AT516240A1 - Verfahren und Prüfsystem zur Prüfung eines Leistungsschalters - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, und ein Prüfsystem für einen Leistungsschalter (20), wobei die Erfindung insbesondere eine fehlerhafte Verschaltung des Prüfsystems mit einer Spannungsquelle (40) für den Leistungsschalter ermitteln kann. Dabei wird von dem Prüfsystem (10) ein Prüfsignal (14) an den Leistungsschalter (20) angelegt, welches unterhalb einer Schaltschwelle des Leistungsschalters (20) liegt. Falls der Leistungsschalter (20) nach Anlegen dieses Prüfsignals (14) auslöst, kann darauf geschlossen werden, dass das Prüfsystem (10) falsch verschaltet ist.

Description

Verfahren und Prüfsystem zur Prüfung eines Leistungsschalters

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Prüfgerät bzw. einPrüfsystem zur Prüfung eines Leistungsschalters.

Es existieren mehrere Arten von Prüfgeräten zur Prüfung von verschiedenenTypen von Schaltern, die im Nieder-, Mittel- und Hochspannungsbereichbetrieben werden. Ein Beispiel für derartige Schalter sind Leistungsschalter.

Leistungsschalter, welche auch als Hochspannungsschalter oder "CircuitBreaker" bezeichnet werden, sind spezielle Schalter, welche für hohe Strömeausgelegt sind. In energietechnischen Anlagen, wie z.B.Energieerzeugungsanlagen wie Kraftwerken oder Energieübertragungsanlagen,schalten Leistungsschalter nicht nur Betriebsströme, sondern bei Fehlern auchhohe Überlastströme oder Kurzschlussströme. Leistungsschalter können sowohlzum Einschalten dieser Ströme als auch zum Ausschalten der Ströme verwendetwerden. Ein Leistungsschalter umfasst üblicherweise einen Schaltkontakt undeinen Steuerantrieb, welcher den Schaltkontakt mechanisch antreibt. DerSteuerantrieb kann beispielsweise Federantriebe oder Druckluftantriebeumfassen, welche mechanische Energie speichern, die zum schnellen Schaltendes Schaltkontakts verwendet wird. Die Feder- oder Druckluftantriebe könnenbeispielsweise mit elektrischen Antrieben vorgespannt oder „aufgeladen“ werden.Das Freigeben der gespeicherten mechanischen Energie zum Schalten desSchaltkontakts kann über sogenannte Auslösespulen, welche elektrischangesteuert werden, erfolgen. In den elektrischen Anlagen gibt es üblicherweiseeine Stationsbatterie, die eine Gleichspannung (DC-Spannung) zwischen 48 und220V zur Verfügung stellt, um die Auslösespulen mit Energie zu versorgen. ZumÖffnen oder Schließen wird dann lediglich noch ein potentialfreier Relaiskontaktbenötigt. Im Betrieb kommen die Kommandos zum Öffnen oder Schließenüblicherweise von Schutzrelais oder der Leittechnik.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff„Leistungsschalter“ auch Lastschalter, Trenner oder Erdungstrenner verstanden.

Leistungsschalter sind zentrale Komponenten in elektrischen Schaltanlagen undmüssen daher in regelmäßigen Abständen gewartet und überprüft werden, umderen einwandfreie Funktion gewährleisten zu können. Bei der Durchführungeiner derartigen Prüfung erhält der Leistungsschalter über elektrische SignaleBefehle zum Aus- und Einschalten. Die Zeiten, die der Schalter zum Öffnen bzw.Schließen benötigt, werden von dem entsprechenden Prüfgerät gemessen, umzu beurteilen, ob der Schalter in einem ausreichend guten Zustand ist. DieEnergie, die zum Bewegen des Schalters benötigt wird, ist zum Zeitpunkt desBefehls bzw. des Aus- bzw. Einschaltsignals bereits im Schalter gespeichert,beispielsweise in einer Feder oder in unter Druck gesetztem Gas. Die Befehlewirken über eine Aus- bzw. Einschaltspule auf einen Klinkenmechanismus, derwiederum die gespeicherte Energie freisetzt und den Schalter bewegt. DieseAus- und Einschaltspulen haben jeweils eine festgelegte Nennspannung, bei dersie optimal funktionieren.

