlerstellenwiderstand 4 auf. Um die Brücke mit einer hohen Empfindlichkeit zu betreiben, ist es notwendig, die Brücke mit einem Gleichstrom in der Grössenordnung von 20 bis 100 mA von der Quelle 6 über die Masse oder das Abschirmungsmetall und durch den Fehlerstellenwiderstand 4 zu versorgen. Im allgemeinen ist der Fehlerstellenwiderstand 4 gross. Daher sollte die Spannung der Spannungsquelle einige 1000 V oder mehr betragen. Das ist natürlich nicht zweckmässig. Daher wird bei der Fehlerortsbestimmung mit dieser Brückenschaltung die Fehlerstelle unter Verwendung eines anderen elektrischen Versorgungsquelle durchgebrannt, bevor die Brücke abgeglichen wird, um dadurch den Wert des Fehlerstellenwiderstandes herabzusetzen, wie es bereits beschrieben wurde. Anderenfalls wird die Messung mit einer niedrigen Empfindlichkeit durchgeführt.

Fig. 2 zeigt eine sog. umgekehrte Murray-Brücke mit einer Niederspannung squel Ie, die als eine Vorrichtung vorgeschlagen worden ist, die mit einer sehr hohen Genauigkeit den Ort einer Fehlerstelle mit hohem Widerstand bestimmen kann. Die in Fig. 2 dargestellte Brückenschaltung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Brückenschaltung darin, dass die Spannungsquelle 6 und das Galvanometer 8 in Fig. 1 durch ein Galvanometer 8 und eine

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Spannungsquelle 6' In Flg. 2 jeweils ersetzt sind. Die Spannungsquelle 6¹ , die bei der In Flg. 2 dargestellten Brückenschaltung verwandt ist, wird häufig derart benutzt, dass ihre Ausgangsklemmen nahezu kurz geschaltet sind. Obwohl die Spannungsquelle 6* eine ausreichend hohe Stromkapazität haben muss, liegt ihre erforderliche Spannung in der Grössenordnung von 1,5 bis 2,0 V, was einem Einheitselement entspricht. Bei dieser Brückenschaltung besteht daher keine Gefahr eines elektrischen Schlages. Da darüberhinaus in dieser Brückenschaltung eine Galvanometer mit hoher Stromempfindlichkeit verwandt werden kann, ist die Empfindlichkeit der Brücke als Ganzes wesentlich grosser als die der herkömmlichen Murray-Brückenschaltung. Bei dieser umgekehrten Murray-Brücke kann jedoch vor Beginn des Brückenabgleichs durch das Schliessen des Schalters 7 ein Erdstreustrom in das Galvanometer fHessen, was zur Folge hat, dass die Nadel des Galvanometers über die Skala hinaus ausgelenkt wird. Es ist daher vollständig unmöglich, die Messung fortzusetzen, wie es bereits beschrieben wurde. Die Hauptursache, dass ein Erdstrom fliesst, ist die Feuchtigkeit, die an der Fehlerstelle eindringt, wodurch sich ein lokales Element mit dem metallischen Teil des Kabels, dem Erdboden und dem metallischen Erdungsmaterial bildet.

In Fig. 3a und 3b sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Fehlerortsbestimmung an Kabeln beschrieben, wobei in Fig. 3a der Fall dargestellt ist, in dem ein Erdstromunterdrücker 9 in Reihe zu einem Galvanometer 8 geschaltet ist, während Fig. 3b den Fall zeigt, in dem ein Erdstromunterdrücker 9' parallel zu einem Galvanometer 8 geschaltet ist. Der Aufbau der Erdstromunterdrücker 9 und 9¹ wird später anhand der Fig. 4 bis 11 im einzelnen beschrieben. Bei der in Fig. 3a beschriebenen Reihenschaltung wird eine Spannung mit einem Wert gleich der Spannung eines lokalen Elementes, jedoch entgegengesetzter Polarität, das sich an der Fehlerstelle oder an einer Stelle in der Schaltung bildet, vom

