DE954355C

DE954355C - Verfahren zur Messung und Ortung von Kabelfehlern u. dgl.

Info

Publication number: DE954355C
Application number: DED13935A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus Schlueter
Original assignee: Kieler Howaldtswerke AG
Current assignee: Kieler Howaldtswerke AG
Priority date: 1952-12-23
Filing date: 1952-12-23
Publication date: 1956-12-13

Description

Verfahren zur Messung und Ortung von Kabelfehlern u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur störungsfreien Messung und Ortung von Kabelfehlern u. dgl. mittels einer Gleichstrombrückenschaltung, die in der Meßdiagonale eine periodisch wirkende Umschaltvorrichtung besitzt. Durch die Erfindung gelingt die Ortung hochohmiger Übergangswiderstände unter Ausschluß zusätzlicher Hilfsmittel, wie z. B. Hochspannungen, Hilfsleitungen usw.
Bei der Ortung von Kabelfehlern treten immer dann Schwierigkeiten auf, wenn der Kabelfehler hochohmig oder der Kabelwiderstand klein ist. Der Nullabgleich der Brücke mit einem Galvanometer ist dann sehr schwierig, insbesondere wenn die Speisespannung der Brücke nicht beliebig hochgesetzt werden kann. Sind noch zusätzlich Störspannungen - sowohl induktive Wechselspannungen als auch überlagerte Gleichspannungen -vorhanden, ist eine Messung mit dem Galvanometer in den meisten Fällen unmöglich. Die bisherigen Versuche, diese Schwierigkeiten zu umgehen, beziehen sich auf die- Erhöhung der Brückenspeisespannung, die jedoch durch die Prüfspannung der Kabel begrenzt ist. Weiter wurde versucht, die Störspannung dadurch zu kompensieren, daß bei mehr- oder alladrigen Nebenschlüssen Kompensationsspannungen von einem zweiten Adernpaar des gleichen Kabels oder einem Hilfskabel gewonnen werden. Mittels besonderer Verschaltung - dieser Leitungen in üblichen Wheatstonbrücken und zum Teil unter Zuhilfenahme von Differentialverstärkern mit Doppelspulgalvanometern wurde in bekannter Weise gemessen.
Andere Verfahren versuchen, durch Umpolung der Gleichspannung eines Brückengalvanometers Störgleichspannungen zu neutralisieren. Niederperiodische Störwechselspannungen - z. B. 162/3 oder 50 dz - können, da sie mit der Umpolfrequenz nicht synchronisiert sind, Pendelungen des Galvanometers hervorrufen und infolge des durch den wechselnden Phasenanschnitt hervorgerufenen Gleichstromanteiles zu Meßfehlern führen.
Es sind auch Impulsechoverfahren zur Güteprüfung und Fehlerortung in Koaxialkabeln beschrieben. Danach dient die Brücke zur Anpassung des Meßgerätes an das Kabel, die Braunsche Röhre mittels Laufzeitmessung zur Fehlerortung und Größenbestimmung des Fehlers. Infolge gleichzeitig auftretender kapazitiver und induktiver Fehler können hochohmige ohmsche Nebenschlüsse nicht ohne weiteres erkannt werden.
Die vorliegendeErfindung ermöglicht die Ortung hochohmiger Übergangswiderstände bei Kabeln, wenn keinerlei Hilfsadern in oder außerhalb der Kabel zur Verfügung stehen, wie es vorzugsweise bei Energiekabeln der Fall ist. Hierbei bedarf es auch nicht der Anwendung von Hochspannung.
Die genannten Schwierigkeiten bei denbekannten Verfahren wurden erfindungsgemäß dadurch überwunden, daß die Gleichspannung in der Meßdiagonale durch einen mit der Störfrequenz synchronisierten Unterbrecher in eine Impulsspannung bei gleichzeitiger Gleichspannungskompensation von Gleichstromanteilen der Störspannung und einstellbarer Phasenverschiebung derUnterbrechungszeit umgewandelt und als Meßindikator, insbesondere eine Braunsche Röhre, verwendet wird.
