CH663857A5

CH663857A5 - Verfahren und vorrichtung zum feststellen mechanischer fehler eines leistungsschalters.

Info

Publication number: CH663857A5
Application number: CH2077/81A
Authority: CH
Inventors: Akira Aoyagi; Shinichi Ikeda
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co
Priority date: 1980-03-31
Filing date: 1981-03-26
Publication date: 1988-01-15
Also published as: DE3111546C2; FR2479550B1; JPS56138835A; JPH035013B2; DE3111546A1; US4433293A; FR2479550A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen mechanischer Fehler eines Leistungsschalters.

Etwa 90% der Störungen eines Leistungsschalters sind mechanischer Art, wie das Austreten von Luft, Gas oder Öl,

Bruch und arbeitsunfähiger Zustand oder mangelhafte Arbeitsweise des Leistungsschalters selbst oder einer zugehörigen Betätigungsvorrichtung. Das Austreten von Luft, Gas oder Öl kann mit einem Druckrelais festgestellt werden, das ein Alarmsignal erzeugt, während der betriebsunfähige Zustand oder eine mangelhafte Betätigung nicht festgestellt werden, bis solche Fehler tatsächlich auftreten, weil in den meisten Fällen verschiedene Elemente des Leistungsschalters sich nicht bewegen, die sich aber bewegen sollten, wenn in einem Leitungsnetz eine Störung auftritt.

In den vergangenen Jahren sind der Energiebedarf, die Netzspannung und damit die Schaltleistung der Leistungsschalter gewachsen, daher führt eine Störung eines nicht betriebssicheren Leistungsschalters zu einem schwerwiegenden Problem. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die in der Lage sind mechanische Fehler eines Leistungsschalters festzustellen, bevor Betriebsstörungen auftreten.

Durch die Erfindung soll auch ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung geschaffen werden, die in der Lage sind, richtig und mit hoher Genauigkeit mechanische Fehler eines Leistungsschalters festzustellen und Störungen wie langsame Bewegung, lose Verbindungen zwischen beweglichen Teilen oder eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes, sowie des Gleitwiderstan-des frühzeitig festzustellen.

Die mechanische Zuverlässigkeit eines Leistungsschalters wurde bisher lediglich gemäss den Vorschriften des Japanese Elektrotechnical Committee (JEC) - 181, 1975, oder durch 10 000 faches Wiederholen der Öffnungs- und Schliessbetäti-gungen geprüft. Wie allgemein bekannt, werden mit diesen Prüfungen Kontaktöffnungszeit, Hub des beweglichen Kontaktes, Kontaktschliesszeit, Arbeitsspannung usw. gleichzeitig gemessen. Ferner sind in bezug auf die Betriebsspannung, den Gasdruck und die Steuerspannung usw. Untersuchungen nicht nur bei Nennwerten, sondern auch bei Maximalwerten und Minimalwerten durchgeführt worden. Kombinationen dieser Werte sind auch in JEC- 181 definiert, so dass der Hersteller eines Leistungsschalters vor dem Transport diese Tests in Kombination durchführt, um die Zuverlässigkeit des Leistungsschalters zu bestätigen. Da aber der Leistungsschalter mit hoher Geschwindigkeit arbeiten muss, erfordert er eine grosse Betätigungskraft. Da der Anstieg der Betätigungskraft, der durch Abnutzung der gleitenden Teile oder der Schliessbewegung hervorgerufen wird, verhältnismässig klein ist, war es bisher unmöglich oder doch sehr schwierig, solche Bedingungen mit den bekannten Betätigungstests festzustellen. Ferner ist die Betätigung eines Leistungsschalters mit Stössen verbunden, welche Stiftverbindungen oder Lager lösen können. Solche Störungen waren bisher schwer zu einem frühen Zeitpunkt erkennbar. Die Schliessbewegung von gleitenden Teilen im Gehäuse 1 erzeugt Abrieb von Metallteilchen, die zu Erdungsfehlern führen. Ferner erhöht ein ungleichmässiger oder unrichtiger Eingriff des Fingerkontakts den elektrischen Widerstand und bewirkt somit eine örtliche Überhitzung.

Die Erfindung gibt ein Verfahren an, mit dem mechanische Fehler eines Leistungsschalters festgestellt werden können. Die Kontrolle wird durchgeführt nach einem Verfahren, welches die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist.