In den elektrischen Schaltanlagen befinden sich häufig eine oder mehreresogenannte Stationsbatterien, die die Leistungsschalter im Normalbetrieb mit derbenötigten Energie versorgen und somit die Spannung für die Ein- undAusschaltbefehle zur Verfügung stellen, welche über Tasten, Schutzgeräte oderdie Warte der Schaltanlage auf die Aus- bzw. Einschaltspulen des jeweiligenLeistungsschalters einwirken.

Wird ein Leistungsschalter geprüft, muss der Leistungsschalter während derPrüfung zumindest kurzzeitig mit Energie versorgt werden, um eingebauteEnergiespeicher, wie zum Beispiel Federn oder komprimiertes Gas, auf- odernachzuladen. Zusätzlich muss die gespeicherte Energie freigesetzt werden, umden Leistungsschalter effektiv zu aktivieren. Unter bestimmten Bedingungenkann die Prüfung auch ohne Energiespeicher durchgeführt werden. In diesemFall muss die Energie im Moment der Schalterbetätigung von außen zugeführtwerden. Für die oben beschriebenen Prüfungen werden häufig Prüfgeräte eingesetzt,welche die notwendige Energie bzw. Spannung von der Stationsbatterie abgreifen. Der Nachteil dieser Art der Prüfung ist, dass nur mit Nennspannunggeprüft werden kann und der Anschluss an die Stationsbatterie gefährlich seinkann. Daher besitzen modernere Prüfgeräte eine integrierte Spannungsquelle,um auch Prüfungen bei kleineren Spannungen sowie Anregetests, um dieminimale Spannung zu ermitteln, bei welcher der Schalter gerade noch arbeitenkann, durchführen zu können. Diese modernere Methode birgt jedoch das Risiko,dass die Spannung falsch angeschlossen werden kann und dadurch eineAuslösespule beschädigt werden könnte. Wird bei einer Anlage, die einengemeinsamen Minuspol umfasst, das Prüfgerät beispielsweise versehentlich anden Pluspol der Stationsbatterie und nicht an deren Minuspol angeschlossen, sowird an die Auslösespule nicht die Nennspannung, sondern die doppelteNennspannung angelegt. Dadurch könnte die Spule möglicherweise beschädigtoder zerstört werden.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren, einPrüfgerät bzw. ein Prüfsystem bereitzustellen, womit es möglich ist, vor dereigentlichen Prüfung des Leistungsschalters zu testen, ob das Prüfsystemkorrekt mit der jeweiligen Spannungsquelle, beispielsweise einer Stationsbatterieeiner entsprechenden elektrischen Schaltanlage, verschaltet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Prüfung einesLeistungsschalters nach Anspruch 1 und ein Prüfsystem nach Anspruch 7 gelöst.Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte und/oder bevorzugteAusführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Prüfung eines Leistungsschaltersbereitgestellt, wobei ein Prüfsystem mit dem Leistungsschalter und mit einerSpannungsquelle, vorzugsweise einer Stationsbatterie einer entsprechendenelektrischen Schaltanlage, verschaltet wird, um dem Leistungsschalter zurPrüfung ein Prüfsignal, vorzugsweise eine Prüfspannung, zuzuführen. DasPrüfsignal weist dabei einen Wert auf, welcher deutlich unterhalb einerSchaltschwelle des Leistungsschalters liegt. Anschließend wird dasAuslöseverhalten des Leistungsschalters bei dem angelegten Prüfsignal erfasstund ausgewertet. Wenn festgestellt wird, dass der Leistungsschalter bei dem angelegten Prüfsignal ausgelöst worden ist, wird auf eine fehlerhafteVerschaltung des Prüfsystems und insbesondere einen fehlerhaften Anschlussdes Prüfsystems an die Spannungsquelle geschlossen. Der Anschluss desPrüfsystems an die entsprechende elektrische Schaltanlage müsste in diesemFall überprüft werden. Dadurch kann vor der eigentlichen Funktionsprüfung desLeistungsschalters ein Hinweis auf eine fehlerhafte Verschaltung erhalten undsomit im Fehlerfalls rechtzeitig eingegriffen werden, ohne dass ein Schaden andem Leistungsschalter auftritt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff„Leistungsschalter“ auch Lastschalter, Trenneroder Erdungstrenner verstanden.

