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Verfahren zur ermittlung des abbrandes der kontaktstücke eines in einer gekapselten schaltanlage eingebauten schaltgerätes
AT397585B
Austria
- Other languages
English
Worldwide applications
Application AT177786A events
1993-09-15
1994-05-25
Application granted
1994-05-25
Description
translated from
AT 397 585 B
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln des Abbrandes der Kontaktstücke der Kontaktanordnung eines Schaltgerätes, das in eine Trenn- und Erdungsschalter sowie wenigstens einen Stromwandler aufweisende, gekapselte Schaltanlage eingebaut ist.
In den DE-AS 1 516 969, 26 38 678 und 27 02 912 werden synthetische Prüfschaltungen zur Prüfung des Kurzschlußschaltvermögens von Hochspannungsleistungsschaltern beschrieben, bei welchen die zu prüfenden Leistungsschalter im wesentlichen jeweils mit einer Hochstromquelle, einer Hochspannungsquelle und einem gesteuerten Hilfsschalter in Reihe geschaltet sind. Direkte Kurzschlußprüfungen von Hochspannungsleistungsschaltern erfordern hohe Kurzschlußleistungen, die nur in wenigen Hochleistungsprüfanstalten zur Verfügung stehen. Man hat daher synthetische Prüfschaltungen entwickelt, welche die Prüfung von Hochspannungsleistungsschaltem mit kleineren Kurzschlußleistungen ermöglichen. Die zu prüfenden Hoch-spannungslelstungsschalter werden beispielsweise bei einer Kurzschlußausschaltprüfung zunächst mit einem Kurzschlußstrom aus der Hochstromquelle, dann erst ab dem Zeitpunkt der Kontakttrennung bzw. des Stromnulldurchganges mit einer Spannung aus der Hochspannungsquelle beaufschlagt, um die im praktischen Netzbetrieb bei einer Kurzschlußschaltung auftretenden Strom- und Spannungsverhältnisse nachzubilden. Eine Ermittlung des Abbrandes der Kontakte der Hochspannungsleistungsschalter nach der Kurzschlußprüfung ist nur durch Ausbau der Kontaktstücke möglich.
Aus der DE-OS 27 27 378 ist eine Einrichtung zum Bestimmen des Abbrandes der Kontaktstücke eines Schaltgerätes bekannt, bei der in einem Speicher experimentell bestimmte, für das Ausmaß des Abbrandes in Abhängigkeit von der Größe des abgeschalteten Stromes kennzeichnende Abbrandwerte eingespeichert sind. Bei jeder Stromunterbrechung durch das Schaltgerät wird aus diesem Speicher ein dem abgeschalteten Strom entsprechender Abbrandwert ausgelesen. Die ausgelesenen Abbrandwerte werden zu einem Gesamtwert aufsummiert, der mit einem Sollwert verglichen wird. Aus dem Erreichen oder Überschreiten dieses Sollwertes wird dann auf einen übermäßigen Abbrand geschlossen.
Diese bekannte Lösung verlangt nun pro Schaltgerät eine im Normalbetrieb dauernd arbeitende elektronische Einrichtung, was sehr aufwendig ist. Im weiteren können an diese bekannte Einrichtung keine allzu großen Anforderungen hinsichtlich Aussagekraft gestellt werden, da das Maß des Abbrandes ja nicht direkt an der Kontaktanordnung gemessen, sondern auf die beschriebene Weise indirekt ermittelt wird.
Bei dem aus der DE-PS 20 55 477 bekannten Verfahren zum Überwachen des Betriebszustandes der Kontaktanordnungen von Schaltgeräten einer gekapselten Schaltanlage wird ein die Kapselung zwischen zwei Erdungsschaltem enthaltender Hilfsstromkreis mit einer Spannungsquelle verwendet. Durch Schließen der beiden Erdungsschalter und des dazwischen und im Stromleiter der Schaltanlage angeordneten Trennschalters wird ein zu diesem Hilfsstromkreis paralleler Strompfad gebildet, der die Erdungsschalter, den Trennschalter und einen Teil des Stromleiters umfaßt. Aus der sich beim Zuschalten dieses Parallelstrompfades ergebenden Widerstandsänderung wird dann auf den Betriebszustand des Trennschalters und der Erdungsschalter geschlossen.
