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Verfahren und Einrichtung zur Messung von Leitungs- oder Kabellängen
bzw. zur Fehlerort- und Fehlerartbestimmung. Für-alle Anlagen (Post, Eisenbahn,
Elektrizitätswerke u. a.), die verschiedene Stellen durch Leitungen oder Kabel zum
Zwecke der Nachrichtenübermittlung oder der Leitung elektrischer Energie
o. dgl. miteinander verbinden, ist es von äüBerster Wichtigkeit, im Falle eines
Bruches, einer Beschädigung, eines Erdschlusses usw. der Leitungen von irgendeinem
Orte, z. B. dem Ausgangspunkt der Leitung, aus festzustellen, wo dieser Fehler sich
befindet und welcher Art er ist.
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Die Erfindung gibt ein Mittel, um diese Aufgaben des Auffindens des
Beschädigungs- oder Verletzungsortes von irgendeiner Stelle aus ohne örtliche Besichtigung
genau oder annähernd festzustellen. Die Erfindung besteht darin, daB ein elektrischer
Schwingungserzeuger mit der zu untersuchenden Leitung bzw. Kabel und einem Gegengewicht,
z. B. Erde, gekoppelt wird, und die hierbei auftretende Änderung der Eigen,
frequenz oder der leistung_ des Schwinigu#igserzeugers zur Feststellung des
Fehlerörtes bzw. er e leiart -benutzt wird.
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Der Grundgedanke der Erfindung sei zunächst an Hand der Abb. z erläutert,
in deren Schema der Schwingungserzeuger selbst nicht dargestellt ist, sondern nur
ein die Frequenz des Schwingungserzeugers bestimmender Kreis L C. ' Wird die zu
untersuchende Leitung, z. B. die Bernleitung eines Elektrizitätswerkes oder
eine Te ep onifürig, ari^irgendeiner Stelle, z. B. am
Ausgangspunkt
der Leitung, an einen aus Kapazität C und Selbstinduktion 1. (Abb. i) bestehenden
Kreis mit einer Periode 1" angeschlossen, indem sie an die eine Belegung des Kondensators
gelegt wird, während die Erde an die andere Belegung angeschlossen wird, so wird
sich die Eigenperiode \" des Kreises I_ C entsprechend der Länge der angelegten
Leitung ändern.
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Legt man also am Ausgangspunkt der Leitung verschiedene Leitungslängen,
z. B. i km, 3 km, 6 km, 1r2 km, 2o km, 3o km usw., in der beschriebenen Weise an
den Kreis C L an, so wird man für jede Länge eine andere Eigenperiode messen. Stellt
man danach eine Eichkurv e her, so wird man, wenn man späterhin zur Feststellung
der Bruchstelle der Leitung das übrigbleibende Ende an den Kreis anschließt, an
Hand der Eichkurve genau oder ziemlich genau feststellen können, in welcher Entfernung
von dem Ausgangsort die Bruchstelle oder Beschädigung sich befindet. Natürlich ist
es möglich, daß es sich als notwendig erweist, diese Eichkurve für verschiedene
Witterungs- und Bodenverhältnisse, z. B. für -Nässe, für Schnee usw., gesondert
aufzustellen, so daß man in der Lage ist, unter allen Verhältnissen auf diese "'eise
die Länge der zu messenden Leitung am Ausgangsort festzustellen.
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Die Bemessung des Kreises I_ C in bezug auf die Größe der Selbstinduktion
L und der Kapazität C wird man zweckmäßig nach der Länge der im allgemeinen mit
diesem Kreise zu messenden Leitungen wählen.
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In den Abb. 2, 3, 4. sind nun verschiedene Schaltungen und Arten von
Schwingungserzeugern dargestellt und näher erläutert, wie durch Beobachtung der
Frequenz oder der Größe .der erzeugten. Lerstung der Fehlerort und die Fehlerart
festgestellt werden können.
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Eine einfache Einrichtung zeigt Abb. 2. Hier ist eine an sich bekannte
Schaltung zur Erzeugung von Wechselströmen verschiedener Periode, auch .chfenter,
verwendet. -Mit Hilfe der Kathodenröhre wird in dem Kreise I_ C eine Schwingung
erzeugt. Die Größe dieser Schwingung wird sich durch Anlegen der Leitung bei i und
der Erde bei 2 ---- an Stelle der Erde können natürlich auch irgendwelche andere
definierten Kapazitätsgrößen, z. B. ein sogenanntes Gegengewicht, benutzt werden
-----, feststellen lassen. Es ändert sich damit die in dem Kreise L C-Leitung-Erde
erzeugte Schwingung. Man mißt deren Länge und kann an Hand der hergestellten Eichkurve
messen welche Länge die Leitung hat.