Die Erfindung gibt auch die Mittel an mit deren Hilfe das Verfahren durchgeführt werden kann. Diese Mittel sind im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 2 angegeben. Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Beispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten gekapselten Leistungsschalters, teilweise im Schnitt, auf den die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht eines Schalters mit Teilen einer erfindungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, die ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Beispiels der Messschaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Fehlermessvorrichtung nach der Erfindung, im Zusammenwirken mit dem Schalter und

Fig. 6 und 7 grafische Darstellungen, welche die mit dem erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung gemessenen Daten wiedergeben.

Das Gehäuse 1 eines gekapselten Gas- Leistungsschalters nach Figur 1 ist mit einem isolierenden Gas, wie SF6, gefüllt und, es enthält einen Leistungsschalter 2 allgemein bekannter Art. Isolierte Durchführungen 3 sind im Gehäuse 1 montiert, durch die die zu dem nicht dargestellten elektrischen Leitungsnetz führenden Verbindungen hindurchführen. Der Leistungsschalter 2 wird durch eine Betätigungsvorrichtung 5 an der Aus-senseite des Gehäuses 1 betätigt und zwar über eine isolierende s

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Stange 4 und die beiden mit der Welle 10 verbundenen Hebel 8 und 9. Die Welle 10 ist luftdicht aus dem unteren Gehäuseteil 1 herausgeführt und der Hebel 8 ist mit einem Ende der Welle 10 an der Aussenseite des Gehäuses verbunden. Die Betätigungsvorrichtung 5 ist mit Steuerventilen 6 und 7 für die Zufuhr und die Abfuhr von Druckluft in und aus dem Zylinder versehen.

In der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergebenden Fig. 2 sind Elemente, die denjenigen nach Fig. 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich enthält das Beispiel ein Drosselventil 11, das zum Öffnen des Leistungsschalters mit niedriger Geschwindigkeit und ein Drosselventil 12 das zum Schliessen des Leistungsschalters mit niedriger Geschwindigkeit verwendet wird. Wenn der bewegliche Kontakt des Leistungsschalters mit extrem niedriger Geschwindigkeit bewegt werden soll, könnten die Steuerventile 6 und 7 in den Figuren 1 und 2 gleichzeitig betätigt werden. Da aber in den meisten Fällen diese Steuerventile 6 und 7 allgemein für die Betätigung des Schalters mit hoher Geschwindigkeit ausgebildet sind, wäre eine solche Ausführung von schwerwiegenden technischen Problemen begleitet, infolge des Durchmessers des Arbeitszylinders und der Einstellung des dem Zylinder zugeführten Druckes.

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass zusätzliche Drosselventile 11 und 12 vorgesehen sind, die dazu dienen, den beweglichen Kontakt des Leistungsschalters zur Kontrolle mit niedriger Geschwindigkeit zu bewegen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 3 ist eine Betätigungsvorrichtung mit einem Kolben 15 und einem Zylinder 14 für niedrige Geschwindigkeit über eine Lasche 13 mit dem Kurbelarm 8 verbunden. An den gegenüberliegenden Enden des Zylinders 14 sind elektromagnetische Ventile 16 und 17 vorgesehen, die jeweils für die Öffnung und die Schliessung der Leistungsschalters mit niedriger Geschwindigkeit verwendet werden. Ein Druckwandler 18 ist für die Umwandlung der Druckdifferenz an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 15 in ein elektrisches Signal vorgesehen, das über Klemmen 19 abgegeben wird. Obgleich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Druckwandler 18 als Vorrichtung zum Messen der Betätigungskraft des Zylinders 14 für niedrige Geschwindigkeit vorgesehen ist, können auch irgendwelche anderen Druckmessvorrichtungen verwendet werden, beispielsweise eine Lastzelle, ein Dehnungsmesser oder dergleichen.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäss verwendeten Messvorrichtung, mit piezoelektrischen Vibrations-Beschleu-nigungs- Wandlern 20 bis 22, die an vorbestimmten Stellen der Antriebsvorrichtung 5 und des Gehäuses 1 (siehe Fig. 3) angeordnet sind und deren Ausgangssignale je einem Verstärker 23a bis 23c zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Druckdifferenzmessers 18 wird einem Verstärker 24 zugeführt, während das Ausgangssignal eines Potentiometers 25, welches den Hub der Betätigungsstange misst, einem Vertärker 26 zugeführt wird. Wenn erforderlich, werden diese Signale auf einem elektromagnetischen Oszilloskop 28 angezeigt, der als Monitor wirkt, oder sie werden unmittelbar auf einem X-Y (Rechteckkoordinaten) Rekorder 29 über einen Übertragungsschalter 27 wiedergegeben, der Umschalter S1 und S2 enthält, die wahlweise Ausgangssignale der Verstärker 23a bis 23c an das Oszilloskop 28 oder an den X-Y Rekorder 29 anlegen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung wird nun in bezug auf die Fig. 5, 6 und 7 beschrieben. In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind ein beweglicher Kontakt 32 des Leistungsschalters und der Betätigungsmechanismus 31 über einen Kupplungsstift 30 miteinander verbunden, und es ist die Betätigungsstange des Leistungsschalters in einem Lager 33 geführt. Eine die Öffnungsbewegung der Betätigungsstange hemmende Beschädigung ist mit 34 bezeichnet, während 35 der stationäre Kontakt ist.