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Erdstromunterdrücker 9 erhalten, um die Spannung des lokalen Elementes zu unterdrücken, so dass der Wert des in das Galvanometer fliessenden Stromes gleich Null oder sehr nahe bei Null gehalten wird.Die Reihenfolge der Schaltung des Galvanometers 8 und des Erdstromunterdrückers 9 zwischen die Klemme 5 und Masse kann umgekehrt sein. Insbesondere kann der Erdstromunterdrücker 9 über das Galvanometer 8 mit Masse verbunden sein. Wenn bei der in Fig. 3b dargestellten Parallelschaltung ein Strom mit einer Stärke gleich dem Strom, der aufgrund des Vorhandenseins eines lokalen Elementes in das Galvanometer 8 fliessen kann, der jedoch eine entgegengesetzte Richtung hat, vom Erdstromunterdrücker 9' erhalten wird, so dass er dem Galvanometer 8 zugeführt wird, kann der Wert des im Galvanometer fliessenden Stromes gleich Null oder sehr nahe bei Null gehalten werden. In diesem Fall ist die als Ausgangsspannung des Erdstromunterdrückers notwendige Spannung nicht gleich der Spannung des lokalen Elementes, sondern gleich einem Wert, der dadurch erhalten wird, dass der Spannungsabfall an der Fehlerstelle von der Spannung des lokalen Elementes abgezogen wird. Die resultierende Spannung ist daher sehr niedrig. Während der Strom im Galvanometer zum Verschwinden gebracht wird, wird der Fluss des Erdstromes in den anderen Elementen aufrechterhalten.

Die Einstellung des Erdstromunterdrückers erfolgt in der folgenden Weise: Zuerst wird der Schalter 7 offengehalten. Dann wird der Mehrfachschalter des Erdstromunterdrückers geschlossen. Danach wird die Stellung des Schleifkontaktes des Potentiometers im Erdstromunterdrücker in passender Weise eingestellt.

Wenn bei beiden in den Fig. 3a und 3b dargestellten Schaltungen der Schalter 7 geschlossen wird, nachdem der Erdstromunterdrücker eingestellt wird, um mit dem Brückenabgleich zu beginnen, kann ein Strom, der dem unabgeglichenen Zustand der Brücke entspricht, im Galvanometer fliessen. Die Nadel des

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Galvanometers, die auf Null oder in der Nähe des Wertes Null gestanden hat, wird daher in die positive oder negative Richtung ausgelenkt. Der Verhältniszweig wird daher so eingestellt/ dass die Nadel bei dem Wert Null liegt und der Abgleichspunkt wird abgelesen, um den Ort der Fehlerstelle X ähnlich wie bei einer herkömmlichen Brückenschaltung zu bestimmen.

Die Schaltung des Erdstromunterdrückers 9, der bei der Reihenschaltung verwandt wird, ist mit der Schaltung des Erdstromunterdrückers 9' identisch, der bei der Parallelschaltung verwandt wird. Der Erdstromunterdrücker 9 unterscheidet sich jedoch vom Erdstromunterdrücker 9' in den Werten seiner Bauteile.

In Fig. 4 ist das Grundschaltbild des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Erdstromunterdrückers 9 und 9' dargestellt. Der Erdstromunterdrücker 9 und 9¹ weist ein Potentiometer 10 mit einer Feineinstellfunktion, wie es später beschrieben wird, eine Gleichspannungsversorgung, die durch Zusammenschalten von zwei gleichen Gleichspannungsquellen 12 und 12' in Durchflussrichtung erhalten wird, die zwei Einheitsbatterien mit gleicher Spannung oder zwei in Reihe geschaltete Batteriegruppen gleichfalls mit gleicher Spannung sind, einen Mehrfachschalter aus zwei Schaltern 11 und 11', die die beiden Klemmen der Gleichspannungsversorgung mit beiden Klemmen des Potentiometers 10 jeweils verbinden, und zwei Ausgangsklemmen T₁, T₂ auf, die mit dem Schleifkontakt P des Potentiometers 10 und mit dem Verbindungspunkt Q der Gleichspannungsquellen 12, 12' verbunden sind. Jede der beiden Ausgangsklemmen T₁ und T₂ kann unabhängig von ihrer Polarität mit dem Galvanometer verbunden werden, da vom Erdstromunterdrücker eine Spannung oder ein Strom gleichgültig welcher Polarität erhalten werden kann. D. h. im einzelnen, dass dann, wenn der Schleifkontakt P auf die Mitte des Potentiometers 10 eingestellt ist, der Potentialunter-

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schied zwischen den Punkten P und Q gleich Null ist. Wenn der Schleifkontakt P jedoch nach links in Fig. 4 bewegt wird, wird ein positives Potential bezüglich des Potentials des Verbindungspunktes Q am Schleifkontakt P erhalten, was zur Folge hat, dass ein Strom erhalten wird, der vom Schleifkontakt P zum Verbindungspunkt Q fliesst. Wenn im Gegensatz dazu der Schleifkontakt P in Fig. 4 nach rechts bewegt wird, wird ein negatives Potential bezüglich des Potentiales des Verbindungspunktes Q am Schleifkontakt P erhalten, was zur Folge hat, dass ein Strom erhalten wird, der vom Verbindungspunkt Q zum Schleifkontakt P fliesst.

