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Elektrisches Mehrleiterstarkstromkabel Für den Betrieb von Starkstrom-,
insbesondere Hochspannungskabeln ist es von großem Wert, äußere Beschädigungen,
die über kurz. oder lang zu Erd- oder Kurzschlüssen führen müssen, frühzeitig zu
erkennen und den Fehlerort bestimmen zu können. Es erscheint nach dem heutigen Stand
der Technik und den praktischen Erfahrungen an Kabeln zweckmäßig, die Schutzvorrichtungen
außerhalb der Kabelisolation anzubringen, da es sich gezeigt hat, daß fast alle
vorkommenden Fehler an Kabeln und Muffen auf äußere Einflüsse (mechanische Beschädigung
oder Korrosion) zurückzuführen sind. Außer dieser Vorrichtung ist es zweckmäßig,
auch eine Einrichtung zu besitzen, die die überwachung der Temperatur des verlegten
Kabels gestattet. Bekanntlich sind für die Frage der Belastbarkeit auch die Wärmeabgabeverhältnisse
von Bedeutung; so läßt sich beispielsweise das in einem Flußlauf oder in feuchtem
Erdboden verlegte Kabel infolge der besseren Wärmeableitung der Umgebung höher belasten
als das in trockener Erde verlegte.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun einen Kabelaufbau, der es gestattet,
beide überwachungsarten mit ein und denselben im Kabel zu diesem Zweck vorgesehenen
Hilfsleitern auszuführen, und zwar derart, daß die Prüfleitung beim Auftreten eines
Fehlers anspricht, ohne daß die Isolation des Starkstromkabels durch die Nähe der
Prüfdrähte gefährdet wird oder von der Fehlerursache betroffen wird.
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Es sind Kabelanordnungen bekannt, bei denen in der Ader oder der Zwickelisolation
Leiter mit gegen Feuchtigkeit empfindlicher Isolation angeordnet sind. Diese Einrichtungen
besitzen aber den gemeinsamen Nachteil, daß Prüfdraht und Kabelleiterisolation in
ein und demselben mechanisch festen und dichten Mäntel untergebracht sind, so daß
die Beschädigung dieses Mantels zwar das Ansprechen .der Prüfleitungen, aber gleichzeitig
auch den Nachteil der Verschlechterung der eigentlichen Kabelisolation zur Folge
hat. Andere Kabelausführungen, bei denen die Prüfdrähte von der Isolation getrennt
angeordnet sind, sind an die Anordnung der Prüfleiter unmittelbar unter dem Bleimantel
gebunden und zeigen keine Möglichkeit, diese gleichzeitig zur Ermittlung der mittleren
Betriebstemperatur des Kabels zu benutzen. Die vorliegende Erfindung geht davon
aus, daß, wenn mit trockenem, unimprägniertem, stark hygroskopischem Papier isolierte
Hilfsleiter in Mehrleiterkabeln außerhalb der Aderisolation und vollkommen feuchtigkeitsdicht
getrennt davon untergebracht sind, die bei Beschädigung des äußeren gemeinsamen
Kabelmantels in die trockene Papierisolation dieser Leiter eindringende Feuchtigkeit
zur Fehlerortsbestimmung nutzbar gemacht werden kann,
ohne eine
Beeinträchtigung der Aderisolation befürchten zu müssen, und daß die Prüfleiter
bei bestimmter Lage gegenüber den Kabeladern zur Ermittlung der mittlervü: Kabeltemperatur
dienen können. Zu diesem-'-Zweck sind bei Mehrleiterkabeln die mit' einem undurchlässigen
Metallmantel umhüllten isolierten Kabeladern von einem gemeinsamen äußeren undurchlässigen
Metallmantel ohne Ausfüllung der Z1N@ickelräume eingeschlossen und im mittleren,
nicht mit Beilauf ausgefüllten Zwickelraum (Herzzwickel) mindestens zwei Leitungsdrähte
mit trockener, unimprägnierter Papierisolation vorgesehen und außerhalb des Kabels
(an den Kabelenden oder den Muffenstellen) an ein Relaissystem angeschlossen, das
- Isolationsfehler dieser Telephonadern -bzw. Temperaturänderung anzeigt. Voraussetzung
für die beabsichtigte Wirkungsweise ist naturgemäß, daß an den Enden des Kabels
die Kabeladern und die Schutzleiter aus dem äußeren Mantel so herausgeführt werden,
daß weder Luft noch Feuchtigkeit in die Zwickelräume des Kabels eindringen kann,
was sich in bekannter Weise - mit auf die Endstellen des äußeren Kabelmantels aufgesetzten
Abschlußkappen erreichen läßt, die .an den Durchtrittsstellen die einzelnen mit
undurchlässigem Mantel versehenen Kabeladern und die Schutzleiter fest umschließen
und so -einen feuchtigkeitsdichten Abschluß herstellen. Die auf diese Weise aus
dem äußeren Kabelmantel herausgeführten Kabeladern und Hilfsleiter endigen dann
in. geeigneten Endverschlüssen. Das Einbringen dieser Hilfsleiter kann so geschehen,
daß man bei der Verseilung der ummantelten Adern des Mehrleiterkabels mehrere gewöhnliche
