DE102004002173A1

DE102004002173A1 - Verfahren zur Untersuchung eines Leistungsschalters

Info

Publication number: DE102004002173A1
Application number: DE200410002173
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Dipl.-Ing. Körber
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-08-04
Also published as: EP1555683A1; CN1645534A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung eines Leistungsschalters (2) mit einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück mit je einem Vorkontakt und einem Hauptkontakt, wobei das bewegliche Kontaktstück von einem steuerbaren Elektromotor (4) bewegt wird. Es wird ein Schaltvorgang mit einem vorgebbaren Bewegungsverlauf durchgeführt, wobei während des Schaltvorgangs Messwerte für den Antriebsstrom des Elektromotors (4) und/oder für den zurückgelegten Weg des beweglichen Kontaktstücks aufgenommen werden. Die aufgenommenen Messwerte werden zur Bewertung des Zustandes der Kontakte oder des Zustandes der Übertragungskette (6) herangezogen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung eines Leistungsschalters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Druckschrift EP 1147531 A1 ist bekannt, das bewegliche Kontaktstück eines Hoch- oder Mittelspannungsleistungsschalters mittels eines gesteuerten Elektromotors, beispielsweise mittels eines Schrittmotors oder Servomotors, anzutreiben. Der Elektromotor wird dabei von einer Steuereinheit angesteuert und überträgt Daten, wie beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit und die Position des Rotors, an die Steuereinheit. Somit ist eine ausreichend genaue Steuerung, beziehungsweise Regelung, des Elektromotors, und damit auch der Bewegung des beweglichen Kontaktstücks möglich.

Leistungsschalter weisen eine Vielzahl von Teilen auf, die einem kontinuierlichen Verschleiß unterliegen. Beispielsweise brennen die Vorkontakte des festen und beweglichen Kontaktstücks, welche auch als Lichtbogenkontakte bezeichnet werden, bedingt durch Lichtbögen, die während der Schaltvorgänge kurzzeitig anstehen, mit der Zeit ab. Auch andere, insbesondere bewegte Teile wie beispielsweise die Schaltstange, die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, können mit zunehmender Betriebsdauer und zunehmender Schaltspielzahl an Festigkeit einbüßen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches eine Untersuchung eines Leistungsschalters mit einfachen Mitteln gestattet.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Untersuchung eines Leistungsschalters mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Mit der Erfindung wird vorgesehen, mit einem Leistungsschalter einen Schaltvorgang mit einem vorgebbaren Bewegungsverlauf durchzuführen. Der Leistungsschalter, der ein feststehendes und ein bewegliches Kontaktstück mit je einem Vorkontakt und einem Hauptkontakt aufweist, wird von einem steuerbaren Elektromotor angetrieben. Während des Schaltvorgangs werden Messwerte für den Antriebsstrom des Elektromotors und/oder für den zurückgelegten Weg des beweglichen Kontaktstücks mittels einer Messvorrichtung aufgenommen. Anschließend wird eine Auswertung der aufgenommenen Messwerte durchgeführt. Insbesondere werden die aufgenommenen Messwerte zur Bewertung des Zustands der Kontakte oder zur Bewertung des Zustands der Übertragungskette herangezogen.

Bei dem Schaltvorgang kann es sich wahlweise um einen Einschaltvorgang, also eine Bewegung des beweglichen Kontaktstücks zu dem feststehenden Kontaktstück hin, oder um einen Ausschaltvorgang, also eine Bewegung des beweglichen Kontaktstücks von dem feststehenden Kontaktstück weg, handeln.

Die mit dieser Ausgestaltung der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine zusätzlichen Messgeräte und keine zusätzliche Verkabelung an dem zu untersuchenden Leistungsschalter benötigt werden. Der Antriebsstrom des Elektromotors wird von der Steuereinheit vorgegeben und wird vorteilhafterweise auch automatisch von der Steuereinheit gemessen. Der zurückgelegte Weg des Kontaktstücks ist indirekt durch die Position des Rotors des Elektromotors bestimmbar. Alle aufzunehmenden Messwerte werden vorteilhaft von der Steuereinheit des Elektromotors aufgenommen.