Wenn bei der in Fig. 4 dargestellten Grundschaltung der Schleifkontakt P zu einem Ende des Potentiometers bewegt wird, kann eine positive oder negative Spannung jeweils erhalten werden, die gleich der Spannung der Spannungsquellen 12 und 12' ist. Da jedoch das lokale Element, das an der Fehlerstelle auftritt, im allgemeinen eine niedrige Spannung hat, ist es nicht notwendig, den Schleifkontakt P bis zu den Enden des Potentiometers zu bewegen.

Die Einstellung des Erdstromunterdrückers erfolgt in der folgenden Weise: Der Mehrfachschalter 11 und 11' wird geschlossen, wobei der Schalter 7 in der in den Fig. 3a oder 3b dargestellten Schaltung offen bleibt. Anschliessend wird der Schleifkontakt P verschoben, bis die Nadel des Galvanometers 8 in der Mitte ihrer Skala bei Null liegt. Es versteht sich jedoch, dass diese Einstellung des Erdstromunterdrückers beträchtliche Schwierigkeiten bereitet. D.h. insbesondere, dass selbst wenn der Schleifkontakt P wenig bewegt wird, der Zeiger des Galvanometers stark nach rechts oder links ausgelenkt wird. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn der Widerstand der Fehlerstelle gross ist und das benutzte Galvanometer eine hohe Empfindlichkeit hat.

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Erfindungsgemäss sind Widerstände zwischen die Klemmen des Potentiometers 10 und die Klemmen der Gleichspannungsversorgung 12 und 12' jeweils geschaltet und ist das Potentiometer 10 selbst so ausgelegt, dass es eine Feineinstellfunktion hat. Ein Erdstromunterdrücker mit zwei Feineinstellfunktionen kann somit von jedermann leicht bedient werden.

In Fig. Fig, 5 bis 7 sind drei verschiedene Abwandlungsformen des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Erdstromunterdrückers dargestellt, bei denen gemäss der Erfindung Widerstände zwischen das Potentiometer und die Gleichspannungsversorgung geschaltet sind. Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der ein veränderlicher Nehrfachwiderstand aus zwei identischen veränderlichen Widerständen 13 und 13' verwandt ist. Bei der in Fig. 6 dargestellten Schaltung sind Widerstände 15 und 15', deren Widerstandswerte gleich, jedoch relativ niedrig sind, jeweils in Reihe zu Widerständen 16 und 16' geschaltet, deren Widerstandswerte gleich, jedoch relativ hoch sind und ist ein Mehrfachschalter aus Schaltern 14 und 14' derart vorgesehen, dass die Messerklinge des Schalters 14 zwischen die Klemmen a und b bewegt wird, die an beide Seiten des Widerstandes 16 angeschlossen sind, während die Klinge des Schalters 14' zwischen die Klemmen a¹ und b' bewegt wird, die an beide Seiten des Widerstandes 16' angeschlossen sind, so dass die Widerstände 15 und 15' oder die Reihenwiderstände 15 und 16 sowie 15* und 16' in der Schaltung liegen. Bei der in Fig. 7 dargestellten Schaltung sind Widerstände 15 und 15', deren Widerstandswerte gleich, jedoch relativ niedrig sind, jeweils parallel zu Widerständen 17 und 17' geschaltet, deren Widerstandswerte gleich, jedoch relativ hoch sind und ist ein Mehrfachschalter aus Schaltern 14 und 14' derart vorgesehen, dass die Klinge des Schalters zwischen die Klemmen a und b bewegt wird, die mit den Widerständen 15 und 17 jeweils verbunden sind, während die Klinge des

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Schalters 14' zwischen die Klemmen a' und b' bewegt wird, die mit den Widerständen 15' und 17' jeweils verbunden sind, so dass die Widerstände 15 und 15' oder die Widerstände 17 und 17' in der Schaltung liegen.

