-
Verfahren zur Eingrenzung von Leckstellen in druckgasüberwachten Kabelanlagen
mit Kontaktmanometern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Eingrenzung
von Leckstellen in druckgasüberwachten Kabelanlagen mit in bestimmten Abständen
angeordneten, Brückenschaltungen enthaltenden Meßstellen und zwischen diesen in
bestimmten Abständen eingebauten Kontaktmanometern, von denen jeweils rnindestens
eines beim Absinken des Gasdrucks unter einen vorgegebenen Wert anspricht und dessen
Ansprechen zur Charakterisierung des fehlerbehafteten Kabelabschnittes dient.
-
An Fernmeldekabelanlagen mit mehrfach ausgenutzten Leitungen kann
ein Kabelabsuff und seine Beseitigung den vorübergehenden Ausfall sämtlicher Trägerfrequenzkanäle
zur Folge haben und erhebliche Kosten verursachen. Nur durch ein rechtzeitiges Erkennen
von Leckstellen im Kabelmantel lassen sich diese Kosten auf ein Minimum beschränken
und überdies Betriebsausfälle nicht selten gänzlich vermeiden.
-
Zu diesem Zweck werden Fernmeldekabel, insbesondere Trägerfrequenzkabel,
mittels einer Druckgasfüllung überwacht. Zum Auffinden derartiger Leckstellen im
Kabelmantel, durch die das Wasser bis zur Kabelseele gelangen kann, sind Verfahren
und Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen durch in regelmäßigen Abständen in
das Kabel eingebaute Kontaktmanometer elektrische Kontakte geschlossen werden, sobald
der Gasdruck im Kabel einen gewissen Wert unterschreitet.
-
Die Kontaktmanometer werden mit ihren Kontaktanschlüssen entweder
zwischen besondere, im Kabel vorhandene Signal adern oder zwischen Ferusprechadern,
und zwar sowohl über die Einzeladern und Erde als auch zwischen die Doppeladern
geschaltet.
-
Die Meßeinrichtungen in den Meßstellen sind mit Anzeige- oder Schreibeinrichtungen
zur Registrierung der jeweils ansprechenden Kontaktmanometer ausgerüstet.
-
Bei einer dieser Schaltungsanordnungen wird die Leckstelle in der
Weise ermittelt, daß mittels einer gleichstromgespeisten Meßbrücke der Widerstandswert
der Leitungsschleife gemessen und daraus auf die Lage der Leckstelle geschlossen
wird.
-
Zur Vergrößerung der Unterschiede der Widerstandswerte der Leitungsschleifen
sind zusätzlich an den Manometerkontakten definierte Kennwiderstände vorgesehen,
die die Meßgenauigkeit vergrößern sollen.
-
Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt, mit dem eine Leckstelle von
zwei Seiten aus eingegrenzt wird. Auch hierbei liegen nicht etwa zwei getrennte
Stromkreise vor, die unabhängig voneinander den Ort der Leckstelle anzeigen, sondern
lediglich eine
Leitungsverzweigung, an der von beiden Seiten des fehlerbehafteten
Kabelabschnittes aus die Messung in verschiedenen Zweigen vorgenommen wird.
-
Hierbei werden, sofern ein Anspruch auf höhere Genauigkeit erhoben
wird, mehrere Signaladern im Fernmeldekabel bzw. die Verwendung mehrerer Fernsprechadern
vorausgesetzt. Die Kontaktmanometer werden in überspringender Reihenfolge in die
einzelnen, voneinander unabhängigen Signalkreise geschaltet. Für jeden Signalkreis
ist dann in der Meßstelle entweder eine Meßeinrichtung erforderlich, oder es wird
für sämtliche Signalkreise eine automatische Einrichtung eingebaut, die nacheinander
im gleichen Zeitabstand die einzelnen Kreise abtastet und prüft.
-
Die bekannten Schaltungsanordnungen und Verfahren sind jedoch mit
Nachteilen behaftet. Bei der erstgenannten Schaltungsanordnung ist nachteilig, daß
sich bei Ansprechen mehrerer Kontaktmanometer - das ist immer dann der Fall, wenn
aus einer Leckstelle das Gas sehr schnell entweichen kann, so daß sich der Druckabfall
im Kabel über eine größere Strecke einstellt - durch die Parallelschaltung mehrerer
Kennwiderstände ein Ersatzwiderstand bildet, der keine eindeutige Lagebestimmung
der Leckstelle zuläßt. Der durch die Parallelschaltung gebildete Ersatzwiderstand
führt zu Fehlweisungen. Das nächstgenannte Verfahren zeigt den Nachteil, daß mehrere
Signaladern oder Fernsprechadern vorhanden sein müssen, die entweder dem Fernmeldekabel
zusätzlich beigefügt oder aber dem Fernsprechverkehr entzogen werden müssen.