Zur Überprüfung der Verschaltung des Prüfsystems kann gemäß einemAusführungsbeispiel der Wert der Prüfspannung auf Null gesetzt werden. Wennder Leistungsschalter bei diesem Prüfspannungswert dennoch reagiert, muss einFehler im Prüfaufbau vorliegen.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann auch derAusgangsstrom des Prüfsystems gemessen und in Relation zu dem Wert derPrüfspannung gesetzt werden. Wenn der Wert des Ausgangsstroms deutlichgrößer ist als der Strom, der bei gegebener Prüfspannung zu erwarten wäre,kann das System auf einen Verschaltungsfehler schließen. Bei einerPrüfspannung von 0 V wäre beispielsweise ein Ausgangsstrom von etwa 0 A zuerwarten, wobei kleinere Einstreuungen im Milliamperebereich möglich undzulässig sind. Fließt jedoch ein signifikanter Ausgangsstrom, welcher einenbestimmten Schwellenwert, beispielsweise in der Größenordnung von 500 mA,übersteigt, kann mit Sicherheit auf einen Verdrahtungsfehler geschlossenwerden.

Die Überprüfung des Auslöseverhaltens des Leistungsschalters und dieErkennung einer fehlerhaften Verschaltung des Prüfsystems kann durch dieBedienperson, d.h. den Prüfer, oder automatisch durch das Prüfsystem bzw. dasentsprechende Prüfsystem erfolgen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird demzufolge auch ein Prüfsystem zurPrüfung eines Leistungsschalters bereitgestellt, welches ausgestaltet ist, um vorder eigentlichen Funktionsprüfung des Leistungsschalters, beispielsweise einerSchalterzeitmessung, ein Prüfsignal auszugeben, dessen Wert so gewählt ist,dass der Leistungsschalter normalerweise nicht auslösen dürfte, wobei dasPrüfsystem eine Mess- oder Auswertungseinheit umfasst, welche dasAuslöseverhalten des Leistungsschalters bei dem angelegten Prüfsignal erfasstund auf eine fehlerhafte Verschaltung schließt, falls die Messeinheit ein Auslösendes Leistungsschalters bei diesem Prüfsignal feststellt.

Das Prüfsystem kann diesbezüglich zur automatischen Durchführung des zuvorbeschriebenen Verfahrens ausgestaltet sein, wobei gemäß einerAusführungsform der Erfindung die Messeinheit des Prüfsystems den beiAnlegen der kleinen Prüfspannung auftretenden Ausgangsstrom erfasst und miteinem Schwellenwert vergleicht, um bei Überschreiten des Schwellenwerts aufeinen nicht korrekten Anschluss des Prüfsystems zu schließen und die weiterePrüfung des Leistungsschalters abzubrechen.

Im Folgenden werden erfindungsgemäße Ausführungsformen im Detail unterBezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Prüfsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegendenErfindung.

