NO126053B - - Google Patents

Description

Anordning for beskyttelse av fjernmeldekabler

mot innflytelse av fremmedstrømmer fra sterk-strømsanlegg .

I fjernmeldekabler opptrer ofte forstyrrende spenninger på grunn av induktiv eller galvanisk innflytelse av fremmed strømmer som bevirker funksjonsforstyrrelser og under visse omstendigheter til og med kan være farlige for mennesker.

Det er allerede kjent flere metoder til å minske disse forstyrrende spenninger så meget at de ikke mer er farlige for mennesker, og slik at tekniske funksjonsforstyrrelser blir vidtgående unngått. Ved hjelp av kabelarmering og ved hjelp av overspennings-avledere har man allerede vidtgående kunnet redusere farene og for-styrrelsene. En vesentlig forbedring ble oppnådd ved innføringen av redusksjonstransformatorer, ved hjelp av hvilke det i kabellederne ble frembragt spenninger som var motsatt rettet til de forstyrrende spenninger og hvor det ble oppnådd en vidtgående kompensasjon av de forstyrrende spenninger. Forbedringer ble også oppnådd ved hjelp av nøytralisasjonstransformatorer, skilletransformatorer og ved anvendelsen av lav-omige kabelmantler. Det er også kjent ved anvendelsen av nøytralisasjonsformatorer å benytte en forsterker som får tilført spenningen i kabellederne ved utfiltrering av fjernmeldefrekvensene som inngangsspenning og hvis utgangsside er forbundet med nøytralisa-sj onstransf ormatoren. Følsomheten for avstemmingskretsene må derfor være meget stor for at det ikke også skal dannes motspenninger til fj ernmeldespenningene.

De kjente anordninger arbeider delvis med, delvis uten, tilførsel av fremmedenergi.

Det er videre kjent å redusere støy i telefonledninger ved hjelp av simultanstrømkretser på den måte at de forstyrrende spenninger blir tilført den ene simultanstrømkrets i en forsterker og at den forsterkede utgangsspenninger blir tilført de øvrige simul-tanstrømkretser i motfase. Denne kjente anordning har, bortsett fra at den bare kan anvendes for simultanstrømkretser, den ulempe at alle ledere er galvanisk forbundet med hverandre og med jord, slik at de-^ ikke er mulig med en isolasjonsovervåkning av kabelanlegget med hensyn til jordslutninger, som f.eks. kan oppstå ved inntrengning av vann, og de opptredende feil kan ikke stedfestes, og dessuten at en fjernmating ved hjelp av likestrømsbatterier ikke er mulig. Dessuten blir på grunn av den forsterkede spenning fra en simultanstrømkrets som tilføres de andre simultanstrømkretser, krysstaledempningen redusert på uønsket og utillatelig måte.

De uten fremmedenergi arbeidende beskyttelsesmidler, hos hvilke disse ulemper ikke oppstår, har vanligvis vist seg godt egnet, men de har imidlertid den ulempe at rekkevidden for virkningen er begrenset og at de er tilmålt for en bestemt størrelse av fremmed-strømpåvirkningen, slik at i de tilfelle hvor det opptrer en vesentlig forandring av påvirkningsenergien kan bli nødvendig med en ny dimensjonering av beskyttelsesinnretningen. Slike forandringer av påvirkningsenergien kan opptre når nye, forstyrrende sterkstrømsan-legg blir satt i drift eller også ved forandringer av jordbunnens ledeevne, betinget av årstiden.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning som tillater at det tas hensyn også til slike forandringer av fremmedstrøminnflyt-elsen. Eor beskyttelse av fjernmeldekabler mot innflytelse av jfrem-'medstrømmer fra sterkstrømsanlegg blir det herved benyttet en spenning, som i form av motspenning motvirker de forstyrrende spenninger som opptrer på grunn av innflytelsen av fremmedstrøm i kabelens leder, hvorved motspenningen er frembragt ved hjelp av en forsterker, hvis utgang er tilkoblet primærviklingen til en reduksjonstransformator, hvis sekundærvikling består av alle kabellederne, og oppfinnelsen er kjennetegnet ved at en spenning som frembringes i en i kabelmantelen eller dens erstatningsleder innkoblet impedans eller kabelmanteléns spenning mot jord blir tilført forsterkeren som inngangsspenning.

Anordningen adskiller seg dermed fra de kjente reduk-sj onstransf ormatorer ved at det ved de kjente reduksjonstransforma-torer er selve kabelmantelen.eller dens erstatningsleder som er lagt i flere viklinger rundt magnetkjernen til reduksjonstransformatoren, mens det ifølge oppfinnelsen her er koblet en forsterker imellom.

