DE941081C - Korrektionsabgleich fuer Wheatstone-Brueckenschaltungen mit nicht vernachlaessigbaren Zuleitungswiderstaenden, insbesondere zur Fehlerortbestimmung bei Kabelleitungen - Google Patents

Korrektionsabgleich fuer Wheatstone-Brueckenschaltungen mit nicht vernachlaessigbaren Zuleitungswiderstaenden, insbesondere zur Fehlerortbestimmung bei Kabelleitungen

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DE941081C
DE941081C DEL13441A DEL0013441A DE941081C DE 941081 C DE941081 C DE 941081C DE L13441 A DEL13441 A DE L13441A DE L0013441 A DEL0013441 A DE L0013441A DE 941081 C DE941081 C DE 941081C
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DEL13441A
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Franz Leger
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Description

  • Korrektionsabgleich für Wheatstone-Brückenschaltungen mit nicht vernachlässigbaren Zuleitungswiderständen, insbesondere zur Fehlerortbestimmung bei Kabelleitungen Bei der Bestimmung des Fehierortes an gestörten Kabeln haben sich in erster Linie die Kabelschleifenmethoden- durchgesetzt. Es handelt sich dabei um eine Brückenschaltung, bei welcher die Enden eines mit linearer Teilung versehenen Schleifdrahtes I (Fig. I) mit einem Galvanometer 2 einerseits und der aus Fehlerader 3 mit Rückleitung 4 gebildeten Kabeischleife andererseits parallel geschaltet werden, während die Stromquelle 5 zwischen Erde und Schleifkontakt 7 gelegt ist. Bei gleichem Querschnitt der Rückleitung 4 und der Fehlerader 3 und bei dem nach dem Abgleich abgelesenen Verhältniswert a des Meßdrahtes I beträgt die Fehlerentfernung X =2 L a. Der Mantel8 findet bei diesem Verfahren keine - Verwendung.
  • Die Genauigkeit der nach diesem Prinzip arbeitenden Meßbrücken ist jedoch begrenzt, da der Eigenwiderstand und die Übergangswiderstände der Zuleitungen 9 und Io fehlerhafte Meßergebnisse verursachen.
  • Hinzu kommen Fehler, die dadurch entstehen, daß, z. B. bei Aluminiumkabeln, die Ader am Fehlerort unterbrochen ist, während die beiden Enden nur über Schmelzrückstände eine leitende Verbindung zum Mantel 8 aufweisen. Ein weiterer Meßfehler kommt häufig noch dadurch zustande, daß die Verbindungsleitungen 9 und Io vom Kabel zur Meßbrücke nicht mit den auf den Kabelquerschnitt umgerechneten Längenwert in die Berechnung eingesetzt werden. Die Rechnung selbst bringt Zeitversäumnis und die Gefahr von Rechenfehlern mit sich.
  • Bekannt sind Schaltungen für genaue Messungen bei Fehlerorten, bei denen durch eine Anzahl von Messungen der Widerstand der - Hilfsleitungen 9 und IO eliminiert wird, sowie für Messung kleinerer Widerstände durch unmittelbaren Vergleich der Spannungsabfälle von Prüf- und Vergleichswiderstand in Galvanometerkreisen außerhalb des Hauptstromkreises. Diese Verfahren sind aber umständlich und zeitraubend.
  • Daher besteht ein dringendes Bedürfnis, die Fehler sowohl meßtechnisch genau als auch einfach und möglichst ohne Rechenaufwand zu erfassen.
  • Zu diesem Zweck erfolgt eine Kompensation der Zuleitungen in einer einfachen Hilfsschaltung erfindungsgemäß dadurch, daß einer der Brückenquerzweige, vorzugsweise der Meßzweig (Galvanometerzweig), an den Abgriff je eines Hilfspotentiometers angeschlossen ist, von denen je eines zwischen ein Ende des Meßpotentiometers und ein Ende der benutzten Kabelzuleitungen gelegt ist, während die anderen Zuleitungsenden an die zu einer Schleife geschlossene Kabelleitung angeschlossen sind. Durch diese Maßnahmen wird eine stetig veränderbare verhältnisgleiche Widerstandsteilung der Anschluß strecken einschließlich etwaiger Übergangswiderstände durch Gleitkontalte, an die das Galvanometer angeschlossen ist, vorgenommen, wobei - durch Einregeln des Galvanometers auf Nullstrom, bzw. auf Punkte gleichen Potentials an den durch Hilfspotentiometer.ergänzten Anschlußleitungen eine genaue Proportionalität zwischen der Stellung des Abgriffs-des eigentlichen Melßschleifdrahtes mit dem Fehlerort in der Kabelleitung erreicht wird. Statt des Meßzweiges (Galvanometerzweig) kann-natürlich auch der Zweig der Stromquelle an die Abgriffe der erwähnten Hilfspotentiometer angeschlossen werden.
