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Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Anordnung zur Schaltzeitmessung eines Leistungsschalters, insbesondere in einer SF6-gekapselten Schaltanlage zur Wiederholungsprüfung.
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Zur Durchführung vorgeschriebener Wiederholungsprüfungen der Schaltzeiten von Leistungsschaltern in Hochspannungsanlagen, die insbesondere auf Gleichlauf zwischen den Phasen der Hochspannung ausgewertet werden, stehen nach dem Stand der Technik Schaltzeitmessgeräte mit einem Prüfsignalgeber zur Verfügung, der für jede Phase der Hochspannung in einem Messkanal eine Kleinspannung von z. B. 24 Volt Gleichspannung erzeugt, die an die zu untersuchende Unterbrechereinheit für eine Phase des Leistungsschalters angelegt wird. Der Leistungsschalter bzw. die Unterbrechereinheiten ist bzw. sind dabei von der Hochspannungsumgebung, insbesondere einer Sammelschiene, durch einen Trennschalter getrennt. Außerdem kann ein Abgangstrennschalter abgangsseitig an dem Leistungsschalter in Trennstellung sein. Zur Schaltzeitmessung bei einer Wiederholungsprüfung wird auf die galvanische Kontaktgabe bzw. -trennung der Unterbrechereinheit abgestellt, d. h. es wird die Schaltzeit ermittelt, die zwischen einem Schaltbefehl und einer Kontakttrennung bei einem Ausschaltvorgang bzw. einer Kontaktgabe bei einem Einschaltvorgang abläuft. Hierzu wird nach dem Schaltbefehl bei Überschreiten eines definierten Stromschwellwertes auf Kontaktgabe entschieden. Vor Durchführung einer solchen Messung, die eine Messung der Eigenzeiten des Leistungsschalters ist, muss die Schaltanlage, die die zu untersuchenden Unterbrechereinheiten bzw. den Leistungsschalter umfasst, spannungsfrei geschaltet werden und die Schaltkammern des Leistungsschalters müssen zum Anschluss der Messleitungen des Schaltzeitmessgeräts mit Prüfsignalgeber zugänglich sein.
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Eine entsprechende bekannte Prüfschaltung ist in 1 dargestellt. In dieser sind die Kanäle A, B und C zur phasenselektiven Schaltzeitmessung Bestandteile eines Schaltzeitmessgeräts mit Prüfsignalgeber, der die oben erwähnte Kleinspannung in jeweils einen dieser Messkanäle erzeugt. In 1 ist die Prüfschaltung in dem zur Schaltzeitmessung bereiten Zustand gezeigt, in dem jeder der Messkanäle A, B, C mit je einer Messleitung an den Unterbrecher des Leistungsschalters Q0 sammelschienenseitig und abgangsseitig angeschlossen ist, wobei ein Trennschalter Q1 zur Sammelschiene SS und ein Abgangstrennschalter Q9 in Trennstellung sind.
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In 1 nicht dargestellt sind eine in Vorbereitung der Schaltzeitmessung entfernte Kapselung einer typischen SF6-gekapselten Schaltanlage, die alle Hochspannungskomponenten in einem gasdichten Behälter einschließt, Schaltkammern des Leistungsschalters Q0 sowie Sicherheitserdungen.
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Die Schaltkammern des Leistungsschalters Q0 sind zum Anschluss der Messleitungen oftmals nur nach umständlicher Demontage von Anlagenteilen, die im schlimmsten Fall sogar zerstört werden, zugänglich. Auch ergibt sich die Notwendigkeit, Kabelendverschlüsse zu lösen, die zu diesem Zweck nicht geeignet ausgebildet und/oder angeordnet sein können.
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In anderem Zusammenhang, nämlich um bei gekapselten Schaltanlagen gemäß einer Vorschrift (VDE 0105) feststellen zu können, ob abgangsseitig Spannungsfreiheit herrscht oder nicht, ist es bekannt, kapazitive Schnittstellen (VDS-Schnittstellen) vorzusehen, die außerhalb der Kapselung bzw. des gasdichten Behälters einer gekapselten Schaltanlage zugänglich sind. Die Schnittstellen werden bisher ausschließlich zum Anschluss von Spannungsprüfern, die stationäre Spannungen erfassen, eingesetzt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schaltzeitmessung eines Leistungsschalters, insbesondere in einer SF6-gekapselten Schaltanlage zur Wiederholungsprüfung vorzuschlagen, welches keinen Anschluss von Messleitungen an Hauptkontakte des Leistungsschalters erfordert und somit ohne Manipulationen an Kabelendverschlüssen und Demontage von Anlagenteilen durchgeführt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Schaltzeitmessung eines Leistungsschalters, insbesondere in einer SF6-gekapselten Schaltanlage zur Wiederholungsprüfung, dadurch aus, dass der Leistungsschalter zumindest während der Schaltzeitmessung mit der Anlagenspannung beaufschlagt wird und dass die abgangsseitige Spannung an den Leistungsschalter mittels einer kapazitiven Schnittstelle phasenselektiv erfasst und in Kleinsignale umgesetzt wird, die mittels eines aufzeichnenden/speichernden Messgeräts zeitabhängig ausgewertet werden.