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Eine andere Methode zeigt z. B. Abb. 3. In dieser ist G ein Wechselstromgenerator,
z. B. ein solcher, der bei T.5ao Umdrehungen zoo Perioden Wechselstrom liefert.
l@ ist ein Transformator, dessen >übersetzung so zu bemessen ist, dal) der Kondensator
C mit der Selbstinduktion der Maschine G bei ijcio Umdrehungen in r'Zesonanz mit
goo Perioden arbeitet. Diese Resonanz läßt sich durch ein an den Kreis angeschaltete
oder in diesen eingeschaltetes Spannungs- oder Strommessungsinstrument durch Beobachtung
des Maximums bzw. Minimums des Ausschlages sehr scharf feststellen. Schaltet man
bei i und 2 eine Leitung bzw. Erde an, so wird sich die Resonanzlage ändern, je
nach der Hinge der angelegten Leitung. Man reguliert die Tourenzahl des Generators
so, daß an dem Meßinstrument das Maximum bzw. Minimum je nach der Art des Instrumentes
festgestellt wird und kann, wenn die Tourenzahlen nach Leitungs- bzw. Kabellängen
geeicht sind, direkt ablesen, welch: Länge die angelegte Leitung hat. Bei einem
Kabel sind dessen Konstanten zu beri-cksichtigen.
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Will man höhere Frequenzen oder Hochfrc°-quenz zur Messung verwenden,
so kann man 7. B. die #-chaltung der Abb. 4. anwenden. Hier ist ebenfalls eine bekannte
Schaltung zur Erzeugung von Hochfrequenz gewählt. Ani Gitter G und Kathode E der
Kathodenröhre R ist ein Schwingungskreis mit Selbstinduktion I_, und der veränderlichen
Kapazität C, angeschlossen-. An Anode und Kathode ist ein Schwingungskreis mit der
Selbstinduktion L= und veränderlicher Kapazität C. angeschlossen. Außerdem ist in
diesen Kreis ein Amperemeter.[ eingeschaltet. Durch Veränderung des Kondensators
Cl bei feststehendem Kondensator C= kann das Maximum des Stromes in dem Amperemeter
J eingestellt werden: dasselbe kann geschehen bei feststehendem Kondensator C, durch
Veränderung des Kondensators C.- Läßt man den Kondensator C, feststehen und hat
man auf das Strommaximum in dem Kreise L., C., durch Veränderung von
C., eingestellt und schließt jetzt bei i und -9 Leitung und Erde oder ein anderes
Gegengewicht an, so wird man an dem Kondensator C, nachstimmen müssen, um date Maximum
des Stromes im Kreise L._, C., einzustellen. Ist der Kondensator C, nach der Länge
der Leitung geeicht, so kann man an diesem direkt die Länge der Leitung ablesen.
Das gleiche kann in derselben Form an dem Kondensator C, erfolgen, wenn der Kondensator
C= festgehalten wird und C, nach Leitungslängen geeicht ist.
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Als Beispiel mag dienen, daß sich die Wellenlänge des Kreises L;,
C_, welche bei nicht angeschlossener Leitung 230o m beträgt, heim Anschluß einer
Leitung von 3co() m Länge auf 2600 m und beim Anschluß einer Leitun- von
.L000 m Länge auf 2Q-Co m ändert.
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Würde man auf Grund dieser drei Punkte eine Eichkurve zeichnen, so
würde man auf wenige Meter genau feststellen können, wie weit das Ende der Leitung
vom Ausgangspunkt entfernt ist. Bei dieser letzteren Methode hat man
weitere
Vorteile. Wenn kein Bruch, sondern nur ein Erdschluß in irgendeiner Entfernung vom
Meßort aufgetreten ist, so wird sich, abgesehen von der Änderung der Periode des
Kreises, gleichzeitig eine Vergrößerung der Stromaufnahme des Meßinstrumentes zeigen
im Resonanzpunkt. Zeigt sich also, daß eine Leitung in Unordnung ist und wird sie
zu diesem Zwecke an eine Einrichtung nach Abb. q angeschlossen, so wird man durch
Drehung des Kondensators auf Strommaximum zunächst feststellen können, wie weit
sich das Ende der Leitung vom Ausgangsorte befindet und weiterhin durch Beobachtung
einer Vergrößerung des Stromes im Instrument feststellen, daß in dieser Entfernung
kein Bruch, sondern eine irgendwie geartete Verbindung der Leitung mit der Erde
erfolgt sein muß. Man kann sogar mit Hilfe dieser Meßeinrichtung feststellen, ob
Fehler an benachbarten Leitungen, z. B. solchen, die auf dem gleichen Gestänge verlaufen,
oder ein Erdschluß vorhanden ist. Hier läßt also die Leistungsgröße die Fehlerart
erkennen.
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Die Benutzung einer solchen Einrichtung, z. B. für ein Elektrizitätswerk
oder für irgendeine Telephonleitung, die leicht Beschädigungen, z. B. im Gebirge,
ausgesetzt ist, ist sehr einfach. Die Meßeinrichtung wird einmal an die stromlose
Leitung angelegt, und die Leitung wird sodann hintereinander an einer Anzahl von
Orten unterbrochen. In jedem Falle wird durch die veränderte Stellung des Kondensators
oder die geänderte Periode des Kreises an der geänderten Umdrehungszahl des Generators
oder an der Stellung des Kondensators oder sonstwie der Fehlerort festgestellt,
gleichzeitig auch an Änderungen am Meßinstrument bemerkt, ob an der betreffenden
Stelle Erdschluß besteht, gegebenenfalls werden Witterungseinflüsse beobachtet und
so Eichkurven für die zu kontrollierende Leitung hergestellt. Zeigt sich nun irgendein
Fehler in der Leitung, so wird diese an den so geeichten Apparat gelegt, entsprechende
Einstellungen und Beobachtungen werden vorgenommen und sofort erkannt, wo die Beschädigung
sich genau oder ungefähr befindet und welcher Art sie ist.