Die Antriebsvorrichtung 14, 15 für niedrige Geschwindigkeit ist mit der Betätigungsstange eines zu prüfenden Leistungs-5 schalters verbunden, und es sind ein Druckdifferenzmesser 18, ein piezoelektrischer Vibrations- Beschleunigungs- Wandler 20 und ein Hubmesspotentiometer 25 an vorbestimmten Stellen geordnet. In Fig. 5 ist angenommen, dass die Beschädigung 34 die Schaltbewegung infolge der Reibung in der Führung 33 verzö-io gert, nachdem sich die Betätigungsstange über einen Hub Xi bewegt hat, und dass die Kontakte nach einem Hub von Xt geschlossen sind. Ein Pfeil A zeigt die Schliessrichtung. Fig. 6 zeigt eine grafische Darstellung der Vibrationsbeschleunigung und der Betätigungskraft, die durch die in Fig. 5 gezeigten ij Messgeräte unter normaler Bedingung frei von Störungen der Bewegung aufgenommen worden ist. Die Abszisse stellt den Schliesshub dar, während die Ordinate die Vibrationsbeschleunigung und die Betätigungskraft wiedergibt. Die Betätigungskraft zeigt einen grossen Anfangswert fSN auf Grund der Haft-20 reibung. Die Betätigungskraft erhält dann einen im wesentlichen konstanten Wert fa, bis die Kontakte nach einem Hub X2 geschlossen werden. Das Schliessen der Kontakte bedingt eine Reibungskraft fb- fa zwischen den Hüben X2 und Xt. Andererseits zeigt die Vibrationsbeschleunigungskurve einen im wesent-25 liehen konstanten Wert ausser zu Beginn und während des Hubes X2.

Fig. 7 zeigt eine grafische Darstellung, welche die Änderung der Daten bei einer Verzögerung der Bewegung infolge der Beschädigung 34 (Fig. 5) wiedergibt, bei Xi des Schliesshubes X 30 steigt die Betätigungskraft fa auf einen hohen Wert fa* an, und zwar auf Grund der Reibung, die durch die Beschädigung 34 hervorgerufen wird, während zur gleichen Zeit die Vibrationsbeschleunigung ebenfalls ansteigt. Zwischen den Hüben Xi und X2 steigt die Betätigungskraft auf einen hohen Wert und zwar 35 auf Grund der Reibung infolge der Beschädigung, und sie fällt dann ab auf einen normalen Wert. Bei dem Hub X2 steigt die Betätigungskraft leicht an und zwar auf Grund der Reibung beim Schliessen der Kontakte. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung nichts über eine Änderung des Hubes erwähnt 4o worden ist, ist es selbstverständlich, dass eine Nettoänderung der Betätigungskraft auf Grund der Änderung der Reibung eine grosse Änderung des Hubes hervorruft.

