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Verfahren zum Niederbrennen von Fehlerstellen in Kabeln
Um die Lage
von Fehlerstellen in Kabeln durch Messung zu ermitteln, ist es für eine Reihe von
Meßverfahren notwendig, durch Niederbrennen der Fehlerstellen zunächst dafür zu
sorgen, daß an dieser Stelle ein niederohmiger Widerstand entsteht. Erfindungsgemäß
wird nun ein Verfahren zum Niederbrennen von Fehlerstellen in Kabeln vorgeschlagen,
bei dem die zur Einleitung eines Funkenüberschlages an der Fehlerstelle erforderliche
Hochspannung bei kleinem Strom und die zur Steigerung des Brennstromes für die Aufrechterhaltung
eines niederbrennenden Lichtbogens erforderlichen niedrigeren Brennspannungen einem
Transformator mit mehrfach unterteilter, wahlweise umschaltbarer Sekundärwicklung
entnommen werden, wobei die Wicklungsteile innerhalb einer die weitere Lichtbogenbildung
nicht gefährdenden Zeitspanne umgeschaltet werden.
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Der Spannungs- und der Strombereich ist bei diesem Verfahren verhältnismäßig
groß. So benötigt man für die Einleitung des Uberschlages an der Fehlerstelle beispielsweise
eine Spannung in der Größenordnung von 30 kV, wobei nur ein geringer Strom von beispielsweise
30 mA in Betracht kommt. Für das eigentliche Niederbrennen der Fehlerstelle muß
dann der Lichtbogen mit allmählich absinkender, wesentlich kleinerer Spannung bei
hohen Strömen betrieben werden. Dabei muß die
Spannung'z.B. bis
auf etwa ro V abgesenkt werden, während der Strom hierbei bis auf den Wert von etwa
30 A zu steigern ist. Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann man
diese weiten Betriebsbereiche für die Spannung und den Strom mit dem in der oben
beschriebenen Weise ausgebildeten und umschaltbaren Transformator einregeln.
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In zweckmäßiger Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird der vom
Transformator zum Kabel fließende Strom im Bereich der Hochspannung gleichgerichtet,
während im Bereich der niedrigeren Spannungen für den Brennprozeß Wechselspannung
benutzt wird.
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Um die Umschaltung gemäß der Erfindung zu erzielen, kann man in den
Regelbereichen; die ein Kurzschließen der einzelnen Regelstufen ermöglichen, die
jeweils zugeordneten Schaltvorrichtungen so ausbilden, daß die jeweils benachbarten
Regelstufen beim Weiterschalten überbrückt werden. Da eine solche Überbrückung nicht
vdrgenommen werden kann, wenn beim Übergang von einer Regelstufe auf die nächstfolgende
eine Wicklungsumschaltung des Hochspannungstransformators von einer Parallelschaltung
einzelner Sekundärwicklungsteile auf eine Reihenschaltung dieser Teile durchgeführt
wird, wird man den zugeordneten Regeischalter so ausbilden, daß nur eine die weitere
Lichtbogenbildung nicht gefährdende Unterbrechung der Stromkreise stattfindet; Wichtig
ist es, daß man bei dem Arbeiten mit einem solchen Brenngerät die Möglichkeit hat,
auch die Stromstärke, -mit der der Lichtbogen an der Fehlerstelle betrieben wird,
feinfühlig und den weiligen Bedingungen entsprechend einzuregeln.
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Ein besonders vorteilhaftes Hilfsmittel erhält man gemäß der weiteren
Ausbildung der Erfindung für diesen -Zweck dadurch, daß zur Einregelung der Stromstärke
auf der Primärseite des Hochspannungstransfomators ein stufenweise umschaltbarer
Vorwiderstand liegt, dessen einzelne Stufen willkürlich durch fest einstellbare
Wahlschalter und außerdem noch zusätzlich durch kurzzeitig zu betätigende Wahlschalter
eingeschaltet werden können. Durch die feste Einstellung der Wahlschalter läßt sich
ein bestimmter konstant bleibender Strom einstellen. Dadurch, daß nun noch die zusätzlich
kurzzeitig zu betätigenden Wahlschalter vorhanden sind, kann man willkürlich von
Hand den Betriebsstrom um einen bestimmten Wert und für eine am Überwachungsinstrument
beurteilbare kurze Zeit erhöhen, so daß sich der Brennprozeß sehr genau in dem gewünschten
Ablauf steuern läßt. Die Schaltanordnung für diese Regelung der Stromstärke kann
in verschiedener Weise aufgebaut werden.