Dieses Verfahren erlaubt nun keine genaue Aussage über den Betriebszustand der einzelnen Schaltgeräte, da aufgrund einer allenfalls festgestellten abnormalen Widerstandsänderung nicht ohne weiteres ermittelt werden kann, ob die Kontaktanordnung des Trennschalters oder einer der Erdungsschalter schlecht geschlossen hat. Nachteilig ist ferner, daß ein zusätzlicher apparativer Aufwand notwendig ist. Im übrigen ist mit diesem bekannten Verfahren das Feststellen des Maßes des Kontaktabbrandes nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches ohne umfangreichen zusätzlichen schaltungstechnischen und apparativen Aufwand auf zeitsparende Weise eine wirksame und aussagekräftige Bestimmung des Kontaktabbrandes erlaubt.
Dies wird dadurch erreicht, daß durch Öffnen bzw. Schließen von Trenn- und Erdungsschaltern ein die Kontaktanordnung des zu prüfenden Schaltgerätes sowie den Stromwandler enthaltender, vom Rest der Schaltanlage abgetrennter und über deren Kapselung und bzw. oder Erde geführter Prüfstromkreis gebildet wird, der Stromwandler dann sekundärseitig gespeist wird, danach die Kontaktanordnung geschlossen bzw. geöffnet wird und dabei durch Feststellen der beim Berühren bzw. Trennen der Kontaktstücke der Kontaktanordnung auftretenden Änderung des Stromflusses im Prüfstromkreis der Zeitpunkt der Kontaktstückberührung bzw. -trennung ermittelt und der Schließ- bzw. Öffnungsweg der Kontaktanordnung bis zum bzw. ab dem ermittelten Zeitpunkt der Kontaktstückberührung bzw. -trennung gemessen und mit einem dem Ausgangszustand der Kontaktstücke entsprechenden Wegsollwert verglichen wird. Für die Bildung des vom Rest der Schaltanlage abgetrennten Prüfstromkreises können in der Schaltanlage vorhandene Bauteile, d.h. Trenn- und Erdungsschalter verwendet werden, so daß keine zusätzlichen Schaltgeräte nötig sind und keine weiteren elektrischen Verbindungen hergestellt werden müssen. Somit ist kein Eingriff in die Schaltanlage nötig, d.h. die Kapselung muß nicht geöffnet werden. Es ist nur erforderlich, den ohnehin vorhandenen Stromwandler sekundärseitig so auszubauen, daß eine Stromspeisung möglich 2
AT 397 585 B ist. Die Anordnung zur Messung des Schließ- bzw. Öffnungsweges der Kontaktanordnung kann ohne Schwierigkeiten an den außerhalb der Kapselung liegenden Antrieb angeschlossen werden.
Gekapselte Schaltanlagen mit wenigstens einem Stromwandler und beiderseits des zu prüfenden Schaltgerätes angeordneten Trenn- und Erdungsschaltem zur Bildung eines die Kontaktanordnung des 5 Schaltgerätes sowie den Stromwandler enthaltenden, vom Rest der Schaltanlage abtrennbaren und über die Kapselung und bzw. oder Erde geführten Prüfstromkreises, die sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen, sind durch den sekundärseitig an eine Speisequelle sowie einen eine Strommeßanordnung enthaltenden Stromkreis anschließbaren und durch die mit einer Einrichtung zum Messen des Schließ- bzw. Öffnungsweges verbindbaren Kontaktanordnung gekennzeichnet. 10 Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig.1 die schematische Schnittdarstellung einer gekapselten Schaltanlage, bei der das erfindungsgemäße Ermitteln des Kontaktabbrandes möglich ist, Fig. 2 das Schaltbild des Prüfstromkreises der Schaltanlage gemäß Fig. 1 und Fig. 3 und 4 den Verlauf des Stromes im Prüfstromkreis bzw. den Schließweg des beweglichen Kontaktstückes des zu prüfenden Schaltgerätes in Abhängigkeit von 75 der Zeit.
