DE3908903A1 - Signalling core, and an electrical or optical cable having a signalling core, as well as a cable network made of cables having a signalling core - Google Patents
Signalling core, and an electrical or optical cable having a signalling core, as well as a cable network made of cables having a signalling coreInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fehlerortung an elektri schen oder optischen Kabeln mittels wenigstens einer Meldeader und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung einer Meldeader, eines eine solche Meldeader enthaltenden Kabels und eines aus solchen Kabeln aufgebauten verzweigten Kabelnetzes anzuwenden, um Feuchtigkeitseinbrüche in solche Kabel erkennen und orten zu können.The invention is in the field of fault location on electrical or optical cables using at least one signaling wire and is in the constructive design of a reporting wire, of a cable containing such a signaling core and one of to use such branched cable network, to detect and locate moisture ingress into such cables can.
Zur Überwachung eines Fernmeldekabels auf Wassereinbruch ist bereits eine Meldeader bekannt, deren Leiter einen für den Durchtritt von Feuchtigkeit durchlässig gemachten Kunststoff überzug aufweist. Dieser Überzug kann aus Polyäthylen bestehen und in Abständen gelocht oder in anderer Form unterbrochen sein (DE-B 10 59 062). Die Perforierung des Kunststoffüberzuges kann beispielsweise mit einem beheizten Druckrad erfolgen, des längs seines Umfanges verteilt Zähne aufweist (DE-A 15 40 517). Man kann aber auch mit Hilfe von Schneidmessern, die auf der Ober fläche der Meldeader ablaufen, die Kunststoffschicht stellen weise abschälen (DE-A 16 65 593).To monitor a telecommunications cable for water ingress a reporting leader is already known, the head of which is for Penetration of moisture-permeable plastic has coating. This coating can be made of polyethylene and punched at intervals or interrupted in some other way (DE-B 10 59 062). The perforation of the plastic cover can for example with a heated pressure wheel, the lengthways distributed around its circumference teeth (DE-A 15 40 517). Man can also be done with the help of cutting knives on the upper drain the area of the signaling wire, place the plastic layer peel off wisely (DE-A 16 65 593).
Die erwähnten Meldeadern können im Zentrum eines Sternvierers oder an einer anderen geeigneten Stelle des Kabelquerschnittes angeordnet sein. Das Überwachungssystem wird dann beispielswei se von zwei Meldeadern oder von einer Meldeader und dem metal lischen Schirm oder Mantel des Kabels gebildet. Die Überwachung erfolgt beispielsweise mittels einer Isolationsüberwachungsein richtung, die eine kurzzeitig umpolbare Gleichspannungsquelle enthält, wobei die beiden Leiter des Überwachungssystems an dem der Überwachungseinrichtung abgewandten Ende über einen Gleich richter verbunden sind. In einem verzweigten Kabelnetz ist dann jedem Kabelzweig ein mit einem Gleichrichter abgeschlossenes Überwachungssystem zugeordnet (DE-B 12 22 164). - Bei einer wei terhin bekannten Einrichtung zur Überwachung eines Fernmeldeka bels ist über der Kabelseele ein Band spiralförmig aufgewickelt, das zwei voneinander dielektrisch getrennte Leiter trägt. Im Schadensfalls werden diese Leiter kurzgeschlossen, die Schadens stelle wird mittels einer Brückenschaltung eingemessen (US-C 44 80 251).The reporting wires mentioned can be in the center of a star quad or at another suitable point in the cable cross-section be arranged. The monitoring system is then, for example se from two signaling wires or from one signaling wire and the metal The screen or sheath of the cable is formed. The supervision is carried out, for example, by means of an insulation monitoring device direction, which is a short-time reversible DC voltage source contains, with the two heads of the monitoring system on the end facing away from the monitoring device via an equal judges are connected. Then in a branched cable network each cable branch one terminated with a rectifier Monitoring system assigned (DE-B 12 22 164). - With a white terhin known device for monitoring a Fernmeldeka bels, a ribbon is spirally wound over the cable core, which carries two conductors which are dielectrically separated from one another. in the In the event of damage, these conductors are short-circuited, the damage point is measured by means of a bridge circuit (US-C 44 80 251).