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Man kann z. B. daran denken, für die feste Einstellung und für die
kurzzeitige Einstellung der Vorwiderstandsstufen je verschiedene Schalter bzw.
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Regler anzuwenden. Eine andere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung
ergibt sich, wenn man für die Einstellung der Schaltstufen des Vorwiderstandes Schalter
solcher Konstruktion anwendet, die wahlweise eine feste Einschaltung der jeweiligen
Stufe bzw. deren kurzzeitige Einschaltung ermöglichen.
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Für die Überwachung des Brennprozesses wird man bei der Anordnung
mit Vorteil entsprechende Meßinstrumente für die Strom- und Spannungsmessung verwenden.
Diese Instrumente wird man so schalten, daß Strom und Spannung in jedem Zeitpunkt
des Brennprnzesses ablesbar sind. Eine besonders vorteilhafte und einfache Anordnung
für diesen Zweck ergibt sich, wenn man je ein Meßgerät für die Strom- und für dieSpannungsmessung
vorsieht, wobei die Meßbereiche dieser beiden Geräte so umschaltbar sind, daß jedes
den gesamten Betriebsbereich der abgegebenen Ströme bzw.
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Spannungen zu erfassen gestattet. Den Spannungsmesser wird man mit
einem Umschalter ausstatten, mit dem er wahlweise an einen dem Bereich der Hochspannung
und an einen dem Bereich der niedrigeren Spannung zugeordneten Spannungsteiler anschließbar
ist. Dieser Umschalter wird zweckmäßig mit dem Regelorgan gekuppelt, welches dazu
dient, die Spannung am Kabel einzustellen.
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Im übrigen empfiehlt es sich, die Umschaltung der Meßbereiche für
die Strom- und Spannungsmessung selbsttätig durchzuführen. Das kann beispielsweise
in Abhängigkeit von dem durch die Meßwicklung des jeweiligen Gerätes fließenden
Strom erfolgen. Den Meßinstrumenten werden bei einer solchen Einrichtung zweckmäßig
optische Anzeigevorrichtungen, vorzugsweise unterschiedliche, z. B. verschiedenfarbige
Beleuchtungseinrichtungen zugeordnet, die den jeweils eingeschalteten Meßbereich
erkennbar machen.
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Ein Schaltungsbeispiel eines Brenngerätes für die Durchführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung ist schematisch in Fig. I dargestellt. Das Brenngeriit
besteht im wesentlichen aus einem zur Lieferung der Betriebsspannungen und -ströme
dienenden Transformator 1, an dessen Sekundärseite das zu untersuchende Kabel 2
angeschlossen wird. Die Primärwicklung 3 des Transformators wird aus dem Niederspannungsnetz
4, 5 über einen Schalter 6 und einen zur Einregulierung des Stromes dienenden Vorwiderstand
7 gespeist. Der Vorwiderstand ist mit einer Reihe von Anzapfungen versehen, denen
entsprechende Schalter8 bis I4 zugeordnet sind. Die Schalter sind bei diesem Ausführungsbeispiel
so ausgebildet, daß sie wahlweise eine feste Einschaltung der zugeordneten Stufe
und - auch'- ein kurzzeitiges Einschalten, beispielsweise durch Tasten des Schalters
gegen Federdruck, ermöglichen. Man kann auf diese Weise beispielsweise den Schalter
8 fest einschalten und dadurch die Sekundärwicklung 3 über den gesamten Vorwiderstand
7 ans Netz legen. Will man, ausgehend von dieser Schaltlage, den Strom jeweils kurzzeitig
erhöhen, so kann man das dadurch bewirken, daß der nächstfolgende Schalter g jeweils
kurzzeitig geschlossen wird, so daß zur Stromsteigerung ein entsprechend verkleinerter
Vorwiderstandsteil vor der Primärwicklung 3 liegt.