Bei jeder der in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Schaltungen werden die Widerstände, die zwischen der Gleichspannungsversorgung 12 und 12' und dem Potentiometer 10 liegen, so gewählt, dass ihr Widerstandswert zu Beginn der Einstellung niedrig ist, um das Galvanometer mit niedriger Empfindlichkeit einzustellen. Anschliessend werden die niedrigen Widerstände erhöht oder wird auf die hohen Widerstände umgeschaltet, während die Empfindlichkeit des Galvanometers erhöht wird, wodurch die Einstellung ausgeführt wird.

Wenn bei den in Fig. 5 bis 7 dargestellten Schaltungen die maximalen Widerstandswerte der Widerstände 13 und 13',die Widerstandswerte der Widerstände 16 und 16' oder die Widerstandswerte der Widerstände 17 und 17' übermässig gross sind, dann nimmt die Höhe des in der geschlossenen Schleife fliessenden Stromes ab und der Innenwiderstand zu, was zur Folge hat, dass die über die Klemmen T. und T_ erhaltenen Ausgangsströme abnehmen und die Leistungsfähigkeit des Erdstromunterdrückers herabgesetzt wird. Daher wird diese Schwierigkeit "dadurch überwunden, dass dem Potentiometer 10 erfindungsgemäss eine Feineinstellfunktion gegeben wird.

In Fig. 8 und 9 sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen dem Potentiometer 10 eine Feineinstellfunktion gegeben ist. In Fig. 8 besteht das Potentiometer 10 aus zwei gekoppelten veränderlichen Widerständen 18 und 18' und einem Hilfspotentiometer 19, das zwischen die Schleifkontakte c und d der beiden veränderlichen Widerstände 18 und 18' geschaltet ist. Die Schleifkontakte c und d werden derart verschoben, dass sie zu jedem Zeitpunkt einander gegenüberstehen. Der Schleifkontakt P des Hilfspotentiometers 19 ist mit der Ausgangsklemme T₁ des Erd-

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Stromunterdrückers verbunden. In Flg. 9 besteht das Potentiometer aus einem Hauptpotentiometer 20 mit zwei Schleifkontakten e und f , die so verschoben werden, dass zwischen beiden Kontakten ein vorbestlmmter Abstand beibehalten wlrd_/und aus einem Hilfspotentiometer 21, das zwischen die beiden Schleifkontakte e und f des Hauptpotentiometers 20 geschaltet ist. Der Schleifkontakt P des Hilfspotentiometers 21 steht mit der Ausgangsklemme T. des Erdstromunterdrückers in Verbindung. Ein Potentiometer mit einer rein mechanischen Feineinstelleinrichtung, bei der die Stellung des Schleifkontaktes beispielsweise mechanisch fein eingestellt wird, kann statt der oben beschriebenen Potentiometer mit elektrischen und mechanischen Feineinstelleinrichtungen verwandt werden.

Der Ausbildung des Erdstromunterdrückers entsprechend, bei der die Widerstände zwischen der Gleichspannungeversorgung 12 und 12* und dem Potentiometer erhöht werden und das Potentiometer fein einstellbar ist, können aufgrund des Multiplikationseffektes die Er ds treu ströme, die im Galvanometer f Hessen, leicht auf Null oder auf einen Wert nahe Null gebracht werden. Wenn beispielsweise die Feineinstellung um den Faktor 10 erhöht wird, indem der zugeschaltete Widerstand erhöht wird, und die Feineinstellung weiter um den Faktor 10 durch die Verwendung eines Potentiometers mit Feineinstellung erhöht wird, nimmt die Feineinstellung um den Faktor 100 durch die Multiplikation der Faktoren zu.

Bei den in den Fig. 6 und 7 dargestellten Schaltungen werden zwei Widerstände verwandt, um für jeden der elektrischen Stron»- wege zwischen den Klemmen der Gleichspannungeversorgung und den Klemmen des Potentiometers zu sorgen. Der elektrische Stromweg kann jedoch auch mit drei Widerständen gebildet werden, deren Werte zunehmend verschieden sind. In diesem Fall erfolgt die Einstellung durch ein aufeinanderfolgendes Umschalten des niedrigen Widerstandes auf den höheren Widerstand mittels des Schalters und durch eine allmähliche Erhöhung der Empfindlichkeit des Galvanometers. Weiterhin kann die Reihenfolge der

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Schaltung der Schalter und der Widerstände zwischen der Gleichspannungsversorgung und dem Potentiometer der in den Figuren dargestellten Reihenfolge entgegengesetzt sein.