På denne måte oppnås ikke bare muligheten til å få en høyere kompen-sasjonsspenning, men det oppnås videre muligheten til å benytte en forsterker hvis utgangsspenning med hensyn til størrelsen og/eller med hensyn til fasestillingen, er variabel. Således er det mulig å innstille kompensasjonsspenningen med hensyn til størrelse og fasestilling på en slik måte at den forstyrrende spenning kan bli full-stendig kompensert.

Innstillingen av forsterkeren på den for kompensasjon av den forstyrrende spenning nødvendige størrelse og fasestilling for utgangsspenhingen kan bli foretatt pr. hånd ved hjelp av innenfor eller utenfor forsterkeren anordnede reguleringselementer. Dette er tilstrekkelig i de tilfeller hvor innflytelsene utenfra som frem-bringer den forstyrrende spenning, ikke forandrer seg vesntlig over et lengre tidsrom, må det derimot bli regnet med variable innflytel-ser, f.eks. på grunn av forandringer av jordbunnens ledeevne eller hyppige forandringer i de sterkstrømsanlegg som fremkaller forstyrr-^ eisene, kan utgangsspenningen til forsterkeren i størrelse p.g/eller fasestilling også automatisk bli således forandret at den frembragte spenning hver gang blir tilpasset de opptredenede forstyrrende spenninger i størrelse og fasestilling. Til styring av forsterknings-graden kan derved bli benyttet en spenning som blir styrt av en leder i den fjernmedlekabel som skal beskyttes. Med en gang det i denne leder, som ikke av denne grunn blir trukket ut av fjernmeldedriften, opptrer enda ukompenserte, resterende forstyrrende spenninger, blir det over et tilpasningsledd i forsterkeren med hensyn til forsterk-ningsgraden og fasestillingen for utgangsspenningen foretatt en etter-regulering, slik at den forstyrrende spenning i lederen forsvinner.

Et eksempel på utførelsen av en slik anordning ifølge

oppfinnelsen er skjematisk fremstilt på fig. 1.

Figurene 2 og 3~ viser vektordiagrammer.

Fig. 4 viser skjematisk et eksempel på utførelsen med

automatisk regulering av forsterkeren.

Figurene 5 til 7 viser skjematisk forskjellige utførelses-eksempler for uttak av den inngangsspenning som skal føres til forsterkeren fra kabelmantelen. Derved kan det i stedet for kabelmantelen også bli benyttet en utenfor kabelen liggende erstatningsleder, særlig ved kabler som ikke har noen metallmantel,. eller hos hvilke metallmantelen har en for høy ohmsk motstand, kan det benyttes en slik erstatningsleder som kan bestå av en paral^ellt til kabelen ut-lagt hjelpeleder eller av et gass- eller vannrør, kjøreskinnen til en skinnebane eller en annen metalldel. I mange tilfelle er det heller ikke uten videre mulig, foran kabelens innløpssted i en sentral å av-bryte en til felles skinne festet og jordet kabelmantel foran jord-ingspunktet. Også i slike tilfeller kan det i stedet for kabelmantelen benyttes en erstatningsleder som ikke behøver å ha den fulle leng-den til den kabel som skal beskyttes.

Ved den på fig. 1 fremstilte anordning er kabelmantelen 1, i hvilken det på grunn av fremmedstrøminnflytelse flyter-en mantel-strøm I , oppdelt, og over oppdelingsstedet er det lagt en ohmsk motstand 2 i brokobling. Mantelstrømmen som går over motstanden 2, bevirker ifølge den ohmske lov, en spenningsforskjell U, ved enden av motstanden. Denne spenning U. blir tilført inngangen 3 på en forsterker 4. Ved forsterkerens utgang 5, hvor den forsterkede spenning U2 blir tatt ut, er det tilkoblet primærviklingen 6 på en reduksjonstransformator J. Kabelen med flere ledere som skal beskyttes, er viklet som sekundærvikling 8 rundt jernkjernen til transformatoren 7.

Ifølge den kjente teori om innflytelse av fremmedstrømmer fremgår vektordiagrammet som er fremstilt i fig. 2, for den reduserende virkning av en kabelarmering. I diagrammet viser: den, på grunn av fremmedstrøminnflytelsen induserte spenning i fjernmeldekabelen, henholdsvis i kabelmantelen.

I den, på grunn av denne spenningen frembragte strøm i kabelmantelen.

R kabelmantelens likestrømmotstand.

L kabelmantelens vekselstrømmotstand.

spenningen til den induktive komponent i kabelmantelen.