Zum Zweck der Dokumentation oder Archivierung können die aufgenommenen Messwerte gespeichert werden, beispielsweise in Form einer Tabelle oder Daten bank. Vor dem Speichern ist auch eine Datenaufbereitung, beispielsweise eine Diskretisierung, Digitalisierung oder Filterung, der Messwerte denkbar.

Im Normalbetrieb, das heißt, zum Zu- oder Abschalten eines Betriebsstromes von beispielsweise 1 kA mit einem Hochspannungsleistungsschalter in einem Hochspannungsnetz, ist die Dauer eines Schaltvorgangs vergleichsweise kurz, in der Regel kleiner als 100 ms. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Bewegungsverlauf mit einer konstanten, im Vergleich zum Normalbetrieb verringerten Geschwindigkeit vorgegeben, so dass ein Schaltvorgang mehrere Sekunden dauert. Eine solche langsame Bewegung gestattet eine genauere Ansteuerung des Elektromotors und die Aufnahme einer höheren Anzahl von Messwerten.

Eine besonders anschauliche Auswertung erhält man, indem aus den aufgenommenen Messwerten für den Antriebsstrom des Elektromotors ein Strom/Zeit-Diagramm erstellt wird. Durch die Erstellung eines solchen Diagramms werden die aufgenommenen Messwerte graphisch dargestellt, so dass eine separate Speicherung in Form einer Tabelle oder Datenbank nicht unbedingt erforderlich ist. Weiterhin ermöglicht ein Diagramm eine vergleichsweise einfache visuelle Überprüfung durch einen Bediener. Das erstellte Diagramm dient zur Bewertung des Zustands der Kontakte oder der Übertragungskette.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mittels des erstellten Strom/Zeit-Diagramms der Kontaktabbrand der Vorkontakte des Leistungsschalters ermittelt. Der Kontaktabbrand wird dabei durch Ermittlung des Zeitpunktes des ersten Anstiegs des Antriebsstromes bestimmt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mittels der aufgenommenen Messwerte für den Antriebsstrom des Elektromotors oder mittels des erstellten Strom/Zeit-Diagramms eine Unterbrechung der Übertragungskette vom Elektromotor zum beweglichen Kontaktstück, insbesondere ein Bruch der Schaltstange, erkannt. Das Messwerte können dabei sowohl während eines Schaltvorgangs mit einem Bewegungsverlauf mit verringerter Geschwindigkeit als auch im Normalbetrieb aufgenommen werden. Eine solche Unterbrechung wird insbesondere dann erkannt, wenn der Antriebsstrom einen festgelegten Grenzwert unterschreitet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Bewegungsverlauf mit einem konstanten Antriebsstrom des Elektromotors vorgebbar, wobei der Antriebsstrom kleiner als im Normalbetrieb ist. Wird für den Antriebsstrom beispielsweise ein Wert von 5% bis 20%, vorzugsweise 10%, des Wertes im Normalbetrieb vorgegeben, so dauert ein Schaltvorgang ebenfalls mehrere Sekunden und es kann eine höhere Anzahl von Messwerten aufgenommen werden.

Eine besonders anschauliche Auswertung erhält man, indem aus den aufgenommenen oder gespeicherten Messwerten für den zurückgelegten Weg des beweglichen Kontaktstücks ein Weg/Zeit-Diagramm erstellt wird. Ein solches Diagramm ermöglicht eine vergleichsweise einfache visuelle Überprüfung durch einen Bediener. Das erstellte Diagramm dient zur Bewertung des Zustands der Kontakte.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mittels des erstellten Weg/Zeit-Diagramms der Kontaktabbrand der Vorkontakte des Leistungsschalters ermittelt. Der Kontaktabbrand wird dabei durch Ermittlung des Zeitpunktes des ersten Abfallens der Steigung der Kurve bestimmt.