  • Es empfiehlt sich, die Zuleitungen, die an sich beliebige Länge haben können, mit unter sich gleichem Widerstand zu wählen sowie unter sich gleiche Korrektionspotentiometer zu benutzen, deren veränderbare Abgriffe vorzugsweise zwangläufig miteinander gekuppelt sind. In diesem Falle braucht nur ein Korrektionsglied betätigt zu werden. Sind die Zuleitungswiderstände nicht gleich, so muß für jede Zuleitung in sinngemäßer Weise eine besondere Hilfsschaltung und Justierung mit dem zugehörigen Korrektionspotentiometer vorgenommen werden.
  • Um die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung stets voll auszunutzen, andererseits aber umständliche Umrechnungen zu ersparen, wird zweckmäßig in Reihe mit dem Meßdraht ein stufenweise veränderbarer Widerstand geschaltet, dessen Werte so bemessen sein können, daß jeweils ein bequemer Umrechnungsfaktor des Meßbereiches sich ergibt.
  • In vorteilhafter Weise kann außer den etwaigen gesunden Adern in der neuen Meßschaltung an Stelle oder neben der Fehlerader auch der Kabelmantel zur Fehlerortbestimmung mitbenutzt werden, in der Erkenntnis, daß der Mantel durch den Querschluß nur unbedeutend beeinflußt wird. Der Fehlerader fällt dann nur die Aufgabe des Fehlerabgriffe zu. Für die Messung wird in diesem Falle eine Schleife aus Kabelmantel und gesunder Ader oder Rückleitung gebildet. Auf diese Weise wird also die unterbrochene mit beiderseitigem Erdschluß behaftete Fehlerader durch den Mantel, dem die Widerstandsproportionalität erhalten blieb, ersetzt und die sogenannte Mantelmessung ermöglicht.
  • Beim konstruktiven Aufbau der Meßbrücke sollen grundsätzliche Umschalter im Brückenstromkreis vermieden werden. Die Umstellung der Meß schaltungen von Widerstands- auf Kapazitätsmessungen oder Kabelfehlerorten erfolgt vielmehr am besten mittels Konusstöpsein, wodurch selbst bei längstem Gebrauch die auf ein Höchstmaß zu steigernde Meßgenauigkeit des Gerätes erhalten bleibt.
  • Die Meßeinrichtung ist zweckmäßig so ausgeführt, daß sie außer der einen Fehlerortung auch noch Widerstands- und Kapazitätsmessungen ermöglicht.
  • Die Erfindung wird an Hand der Fig. 2 bis 4 noch näher erläutert. Von diesen zeigt Fig. 2 den praktischen Aufbau und Schaltplan eines Gerätes nach der Erfindung in Verbindung mit der Durchmessung einer zweiadrigen Leitung mit Erdschluß, Fig. 3 ein Schaltschema für die Benutzung des Gerätes nach der Erfindung bei drei Adern, Fig. 4 ein Schema für Mantelmessung.
  • In der Fig. 2- bedeuten- 3 die Fehlerader und 4 die gesunde Ader eines Kabels. An die Enden der Adern 3 und 4 sind Zuleitungen 9 und IO angel schlossen, die zu den Anschlüssen II und 12 einer Meßbrücke I3 führen. Zwischen. den Enden 11 und I2 der Zuleitungen g und IO und den Enden 14 und I5 des Meßdrahtes I6 sind je ein Potentio meter 17 und I8 eingeschaltet, deren Abgriffe 19 und 20 über einen noch zu beschreibenden Umschalter 23 zu dem Meßorgan, z. B. an ein Galvanometer 21, geführt sind. Parallel zum Galvanometer 21 liegt ein überbrückungswiderstand 22, der ,die Empfindlichkeit des Instrumentes zu regeln gestattet. Der Umschalter 23 besitzt vier Schaltstellungen m, n, o, p und vier Kontaktpaare, von denen aber nicht alle angeschlossen sind. Die inneren Kontakte 24 und 25 führen zu Xden Anschlüssen 26 und 27, anodigteine Batteri8 gelegt ist odervon außen angsèbehlossen werden kann. Von den beiden anderen innerenxbXontakten ist der eine, 29, mit dem Abgriff 20 desr3otentiomleters I8, der andere, 30, mit dem einen Ende 15 des Schleifdrahtes I6 verbunden.