I dette tilfelle oppstår en reduserende virkning på grunn av at induktiviteten L samtidig er motinduktivitet M, og ved hjelp av transformatorvirkningen over motinduktiviteten M at kabellederne som skal beskyttes, får påtrykket spenningen - UT = Im.M. Dette betyr med andre ord at den på grunn av fremmedstrømmen i kabellederne induserte spenning U^ på grunn av kompensasjonsspenningen -U^ blir redusert til reststørrelsen UdQ. Det er hensikten ved alle de kjente anordninger, ved hjelp av egnede tiltak å holde denne restandel Ua„ minst mulig.

I motsetning til disse kjente anordninger blir ved oppfinnelsen gjenstand den gjenblivende restspenning U Cl ikke redusert til en minst mulig restverdi ved hjelp av ekstra tiltak, men det blir slik som fremstilt på fig. 3> frembragt en motspenning U cL som er motsatt rettet av spenningen U CL og lik denne. Denne spenning U cL er den i anordningen ifølge fig. 1 i forsterkeren 4 frembragte spenning U2>

Det er ved anordningen ifølge oppfinnelsen, i motsetning til de kjente anordninger, ikke nødvendig å beregne forsterkeren for hvert enkelt tilfelle og dimensjonere den tilsvarende. Det kan tvert imot være anordnet en forsterker som er egnet for alle muligheter, som hva spehningsforsterkningen og fasestillingen for utgangsspenningen angår er variabel, slik at utgangsspenningen Ug i hvert enkelttil-felle i størrelse og fase kan bli tilpasset den spenning UC„ L som skal kompenseres. Denne tilpasning kan skje pr. hånd.

En anordning hvor denne tilpasning skjer automatisk, er fremstilt på fig. 4. Også ved denne anordning er, på samme måte som ved anordningen i fig. 1, kabelmantelen 1 avbrutt, og over avbrytelsen er det satt en motstand 2 i brokobling. Forsterkeren 4 blir med hensyn til størrelse og fasestilling for spenningen U2 som blir til-ført primærviklingen 6, automatisk styrt ved hjelp av en spenning som blir tatt ut fra en leder 11 i lederbunten 9 og som blir tilført forsterkeren 4 over et tilpasningsledd 10. Så lenge det enda opptrer en ukompensert, resterende forstyrrende spenningsandel mot jord i lederen 11, blir forsterkeren 4 regulert, helt til denne spenningen er for-svunnet og dermed også spenningen er blitt kompensert til null i de andre lederne i kabelen, som blir representert av den styrende leder.

I stedet for å koble inn en ohmsk motstand i avbrytelsen på kabelmantelen, kan man, som fremstilt på fig. 5, også benytte en induktiv motstand i brokobling eller, som fremstilt på fig. 6, benytte primærviklingen til en transformator som brokobling, til hvis sekundærvikling forsterkeren er tilkoblet. Det er også mulig som inngangsspenning for forsterkeren å benytte spenningen til kabelmantelen 1 mot jord, som fremstilt på fig. 7, i stedet for den, i en av mantelstrøm gjennom-strømmet impedans frembragte spenning.

Erstatningslederen må ikke i alle tilfelle utstrekke seg

over hele kabelens lengde, fordi det er tilstrekkelig med en liten spenning for mating av forsterkeren, slik at det er nok, hvds det i erstatningslederen blir frembragt en spenning som står i et bestemt forhold til den i lederne induserte forstyrrende spenning, hvorved det ved anordningen ifølge fig. 2 kan tas hensyn til en for eksempel værbetinget forandring av disse forhold.

Claims (5)

1. Anordning for beskyttelse av fjernmeldekabler mot innflytelse av fremmedstrømmer fra■sterkstrømsanlegg, ved hjelp av en spenning, som i form av mot spenning motvirker de forstyrrende spenninger som opptrer på grunn av innflytelsen av fremmed strøm i kabelens led-

ere, hvorved mot spenningen er frembragt ved hjelp av en forsterker, hvis utgang er tilkoblet primærviklingen til en reduksjonstransformator, hvis sekundærvikling består av alle kabellederne, karakterisert ved at en spenning som frembringes i en i kabelmantelen eller dens erstatningsleder innkoblet impedans eller kabelmantelens spenning: mot jord blir tilført forsterkeren som inngangsspenning.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved benyttelsen av en forsterker, hvis utgangsspenning er variabel med hensyn til størrelsen.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved benyttelsen av en forsterker, hvis utgangsspenning er variabel med hensyn til fasestillingen i forhold til inngangsspenn-ingen.

4. Anordning ifølge krav 2 eller 3> karakteri- sert ved at forsterkerens utgangsspenning automatisk blir forandret i størrelse og/eller fasestilling slik at den frembragte utgangsspenning i størrelse og fasestilling tilsvarer den.forstyrrende spenning som skal kompenseres.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at det til forandring av forsterkerens utgangsspenning blir benyttet en spenning som blir tatt ut fra en leder i den fjernmelde-kabel som skal beskyttes.