Vorteilhaft ist weiterhin, in einem ersten Verfahrensschritt, insbesondere bei Vorgabe eines langsamen Bewegungsverlaufs mit verringerter Geschwindigkeit und/oder mit verringertem Antriebsstrom, den zu untersuchenden Leistungsschalter spannungslos zu schalten. Derart entsteht während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein zusätzlicher Kontaktabbrand.

Vorteilhafterweise wird eine dynamische Widerstandsmessung zur Ermittlung des Zustands der Vor- und Hauptkontakte, insbesondere während einer Schalthandlung mit einem Bewegungsverlauf mit verringerter Geschwindigkeit oder mit verringertem Antriebsstrom, durchgeführt.

Während der dynamischen Widerstandsmessung wird eine Stromquelle an den Leistungsschalter angelegt. Anschließend wird ein Schaltvorgang, insbesondere ein Ausschaltvorgang, durchgeführt. Während des Schaltvorgangs werden Messwerte für den durch den Leistungsschalter fließenden Strom und/oder für den Spannungsabfall an der Schaltstrecke aufgenommen. Die aufgenommenen Messwerte werden zur Bewertung des Zustands der Kontakte herangezogen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Auswertung der aufgenommenen Messwerte direkt in der Steuereinheit des Elektromotors. Somit ist während des Betriebs eines Leistungsschalters eine ständige Überwachung der Übertragungskette, insbesondere der Schaltstange, ermöglicht.

In einer weiteren Ausgestaltungsform ist zur Auswertung der aufgenommenen Messwerte eine separate Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen, welche mit der Steuereinheit des Elektromotors verbunden ist. Dabei werden beispielsweise die von der Steuereinheit aufgenommenen Messwerte für den Antriebsstrom und/oder den Weg des beweglichen Kontaktstücks von der Steuereinheit zu der Datenverarbeitungseinheit übertragen, welche die Erstellung eines Diagramms vornimmt. Alternativ wird ein Diagramm in der Steuereinheit erstellt und zu der Datenverarbeitungseinheit übertragen, welche das erstellte Diagramm an einem Bildschirm graphisch darstellt oder ausdruckt.

Alternativ zur Erstellung eines Strom/Zeit-Diagramms oder eines Weg/Zeit-Diagrammsist auch eine numerische Auswertung der aufgenommenen Messwerte möglich. Numerische Auswertung bedeutet, dass die gesuchten Größen, beispielsweise der Kontaktabbrand der Vorkontakte, aus den Zahlenwerten der aufgenommenen Messwerte berechnet werden. Ebenso ist aus den Zahlenwerten der aufgenommenen Messwerte eine Unterbrechung der Übertragungskette erkennbar. Eine solche numerische Auswertung kann beispielsweise in der Steuereinheit oder in einer daran angeschlossenen Datenverarbeitungseinheit durchgeführt werden.