Die in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch dargestellte gekapselte Schaltanlage 1 weist eine geerdete Metallakpselung 2 mit einem Erdanschluß E auf. Im Inneren der Kapselung 2 verläuft eine Stromschiene 3, die über zwei Verzweigungsschienen 4 und 5 mit zwei Sammelschienen 6 bzw. 7 in Verbindung steht. Die Schienen 3, 4, 5, 6 und 7 werden durch Abstützungen 8 aus isolierendem Material, die als Schottungswän-20 de ausgebildet sind, gehalten. In der Stromschiene 3 ist ein Leistungsschalter 9 mit einer Kontaktanordnung 10 angeordnet, welche aus einem beweglichen Kontaktstück 11 und einem festen Kontaktstück 12 besteht. Das bewegliche Kontaktstück 11 ist mit dem Antriebsgestänge 13a eines Antriebes 13 verbunden, der sich außerhalb der Kapselung 2 befindet. Auf der einen Seite des Leistungsschalters 9 ist ein Trennschalter 14 mit einem Antrieb 15 vorhanden. Beiderseits des Leistungsschalters 9 ist je ein Erdungsschalter 16 bzw. 17 25 vorgesehen, der mittels eines Antriebes 18 bzw. 19 ein- und ausgeschaltet werden kann. In den Verzweigungsschienen 4 und 5 ist je ein weiterer Trennschalter 20 bzw. 21 mit Antrieb 22 bzw. 23 angeordnet. Weiters sind im Bereich der Sammelschienen 6 und 7 Erdungsschalter 24 und 25 vorgesehen, die mittels eines zugeordneten Antriebes 26 bzw. 27 betätigt werden können.
Zwischen dem Leistungsschalter 9 und dem Trennschalter 14 ist ein Stromwandler 28 mit einem die 30 Sekundärwicklung tragender Kern 29 angeordnet. Diese Sekundärwicklung ist über einen Umschalter 30 entweder an einen einen Strommesser 31 enthaltenden Betriebsstromkreis B oder einen Meßstromkreis M anschließbar, der eine Wechselspannungsspeisequelle 32 und ein Strommeßgerät 33 aufweist. Das Strommeßgerät 33 kann ein anzeigendes oder registrierendes Gerät, aber auch ein Kathodenstrahj- oder Schleifenoszillograph sein. 35 Zur Messung des Schließ- bzw. Öffnungsweges des beweglichen Kontaktstückes 11 ist eine Wegmeßeinrichtung 34 vorhanden, welche einen verstellbaren Widerstand 35 aufweist, dessen Einstellkontakt 36 mit dem Antriebsgestänge 13a des Antriebes 13 für dieses bewegliche Kontaktstück 11 verbunden ist. In Serie zu diesem verstellbaren Widerstand 35 ist eine Spannungsquelle 37 sowie ein anzeigendes oder registrierendes Strommeßgerät 38 geschaltet. Dieses Strommeßgerät 38 kann ebenfalls ein Kathodenstrahl- oder 40 Schleifenoszillograph sein.
Zur Ermittlung des Abbrandes der Kontaktanordnung 10 des Leistungsschalters 9 wird nun bei offener Kontaktanordnung 10 durch Schließen der beiden Erdungsschalter 16 und 17 ein Prüfstromkreis 39 gebildet, der über die Kapselung 2 bzw. über Erde E geschlossen ist. Dieser Prüfstromkreis 39 wird durch Öffnen der Trennschalter 14, 20 und 21 vom übrigen Teil der Schaltanlage 1 abgetrennt. Die Sekundärwick-45 lung des Stromwandlers 29 wird vom Betriebsstromkreis B abgetrennt und an den Meßstromkreis M angeschlossen.