Anstelle einer dauernd auf dem Leistungsschalter montierten Antriebsvorrichtung für niedrige Geschwindigkeit kann diese 45 auch nur zur Zeit der Prüfung angebracht werden. Ferner kann anstelle einer Kontrolle über den gesamten Hub des beweglichen Kontaktes eine solche Kontrolle an irgendwelchen Punkten oder Abschnitten des Hubes durchgeführt werden, um ein Spiel oder eine andere Störung von beweglichen Teilen festzustellen.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung haben folgende Vorteile:

1. Da während einer Kontrolle eines Leistungsschalters mit kleinerer Betätigungskraft und kleinerer Betätigungsgeschwin-

55 digkeit als unter normalen Bedingungen, Auslassgeräusche geringer sind, werden Störungen der Messignale vermieden, die durch Vibrationen bei der Betätigung des Leistungsschalters hervorgerufen werden. Dies verbessert das Signal- Rausch- Verhältnis, so dass es möglich ist, Messignale mit hoher Genauigkeit zu erhalten.

2. Da die Betätigungsgeschwindigkeit gering ist, ist die Messzeit verlängert, wodurch eine Verstärkung der gemessenen Signale ermöglicht wird.

65 3. Die Kontrolle kann in üblicher Weise ohne Auseinandernehmen und Inspektion des Leistungsschalters erfolgen.

4. Ferner ist es möglich, mechanische Störungen, die zu

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schweren Fehlern führen können, zu einem frühen Zeitpunkt festzustellen, so dass die Zuverlässigkeit des Leistungsschalters verbessert werden kann. Nach dem bekannten Verfahren zur Kontrolle oder zur Inspektion mechanischer Störungen ist es erforderlich, den Leistungsschalter auseinanderzunehmen und s diesen nach der Inspektion wieder zusammenzusetzen. Das er-findungsgemässe Verfahren erlaubt nicht nur diese Arbeit und den entsprechenden Zeitaufwand zu vermeiden, sondern verhütet auch Störungen, die durch einen fehlerhaften Zusammenbau hervorgerufen werden können.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zum Feststellen mechanischer Fehler eines Lei-stungsschalters, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Teile des Leistungsschalters mit geringerer Antriebskraft und mit deutlich geringerer Schaltgeschwindigkeit als im Normalbetrieb betätigt werden, dass dabei gleichzeitig mehrere Prüfdaten bezüglich der Betätigungskraft und der Schaltgeschwindigkeit gemessen werden, und dass diese gemessenen Prüfdaten mit denjenigen Prüfdaten verglichen werden, die bei Betätigung eines Leistungsschalters ohne mechanische Fehler mit der genannten niedrigen Antriebskraft und geringerer Schaltgeschwindigkeit erhalten worden sind.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei einem gekapselten Leistungsschalter mit einem in einem abgedichteten Gehäuse enthaltenen bewegbaren Kontakt, mit einer Betätigungsvorrichtung für vorbestimmte Antriebskraft und Geschwindigkeit des bewegbaren Kontaktes, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmittel (11, 12, 14, 15) vorgesehen ist, mit welchem der bewegbare Kontakt (32) mit einer geringeren als die normale Antriebskraft und einer deutlich geringeren als die normale Schaltgeschwindigkeit antreibbar ist, und dass auf dem Gehäuse (1) mehrere abnehmbare Messeinheiten (18, 20, 21, 22, 25) montiert sind, die elektrische Signale abgeben, welche in Messdaten umsetzbar sind, und dass Anzeigevorrichtungen (28, 29) vorgesehen sind, welche einen Vergleich dieser Daten mit denjenigen eines mechanisch fehlerfreien Schalters ermöglichen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei einem gekapselten Gas-Leistungsschalter, dessen Betätigungsvorrichtung eine druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Anordnung (5) mit einem Einlassventil (6) für das Einlassen eines Arbeitsdruckmittels in den Zylinder unter Normaldruck und ein Auslassventil (7) enthält, und dass das genannte Antriebsmittel für den bewegbaren Kontakt (32) ein weiteres Einlassventil (11) der Kolben-Zylin-deranordnung (5) für den Einlass eines Arbeitsdruckmittels mit deutlich geringerem Druck als den Normaldruck umfasst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel eine zusätzliche Betätigungsvorrichtung (14, 15) umfasst für die Betätigung des bewegbaren Kontaktes (32) mit geringerer Kraft beziehungsweise geringerer Geschwindigkeit als die vorbestimmte Kraft und die vorbestimmte Schaltgeschwindigkeit .