In der Zeichnung ist das Verfahren nach der Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Abb. I ist in bekannter Weise im Meßzweig der Brücke a, b, c, d ein Transformator Tr in Reihe mit einem Unterbrecher U geschaltet. Befindet sich die Meßbrücke nicht im Gleichgewicht, dann fließt durch die Primärwicklung des Transformators ein zerhackter Gleichstrom. Bei jeder Öffnung des Unterbrechers erzeugt das zusammenbrechende Magnetfeld des Übertragers einen Spannungsstoß in der Sekundärspule. Dieser Impuls kann über einen Verstärker einer geeigneten Anzeigevorrichtung zugeführt und dort sichtbar gemacht werden. Die Empfindlichkeit der Anordnung ist außerordentlich groß. Eine Leistungsverstärkung von 1012 ist ohne Schwierigkeiten zu erreichen. Die Anordnung ist insbesondere unempfindlich gegen Störspannungen, wenn die Brückenzweige niederohmig sind, so daß diese Meßmethode hervorragend für die Ortung von Kabelfehlern geeignet ist.
Bei der obengenannten Anordnung braucht die Brückenspannung nur wenige Mikrovolt zu sein, und es können ubergangswiderstände von mehreren Megohm eingemessen werden, wenn die Brücke über einen derartigen Fehler gespeist wird. Die Fehlerortbestimmung geschieht in diesem Fall in ebenfalls bekannter Weise gemäß Abb. 2. In dem Ausführungsbeispiel hat die Ader b eines Energiekabels einen hochohmigen Erdschluß. Diese fehlerbehaftete Ader b wird mit der gesunden Ader a geschleift, und dann bilden beide Adern die Brückenzweige a und b. Die Entfernung vom Kabelanfang bis zurFehlerstelle wird nach der bekannten Formel 0 x = c . 2 L c+d berechnet, worin L die einfache Leitungslänge, c und d die Meßwiderstände der Brücke bedeuten.
Durch die Erfindung werden die bei der praktischen Durchführung der Messung auftretenden Schwierigkeiten beseitigt. Diese Schwierigkeiten liegen darin, daß wegen der hohen Empfindlichkeit dieser Meßanordnung die durch Temperaturdifferenzen gegebenen Thermoströme sowie Störspannungen, welche von benachbarten, stromführenden Leitungen induziert werden, stören.
Nach der Erfindung werden die Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß die vom Unterbrecher, dessen Erregerspule mit Rel in Abb. 5 bezeichnet ist, gesteuerten Impulse über einen Verstärker dem Meßplattenpaar einer Braunschen Röhre zugeführt werden, wobei die Unterbrechung so reguliert wird, daß sie mit der Frequenz der Störspannung erfolgt.
Dabei unterbricht der Zerhacker jeweils dann, wenn der Momentanwert der Störspannung einen konstanten Wert hat. Durch die zeitliche Auflösung der Anzeige und durch Anwendung einer kompensierenden Gleichspannung im Brückenmeßzweig kann der Unterbrecherimpuis von den Störspannungen unterschieden werden. In der Abb. 3 ist gezeigt, wie durch eine Phasenverschiebung der Unterbrecherfrequenz die Unterbrechung in den Nulldurchgang der Störspannung gelegt ist. In der Abb. 4 ist die Nullage der Wechselspannung durch eine überlagerte Gleichspannung verschoben, womit z. B. der störende Einfluß einer Thermospannung auf das Meßergebnis beseitigt werden kann.
Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird mit einer Anordnung nach Abb. 5 vorgenommen. Zunächst wird bei der Speisespannung Ug = 0 mit Hilfe des Phasenschiebers Pl und der Kompensationsspannung Uk durch den Phasenschieber P2 der Meßzweig der Brücke- im Augenblick der Unterbrechung zu »Null« gemacht.
Wird sodann die Spannung Ug an die Brücke gelegt, so ist die Größe des Unterbrecherimpulses nur noch eine Funktion des Brückenabgleichs sowie der Brückenspannung Ug.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur störspannungsfreien Messung und Ortung von Kabelfehlern u. dgl. mittels einer Gleichstrombrückenschaltung, die in der Meßdiagonale eine periodisch wirkende Umschaltvorrichtung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung in der Meßdiagonale durch einen mit der Störfrequenz synchronisierten Unterbrecher in eine Impulsspannung bei gleichzeitiger Gleichspannungskompensation vonGleichstromanteilen derStörspannung und einstellbarer Phasenverschiebung der Unterbrechungszeit umgewandelt und als Null indikator vorzugsweise eine Braunsche Röhre verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift»Elektrotechnik«, I949, H. ii, S.348; britische Patentschrift Nr. 638738; deutsche Patentschriften Nr. 7205I7, 859919, 888883; deutsche Patentanmeldung D 3917 VIII c/21 e.