Schließlich ist es zur Ortung von Feuchtigkeitseinbrüchen an Starkstromkabeln bekannt, auf die Isolierung des stromführenden Leiters einen leitenden Mantel mit hohem elektrischen Wider stand aufzubringen und auf diesen Mantel einen metallischen Leiter mit einem pro Längeneinheit definierten spezifischen elektrischen Widerstand spiralförmig aufzuwickeln. Der leiten de Mantel kann dabei aus leitendem Papier, aus mit Graphit be schichtetem Papier oder aus einem leitend gemachten Kunststoff bestehen. Im Schadensfall wird die Schadensstelle mittels einer konventionellen Widerstandsmeßeinrichtung eingemessen, wobei der hochohmige Mantel zur Überbrückung relativ kurzer Abschnitte zwischen der Schadensstelle und dem spiralförmig aufgewickelten Leiter dient (US-C 28 38 594). - Man kann aber auch bei einem Hochspannungskabel mit einem aus Einzeldrähten aufgebauten Schirm unterhalb des Schirmes eine Bespinnung aus einem bei Feuchtigkeitszutritt stark quellenden Material an ordnen und einen Schirmdraht durch eine lichtleitende Faser er setzen. Im Schadensfall wird die lichtleitende Faser durch die aufquellende Bespinnung deformiert. Der Ort dieser Deformation kann meßtechnisch ermittelt werden (EP-A-01 00 694).Finally, it is used to locate moisture ingress Power cables known to the insulation of the live Conductor a conductive jacket with high electrical resistance stood up and put a metallic on this coat Conductor with a specific defined per unit length winding electrical resistance in a spiral. The lead de coat can be made of conductive paper, with graphite layered paper or made of a conductive plastic consist. In the event of damage, the damage location is identified by means of a conventional resistance measuring device, the high-resistance sheath being relatively short for bridging Sections between the damaged area and the spiral wound conductor is used (US-C 28 38 594). - But you can even with a high-voltage cable with one made of individual wires built-up screen below the screen a material that swells strongly when exposed to moisture arrange and a screen wire through a light-guiding fiber put. In the event of damage, the light-guiding fiber is replaced by the swelling fabric deformed. The place of this deformation can be determined by measurement (EP-A-01 00 694).
Mit den bekannten elektrischen Überwachungssystemen sind häufig keine genauen Fehlerortbestimmungen möglich, weil nicht ausge schlossen werden kann, daß der Übergangswiderstand zwischen den beiden Meßzuleitungen am Fehlerort wesentlich größer ist als der Widerstand der beiden Meßzuleitungen.With the known electrical monitoring systems are common no exact location of the fault is possible because it is not sufficient can be concluded that the contact resistance between the two measuring leads at the fault location is significantly larger than the resistance of the two measuring leads.
Ausgehend von einer Meldeader mit den Merkmalen des Oberbe griffes des Patentanspruches 1 und von einem Kabel mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 6 sowie von einem Kabelnetz mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patent anspruches 7 liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Meldeader so auszugestalten, daß mit einfachen technischen Mitteln eine ortsgenaue Bestimmung eines Feuchtigkeitseinbruches in ein elektrisches oder optisches Kabel bzw. einem aus solchen Kabeln gebildeten Kabelnetz möglich ist.Based on a reporting wire with the characteristics of the Oberbe handle of claim 1 and a cable with the Features of the preamble of claim 6 and of a cable network with the features of the preamble of the patent Claim 7, the invention is therefore based on the object to design a reporting wire so that with simple technical Averaging a location-specific determination of a moisture intrusion into an electrical or optical cable or one of these Cables formed cable network is possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der leitende Kern der Meldeader aus einem hochohmigen Lei ter mit einem Widerstand größer als 103 Ohm/km besteht. Vorzugs weise liegt dieser Widerstand im Bereich von 104 bis 108 Ohm/km.To solve this problem it is provided according to the invention that the conductive core of the signaling wire consists of a high-resistance conductor with a resistance greater than 10 3 ohms / km. This resistance is preferably in the range of 10 4 to 10 8 ohms / km.