Anhand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, werden die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung, sowie weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 ein Strom/Zeit-Diagramm,
3 ein Weg/Zeit-Diagramm und
4 ein Diagramm einer dynamischen Widerstandsmessung.
In 1 ist schematisch eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Ein bewegliches Kontaktstück eines Leistungsschalters 2 wird mittels einer Übertragungskette 6 von einem steuerbaren Elektromotor 4 angetrieben. Die Übertragungskette 6 weist dabei neben einer Schaltstange zum direkten Antrieb des beweglichen Kontaktstücks noch weitere Komponenten, beispielsweise ein Getriebe auf. Der Elektromotor 4 ist hier als Servomotor ausgeführt, er kann auch ohne weiteres oder als Schrittmotor ausgestaltet sein.
Als Leistungsschalter 2 kommen Hoch- und Mittelspannungsleistungsschalter in Betracht. Hochspannungsleistungsschalter sind dabei für Betriebsspannungen von mehr als 100 kV und Betriebsströme von etwa 600 A bis 3.000 A ausgelegt. Die Dauer eines Schaltvorgangs beträgt in der Regel zwischen 10 und 100 ms. Mittelspannungsleistungsschalter sind hingegen für Betriebsspannungen von etwa 1 kV bis 100 kV und Betriebsströme von etwa 600 A bis 4.000 A ausgelegt. Die Dauer eines Schaltvorgangs beträgt in der Regel zwischen 10 und 100 ms.
Der Elektromotor 4 wird von einer Steuereinheit 8 angesteuert, welche den Antriebsstrom für den Elektromotor 4 vorgibt. Der Elektromotor 4 überträgt auch Daten, wie Winkelgeschwindigkeit und Position des Rotors, an die Steuereinheit 8. Zur Erstellung und/oder zur Darstellung und/oder zur Ausgabe von erstellten Diagrammen ist eine separate Datenverarbeitungseinrichtung 9 vorgesehen, welche mit der Steuereinheit 8 verbunden ist, und an welche die Steuereinheit 8 Daten überträgt.
Jede Position des Rotors des Elektromotors 4 entspricht einer eindeutigen Position des beweglichen Kontaktstücks des Leistungsschalters 2.
In 2 ist ein Strom/Zeit-Diagramm dargestellt, das den Verlauf eines Antriebsstroms Ia des Elektromotors 4 während eines Einschaltvorgangs zeigt. Der Einschaltvorgang erfolgt mit einem Bewegungsverlauf mit annähernd konstanter Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit ist im Vergleich zum Normalbetrieb verringert, und der Einschaltvorgang, nämlich von einem Zeitpunkt T02 bis zu einem Zeitpunkt T52, dauert mehrere, beispielsweise fünf bis zehn, Sekunden. Auf der Abszisse ist dabei eine Zeit t und auf der Ordinate der Antriebsstrom Ia aufgetragen.
Der besagte Bewegungsverlauf wird durch eine Regelung des Antriebsstroms erreicht. Der Elektromotor 4 überträgt Daten für die aktuelle Position des Rotors an die Steuereinheit 8. Die Steuereinheit 8 regelt den Antriebsstrom derart, dass der vorgegebene Bewegungsverlauf eingehalten wird. Das bewegliche Kontaktstück wird also mit konstanter Geschwindigkeit zum festen Kontaktstück hin bewegt.
Bis zu dem Zeitpunkt T02 ist der Leistungsschalter 2 ausgeschaltet. Im Zeitpunkt T02 beginnt der Einschaltvorgang. Zwischen dem Zeitpunkt T02 und einem Zeitpunkt T12 ist eine annähernd konstante Reibung zu überwinden, welche unter anderem von dem Getriebe, den Durchführungen und der Schaltkammer des Leistungsschalters 2 verursacht wird. Hierfür muss von dem Elektromotor ein konstantes Drehmoment aufgebracht werden, welches annähernd proportional zu dem Antriebsstrom ist. Der Antriebsstrom ist zwischen dem Zeitpunkt T02 und dem Zeitpunkt T12 annähernd konstant.
Zu dem Zeitpunkt T12 berühren sich die Vorkontakte des beweglichen und des festen Kontaktstücks, die auch als Lichtbogenkontakte bezeichnet werden. Der Elektromotor 4 muss nun einen zusätzlichen mechanischen Widerstand überwinden. Das erforderliche Drehmoment und der Antriebsstrom Ia steigen an. Zu einem Zeitpunkt T22 ist die Kontaktierung der Vorkontakte vollständig erfolgt. Im einem Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt T22 und einem Zeitpunkt T32 sind die zu überwindende Reibung und auch der Antriebsstrom Ia wieder konstant.