Fig. 2 zeigt eine Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform dervorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil einer elektrischen Schaltanlage mit einemLeistungsschalter 20, der über ein Schutzrelais 30 mit einer als Spannungsquellevorgesehenen Stationsbatterie 40 der Schaltanlage gekoppelt ist. ImNormalbetrieb stellt die Stationsbatterie 40 eine Versorgungsspannung für denLeistungsschalter 20 zur Verfügung, um den Leistungsschalter 20 wahlweise zuschließen bzw. zu öffnen. Schließt das Schutzrelais 30 einen Auslösekontaktoder Auslöseschalter 31, fließt Strom, und einer Auslösespule 21 des

Leistungsschalters 20 wird Energie zugeführt, so dass ein Hauptkontakt oderHauptschalter 22 des Leistungsschalters 20 geöffnet und der Leistungsschalterbetätigt werden kann. Alternativ kann es sich bei dem Auslöseelement 21 auchum jede beliebige Art eines Steuerantriebs, beispielsweise um einen elektrischenAntrieb mit Motor, einen mechanischen Antrieb oder einen Feder- oderDruckluftantrieb sowie Kombinationen davon, handeln, mit dessen Hilfe derHauptkontakt 22 betätigt werden kann.

Mit dem Leistungsschalter 20 ist ein Prüfsystem 10 gekoppelt, welches bei demdargestellten Ausführungsbeispiel eine variable Prüfspannungsquelle 11, einenAuslösekontakt oder Auslöseschalter 12 und eine Messeinheit 13 umfasst. Diedargestellten Komponenten des Prüfsystems 10 können in einem gemeinsamenGehäuse eines Prüfgeräts oder separat voneinander vorgesehen sein, so dassdas Prüfsystem 10 auch aus mehreren Geräten bestehen kann.

Die Prüfspannungsquelle 11 stellt eine Prüfspannung 14 zur Verfügung, die freiwählbar ist und bei Schließen des Auslösekontakts 12 an die Auslösespule 21des Leistungsschalters 20 angelegt wird. Die Auslösespule 21 desLeistungsschalters 20 wird somit von der Stationsbatterie 40 und/oder von demPrüfsystem 10 mit einer Spannung angesteuert.

Um den Leistungsschalter 20 zu prüfen, wird in einem bevorzugtenAusführungsbeispiel das Prüfsystem 10 über seine Ausgänge 15 und 16 wie inFig. 1 gezeigt mit der Stationsbatterie 40 und dem Leistungsschalter 20verschaltet. Dabei besitzt die Schaltanlage einen gemeinsamen Minuspol, d.h.der Minuspol der Stationsbatterie 40 ist mit der Auslösespule 21 desLeistungsschalters 20 direkt verbunden, und der Pluspol der Stationsbatterie 40ist über den Auslösekontakt 31 im Schutzrelais 30 mit der Auslösespule 21 desLeistungsschalters 20 verbunden.

Solange das Prüfsystem 10 mit dem Ausgang 15 korrekt ebenfalls am Minuspolder Stationsbatterie 40 angeschlossen ist, kann der Leistungsschalter 20 beiWahl einer sehr kleinen Prüfspannung 14 im Prüfsystem 10 nicht betätigtwerden. Bei der Wahl einer Prüfspannung 14 von beispielsweise 0 Volt würde bei einer korrekten Verschaltung des Prüfsystems 10 kein Strom fließen unddemzufolge der Leistungsschalter 20 auch nicht betätigt werden.

Wenn das Prüfsystem 10 mit dem Ausgang 15 irrtümlich an den Pluspol derStationsbatterie 40 angeschlossen ist, könnte auch bei Wahl einer sehr kleinenPrüfspannung, beispielsweise einer Prüfspannung von 0 Volt, derLeistungsschalter 20 normal betätigt werden, und am Ausgang 16 desPrüfsystems 10 würde ein normaler Arbeitsstrom fließen. Daran kann der Prüferund/oder das Prüfsystem 10 erkennen, dass die Verschaltung des Prüfsystems10 nicht korrekt ist.

