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Verfahren zur Bestimmung des Ortes eines Erdfehlers in Fernmeldeleitungen
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bestimmung des Ortes von Erdfehlern
in Fernmeldeleitungen in der Weise bewirken zu können, daß hierbei die normale Benutzung
der verschiedenen Stromkreise nicht eingestellt zu werden braucht. Die bisherigen
Verfahren zur Ortsermittlung von Isolierfehlern in Fernmeldeleitungen können nur
auf einem der Leiter eines Linienstromkreises ausgeführt werden, was ein Einstellen
des Fernmeldeverkehrs auf dem Stromkreis bei der Fehlerortsbestimmung erforderlich
und deren Durchführung außerdem umständlich macht.
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Dieser übelstand wird nach der Erfindung dadurch vermieden, daß man
auf den Paaren oder Vierern wie auf einem einzigen Leiter arbeitet und die mittleren
Punkte der Endtransformatoren zur Messung benutzt. Es wird dabei von der Tatsache
ausgegangen, daß bei Verbindung der Enden von tz gleichen und gleich langen Leitern
und bei Anlegung einer Potentialdifferenz zwischen den Enden die entsprechenden
Punkte der n Leiter sich auf dem gleichen Potential befinden, woraus sich ergibt,
daß man die Potentialverteilung nicht ändert, wenn man zwecks .Bildung eines einzigen
Leiters zwei oder mehrere Leiter auf einen Teil ihrer Länge vereinigt, vorausgesetzt,
daß die resultierende Konduktanz des gebildeten Gesamtleiters gleich der Summe der
Konduktanzen der zusammengefaßten Einzelleiter ist. Umgekehrt kann auch ein einzelner
Leiber in ähnlicher Weise auf einem Teil oder der Gesamtheit seiner Länge durch
n gleiche Leiter ersetzt werden.
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Erfindungsgemäß wird demnach zur Bestimmung eines Erdfehlers in Fernmeldeleitungen
in der Weise verfahren, daß diejenigen gleichen Leiter, welche Paare, Vierer oder
Phantomkreise höherer Ordnung bilden und an ihren Enden durch Abschlußtransformatoren
verbunden sind, als ein einziger zusammengesetzter Leiter behandelt und die mittleren
Punkte der linienseitigen Transformatorwicklungen zu der mit an sich bekannten Mitteln
durchzuführenden Messung benutzt werden.
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Die Zeichnung zeigt die Anwendung der Erfindung beispielsweise bei
einem Vierer, der einen Erdfehler an einem oder mehreren Punkten seiner Leiter aufweist,
und zwar in Abb. i bis i b für den Fall, wo man über einen fehlerfreien Vierer zur
Bildung einer Schleife mit dem fehlerhaften Vierer verfügt, und in Abb. z und 3
für den Fall, wo kein fehlerfreier Vierer zur Anwendung der Schleifenbildung vorhanden
ist.
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Die Abb. i betrifft die Fehlerortbestirnmung eines Erdschlusses nach
dem System der Schleifenbildung und stellt schematisch zwei Vierer mit den zugehörigen
Abschlußtransformatoren dar. Die mittleren Punkte der linienseitigen Wicklungen
des Phantomstromkreises bilden die Enden des Systems.
Der eine der
zwei Vierer ist fehlerfrei, und der andere weist Verluste nach der Erde hin auf.
Unter der Voraussetzung, daß der Strom nur an den beiden Enden des resultierenden
Leiters eintritt, sind diese zwei Vierer einem zusammengesetzten einzigen Leiter
gleichwertig, der in der Abb. ia schematisch veranschaulicht ist.
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Dieser zusammengesetzte einzige Leiter zeigt einen Erdschluß im gleichen
Abstand von den Enden wie der fehlerhafte Vierer. Man kann daher den Widerstand
zwischen dem Ausgangspunkt und dem Fehlerort unter Anwendung der Schleifensysteme
von M u r -r a y oder desjenigen von V a r 1 e y schätzen. Dabei sind zwei Ausführungsformen
des Verfahrens je nach der gegenseitigen Lage von Batterie und Galvanometer möglich.
Wird das Galvanometer, wie Abb. i b zeigt, zwischen das nicht auf der Seite der
Fehlerstelle liegende Ende der Brücke und die Erde geschaltet, so ist, falls es
bei entsprechender Einstellung des Regelwiderstandes von keinem Strom durchflossen
wird, der zusammengesetzte Leiter nur an seinen beiden Enden mit Strom gespeist.