Im folgenden wird anhand von Fig. 10 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erdstromunterdrückers 9 und 9¹ beschrieben. Die Schaltung des Erdstromunterdrückers 9, der bei der Reihenschaltung verwandt wird, ist identisch mit der des Erdstromunterdrückers 9¹, der bei der Parallelschaltung verwandt wird, der Erdstromunterdrücker 9 unterscheidet sich jedoch von dem Erdstromunterdrücker 9¹ in den Werten seiner Bauelemente, wie es bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fall war. Weiterhin kann jede der beiden Ausgangsklemmen T₁ und T~ unabhängig von ihrer Polarität mit dem Galvanometer verbunden sein, wie es bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fall war. Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, ist der Schleifkontakt P des Hauptpotentiometers 22 einer der Ausgänge des Erdstromunterdrückers. Drei gekoppelte Schalter 24, 24' und 24" haben zwei Einschaltstellungen und eine nicht dargestellte Ausschaltstellung. Das heisst insbesondere, dass eine der Einschaltstellungen die Stellung a, a¹ und a" für die Grobeinstellung ist, während die andere die Stellung b, b¹ und b" für die Feineinstellung ist.Da zwischen der Stellung für die Grobeinstellung und der Stellung für die Feineinstellung a-b und a'-b¹ ein Kurzschluss besteht, ergibt sich weder in der Stellung der Grobeinstellung noch in der Stellung der Feineinstellung eine Änderung, was die Tatsache anbetrifft, dass das Hilfspotentiometer 25 direkt zwischen den Schaltern 24 und 24' liegt. Ein fester Widerstand 26 ist jedoch zwischen die Klemmen b¹ und b" der Stellung der Feineinstellung geschaltet, so dass der feste Widerstand 26 parallel zum Hilfspotentiometer 25 durch ein Umschalten des Schalters 24" in Kontakt mit dem Punkt b" nur dann geschaltet wird, wenn der Schalter 24' sich in der Stellung der Feineinstellung befindet. Gleichspannungsquellen 23 und 23* mit gleichen

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Spannungswerten liegen zwischen einem Ende des Hauptpotentiometers 22 und den Schaltern 24 und 24" und zwischen dem anderen Ende des Hauptpotentiometers 22 und dem Schalter 24* jeweils, wie es In Fig. 10 dargestellt ist. Widerstände können zusätzlich zu den Gleichspannungsquellen dazwischen liegen. Der Schleifkontakt R des Hilfspotentiometers ist die andere Ausgangsklemme T- des Erdstromunterdrückers. Der Wert des Hilfspotentiometers 25 ist um eine oder zwei Grössenordnungen kleinen als der Wert des Hauptpotentiometers 22. Wenn zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen wird, dass der Aussenwiderstand,gesehen von den Ausgangsklemmen T-j und T,,unendlich gross ist, so ändert sich der in der Schleife aufgrund der Gleichspannungsquellen fliessende Strom, gleichgültig ob die Schalter sich in der Stellung der Grobeinstellung oder der Stellung der Feineinstellung befinden, kaum. Der Widerstandswert zwischen den SchalterStellungen wird jedoch in der Stellung der Feineinstellung herabgesetzt, so dass der Spannungsabfall dementsprechend proportional dazu abnimmt. D.h. im einzelnen, dass obwohl eine Feineinstellmöglichkeit selbst in der Stellung der Grobeinstellung gegeben ist, indem das Hilfspotentiometer bedient wird, wird eine leichtere Feineinstellung dadurch erhalten, dass der Schalter auf die Stellung der Feineinstellung gebracht wird. Selbst in der Stellung der Feineinstellung werden weiterhin die Spannungsund Stromkennwerte für die Unterdrückung nicht herabgesetzt, so dass der Spannungswert der Gleichspannungsversorgung in ausreichendem Nasse ausgenutzt werden kann.