Zu dem Zeitpunkt T32 berühren sich die Hauptkontakte des beweglichen und des festen Kontaktstücks. Der Elektromotor 4 muss einen weiteren mechanischen Widerstand überwinden und der erforderliche Antriebsstrom steigt wiederum an. Zu einem Zeitpunkt T42 ist die Kontaktierung der Hauptkontakte vollständig erfolgt, und im Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt T42 und einem Zeitpunkt T52 sind die zu überwindende Reibung und der Antriebsstrom Ia wieder konstant. Zu dem Zeitpunkt T52 ist der Leistungsschalter 2 eingeschaltet und der Einschaltvorgang ist damit abgeschlossen.
Der Kontaktabbrand der Vorkontakte wird aus der Zeitspanne von dem Zeitpunkt T02 bis zu dem Zeitpunkt T12, das heißt, aus der Zeitspanne vom Beginn des Einschaltvorgangs bis zum ersten Anstieg des Antriebsstroms Ia, bestimmt. Ein größerer Kontaktabbrand bewirkt, dass das bewegliche Kontaktstück einen größeren Weg bis zur Berührung der Vorkontakte zurücklegen muss, und dass die Zeitspanne von dem Zeitpunkt T02 bis zu dem Zeitpunkt T12 größer wird. Wenn diese Zeitspanne einen bestimmten, vorgegebenen Wert übersteigt, so ist eine Verschleißgrenze erreicht und die Kontakte sind auszuwechseln.
Bei neuen, nicht verschlissenen Vorkontakten findet die Berührung zu einem Zeitpunkt Tn2 statt. Dieser Wert ist aus einer Messung bekannt, die im Neuzustand durchgeführt worden ist. Der Kontaktabbrand lässt sich quantitativ aus der Zeitdifferenz T12–Tn2, also aus der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt Tn2 und dem Zeitpunkt T12, berechnen. Der Kontaktabbrand ergibt sich durch Multiplikation dieser Zeitdifferenz mit der vorgegebenen konstanten Geschwindigkeit, mit der das bewegliche Kontaktstück zum festen Kontaktstück hin bewegt wird. Eine Verschleißgrenze ist in der Regel bei einem Kontaktabbrand von etwa zwei bis drei Millimeter erreicht.
Aus der Größe des Antriebsstromes sind Fehler in der Übertragungskette 6 erkennbar. Sinkt der Wert des Antriebsstromes unter einen vorgegebenen Minimalwert Imin, so bedeutet dies, dass der Elektromotor 4 ein kleineres Drehmoment aufbringen muss. Durch den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird erkannt, dass nicht die vollständige Übertragungskette 6 einschließlich des beweglichen Kontaktstücks des Leistungsschalters 2 angetrieben wird. Es liegt hier nämlich eine Unterbrechung der Übertragungskette 6, beispielsweise ein Bruch der Schaltstange, vor.
Übersteigt der Wert des Antriebsstromes hingegen einen vorgegebenen Maximalwert Imax, so muss der Elektromotor eine erhöhte Reibung überwinden. Eine mögliche Ursache hierfür ist zunehmender Verschleiß in der Übertragungskette 6, beispielsweise in dem Getriebe, einer Durchführung oder einer Kontaktbahn.
Die Auswertung der Größe des Antriebsstromes zur Erkennung von Fehlern in der Übertragungskette 6 ist dabei sowohl mittels eines Strom/Zeit-Diagramms möglich, welches bei konstanter, verringerter Geschwindigkeit erstellt wurde, als auch mittels eines Strom/Zeit-Diagramms, welches im Normalbetrieb erstellt wurde.
In 3 ist ein Weg/Zeit-Diagramm dargestellt, das den Weg des beweglichen Kontaktstücks des Leistungsschalters 2 während eines Einschaltvorgangs zeigt. Der Einschaltvorgang erfolgt mit einem Bewegungsverlauf mit annähernd konstantem Antriebsstrom. Der Antriebsstrom, der annähernd proportional zum Drehmoment des Elektromotors 4 ist, ist im Vergleich zum Normalbetrieb verringert. Im Normalbetrieb hat der Antriebsstrom eine Größe von etwa 100 – 300 A. In diesem Beispiel wird der Antriebsstrom auf etwa 10% des Wertes im Normalbetrieb, also auf etwa 20 A reduziert. Ein Einschaltvorgang dauert somit ein vielfaches der Zeitdauer, die im Normalbetrieb benötigt wird, beispielsweise fünf bis zehn Sekunden.
Auf der Abszisse ist die Zeit t und auf der Ordinate ein Weg s des beweglichen Kontaktstücks des Leistungsschalters 2 aufgetragen. Der Weg s des beweglichen Kontaktstücks wird in diesem Beispiel indirekt über die Position des Rotors des Elektromotors 4 bestimmt. Der Weg s kann jedoch auch mittels eines separaten Wegaufnehmers aufgenommen werden.
Bis zu einem Zeitpunkt T03 befindet sich das bewegliche Kontaktstück in einer Position S0, in welcher der Leistungsschalter 2 ausgeschaltet ist. Im Zeitpunkt T03 beginnt der Einschaltvorgang. In einem Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt T03 und einem Zeitpunkt T13 ist eine konstante Reibung zu überwinden, und es ergibt sich eine Bewegung mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit. Im Diagramm ist dies durch eine Gerade mit konstanter Steigung erkennbar.