-
Dem Bekannten gemeinsam ist der Nachteil, daß in beiden Fällen eine
Gleichstrommessung mit hochempfindlichen Meßinstrumenten vorgenommen werden muß.
Damit steigt die Störanfälligkeit der Meßeinrichtung, so daß die Eingrenzung der
Leckstelle im Kabelmantel in Frage gestellt ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln,
mit dessen Hilfe eine auftretende Leckstelle in einer druckgasüberwachten Kabelanlage
mit hinreichender Genauigkeit, Störunempfindlichkeit und ohne Verwendung hochempfindlicher
Meßinstrumente ermittelt und in ihrer Lage festgestellt wird.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß zwischen einer
Ader, die im störungsfreien Leitungszustand geschlossene Manometerkontakte in Reihenschaltung
enthält, und Erde oder zwischen zwei Adern in diesem Zustand der Wechselstromwiderstand
der offenen Leitung mittels einer abgeglichenen Wechselstrombrücke angezeigt und
im Fehlerfalle durch Umschaltung der benachbarten Wechselstrombrücke an den fehlerbehafteten
Kabelabschnitt aus den beiden Meßwerten auf die Lage des Fehlers geschlossen wird.
-
Als besonderer Vorteil dieses Verfahrens ist der Umstand anzusehen,
daß durch die Messung des Wechselstromwiderstandes der hinten offenen Leitung jeweils
der erste unterbrochene Manometerkontakt ermittelt wird, d. h., die Anzahl der betätigten
Manometerkontakte ist auf das einzelne Meßergebnis ohne Einfluß. Es wird also in
jedem Falle der Anfang eines fehlerbehafteten Kabelabschnittes, unabhängig von der
Anzahl der geöffneten Manometerkontakte, ermittelt. Dieses Verfahren ermöglicht
erstmalig die eindeutige Bestimmung fehlerbehafteter Kabelabschnitte in einer druckgasüberwachten
Fernmeldekabelanlage.
-
An Hand mehrerer Figuren sei die Erfindung näher erläutert.
-
Für die Druckgasüberwachung ist die Fernmeldekabelanlage in Überwachungsfelder
a, ... . x aufgeteilt. Diese Uberwachungsfelder können mit Verstärkerfeldern, die
für den Betrieb auf dem Fernmeldek ab ei notwendig sind, identisch sein. Jedes Überwachungsfeld
beginnt und endet in einer Meßstelle A, B ... X, so daß jedes Überwachungsfeld bei
seiner Betrachtung als eine Einheit anzusehen ist.
-
In jeder Meßstelle A, ... . X ist eine Wechselstrombrücke für das
zugehörige Überwachungsfeld a, b . . ... . x vorhanden und ständig angeschaltet.
So gehört z. B. in den Fig. 1, 2 und 3 zu dem Überwachungsfeld b die Meßstelle B
mit der ihr zugeordneten Wechselstrombrücke.
-
Die Wechselstrombrücke jeder Meßstelle A, B . . X wird für eine Fehlereingrenzung
mit Hilfe eines Umschalters über die Kontakte sl, s2, s, 84 von dem ihr zugeordneten
an das ihr nicht zugeordnete, d. h. vorangehende bzw. folgende Überwachungsfeld
a, b . . . x angeschaltet. So wird in den Fig. 1, 2 und 3 auf dem tlberwachungsfeld
b eine Fehlereingrenzung einmal durch die zugeordnete Wechselstrombrücke in der
MeßstelleB und zum anderen durch die nicht zugeordnete Wechselstrombrücke in der
Meßstelle C vorgenommen. Mit dieser beidseitigen Einmessung durch die jeweils neben
dem fehlerbehafteten Kabelabschnitt gelegenen Meßstellen läßt sich entweder die
genaue Lage der Leckstelle oder die Ausbreitung der Leckstelle ermitteln. Das Anzeigekriterium
für jedes an-
sprechende Kontaktmanometer ist der Leerlauf-Scheinwiderstand einer
endlich langen Leitung.
-
Der Spannungsbetrag, der bei geschlossenenManometerkontakten innerhalb
eines Überwachungsfeldes a, b... x auftritt, wird in der Wechselstrombrücke durch
die im Brückenzweig I-II liegenden Widerstände Ra, Ru . . . und Kondensatoren Ca>
CU...C, auf nahezu Null kompensiert, so daß die Wechselstrombrücke mit den Brückenzweigen
I-II, II-III.
-
III-IV und I-IV als abgeglichen anzusehen ist. Der auftretende Wellenwiderstand
der Signalleitung wird für das Überwachungsfeld a, b... x somit als Zweigwiderstand
in den Brückenaufbau eingeordnet, und zwar für das zugeordnete Überwachungsfeld
a, b . . ... . x durch den Widerstand und den Kondensator im Brückenzweig I-II und
für das nicht zugeordnete, also benachbarte Überwachungsfeld a, b... x, durch den
Widerstand und den Kondensator im Brückenzweig I-IV. Die beiden Widerstände R in
den BrückenzweigenII-III und III-IV und auch das Anzeigeinstrument U im Nulizweig
1-111 der Brücke behalten ihre Funktion, ganz gleich, ob die Wechselstrombrücke
an dem zugeordneten oder dem benachbarten Überwachungsfeld a, b . . ... . x angeschaltet
ist.