  • Die äußeren Kontakte 3I und 32 liegen gemeinsam an dem einen Telefonwanschluß 33, der außerdem noch- mit dem Abgriff 34 des Schleifdrahtes I6 leitendsverbunden. ist. Die äußeren Kontakte 35 und 36 liegen über einem Schutzwiderstand 37 an der zweiten Telefonklemme 38, die durch eine Hilfsleitung auch noch mit der Klemme 39 in Verbindung steht.
  • Die äußeren Kontakte 40 undL4I sind zu,demMittelkontakt eines Summers 42 geführt, dessen Primärwicklung 43 zum einstellbaren Unterbrecherkontakt 44 und von diesem zu dem äußeren Kontakt 45 führt, während die Sekundärwicklung 46 mit ihrem freien Ende an dem Endkontakt 14 des Schleifdfahtes I6 liegt. Zwischen dem Anschluß 15 des Schleifdrahtes I6 und dem Potentiometer I8 liegt noch ein Stöpselwiderstand 47, dessen einzelne Stufen zweckmäßig das Verhältnis 1 : I, zu 0,4, zu 0,3, zu 0,2, zu O,I aufweisen. Durch Benutzung dieses Stöpselwiderstandes, durch welchen die Brückenschaltung der Unsymmetrie der gebildeten Schleife angepaßt werden kann, wird erreicht, daß für den Abgleich stets die gesamte Schleifdrahtlänge wirksam bleibt. Ferner sind bei 48 noch ohmsche und bei 49 kapazitive Brückenwiderstände vorgesehen, die mit Hilfe der angedeuteten Stöpseleinrichtung 50 wahlweise zur Widerstands-oder Kapazitätsmessung benutzt werden können.
  • Ist bei Stellung m des Um schalters 23 der zu messende Widerstand kapazitiv, so wird er zwischen 15 und' 39 gelegt, bei ohmscher Widerstandsmessung zwischen 14 und 39.
  • In der dargestellten Schaltung ist die Klemme 39 durch eine Hilfsleitung 5I mit dem freien Ende der Fehlerader 3 verbunden. Bei dieser Schaltung soll der Umschalter in der Stellung p sich befinden. In diesem Falle liegt die Spannung der Batterie 28 mit einem Pol an dem Abgriff 34 des Meßdrahtes I6, der andere Pol über den Schutzwiderstand 37 ans Anschluß 39 und über die Hilfsleitung 5I am Ausgang ,der Fehlerader 3. In dieser Schaltung wird der Abgriff 34 bis in die Endstellung bei 14 verstellt, und nunmehr werden die Hilfspotentiometer I7 und I8 so weit verstellt, bis im Galvanometer 21 Nullstrom auftritt. Durch sinngemäße Betätigung des Nebenschlusses 22 kann die Empfindlichkeit des Galvanometers zunehmend gesteigert werden. Sind die Widerstände 47 sämtlich durch Stöpsel kurzgeschlossen und wird die Leitung 51 statt an den Kabelausgang an Erde gelegt, so kann jetzt bei ungeänderter Stellung der Hilfspotentiometer I7und I8 die Fehlerortung mit großer Genauigkeit durchgeführt werden. Es braucht dann nur der Abgriff 34 in diejenige Stellung gebracht werden, bei der das Galvanometer Nullstrom zeigt. Dann ist wieder um die Lage des Fehlerortes X = 2 L a> , wie oben angegeben. Wird von dem Stöpselwiderstand der Teil I: I, bezogen auf den Schleifdrahtwiderstand, vorgeschaltet und der geschilderte Abgleich der Hilfspotentiometer I7 und I8 für diesen Fall erneut vorgenommen, so ergibt sich eine erhöhte Ablesegenauigkeit und bessere Ausnutzung des Meßschleifdrahtes I6, da in diesem Fall der ganze Meßdraht der vollen Kabellänge entspricht. Der Fehlerort ist dann X = L a.
  • Steht außer der Rückleitung noch eine weitere gesunde Ader 52 zur Verfügung, so kann nach dem Schaltschema der Fig. 3 verfahren werden, indem über die Hilfsleistung 53 und die zweite gesunde Ader 4 das hintere Ende der Fehlerader 3 genau geortet wird. Hierbei werden die Stöpselwiderstände 47 so verändert, bis der Abgleich b des Abgriffes 34 möglichst genau bei der Marke I,OOO bzw. IOOO auftritt. Dann wird die Hilfsleitung 53 vom Kabelende von 52 auf das Kabelende von 3 umgelegt, darauf der Abgleich der Hilfspotentiometer I7 und I8 vorgenommen und der Abgleich b der ersten Schaltung gegebenenfalls nochmals genau gemessen.