Bei einer derart ausgebildeten Meldeader ist gewährleistet, daß der elektrische Widerstand der Meldeader größer als der Wider stand einer Schadensstelle ist, so daß durch eine einfache Widerstandsmessung der Widerstand der Meldeader bis zur Schadensstelle gemessen und aus diesem Meßergebnis die Lage der Schadensstelle errechnet werden kann. In diesem Fall geht also der Widerstand der Schadensstelle praktisch nicht in das Meß ergebnis ein.With a signaling wire designed in this way it is ensured that the electrical resistance of the signaling wire is greater than the resistance got a damaged spot, so by a simple Resistance measurement the resistance of the signal wire up to Damage point measured and from this measurement result the location of the Damage point can be calculated. So in this case it works the resistance of the damage site is practically not in the measurement result one.
Eine hochohmige Meldeader gemäß der Erfindung kann beispiels weise einen hochohmigen Leiter aus einem Widerstandsdraht auf weisen. Hierzu kommen als Materialien die bekannten Widerstands materialien wie Konstantan oder andere Eisenlegierungen in Be tracht. Der Durchmesser des Widerstandsdrahtes sollte etwa 0,1 mm oder weniger betragen, um den angestrebten Längswiderstand zu erhalten. Als "offene" Isolierung kommen für solche Drähte ins besondere eine offenporige Schaumstoffisolierung (DE-B 10 59 062, Fig. 7) oder eine feuchtigkeitsaufsaugende Pulpisolierung (US-C 42 18 580) in Betracht. - Besonders zweckmäßig ist es aber, den hochohmigen Leiter aus einem elektrisch leitenden (leitend gemachten oder eigenleitenden) Kunststoff herzu stellen, weil dieser einen größeren Querschnitt als ein Widerstandsdraht aufweist und damit leichter zu handhaben ist und weil mit einem solchen Leiter größere Widerstandswerte er reichbar sind. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit einer solchen Meldeader ist es sinnvoll, den leitenden Kunststoff als Schicht auf einen isolierenden Tragkern aus einem zugfesten Kunststoff wie beispielsweise Kevlar oder Polyamid aufzubringen.A high-resistance signaling wire according to the invention can, for example, have a high-resistance conductor made of a resistance wire. For this purpose, the known resistance materials such as constantan or other iron alloys come into consideration as materials. The diameter of the resistance wire should be approximately 0.1 mm or less in order to obtain the desired series resistance. An open-pore foam insulation (DE-B 10 59 062, FIG. 7) or a moisture-absorbing pulp insulation (US Pat. No. 4,218,580) are particularly suitable as "open" insulation for such wires. - However, it is particularly useful to manufacture the high-resistance conductor from an electrically conductive (made conductive or intrinsically conductive) plastic, because it has a larger cross-section than a resistance wire and is therefore easier to handle and because with such a conductor, greater resistance values can be achieved . To increase the mechanical strength of such a signaling wire, it is useful to apply the conductive plastic as a layer to an insulating support core made of a tensile plastic such as Kevlar or polyamide.