Fig. 11 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der in Fig. 10 dargestellten Schaltung, bei dem der Schleifer P des Hauptpotentiometers 22 eine Ausgangsklemme T. darstellt und zwei gekuppelte Schalter 29, 29" zwei Einschaltstellungen, nämlich eine a, a* für die Grobeinstellung und eine b, b* für die Feineinstellung und gleichfalls eine nicht dargestellte Ausschaltstellung liefern. Ein fester Widerstand 27 liegt zwischen den Stellungen b, b' für die Feineinstellung und das Hilfspotentiometer 25 ist zwischen die Stellungen a, a¹ für die Grobeinstellung geschaltet. Zwischen der Stellung für die

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Grobeinstellung und der Stellung für die Feineinstellung, d.h. zwischen den Kontakten a und b und a¹ und b¹, liegen feste Widerstände 28 und 28' mit gleichen Widerstandswerten jeweils. Gleichspannungsquellen 23 und 23' mit gleichen Spannungswerten sind getrennt zwischen das Hauptpotentiometer 22 und die Schalter 29 und 29* jeweils geschaltet. Der Schleifer R des Hilfspotentiometers 25 ist die andere Ausgangsklemme T₂ des Unterdrückern. Feste Widerstände können zwischen das Hauptpotentiometer 22 und die Schalter 29 und 29' zusätzlich zu den Gleichspannungsquellen geschaltet werden. Der Wert des Hilfspotentiometers 25 liegt um ein oder zwei Grössenordnungen unter dem Wert des Hauptpotentiometers 22. Weiterhin kann der Wert des festen Widerstandes 27 gleich dem des Hilfspotentiometers 25 sein. Der Wert der festen Widerstände 28 und 28' ist um eine Grössenordnung höher als der Wert des festen Widerstandes 27. Wenn zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen wird, dass der Aussenwiderstand, gesehen von den Ausgangsklemmen T₁ und T₂ unendlich gross ist, so wird sich der von den Gleichspannungsquellen innerhalb der Schleife fliessende Strom nicht ändern, gleichgültig ob die Schalterstellung die Stellung der Grob- oder Feineinstellung ist. Das ist der Fall, wenn der Wert des festen Widerstandes gleich dem des Hilfspotentiometers 25 ist. Das hoisst im einzelnen, dass selbst in der Stellung für die Grobeinstellung eine Feineinstellung durch die Bedienung des Hilfspotentiometers bewirkt wird. Wenn jedoch der Schalter auf die Stellung der Feineinstellung umgeschaltet wird, werden die festen Widerstände 28 und 28' mit den beiden Klemmen des Hilfspotentiometers 25 jeweils verbunden und wird der feste Widerstand 27 parallel zum Hilfspotentiometer 25 plus den festen Widerständen 28 und 28' geschaLtet. Das bedeutet, dass der Spannungsabfall im Hilfspotentiometer 25 kleiner wird, d.h. dass eine leichtere Feineinstellung möglich ist. Wenn weiterhin der Schalter sich in der Stellung der Feineinstellung befindet, ändert sich der Innenwiderstand der Schaltung nicht stark und wird der gleiche Strom in der Schleife wie bei der Stellung der Grobeinstellung beibehalten, wodurch

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die Unterdrückungsspannung oder der Unterdrückungsstrom nicht erniedrigt wird.

Aus dem Obigen ergibt sich, dass durch die Erfindung eine Vorrichtung zur FehlerortsbeStimmung an Kabeln geliefert wird, bei der die Vorteile der umgekehrten Brückenschaltung ausgenutzt werden, jedoch deren Nachteile vermieden werden, wodurch eine Brückenspannungsquelle mit niedriger Spannung verwandt werden kann und der Brückenabgleich mit einem auf hohe Empfindlichkeit eingestellten Galvanometer erfolgen kann, wobei darüberhinaus die Vorrichtung von jedermann bedient werden kann.

Im Obigen wurden einige wenige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, die beispielsweise unter Verwendung einer umgekehrten Murray-Brücke ausgeführt waren. Es versteht sich jedoch, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung auch mit einer umgekehrten Varley-Brückenschaltung oder anderen verschiedenen Arten von Brückenschaltungen verwirklicht werden kann, die dadurch erhalten werden, dass die umgekehrte Murray-Brückenschaltung oder die umgekehrte Varley-Brückenschaltung abgewandelt wird.