Zu dem Zeitpunkt T13 befindet sich das bewegliche Kontaktstück in einer Position S1, in welcher sich die Vorkontakte berühren. Ab dem Zeitpunkt T13 ist ein zusätzlicher mechanischer Widerstand zu überwinden, und die Bewegung wird verlangsamt. Zu einem Zeitpunkt T23, in dem sich das bewegliche Kontaktstück in einer Position S2 befindet, ist die Kontaktierung vollständig erfolgt und im nachfolgenden Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt T23 und einem Zeitpunkt T33 sind die Reibung und die Geschwindigkeit wieder konstant.
Zu einem Zeitpunkt T33 befindet sich das bewegliche Kontaktstück in einer Position S3 und die Hauptkontakte berühren sich. Es ist ein weiterer mechanischer Widerstand zu überwinden und die Bewegung wird verlangsamt. Ab einem Zeitpunkt T43, wenn die Kontaktierung der Hauptkontakte erfolgt ist und das bewegliche Kontaktstück sich in einer Position S4 befindet, sind die Reibung und die Geschwindigkeit des beweglichen Kontaktstücks wieder konstant. Zu einem Zeitpunkt T53 befindet sich das bewegliche Kontaktstück in einer Position S5, in welcher der Leistungsschalter 2 eingeschaltet ist.
Der Kontaktabbrand der Vorkontakte wird aus der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt T03 und dem Zeitpunkt T13, das heißt, aus der Zeitspanne von Beginn des Einschaltvorgangs bis zu dem ersten Abfallen der Steigung der Kurve, bestimmt. Wenn der zum Zeitpunkt T13 zugehörige Wert S1, welcher die Position des beweglichen Kontaktstücks bei Berührung der Vorkontakte angibt, einen bestimmten, vorgegebenen Wert übersteigt, so ist die Verschleißgrenze erreicht.
Findet bei neuen, nicht verschlissenen Vorkontakten die Berührung beispielsweise zu einem Zeitpunkt Tn3 und bei einer Position Sn statt, so ergibt sich der Kontaktabbrand quantitativ als Differenz S1–Sn, also als Weg zwischen der Position S1 und der Position Sn.
In 4 ist ein Diagramm einer dynamischen elektrischen Widerstandsmessung während eines Ausschaltvorgangs dargestellt. Der Ausschaltvorgang findet dabei mit einem Bewegungsverlauf mit konstanter, verringerter Geschwindigkeit statt.
Zu Beginn der dynamischen Widerstandsmessung wird eine Stromquelle an den geschlossenen Leistungsschalter 2 angelegt, die einen annähernd konstanten Strom, beispielsweise Gleichstrom, einspeist. Während des Ausschaltvorgangs werden ein durch den Leistungsschalter 2 fließender Strom Id und der Spannungsabfall über der Schaltstrecke gemessen. Dieser Spannungsabfall, welcher der Spannung zwischen dem beweglichen und dem festen Kontaktstück entspricht, wird im folgenden als Spannung Ud bezeichnet. Auf der Abszisse des Diagramms ist die Zeit t und auf der Ordinate sind der Strom Id durch den Leistungsschalter 2 und die Spannung Ud am Leistungsschalter 2 aufgetragen.
Die Verläufe der Spannung Ud und des Stromes Id während des Ausschaltvorgangs geben Aufschluss über den Zustand der Vor- und Hauptkontakte. Zu einem Zeitpunkt T54 ist der Leistungsschalter 2 geschlossen, die Spannung Ud ist annähernd Null und der Strom Id ist maximal.
Zu einem Zeitpunkt T34, zu dem die Trennung der Hauptkontakte stattfindet, steigt die Spannung Ud kurzzeitig in Form eines Impulses an. Zu einem Zeitpunkt T14, zu dem die Trennung der Vorkontakte des festen und des beweglichen Kontaktstücks erfolgt, steigt die Spannung Ud auf einen maximalem Wert an und der Strom Id fällt auf Null. Zu einem Zeitpunkt T04 ist der Leistungsschalter ausgeschaltet, die Spannung Ud ist maximal und der Strom Id ist gleich Null.
Der Kontaktabbrand kann aus der Zeitspanne von dem Zeitpunkt T14 bis zu dem Zeitpunkt T04 bestimmt werden. Wenn diese Zeitspanne einen bestimmten, vorgegebenen Wert übersteigt, so ist eine Verschleißgrenze erreicht und die Kontakte sind auszuwechseln.
Alternativ ist auf der Abszisse der Weg s des beweglichen Kontaktstücks des Leistungsschalters 2 auftragbar. Aus einem solchen Diagramm sind die Positionen der Trennung der Vor- und Hauptkontakte direkt ablesbar.
Eine dynamische Widerstandsmessung ist auch mit einem Schaltvorgang im Normalbetrieb oder mit einem Bewegungsverlauf mit verringertem Antriebsstrom durchführbar.