  • Wird nun die Hilfsleitung 53 an Erde gelegt und ergibt sich dabei ein Abgleichs des Abgriffes 34, so ist der genaue Fehlerort X = b Bei der Schaltung nach Fig. 4, die der Fig.3 ähnelt, dient für die Fehlerortung der Mantel 8, als Rückleitung die gesunde Ader 4 und zur genauen Ortung des Mantelendes die gesunde Ader 52 und die Hilfsleitung 53. Der Abgleich der Hilfspotentio meter 17 und I8 erfolgt bei Anschluß der Hilfsleitung 53 an das diesseitige Ende des Mantels 8.
  • Zur Fehlerortung wird Punkt 39 statt oder außer an Erde an die Fehlerader 3 angeschlossen, die dann nurlals Fehlerabgrift dient. Der Fehlerort ist dann wieder X = In der Stellung n des Umschalters 23 ist die Batterie 28 umgepolt, in Stellung o die ganze Brücke abgeschaltet. Es empfiehlt sich, zwei Messungen bein. und p auszuführen und den Mittelwert zu bilden.
  • Liegt der Fehlerort nahe dem Meßort, so kann durch Benutzung weiterer Stöpselwiderstände die Genauigkeit der Messung noch weiter erhöht werden. Zweckmäßig werden die Widerstände im Verhältnis zum Schleifd.rahtwiderstand 1 : 1, 4: 1, 9: I usw. gewählt, so daß sich runde Umrechnungsfaktoren 2 : 1, 5 : 1, IO: I usw. ergeben. Werden solche Stöpselzusatzwiderstände an beiden Schleifdrahtenden vorgeschaltet, so läßt sich der Fehlerort von beiden Seiten her mit erhöhter Genauigkeit eingrenzen, wobei der ganze Schleifdraht einer immer kleineren Strecke links und rechts vom Fehlerort entspricht.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Korrektionsabgleich für Wheatstone-Brückenschaltungen mit nicht vernachlässigbaren Zuieitungswiderständen, insbesondere zur Fehlerortbestimmung bei Kabel leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Brüclçeilquerzweige, vorzugsweise der Meßzweig (Galvanometerzweig), an den Abgriff je eines Hilfspotentiometers angeschlossen ist, von denen je eines zwischen ein Ende des Meßpotentiometers und ein Ende der benutzten Kabelzuleitungen gelegt ist, während die anderen Zuleitungsenden an die zu einer Schleife geschlossene Kabel leitung angeschlossen sind.
  2. 2. Kofrektionsabgleich nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Meßdraht zur Änderung des Meßbereiches ein stufenweise veränderbarer Widerstand geschaltet ist, dessen Stufen so gewählt sind, daß sich ein bequemer Umrechnungsfaktor ergibt.
  3. 3. Korrektionsabgleich nach den Ansprüchen I -und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Zuleitungen beliebiger' Länge, jedoch unter sich gleichen Widerstandes sowie unter sich gleiche Korrektionspotentiometer, benutzt werden, Ideren veränderbare Abgriffe vorzugsweise. zwangläufig miteinander gekuppelt sind.
  4. 4. Korrektionsabgleich nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung Mittel aufweist, die außer der Messung des Fehlerortes einer Leitung auch noch die absolute Widerstands- oder Kapazitätsmessung in der Brückenschaltung,gestatten.
  5. 5. Korrektionsabgleich nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter vorgesehen ist, der die Messungen wahlweise mit Gleichstrom oder mit durch einen Summer erzeugten Wechselstrom ermöglicht.
  6. 6. Korrektionsabgleich nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Steile der Fehlerader der Kabelmantel zur Fehlerortbestimmung benutzt wird, wobei die Fehlerader gegebenenfalls als Abgriff dient.
    Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 655 206.
DEL13441A 1952-09-21 1952-09-21 Korrektionsabgleich fuer Wheatstone-Brueckenschaltungen mit nicht vernachlaessigbaren Zuleitungswiderstaenden, insbesondere zur Fehlerortbestimmung bei Kabelleitungen Expired DE941081C (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE655206C (de) * 1935-10-11 1938-01-11 Siemens & Halske Akt Ges Anordnung zur Fehlerortsmessung in Kabeln, vorzugsweise Mehrleiterkabeln, mit Hilfe einer Brueckenschaltung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE655206C (de) * 1935-10-11 1938-01-11 Siemens & Halske Akt Ges Anordnung zur Fehlerortsmessung in Kabeln, vorzugsweise Mehrleiterkabeln, mit Hilfe einer Brueckenschaltung

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