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Claims

PATENTANWÄLTE 8000 München 40 ECKART POHLMANN ™^—»- mumm ηοο/τοιητο DR. HORST SCHMIDT «t^u τ·1« ?2l7 310 p.t« d E 67 P/ht. SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD., Osaka / Japan Vorrichtung zur Fehlerortsbestimmung an Kabeln PATENTANSPRUCH

1.) Vorrichtung zur Fehlerortsbestimmung an Kabeln mit einer Brückenschaltung aus einem Verhältniszveig, der mit den offenen Enden eines fehlerhaften Kabele und eines fehlerfreien Rücklei tungskabels verbunden 1st, die in Form einer Schleife geschaltet sind, aus einer Brückenspannungsquelle, die über einen Schalter mit beiden Baden des Verhiltniszweiges verbunden 1st und aus einem Galvanometer, der zwischen die Ausgangsklemme des Verhiltniszweiges und Masse geschaltet ist, gekennzeichnet durch einen Erdstromunterdrücker (9, 9¹), der derart mit dem Galvanometer (β) verbunden ist, dass er einen Erdstreustrom unterdrückt, der durch die Feuchtigkeit oder

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ähnliches erzeugt werden kann, die an der Fehlerstelle (X) eintritt, so dass sich ein lokales Element mit dem metallischen Teil des fehlerhaften Kabels, dem Erdboden und dem metallischen Erdungsmaterial bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdstromunterdrücker (9) in Reihe zum Galvanometer (8) geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -zeichnet, dass der Erdstromunterdrücker (9¹) parallel zum Galvanometer (8) geschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Erdstromunterdrücker (9, 9') eine Gleichspannungsversorgung aus zwei Gleichspannungsquellen (12, 12') , die in Flussrichtung in Reihe miteinander geschaltet sind und die gleiche Spannung haben, eine Potentiometereinrichtung (10) mit Feineinstellung, zwei elektrische Stromwege, die die Klemmen der Gleichspannungsversorgung (12, 12') jeweils mit den Klemmen der Potentiometereinrichtung (10) verbinden, wobei die beiden elektrischen Stromwege im wesentlichen den gleichen Widerstandswert haben, eine Einrichtung, die Widerstandswerte der beiden elektrischen Stromwege gleichzeitig zu ändern, während die Widerstandswerte der beiden elektrischen Stromwege zu jedem Zeitpunkt gleich gross gehalten werden, und zwei Ausgangsklemmen (T^, T-) aufweist, die mit dem Schleifkontakt (P) der Potentiometereinrichtung (10) und dem Verbindungspunkt (Q) zwischen den beiden Gleichspannungeque11en (12, 12') verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -zeichnet , dass jeder der beiden elektrischen Stroewege im Erdstromunterdrücker (9, 9') einen Schalter (11, 11') und einen veränderlichen Widerstand (13, 13') aufweist, die in Reihe

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miteinander geschaltet sind, wobei der Schalter (11) in einem der elektrischen Stromwege und der Schalter (11') in dem anderen elektrischen Stromweg die Form eines Mehrfachschalters haben und der veränderliche Widerstand (13) des einen elektrischen Stromweges und der veränderliche Widerstand (13') des anderen elektrischen Stromweges die Form gekuppelter veränderlicher Widerstände haben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass jeder der beiden elektrischen Stromwege im Erdstromunterdrücker (9, 9') einen ersten Widerstandsweg mit relativ niedrigem Widerstandswert, einen zweiten Widerstandsweg mit relativ hohem Widerstandswert und einen Schalter (14, 14') aufweist, wobei der Schalter (14) des einen elektrischen Stromweges und der Schalter (14*) des anderen elektrischen Stromweges in Form eines Mehrfachschalters ausgebildet sind, der so arbeitet, dass er einen gewählten Weg aus dem ersten und dem zweiten Widerstandsweg zwischen eine entsprechende Klemme der Gleichspannungsversorgung (12, 12') und die Klemme des jeweils gewählten Widerstandsweges in jedem elektrischen Stromweg schaltet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jeden elektrischen Stromweg des Erdstromunterdrückers (9, 9') der erste Widerstandsweg einen Zweigweg mit einem Widerstand (15) mit relativ niedrigem Widerstandswert, und der zweite Widerstandsweg einen Zweigweg mit einem Widerstand (15*) mit relativ niedrigem Widerstandswert und einen Widerstand (16') mit relativ hohen Widerstandewert aufweist, der in Reihe zum Wideretand (15) nit relativ niedrigen Widerstandswert im ersten Widerstandsweg geschaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der elektrischen Stronwege im Erdstromunterdrücker (9, 9') der erste Widerstandsweg einen Zweigweg mit einem Widerstand (15) mit relativ niedrigem