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Die Sekundärwicklung des Transformators I ist beim Ausführungsbeispiel
in die drei Teile 15, i6
und I7 unterteilt. Die Teilwicklung I5
dient dazu, die für die Einleitung des Überschlags an der Fehlerstelle im Kabel
notwendige Hochspannung zu liefern. Die Hochspannung wird als Gleichspannung auf
das Kabel gegeben. Zu diesem Zweck ist der Gleichrichter I8 vorgesehen. An Stelle
der hier dargestellten Grätzschaltung kann auch eine andere Gleichrichterschaltung,
beispielsweise eine Doppelwegschaltung,-verwendet werden. Die Hochspannung wird
vom Gleichrichter aus über den Umschalter 19 auf die Leitung 20 und von dort über
die Anschlußstelle 2I des Kabels auf dieses übertragen. Der Wicklung 15 ist ein
Regler 22 zugeordnet, der ein allmähliches Absenken der Spannung gestattet. Dieser
Regler ist so ausgebildet, daß bei seiner Betätigung die benachbarten Regelstufen
jeweils überbrückt sind, so daß praktisch eine pausenlose Überschaltung auf die
nächste Regelstufe erfolgt. Für die Lieferung der verhältnismäßig höheren Ströme,
die bei niedrigerer Spannung zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens benötigt werden,
dienen die Sekundärwicklungen I6 und I7, die zur Regelung der Spannung mit Hilfe
des Schalters 23 wahlweise in Reihe oder parallel geschaltet werden können. Bei
der praktischen Ausführung des Transformators können noch mehr Sekundärwicklungsgruppen
in entsprechender Schaltung vorgesehen sein, so daß eine allmähliche Verminderung
der Spannung bis auf den tiefsten Wert möglich ist. Die Umschaltung mit Hilfe des
Schalters 23 erfolgt in einer solchen Zeitspanne, daß bei diesem Schaltvorgang die
weitere Lichtbogenbildung an der Fehlerstelle nicht gefährdet wird. Beim Übergang
von der Sekundärwicklung I5 auf die Sekundärwicklungen I6, I7 wird der Schalter
19 aus der Stellung 24 in die Stellung 25 -umgelegt. Dieser Schalter ist so ausgebildet,
daß bei diesem Überschalten praktisch keine Stromunterbrechung zum Kabel hin erfolgt.
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Die Überwachung des Brennvorganges erfolgt mit Hilfe des Spannungsmessers
26 und des Strommessers 27. Beide Instrumente sind in ihren Meßbereichen automatisch
so umschaltbar, daß jedes den gesamten Betriebsbereich des Transformators I zu erfassen
gestattet. Der Spannungsmesser 26 wird mit Hilfe eines Umschalters 28, der mit dem
Schalter 19 gekuppelt ist, wahlweise an einen dem Bereich der Hochspannung zugeordneten
Spannungsteiler 29 bzw. an einen dem Bereich der niedrigeren Spannung zugeordneten
Spannungsteiler 30 gelegt. Für die automatische Meßbereichumschaltung dient ein
Relais 3I, dessen Kontakt 32 die Spannungsquelle 33 wahlweise entweder an die Wicklung
34 oder an die Gegenwicklung 35 des Antriebes für den Meßbereichumschalter 36 legt.
In analoger Weise ist dem Strommesser 27 ein Relais 37 mit Kontakt 38 zugeordnet,
durch den die Wicklung bzw. Gegenwicklung 39, 40 des Antriebes für den Meßbereich-Wahlschalter
41 gesteuert wird.
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Mit 42 ist in diesem Falle die Spannungsquelle für die Wicklungen
39 und 40 bezeichnet.
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Die Löschung des Lichtbogens an der Fehlerstelle des Kabels erfolgt
dadurch, daß der Schalter 19 entweder in die Schaltstellung 43 oder 44 gebracht
wird, wodurch das Kabel über die Löschwiderstände 45 bzw. 46 mit der Erdleitung
47 verbunden wird.
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Wie schon eingangs angedeutet wurde, kann man für das Ändern des
Stromes auf der Primärseite des Transformators I eine Schaltvorrichtung für den
Vorwiderstand anwenden, bei dem je verschiedene Schalter bzw. Regler für die feste
Einstellung und für die kurzzeitige Einstellung der Vorwiderstandsstufen vorgesehen
sind. Eine Ausführungsform hierfür ist schematisch in Fig. 2 angedeutet. Soweit
die Einzelteile mit denen in Fig. I übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen
verwendet. Der Regler 51 dient dazu, den Stromwert fest einzustellen, während der
Regler 52 ein Vorwähler ist, dem die Taste 53 zugeordnet ist.
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Bei Betätigen der Taste kann kurzzeitig der Strom entsprechend erhöht
werden. Im obigen Ausführungsbeispiel der Fig. I sind für die Einregelung der verschiedenen
Spannungen mehrere Schalter 22, 23 und 19 vorgesehen. Bei der praktischen Ausführung
des Erfindungsgegenstandes kann es vorteilhaft sein, alle diese der Spannungsregelung
dienenden Schalter in einem handbedienten Regelorgan zusammenzufassen.