Von der Speisequelle 32 her wird nun die Sekundärwicklung des Stromwandiers 28 gespeist. Da die Kontaktanordnung 10 des Leistungsschalters 9 geöffnet ist. fließt im Meßstromkreis M der Magnetisierungsstrom U (Fig. 3). Nun wird das bewegliche Kontaktstück 11 der Kontaktanordnung 10 des Leistungsschalters so 9 mittels des Antriebes 13 geschlossen. Der Weg a, den dieses bewegliche Kontaktstück 11 während des Schließvorganges zurücklegt, wird durch die Meßeinrichtung 34 gemessen. In Hg. 4 ist dieser Weg a in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen. Sobald sich die beiden Kontakte 11 und 12 der Kontaktanordnung 10 des Schalters 9 berühren, fließt im Prüfstromkreis 39 ein induzierter Strom L (Fig. 3). Der eindeutig feststellbare Beginn des Stromflusses im Prüfstromkreis 39 (in Fig. 3 als im Zeitpunkt ti erfolgend 55 angegeben) ist nun kennzeichnend für das Schließen der Kontaktanordnung 10 bzw. für die Berührung der Kontakte 11 und 12. Im Schließ- bzw. Berührungszeitpunkt (ti in Fig. 3) wird nun der Weg az gemessen, den das bewegliche Kontaktstück 11 aus seiner mit ao bezeichneten Offenstellung zurückgelegt hat. Dieser zurückgeiegte Weg a2 wird mit einem Sollwert verglichen, der dem Schließweg ai des beweglichen 3
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- AT 397 585 B Kontaktstückes 11 bis zur Berührung mit dem festen Kontaktstück 12 im Neuzustand der beiden Kontaktstücke 11, 12 entspricht. Die sich dabei ergebende Wegdifferenz Aa entspricht nun der Größe des Kontaktabbrandes. Das bewegliche Kontaktstück 11 hat wegen des erfolgten Kontaktabbrandes einen um Aa längeren Schließweg zurückzuiegen als im Neuzustand. 5 In Fig. 3 ist mit a® der Weg des beweglichen Kontaktstückes 11 bis in die Einschaltstellung bezeichnet. Besitzt die Kontaktanordnung 10 des Leistungsschalters 9 zu den stromführenden Hauptkontakten parallel geschaltete Abbrandkontakte, so läßt sich aus dem Strom-Zeit-Diagramm gemäß Fig. 3 der Zeitpunkt der Berührung der Abbrand- bzw. Hauptkontakte ebenfalls genau bestimmen, was auf die beschriebene Weise ein Ermitteln des Abbrandes der Haupt- und Abbrandkontakte durch Vergleich mit io einem dem Neuzustand entsprechenden Sollwert erlaubt. Für die beschriebene Ermittlung des Kontaktabbrandes werden zum größten Teil die ohnehin zur Schaltanlage 1 gehörenden Teile (Trennschalter 14, 20 und 21; Erdungsschalter 16 und 17 sowie Stromwandler 28) verwendet. Zusätzlich ist nur eine Meßeinrichtung 34 zum Messen des Schließweges des beweglichen Kontaktstückes 11 sowie ein Meßstromkreis M zur Speisung der Sekundärwicklung des 75 Stromwandlers 28 nötig. Diese zusätzlichen Teile sind außerhalb der Kapselung 2 anschließbar und betätigbar, so daß es zur Ermittlung des Kontaktabbrandes nicht erforderlich ist, die Kapselung 2 zu öffnen. Die Ermittlung des Maßes des Kontaktabbrandes kann auf einfache und aussagekräftige Weise durch Messung am beweglichen Kontaktstück 11 erfolgen. Es ist auf die beschriebene Weise auch möglich, den Kontaktabbrand bei einem der Trennschalter 14, 20 20, 21 oder einem der Erdungsschalter 16, 17, 24 oder 25 zu ermitteln. Dazu ist es neben der Möglichkeit zur Messung des Schließweges des beweglichen Kontaktstückes nur erforderlich, daß ein sekundärseitig anzuspeisender Stromwandler sowie ein für die zu prüfende Kontaktanordnung geeigneter Prüfstromkreis gebildet wird, der sich vom Rest der Schaltanlage 1 abtrennen läßt. Es versteht sich, daß die Kontaktabbrandermittlung auch auf andere, als die beschriebene Weise 25 erfolgen kann. Von den möglichen Varianten, werden