Durch Auswertung des Auslöseverhaltens des Leistungsschalters 20 beiAnliegen einer derart geringen Prüfspannung 14, welche unter derSchaltschwelle des Leistungsschalters 20 liegt und demzufolge normalerweisenicht zur Auslösung des Leistungsschalters 22 führen dürfte, kann somit einefehlerhafte Verbindung vom Prüfsystem 10 mit dem Leistungsschalter 20 und derStationsbatterie 40 erkannt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispielist zu diesem Zweck die Messeinheit 13 vorgesehen, welche dasAuslöseverhalten des Leistungsschalters 20 überwacht und beispielsweise derartausgestaltet sein kann, dass sie den über die Ausgänge 15,16 des Prüfsystems10 bzw. über den Leistungsschalter 20 fließenden Strom erfasst und in Relationzu der anliegenden Prüfspannung 14 bewertet. Ist die gewählte Prüfspannung 14derart, dass normalerweise keine Auslösung des Leistungsschalters 20 zuerwarten wäre, wobei jedoch ein über einen geeignet gewählten Schwellenwertliegender Ausgangsstrom erfasst wird, schließt das Prüfsystem 10 bzw. dieMesseinheit 13 auf eine falsche Verschaltung des Prüfsystems 10.

Vor Durchführung der eigentlichen Funktionsprüfung des Leistungsschalters 20kann dann die Prüfung abgebrochen werden, um den Fehler zu korrigieren. Würde bei einer falschen Verschaltung des Prüfsystems 10 die Funktionsprüfungohne diesen zusätzlichen Prüfschritt durchgeführt werden, würde sich diePrüfspannung 14 des Prüfsystems 10 zur Spannung der Stationsbatterie 40addieren, und an der Auslösespule 21 oder dem Motor des Leistungsschalters 20 würde dann während der Prüfung die doppelte Prüfspannung anliegen, waszu einer Beschädigung des Leistungsschalters 20 führen könnte.

Fig. 2 zeigt eine Darstellung eines Verfahrens zur Prüfung einer Verschaltungeines Prüfsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

Dabei wird in einem ersten Schritt S1 das Prüfsystem mit einemLeistungsschalter und einer Stationsbatterie der entsprechenden elektrischenSchaltanlage gekoppelt.

In einem nächsten Schritt S2 wird ein geeigneter Wert für die Prüfspannung desPrüfsystems festgelegt. Dabei wird die Prüfspannung so gewählt, dass sieunterhalb einer Schaltschwelle des angeschlossenen Leistungsschalters liegt.Nun wird der Auslösekontakt im Prüfsystem (vgl. den in Fig. 1 gezeigtenAuslösekontakt 12) geschlossen und somit die Prüfspannung an denLeistungsschalter angelegt.

In einem Schritt S3 wird das sich bei dieser Prüfspannung einstellendeAuslöseverhalten des Leistungsschalters gemessen und ausgewertet. In einemAusführungsbeispiel kann hierzu der Ausgangsstrom des Prüfsystems mit derPrüfspannung in Relation gesetzt werden. Beispielsweise wäre bei einer 0V-Prüfspannung ein Stromfluss in der Größenordnung von 0 A zu erwarten. Fließtaber ein signifikanter Strom, beispielsweise von über 500 mA, so liegt ein Fehlerin der Verschaltung des Prüfsystems vor.

Ist das Auslöseverhalten bei der angelegten geringen Prüfspannung korrekt,stellt das Verfahren in einem Schritt S4 fest, dass die Verschaltung desPrüfsystems korrekt ist, so dass in einem Schritt S7 die eigentlicheFunktionsprüfung des Leistungsschalters durchgeführt werden kann.

Falls die Auswertung im Schritt S3 jedoch ergibt, dass das Auslöseverhaltennicht korrekt ist, stellt das Verfahren in einem Schritt S5 fest, dass dieVerschaltung des Prüfgerätes fehlerhaft ist, so dass in einem Schritt S7 ein

Abbruch der Prüfung erfolgt, um die Verschaltung des Prüfsystems vor dereigentlichen Funktionsprüfung zu korrigieren.