Die Andordnung der neuen Meldeader in einem elektrischen oder optischen Kabel erfolgt zusammen mit einer zweiten Meldeader oder mit einem normal leitenden Rückleiter zweckmäßig im Außen bereich der Kabelseele unmittelbar unter dem Kabelmantel. Bei Kabeln mit einem Mantel aus Kunststoff und mit einem unterhalb des Mantels angeordneten Schirm oder einer Bewehrung aus blanken Metalldrähten wird hierzu anstelle wenigstens eines Schirm- oder Bewehrungsdrahtes eine gemäß der Erfindung ausge bildete Meldeader vorgesehen. Einer der Schirm- oder Bewehrungs drähte übernimmt dann die Funktion des Rückleiters. - Um auch in verzweigten Kabelnetzen die neue Meldeader zur Überwachung jedes Kabels anwenden zu können, ist in jedem Kabelzweig an stelle wenigstens eines weiteren Schirm- oder Bewehrungsdrahtes ein isolierter Leiter vorzusehen, der in die Überwachungsschal tung derart einbezogen wird, daß bei geerdetem blanken Rücklei ter am Ende jedes Kabelzweiges zwischen die Meldeader und den isolierten Leiter ein Codierschalter geschaltet ist und am Ende des Hauptkabels zwischen die Meldeader und den isolierten Leiter ein Spannungsmesser geschaltet ist. Aufgrund der Codier schalter kann in diesem Fall an einer einzigen Meßstelle, die zweckmäßiger Weise am Ende des Hauptkabels liegt, erkannt werden, in welchem Kabelzweig gegebenenfalls die Schadensstelle vorliegt.The arrangement of the new signaling wire in an electrical or optical cable is carried out together with a second signaling wire or with a normally conductive return conductor in the outer area of the cable core directly under the cable jacket. For cables with a sheath made of plastic and with a screen arranged below the sheath or a reinforcement made of bare metal wires, instead of at least one shield or reinforcement wire, a signaling wire formed according to the invention is provided for this purpose. One of the shield or reinforcement wires then takes over the function of the return conductor. - In order to be able to use the new signaling wire for monitoring each cable even in branched cable networks, an insulated conductor must be provided in place of at least one additional shield or reinforcement wire in each cable branch, which is included in the monitoring circuit in such a way that ter is grounded when the bare return wire is grounded a coding switch is connected at the end of each cable branch between the signaling wire and the insulated conductor and a voltmeter is connected at the end of the main cable between the signaling wire and the insulated conductor. Due to the coding switch can be in this case at a single measuring point, which is conveniently located at the end of the main cable, in which branch of the cable where the damage is present.
In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Dabei zeigtIn the drawing are four embodiments of the invention shown. It shows
Fig. 1 eine Meldeader im Längsschnitt, Fig. 1 is a signaling wire in longitudinal section;
Fig. 2 eine Meldeader im Querschnitt, Fig. 2 is a signaling wire in cross-section,
Fig. 3 ein Starkstromkabel mit im Schirmbereich angeordneten drei Meldeadern gemäß Fig. 2, Fig. 3, a power cable with in screen area disposed three detecting conductors as shown in FIG. 2,
Fig. 4 ein verzweigtes Kabelnetz mit an den Enden der Kabel zweige angeordneten Codierschaltern und Fig. 4 is a branched cable network with coding switches arranged at the ends of the cable branches and
Fig. 5 eine Meßschaltung für ein verzweigtes Kabelnetz. Fig. 5 shows a measuring circuit for a branched cable network.
Fig. 1 zeigt eine Meldeader 1, die aus einem Widerstands draht 2 und einer Kunststoffisolierung 3 besteht. Die Kunst stoffisolierung 3 ist in Abständen von etwa 20 bis 150 mm unterbrochen, wodurch der Leiter 2 an praktisch einer Vielzahl von Stellen 4 für den Zutritt von Feuchtigkeit zugänglich ist. Bei dem Leiter 2 handelt es sich um Konstantandraht von etwa 0,1 mm Durchmesser, der demzufolge einen Widerstand von etwa 65 kOhm/km aufweist. - Anstelle einer unterbrochenen Isolierung 3/4 kann auch eine offenporige Schaumstoffisolierung oder eine Pulpisolierung vorgesehen sein. Fig. 1 shows a signaling wire 1 , which consists of a resistance wire 2 and a plastic insulation 3 . The plastic insulation 3 is interrupted at intervals of about 20 to 150 mm, whereby the conductor 2 is accessible at practically a variety of locations 4 for the entry of moisture. The conductor 2 is a constanta wire of approximately 0.1 mm in diameter, which consequently has a resistance of approximately 65 kOhm / km. - Instead of an interrupted insulation 3/4 , open-pore foam insulation or pulp insulation can also be provided.