im folgenden nur einige kurz erläutert. Die Meßeinrichtung 34 zum Messen des Schließweges des beweglichen Kontaktstückes 11 kann auch anders als wie dargestellt ausgebildet sein. Im weiteren ist es nicht zwingend erforderlich, daß der Weg des beweglichen Kontaktstückes 11 in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen wird. Für die Ermittlung des Kontaktabbrandes genügt eine reine Wegmessung. Die Ermittlung des Schließweges a in Funktion der Zeit 30 bringt jedoch den Vorteil mit sich, daß durch Vergleich des zeitlichen Ablaufes des Schiießvorganges mit einer Sollkurve ein allfälliger Fehler im Schalterantrieb 13 festgestellt werden kann. Die Ermittlung des Kontaktabbrandes kann auch beim Öffnen der zu prüfenden Kontaktanordnung 10 erfolgen. Dabei wird der Weg gemessen, den das bewegliche Kontaktstück 11 aus der Einschaltstellung ae bis zum Abheben vom feststehenden Kontaktstück 12 zurücklegt. Der Zeitpunkt dieser Kontakttrennung läßt 35 sich durch Überwachung des Stromverlaufes im Meßstromkreis M des Stromwandlers 28 genau feststellen, da im Prüfstromkreis 39 im Zeitpunkt der Kontaktabhebung der Stromfluß unterbrochen wird, was sich auf der Sekundärseite des Stromwandlers 28 entsprechend bemerkbar macht. Statt der beschriebenen Messung des Weges a des beweglichen Kontaktstückes 1 bis zur Kontaktberührung bzw. Kontakttrennung wäre es auch denkbar, auf entsprechende Weise den Weg zu messen, den 4o das bewegliche Kontaktstück 11 von der Kontaktberührung bzw. -trennung noch bis zu seiner Endstellung EIN bzw. AUS zurücklegt. Patentansprüche 1. Verfahren zum Ermitteln des Abbrandes der Kontaktstücke der Kontaktanordnung eines Schaltgerätes, das in eine Trenn- und Erdungsschalter sowie wenigstens einen Stromwandler aufweisende, gekapselte Schaltanlage eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch Öffnen bzw. Schließen von Trenn-und Erdungsschaltern (14,16,17, 20, 21) ein die Kontaktanordnung (10) des zu prüfenden Schaltgerätes (9) sowie den Stromwandler (28) enthaltender, vom Rest der Schaltanlage (1) abgetrennter und so über deren Kapselung (2) und/oder Erde (E) geführter Prüfstromkreis (39) gebildet wird, der Stromwandler (29) dann sekundärseitig gespeist wird, danach die Kontaktanordnung (10) geschlossen bzw. geöffnet wird und dabei durch Feststellen der beim Berühren bzw. Trennen der Kontaktstücke (11,12) der Kontaktanordnung (10) auftretenden Änderung des Stromflusses (I) im Prüfstromkreis (39) der Zeitpunkt (ti) der Kontaktstückberührung bzw. -trennung ermittelt und der Schließ- bzw. Öffnungsweg 55 (a2) der Kontaktanordnung (10) bis zum bzw. ab dem ermittelten Zeitpunkt (ti) der Kontaktstückberüh rung bzw. -trennung gemessen und mit einem dem Ausgangszustand der Kontaktstücke (11, 12) entsprechenden Wegsollwert (ai) verglichen wird. 4 AT 397 585 B
- 2. Gekapselte Schaltanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit wenigstens einem Stromwandler und beiderseits des zu prüfenden Schaltgerätes angeordneten Trenn- und Erdungsschaltern zur Bildung eines die Kontaktanordnung des Schaltgerätes sowie den Stromwandler enthaltenden, vom Rest der Schaltanlage abtrennbaren und über die Kapselung und/oder Erde geführten Prüfstromkreises, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler (28) sekundärseitig an einen eine Speisequelle (32) sowie einen eine Strommeßanordnung (33) enthaltenden Stromkreis anschließbar und die Kontaktanordnung (10) mit einer Einrichtung (34) zum Messen des Schließ- bzw. Öffnungsweges (a) verbindbar ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 5