Claims (8)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Prüfung eines Leistungsschalters, mit folgenden Schritten:Koppeln eines Prüfsystems (10) mit einem Leistungsschalter (20), wobei derLeistungsschalter (20) im Normalbetrieb mit einer Versorgungsspannung einerSpannungsquelle (40) versorgt wird, Anlegen eines Prüfsignals (14) von dem Prüfsystem (10) an den Leistungsschalter (20), wobei das Prüfsignal (14) einen unterhalb einerSchaltschwelle des Leistungsschalters (20) liegenden Wert aufweist, undErfassen eines Auslöseverhaltens des Leistungsschalters (20) bei dem angelegten Prüfsignal (14), wobei auf eine falsche Verschaltung des Prüfsystems (10) mit der Spannungsquelle (40) geschlossen wird, falls der Leistungsschalter(20) bei dem angelegten Prüfsignal auslöst.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Prüfung des Leistungsschalters (20) vor einer Funktionsprüfung desLeistungsschalters (20) durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 wobei das Prüfsignal (14) eine Prüfspannung ist und der Wert des Prüfsignals (14) in etwa 0 Volt beträgt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Prüfsignal (14) eine Prüfspannung ist und ein Ausgangsstrom desPrüfgeräts (10) nach dem Anlegen der Prüfspannung (14) an denLeistungsschalter (20) gemessen und in Bezug auf die Prüfspannung bewertetwird, wobei auf eine falsche Verschaltung des Prüfsystems (10) mit derSpannungsquelle (40) geschlossen wird, falls der Ausgangsstrom des Prüfgeräts (10) einen Wert aufweist, welcher nicht in Relation zu dem Wert derPrüfspannung (14) steht.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei das Prüfsignal (14) eine Prüfspannung ist und ein Ausgangsstrom desPrüfsystems (10) nach dem Anlegen der Prüfspannung (14) an den Leistungsschalter (20) gemessen und mit einem Schwellenwert verglichen wird,wobei auf eine falsche Verschaltung des Prüfsystems (10) mit derSpannungsquelle (40) geschlossen wird, falls der Ausgangsstrom desPrüfsystems (10) den Schwellenwert überschreitet.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Spannungsquelle (40) eine Stationsbatterie einer elektrischenSchaltanlage, welche den Leistungsschalter (20) umfasst, ist.
7. 7. Prüfsystem zur Prüfung eines Leistungsschalters, wobei der Leistungsschalter (20) im Normalbetrieb mit einer Versorgungsspannung einer Spannungsquelle (40) versorgt wird, wobei das Prüfsystem (10) eine Prüfsignalquelle (11) umfasst, um ein Prüfsignal (14) für den Leistungsschalter (20) mit einem unterhalb einer Schaltschwelle des Leistungsschalters (20) liegenden Wert zu erzeugen, und wobei das Prüfsystem (10) eine Messeinheit (13) zum Erfassen eines Auslöseverhaltens des Leistungsschalters (20) bei dem angelegten Prüfsignal (14) umfasst, wobei die Messeinheit (13) derart ausgestaltet ist, dass sie auf eine falsche Verschaltung des Prüfsystems (10) mit der Spannungsquelle (40) schließt, falls der Leistungsschalter (20) bei dem angelegten Prüfsignal auslöst.
8. 8. Prüfsystem nach Anspruch 7, wobei das Prüfsystem (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem derAnsprüche 1-6 ausgestaltet ist. Zusammenfassung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren, und ein Prüfsystem für einenLeistungsschalter (20), wobei die Erfindung insbesondere eine fehlerhafteVerschaltung des Prüfsystems mit einer Spannungsquelle (40) für denLeistungsschalter ermitteln kann. Dabei wird von dem Prüfsystem (10) einPrüfsignal (14) an den Leistungsschalter (20) angelegt, welches unterhalb einerSchaltschwelle des Leistungsschalters (20) liegt. Falls der Leistungsschalter (20)nach Anlegen dieses Prüfsignals (14) auslöst, kann darauf geschlossen werden,dass das Prüfsystem (10) falsch verschaltet ist.