Telephonadern mit einlaufen läßt. Erfährt das Kabel eine von außen kommende Verletzung,
so wird in kurzer Zeit die durch die Fehlerstelle des äußeren Mantels eindringende
Feuchtigkeit von der trockenen Papierisolätion' der -Signalleiter aufgesaugt und
deren Isolationswert vermindert. Diese Verschlechterung des Isolationswertes kann
dann dazu benutzt werden, eine Warnungsanzeigevorrichtung in Tätigkeit zu setzen,
worauf dann in bekannter Weise der Ort der Beschädigung durch Fehlerortsbestimmung
festgestellt wird. Da die imprägnierte Kabelisolation sehr langsam auf Feuchtigkeit
reagiert, so wird selbst bei großen Beschädigungen (beispielsweise bei Wasserkabeln)
das Signalsystem, welches mit den Telephonadern verbunden ist, immer früher ansprechen,
als ein Kabelfehler in der Hauptisolation zum Ausbruch kommt. Mit Rücksicht auf
Ermittlung bzw. Beobachtung der Kabeltemperatur wird für Hin- und Rückleitung je
eine Prüfader (von gleichem elektrischem Widerstand) gewählt und beide nicht in
einem beliebigen, von den Adern des Starkstromkabels gebildeten Zwischenraum, sondern
im Herz, -iivickel untergebracht, der nicht mit Befauf '.ausgefüllt wird. Der Aufbau
des Mehrleiter-,izäbels nach der Erfindung und die ganz bestimmte Anordnung der
Prüfleiter ist mit Rücksicht auf alle diejenigen Momente getroffen, die bei der
Herstellung, bei der Verlegung und bei der Reparatur nach etwa eingetretenen Fehlern
berücksichtigt werden müssen. Insbesondere hat diese Anordnung den Vorteil der leichten
Auswechselbarkeit der feucht gewordenen Prüfdrähte. Nach Eintreten eines Fehlers
ist nämlich eine solche Prüfleitung bzw. eine mehr oder weniger große Strecke nicht
mehr verwendbar und muß ausgewechselt werden. Sind die Prüfleitungen in mit Beilaufmaterial
ausgefüllten Zwickeln untergebracht, so muß dann normalerweise von der betreffenden
Kabelstrecke ein längeres Stück entfernt und mittels Kabelmuffen neue Verbindungen
hergestellt werden, da sich hier die Prüfleitungen für sich allein nicht entfernen
lassen. Demgegenüber vollzieht sich die Auswechslung der feucht gewordenen Prüfdrähte
bei der Kabelausführung nach der Erfindung in. einfacher Weise so, daß,sie von den
links und rechts in beliebiger Entfernung liegenden Kabehnuffenstellen aus (an denen
ja die Prüfdrähte, weil sie nicht in der Kabelisolation liegen, ohne weiteres zugänglich
sind) an beiden Muffenstellen geschnitten und an einer Muffe durch den Herzzwickel
hindurch aus dem Kabel herausgezogen und darauf neue Prüfleitungen ohne irgendwelche
Leitungsunterbrechungen oder Neuverbindungen der eigentlichen Kabeladern in den
Herzzwickelraum eingezogen werden können. Von den Muffenstellen aus kann dann diese
Kabelstrecke zwischen diesen beiden Muffen in einfacher und bekannter Weise ausgetrocknet
werden, so daß nach Behebung des Fehlers des äußeren Kabelmantels im Kabelinnern
keine Feuchtigkeit zurückbleibt und somit auch nachher keine Möglichkeit mehr besteht,
daß eine allmähliche Zerstörung der Innenmäntel vor sich gehen könnte.
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Bei dieser Kabelbauart ist es möglich, neben der Überwachung des Kabels
auf Fehlerstellen mit derselben Prüfleiteranor dnung auch ständig die jeweilige
mittlere Kabeltemperatur eines Kabels mit Hilfe des am Ende angeschlossenen Relaissystems
aus der Widerstandskontrolle zu ermitteln, um danach bezüglich der höchstzulässigen
Strombelastbarkeit Dispositionen treffen zu können. Beispielsweise bietet diese
Kenntnis im Winter, wo der Erdboden sehr kalt ist, die Möglichkeit, das Kabel ohne
Überschreitung der zulässigen Höchsttemperatur höher belasten zu
können
als im Sommer, was im Hinblick auf den im Winter im allgemeinen höheren Stromverbrauch
besonders wertvoll ist.
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Die Zeichnung zeigt die zur Benützung kommende Kabelanordnung. Es
bezeichnen a die undurchlässigen Hüllen (beispielsweise Bleimäntel) über der Aderisolation,
b die gemeinsame Kabelhülle (Bleimantel), c die mit trockenem, unimprägniertem Papier
d isolierten, im nicht mit Beilauf ausgefüllten Herzzwickel untergebrachten Schutzleiter
(Telephonadern). In der in der Abbildung dargestellten, an die Schutzleiter c und
den äußeren Bleimantel b angeschlossenen Meßvorrichtung zur Ermittlung des Kabelfehlers
bzw. der Kabeltemperatur bedeuten r2, r3, ri, r.', r3', r4 Brückenwiderstände, R
Relais und T ein Temperaturanzeigeinstrument (Nullinstrument) .