-
Durch das Umlegen des Umschalters mit den Kontakten,, 82, 83, 84
werden dadurch in den Fig. 1, 2 und 3 für den Brückenzweig I-II der Brückenzweig
I-IV und für die Signalleitung b die Signalleitung des Überwachungsfeldes a als
Brückenarme angeschaltet.
-
Durch diese Schaltung wird erreicht, daß auch beim Ansprechen weit
vomMeßort entfernt liegenderKontaktmanometer eine ausreichende Anzeigeempfindlichkeit
vorliegt, mit der sich die Zeigerausschläge zweier benachbarter Kontaktmanometer
im Abstand von etwa 1 km genügend unterscheiden und so eine einwandfreie Ablesung
gewährleisten.
-
Für die zwischen der Wechselstrombrücke und den Kontakten kl, ....
. kn der Kontaktmanometer verlaufende Einzelader (Fig. 1 und 2) oder für die Doppelader
(Fig. 3) wird ein elektrisch gut leitender Werkstoff von beliebiger Abmessung und
beliebiger Lage im Fernmeldekabel verwendet, zweckmäßig ein isolierter Kupfer- oder
Aluminiumleiter.
-
Als Verbindung zwischen der Wechselstrombrücke in den Meßstellen
A, B . . ... . X und den Kontakten kt, .... . k der einzelnen Kontaktmanometer untereinander
lassen sich auch im Betrieb befindliche Fernmeldeleitungen verwenden. Die Anschaltung
der Wechselstrombrücke erfolgt in den Meßstellen A, B . X bei einem Einzelleitungsbetrieb
(Fig. 6 und 7) über den Mittelabgriff eines Symmetrieübertragers Ü bzw. in den Fig.
8 und 9 über eine Symmetriedrossel Dr oder bei einem Doppelleitungsbetrieb (Fig.
4 und 5) über einen Tiefpaß TP.
-
Mit einer derartigen Anordnung werden Störungen des Fernsprechbetriebes
vermieden. Aus dem gleichen Grunde wird die Meßfrequenz in einen Bereich gelegt,
der außerhalb des Obertragungsbandes liegt.
-
Als vorteilhaft haben sich die technischen Frequenzen bis 50 1iz erwiesen,
weil sie nur einer geringen Leitungsdämpfung unterliegen und damit bei guter Anzeigegenauigkeit
lange Überwachungsfelder a, ... . x zulassen.
-
Gegen eine Betriebsunterbrechung beim Ansprechen eines Kontaktmanometers
sind die Kontakte kt, kr . . . kn der Kontaktmanometer in Fig. 4 bis 9 durch die
Kondensatoren C, überbrückt, deren Kapazitätswert so gewählt ist, daß bei geöffneten
Kontakten ki,
k2...k" nur die weit unterhalb der Übertragungsfrequenzen
liegende Meßfrequenz gesperrt wird.
-
Die Anordnung der Kontaktmanometer kann hierbei in überspringender
Reihenfolge für eine einadrige Unterbrechung (Fig. 4, 6 und 8) oder für die Unterbrechung
beider Adern (Fig. 5, 7 und 9) hintereinander erfolgen. Dementsprechend besitzen
die Kontaktmanometer einen Kontakt in den Fig. 1, 2, 4, 6 und 8 bzw. zwei Kontakte
in den Fig. 3, 5, 7 und 9.
-
Das Umschalten der Wechselstrombrücke auf das benachbarte, d. h.
vorangehende bzw. folgende Überwachungsfeld a, b... x wird durch einen Umschalter
mit den Kontakten s,, s2, ss, 84 wie in den Fig. 1, 2 und 3 vorgenommen. Das Anzeigeinstrument
Ü erhält hierzu zweckmäßigerweise zwei Skalen entsprechend den Entfernungen der
Kontaktmanometer von der Meßstelle, wobei die eine Skala für das zugeordnete und
die andere Skala für das benachbarte Überwachungsfeld gilt.
-
Ist für den Fall einer fortschreitenden Gasdruckminderung das Ansprechen
der Kontaktmanometer in Abhängigkeit von der Zeit zu registrieren, so wird statt
des Anzeigeinstrumentes U ein Kurvenschreiber verwendet. Bei der ersten Spannungsänderung
am Meßort läuft der Kurvenschreiber sofort durch das Ansprechen eines der Kontaktmanometer
an. Kurvensprünge im Kurvenzug weisen auf das Ansprechen weiterer Kontaktmanometer
hin, wobei aus der Steilheit der entsprechenden Treppenkurve auf die Größe der Leckstelle
geschlossen werden kann.