2:: Leistungsschalter
4:: Elektromotor
6:: Übertragungskette
8:: Steuereinheit
9:: Datenverarbeitungseinrichtung
Ia:: Antriebsstrom
Imax:: maximaler Strom
Imin:: minimaler Strom
t:: Zeit
T02, T03, T04:: Leistungsschalter ausgeschaltet
T12, T13:: Zeitpunkt der Berührung der Vorkontakte
T22, T23:: Zeitpunkt der vollständigen Kontaktierung der Vorkontakte
T32, T33:: Zeitpunkt der Berührung der Hauptkontakte
T42, T43:: Zeitpunkt der vollständigen Kontaktierung der Hauptkontakte
T52, T53, T54:: Leistungsschalter eingeschaltet
Tn2, Tn3:: Zeitpunkt der Berührung der Vorkontakte ohne Verschleiß
T14:: Zeitpunkt der Trennung der Vorkontakte
T34:: Zeitpunkt der Trennung der Hauptkontakte
s:: Weg
S0:: Position bei ausgeschaltetem Leistungsschalter
S1:: Position bei Berührung der Vorkontakte
S2:: Position bei vollständiger Kontaktierung der Vorkontakte
S3:: Position bei Berührung der Hauptkontakte
S4:: Position bei vollständiger Kontaktierung der Hauptkontakte
S5:: Position bei eingeschaltetem Leistungsschalter
Sn:: Position bei Berührung der Vorkontakte ohne Verschleiß
Ud:: Spannung am Leistungsschalter
Id:: Strom durch den Leistungsschalter