Es geht kein Strom durch die Fehlerstelle, und die entsprechenden Punkte der vier
den Vierer bildenden Leiter bleiben auf dem gleichen Potential. Man kann, ohne die
Einstellung der Brücke zu verändern, das Element und das Galvanometer vertauschen,
und auch in seiner neuen Lage wird das Galvanometer gemäß dem Grundsatz der Reziprozität
von keinem Strom durchflossen, und man kann auf einem Vierer wie auf einem einzigen
Leiter arbeiten. Das Schleifensystem M u r r a y oder V a r 1 e y ist auch in diesem
Falle anwendbar und liefert das gleiche Ergebnis, wenn auch die entsprechenden Punkte
des Vierers sich nicht mehr genau auf dem gleichen Potential befinden.
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Wenn kein fehlerfreier Vierer vorhanden ist, der als Rückwegvierer
benutzt werden kann, läßt sich das Siemenssche Ermittlungsverfahren mit einer gewissen
Abänderung anwenden, welche die Ausführung der Fehlerortbestimmung mit einem einzigen
Meßgerät gestattet. Wie Abb. 2 erkennen läßt, besteht das Siemenssche Verfahren
im wesentlichen darin, daß man mit jedem Ende eines Leiters eine Batterie verbindet,
wobei die beiden Batterien mit entgegengesetzten Polen geerdet sind. Mittels eines
damit in Reihe geschalteten Widerstandes R' bewirkt man, daß die Stromstärke auf
beiden Seiten des Fehlers den gleichen Wert annimmt. Die Gleichheit der Stromstärke
wird durch Messung der Spannung an den Klemmen der beiden gleichen, an den zwei
Leitungsenden vorgesehenen Widerstände r ermittelt. Die erfindungsgemäße Abänderung
dieses Siemensschen Verfahrens besteht in der Verwendung eines vollständig isolierten
Prüfstromkreises, wodurch die Vornahme einer Messung an jedem Leiterende vermieden
wird. Abb.3 zeigt diese Schaltung. Hier sind an den beiden Enden des Vierers mit
dem resultierenden Widerstand R gleiche Batterien mit der elektromotorischen Kraft
E und dem inneren Widerstand r vorgesehen, die mit verschiedenen Polen an Erde liegen.
Zwischen dem der Fehlerstelle nächstgelegenen Ende des Vierers R und dem zugehörigen
Element E, r ist ein regelbarer Widerstand R' eingeschaltet, den-man so lange verändert,
bis der diesen Widerstand R' durchfließende Strom den gleichen Wert annimmt wie
bei Nichtvorhandensein des Erdschlusses, nämlich
In diesem Augenblick geht kein Strom durch die Fehlerstelle, die daher auf dem Erdpotential
ist. Die Gleichheit der Spannungsabfälle zwischen den beiden Elementen und der Fehlerstelle
schließt die Gleichheit der Widerstände zwischen der Fehlerstelle und den Elementen
in sich, so daß
wird, wobei x der resultierende Widerstand des Vierers zwischen der Fehlerstelle
und dem an den Widerstand R' angeschlossenen Viererende ist.
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Der gemäß Abb. 3 vorgesehene Prüfstromkreis, der festzustellen gestattet,
ob die Fehlerstelle sich auf dem Erdpotential befindet, weist einen Widerstand auf,
der dauernd gleich dem Widerstand des aus dem Vierer, den beiden Elementen und dem
Regelwiderstand bestehenden Stromkreises ist. Er umfaßt daher ein Element mit der
elektromotorischen Kraft2E und dem inneren Widerstand 2r und einen festen Widerstand
vom Werte R sowie einen veränderlichen Widerstand R', der stets auf den gleichen
Wert wie der an den Vierer angeschlossene Regelwiderstand R' eingestellt ist. Die
beiden veränderlichen Widerstände sind zweckmäßig mittels eines einzigen. Handgriffes
gleichzeitig um gleiche Werte verstellbar. Die einen Enden der beiden Regelwiderstände
werden miteinander verbunden, und zwischen ihre anderen Enden schaltet man ein Galvanometer.
Wenn durch das Galvanometer kein Strom geht, sind die Spannungsabfälle in den beiden
Widerständen gleich, die daher von gleichen Strömen durchflossen sind, während durch
die Fehlerstelle kein Strom nach der Erde geht.