Gemäß Fig. 2 besteht die Meldeader 10 aus einem isolierenden Tragorgan 11 aus Kevlar, auf das eine leitende Schicht 12 aus einem durch Rußzusatz leitend gemachten Polyäthylen aufgebracht ist. Darüber befindet sich eine Isolierung 13 aus Polyäthylen oder Polyvinylchlorid. Die leitende Schicht 12, die eine Wand dicke von etwa 0,5 mm aufweist, ist durch den Rußzusatz so ein gestellt, daß sie einen Widerstand von 103 kOhm/km aufweist. Die Isolierung 13 ist in bekannter Weise feuchtigkeitsdurchlässig.According to FIG. 2, 10 is the message core of an insulating supporting member 11 made of Kevlar, onto which a conductive layer 12 is applied from a rendered conductive by addition of carbon black polyethylene. There is an insulation 13 made of polyethylene or polyvinyl chloride. The conductive layer 12 , which has a wall thickness of about 0.5 mm, is set by the soot additive so that it has a resistance of 10 3 kOhm / km. The insulation 13 is permeable to moisture in a known manner.
Fig. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Starkstromkabel 20, dessen Leiter 21 mit einer Kunststoffisolierung 22 versehen ist. Über einer nicht näher dargestellten Leitschicht befindet sich ein aus Kupferdrähten 23 aufgebauter Schirm. Drei Drähte dieses Kupferschirms sind durch Meldeadern 10 ersetzt, wobei ein weiterer Schirmdraht durch einen isolierten Leiter 24 er setzt ist. - Der Kupferschirm ist von einem Außenmantel 25 um geben, bei dem es sich um reinen Kunststoffmantel oder um einen sogenannten Schichtenmantel handeln kann. Fig. 3 shows a simplified representation of a power cable 20 , the conductor 21 is provided with a plastic insulation 22 . Above a conductive layer, not shown, there is a screen made of copper wires 23 . Three wires of this copper screen are replaced by signaling wires 10 , with a further screen wire being set by an insulated conductor 24 . - The copper screen is of an outer jacket 25 um, which can be a pure plastic jacket or a so-called layer jacket.
Fig. 4 zeigt ein verzweigtes Kabelnetz 30, bei dem sowohl das Hauptkabel 31 als auch die Abzweigkabel 32 bis 36 im Schirm bereich gemäß dem Kabel nach Fig. 3 ausgebildet sind, d.h. je des Kabel ist im Schirmbereich mit wenigstens einer Meldeader 10 und einem isolierten Leiter 24 bestückt. An den Enden des Haupt kabels 31 und der Abzweigkabel 32 bis 36 sind Codierschalter 40 bis 45 angeordnet, die im Betrieb Spannungsimpulse mit unter schiedlicher Frequenz auf die Meldeader des jeweiligen Kabels ge ben. Diese Impulse werden von der Meßeinrichtung 38 registriert und ausgewertet. Fig. 4 shows a branched cable network 30 , in which both the main cable 31 and the branch cables 32 to 36 are formed in the shield area according to the cable according to Fig. 3, ie each cable is in the shield area with at least one signaling wire 10 and an insulated Head 24 populated. At the ends of the main cable 31 and the branch cable 32 to 36 coding switches 40 to 45 are arranged, which in operation ben voltage pulses with different frequency on the signaling wire of the respective cable ben. These pulses are registered and evaluated by the measuring device 38 .