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Widerstandswert und der zweite Widerstandsweg einen Zweigweg mit einem Widerstand (17') mit relativ hohem Widerstandswert aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Potentiometereinrichtung (10) mit Feineinstellung im Erdstromunterdrücker (9, 9¹) einen ersten und einen zweiten miteinander gekuppelten veränderlichen Widerstand (18, 18') und ein Hilfspotentiometer (19) aufweist, das zwischen die Schleifkontakte (c, d) des ersten und zweiten veränderlichen Widerstands (18, 18') geschaltet ist, wobei die Schleifkontakte (c, d) so verschoben werden, dass sie einander gegenüberliegen, eine Klemme des ersten veränderlichen Widerstands (18) und eine Klemme des zweiten veränderlichen Widerstands (18'), die der Klemme des zweiten Widerstandes (18*) entgegengesetzt ist, die der einen Klemmen des ersten veränderlichen Widerstandes (18) gegenüberliegt, als Klemmen des Potentiometers (10) mit Feineinstellung dienen und eine Ausgangsklemme des ErdstromunterdrUckers (9, 9') mit dem Schleifkontakt (P) des Hilfspotentiometers (19) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentiometereinrichtung (10) mit Feineinstellung im Erdstromunterdrücker (9, 9') ein Potentiometer (20) mit zwei Schleifkontakten (e, f), die so verschoben werden, dass ein vorbestimmter kurzer Abstand zwischen beiden beibehalten wird und ein Hilfspotentiometer (21) aufweist, das zwischen die beiden Schleifkontakte (e, f) geschaltet ist, wobei eine Ausgangsklemme des ErdstromunterdrUckers (9, 9') mit dem Schleifkontakt (P) des Hilfspotentiometers (21) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass das Potentiometer (10) mit Feineinstellung im Erdstromunterdrücker (9, 9') eine rein mechanische Feinein-

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Stelleinrichtung zum Feineinstellen der Stellung des Schleifkontaktes des Potentiometers (10) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -zeichnet, dass der Erdstromunterdrücker (9, 9') eine erste Potentiometereinrichtung (22) mit einem Schleifkontakt (P) und zwei Klemmen, zwei Gleichspannungsquellen (23, 23'), die jeweils mit den beiden Klemmen der ersten Potentiometereinrichtung (22) in Flussrichtung verbunden sind, wobei die beiden Gleichspannungsquellen (23, 23') die gleiche Spannung haben, eine Schalteinrichtung (24, 24*, 24", 29, 29*), die mit den beiden Gleichspannungsquellen (23, 23') verbunden ist und zwischen einer Schaltstellung für die Grobeinstellung und einer Schaltstellung für die Feineinstellung wählbar umschaltbar ist, eine zweite Potentiometereinrichtung (25) mit einem Schleifkontakt (R) und zwei Klemmen, wobei die beiden Klemmen der zweiten Potentiometereinrichtung (25) Über die Schalteinrichtung (24, 24*, 24", 29, 29*) zwischen die beiden Gleichspannungsquellen (23, 23*) geschaltet ist, zwei Ausgangsklemmen (T₁, T₂), von denen die eine (T ) vom Schleifkontakt (P) der ersten Potentiometereinrichtung (22) und die andere (T₂) vom Schleifkontakt (R) der zweiten Potentiometereinrichtung (25) abgeleitet ist und eine feste Widerstandseinrichtung (26) aufweist, die parallel zur zweiten Potentiometereinrichtung (25) geschaltet ist, wenn die Schalteinrichtung (24, 24', 24", 29, 29') von der Schalteteilung für die Grobeinstellung auf die Schaltstellung für die Feineinstellung umgeschaltet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine zweite Widerstandseinrichtung (28, 28') mit einem festen Widerstandswert, wobei die zweite Widerstandseinrichtung (28,

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28') parallel zur zweiten Potentiometereinrichtung (25) geschaltet 1st,wenn die Schalteinrichtung (29, 29') sich in der Schaltstellung für die Grobeinstellung befindet und wobei bestimmte Teile des Widerstandes der zweiten Widerstandseinrichtung (28, 28') in Reihe zu den beiden Klemmen der zweiten Potentionetereinrichtung (25) jeweils geschaltet sind, wenn die Schalteinrichtung (29, 29') von der Schaltstellung für die Grobeinstellung auf die Schaltstellung für die Feineinstellung umgeschaltet ist.

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