Claims

Verfahren zur Untersuchung eines Leistungsschalters (2) mit mindestens einem feststehenden Kontaktstück und mit mindestens einem beweglichen Kontaktstück, das von einem steuerbaren Elektromotor (4) bewegt wird, wobei das feststehende Kontaktstück und das bewegliche Kontaktstück je einen Vorkontakt und je einen Hauptkontakt aufweisen, wobei ein Schaltvorgang mit einem vorgebbaren Bewegungsverlauf durchgeführt wird, und wobei während des Schaltvorgangs Messwerte für den Antriebsstrom des Elektromotors (4) und/oder für den zurückgelegten Weg des beweglichen Kontaktstücks mittels einer Messvorrichtung aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet dass die aufgenommenen Messwerte zur Bewertung des Zustandes der Kontakte oder zur Bewertung des Zustandes der Übertragungskette (6) herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen Messwerte unmittelbar oder nach einer Datenaufbereitung gespeichert werden, bevor die Bewertung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungsverlauf mit annähernd konstanter, im Vergleich zum Normalbetrieb geringerer, Geschwindigkeit vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den aufgenommenen oder gespeicherten Messwerten für den Antriebsstrom des Elektromotors (4) ein Strom/Zeit-Diagramm als Bewertung des Zustandes der Kontakte oder als Bewertung des Zustandes der Übertragungskette (6) erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des erstellten Strom/Zeit-Diagramms, insbesondere durch Ermittlung des Zeitpunkts des ersten Anstiegs des Antriebsstroms, der Kontaktabbrand der Vorkontakte ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des erstellten Strom/Zeit-Diagramms, insbesondere bei Unterschreitung eines festgelegten Grenzwertes für den Antriebsstrom, eine Unterbrechung der Übertragungskette (6), insbesondere ein Bruch der Schaltstange, erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungsverlauf mit annähernd konstantem, im Vergleich zum Normalbetrieb geringerem, Antriebsstrom vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den aufgenommenen oder gespeicherten Messwerten für den zurückgelegten Weg des beweglichen Kontaktstücks ein Weg/Zeit-Diagramm als Bewertung des Zustandes der Kontakte erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des erstellten Weg/Zeit-Diagramms, insbesondere durch Ermittlung des Zeitpunktes des ersten Abfallens der Steigung der Kurve des Weg/Zeit-Diagramms, der Kontaktabbrand der Vorkontakte ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Verfahrensschritt der Leistungsschalter (2) spannungslos geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schaltvorgangs zusätzlich eine dynamische Widerstandsmessung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Widerstandsmessung folgende Schritte umfasst: – eine Stromquelle wird an den Leistungsschalter (2) angelegt, – während des Schaltvorgangs werden Messwerte für den durch den Leistungsschalter (2) fließenden Strom und/oder für den Spannungsabfall an der Schaltstrecke aufgenommen, und – die aufgenommenen Messwerte werden zur Bewertung des Zustands der Kontakte herangezogen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte von der Steuereinheit (8) des Elektromotors (4) aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenaufbereitung und/oder die Speicherung der aufgenommenen Messwerte und/oder die Bewertung des Zustandes der Kontakte und/oder die Bewertung des Zustandes der Übertragungskette (6) in der Steuereinheit (8) des Elektromotors (4) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenaufbereitung und/oder die Speicherung der aufgenommenen Messwerte und/oder die Bewertung des Zustandes der Kontakte und/oder die Bewertung des Zustandes der Übertragungskette (6) in einer mit der Steuereinheit (8) des Elektromotors (4) verbundenen Datenverarbeitungseinrichtung (9) durchgeführt wird.