Fig. 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Meßschaltung für ein Kabelnetz gemäß Fig. 4. Demnach sind die untereinander ver bundenen blanken Rückleiter 23 der verschiedenen Kabel (Schirm- oder Bewehrungsdraht) an Erde gelegt, während zwischen die Meldeader 10 und den isolierten Leiter 24 jedes Kabels (die Meldeadern einerseits und die isolierten Leiter andererseits der verschiedenen Kabel sind an den Abzweigstellen jeweils mit einander verbunden) ein Codierschalter (hier: Codierschalter 45) geschaltet ist, der jeweils nach einer vorgebenen Frequenz Spannungsimpulse auf die beiden Adern gibt. Am anderen Ende des jeweiligen Kabels bzw. am Ende des Hauptkabels, von dem die Abzweigkabel abzweigen, ist eine Meßeinrichtung angeordnet, die u. a. einen Spannungsmesser 39 enthält. Fig. 5 shows the basic structure of a measuring circuit for a cable network according to FIG. 4. Accordingly, the interconnected bare return conductors 23 of the various cables (screen or reinforcement wire) are connected to earth, while between the signaling wire 10 and the insulated conductor 24 each Cable (the signaling wires on the one hand and the insulated conductors on the other hand of the various cables are each connected to each other at the branch points), a coding switch (here: coding switch 45 ) is connected, which in each case gives voltage pulses to the two wires according to a specified frequency. At the other end of the respective cable or at the end of the main cable from which the branch cables branch off, a measuring device is arranged, which contains, inter alia, a voltmeter 39 .
Bei intaktem Kabel bzw. Kabelnetz ist der Übergangswiderstand R 3 zwischen dem geerdeten Leiter 23 und der Meldeader 10 unendlich groß, so daß der von dem Codierschalter ausgehende Spannungsim puls in voller Höhe am Meßgerät 39 registriert wird. Liegt dage gen im Kabel ein Wassereinbruch vor, so wirken der Teilwider stand R 2 der Meldeader 10 zwischen dem Codierschalter 45 und der Schadensstelle sowie der Übergangswiderstand R 3 als Spannungstei ler. Über den Widerstand R 1, der von dem Längsabschnitt der Mel deader 10 zwischen der Schadensstelle und der Meßeinrichtung 39 gebildet wird, wird demzufolge nur eine verminderte Spannung dem Meßgerät 39 zugeführt. Anhand der Frequenz des Spannungsim pulses wird das schadhafte Abzweigkabel identifiziert, während mittels eines Widerstandsmeßgerätes 37 zwischen der Meldeader 10 und dem geerdeten Leiter 23 die Schadensstelle eingemessen werden kann, da der Widerstand R 1 groß gegenüber dem Widerstand R 3 ist.When the cable or cable network is intact, the contact resistance R 3 between the earthed conductor 23 and the signaling wire 10 is infinitely large, so that the voltage pulse emanating from the coding switch is registered in full at the measuring device 39 . If there is a water ingress in the cable, the partial resistance R 2 of the signaling wire 10 acts between the coding switch 45 and the damage location and the contact resistance R 3 as a voltage divider. Via the resistor R 1 , which is formed by the longitudinal section of the detector 10 between the damage location and the measuring device 39 , only a reduced voltage is consequently supplied to the measuring device 39 . The defective branch cable is identified on the basis of the frequency of the voltage pulse, while the damage location can be measured by means of a resistance measuring device 37 between the signaling wire 10 and the earthed conductor 23 , since the resistance R 1 is large compared to the resistance R 3 .
Claims (7)
daß am Ende jedes Kabelzweiges zwischen die Meldeader (10) und den isolierten Leiter (24) ein Codierschalter (40 bis 45) ge schaltet ist
und daß am Ende des Hauptkabels (31) zwischen die Meldeader (10) und den isolierten Leiter (24) ein Spannungsmesser (39) geschal tet ist.7. A branched cable network ( 30 ) with electrical or optical cables ( 31-37 ) according to claim 6, characterized in that in each cable ( 31 to 36 ) instead of a further shield or reinforcement wire ( 23 ) an insulated conductor ( 24th ) is provided,
that at the end of each cable branch between the signaling wire ( 10 ) and the insulated conductor ( 24 ) a coding switch ( 40 to 45 ) is switched GE
and that at the end of the main cable ( 31 ) between the signaling wire ( 10 ) and the insulated conductor ( 24 ) a voltmeter ( 39 ) is switched scarf.
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| 8141 | Disposal/no request for examination |