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Nach diesem Verfahren wird zur Unterscheidung von Kontaktgabe und -trennung die Anlagenspannung der Schaltanlage, in der zu untersuchende Leistungsschalter angeordnet ist, anstelle einer speziell in einem Schaltmessgerät mit Prüfsignalgeber erzeugten Spannung genutzt und die abgangsseitige Spannung an dem Leistungsschalter wird nach Umsetzung in Kleinsignale, die vorzugsweise gemäß IEC/EN 61243-5 genormt sind, mittels der kapazitiven Schnittstelle, die eine VDS-Schnittstelle ist, zeitabhängig phasenselektiv mit dem aufzeichnenden/speichernden Messgerät ausgewertet (VDS für „voltage detection system”). Die Auswertung kann insbesondere bei einem aufzeichnenden Messgerät visuell durch eine auswertende Person erfolgen oder selbsttätig durch Datenverarbeitung auf der Grundlage eines Rechenalgorithmus.
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Damit kann eine in der gekapselten Schaltanlage vorhandene kapazitive Schnittstelle, eine VDS-Schnittstelle, zu einem weiteren Zweck, nämlich der Schaltzeitmessung als Wiederholungsmessung, genutzt werden; die Schaltzeitmessung verursacht insofern keinen zusätzlichen Aufwand.
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Da Signalpegel der VDS-Schnittstelle (gemäß IEC/EN 61243-5) festgelegt sind, kann erforderlichenfalls die Nutzung einer solchen Schnittstelle zur Schaltzeitmessung gemäß Anspruch 2 nach weiterer Umsetzung der erfassten Spannung über einen zusätzlichen Anpassadapter erfolgen.
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Anordnungen zur Schaltzeitmessung, mit denen die Verfahren zur Schaltzeitmessung gemäß den Ansprüchen 1 und 2 durchführbar sind, sind Gegenstand der Ansprüche 3–5. Die mit diesen Anordnungen erzielten Vorteile ergeben sich aus den voranstehenden Verfahren.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung mit acht Figuren weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine Anordnung zur Schaltzeitmessung eines Leistungsschalters gemäß dem Stand der Technik,
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2 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Schaltzeitmessung, in der gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in 1,
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3–5 Zeitdiagramme von Kleinsignalen, die von den abgangsseitigen Spannungen an dem Leistungsschalter in 2 für die drei Phasen mittels einer kapazitiven Schnittstelle abgeleitet werden und den drei Kanälen A', B', C' eines aufzeichnenden/speichernden Messgeräts zugeführt werden, mit dem sie für einen Ausschaltvorgang ausgewertet werden und
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6–8 entsprechende Zeitdiagramme wie gemäß den 3–5, jedoch für einen Einschaltvorgang.
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Wie aus 2 ersichtlich, sind in einer SF6-gekapselten Schaltanlage die Hochspannungskomponenten in einem gasdichten Behälter 1 angeordnet, der mit einer strichpunktierten Linie angedeutet ist. Der Behälter 1 schließt somit, ausgehend von einer Sammelschiene SS, einen mit dieser verbundenen Trennschalter Q1, einen Leistungsschalter Q0 und einen Abgangstrennschalter Q9 ein. Ein abgangsseitiger Kabelendverschluss ist mit Z1 bezeichnet. Eine kapazitive Schnittstelle 2 ist speziell gemäß IEC/EN 61243-5 ausgebildet und erzeugt genormte Kleinsignale, die außerhalb des Gehäuses 1 mit Eingängen eines aufzeichnenden/speichernden Messgeräts 3 mit drei Messkanälen A', B', C' für die drei Phasen der Sammelschiene L1, L2 und L3 verbunden ist. Sie steht in dem Behälter abgangsseitig mit dem Leistungsschalter Q0 in Verbindung. Insbesondere in dem Fall, in dem die Auswertung der Schaltzeit mit dem Messgerät selbsttätig nach einem Rechenalgorithmus erfolgt, kann dieses auch als Schalteranalysator bezeichnet werden. In dem gasdichten Behälter 1 ist die Schnittstelle 2 ständig kapazitiv mit den drei Unterbrechereinheiten des Leistungsschalters Q0 verbunden.
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Zur Durchführung einer Schaltzeitmessung muss der Trennschalter Q1 geschlossen sein, so dass der Leistungsschalter Q0 mit den Sammelschienenspannungen beaufschlagt wird. Mit dem Messgerät bzw. Schalteranalysator 3 können dann die Kleinsignale von der Schnittstelle 2 zeitabhängig erfasst und gegebenenfalls selbsttätig nach einem Rechenalgorithmus ausgewertet werden, um z. B. gemäß den 3–5 die Schaltzeiten für den Ausschaltvorgang pro Phase zu messen. Die Messung des Ausschaltvorgangs wird durch eine Befehlsgabe zum Zeitpunkt 0 zur Betätigung des Leistungsschalters Q0 eingeleitet, was durch den Schalteranalysator 3 selbsttätig erfolgen kann oder bei entsprechender Ausbildung manuell, wobei die Befehlsgabe aufgezeichnet wird. Die Erfassung der von der Schnittstelle 2 abgegebenen Kleinsignale erfolgt dann weiter fortlaufend über den Zeitpunkt einer Kontakttrennung hinaus, der durch einen typischen weiteren Verlauf der Kleinsignale bzw. Messsignale gekennzeichnet ist, wie in den 3–5 dargestellt. Wie oben erwähnt kann die Analyse des Ereignisses Kontaktrennung visuell durch eine Prüfperson oder selbsttätig mittels eines Rechenalgorithmus erfolgen. Die Kleinsignale bzw. Messsignale sind jeweils die Spannungen für die drei Phasen zwischen der Schnittstelle 2 und Erde.
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In den 6–8 sind die Kleinsignale bzw. Messsignale für die drei Phasen wiederum ab Befehlsgabe zum Zeitpunkt 0 durch den Schalteranalysator 3 oder manuell für die drei Phasen L1, L2, L3 bei einem Einschaltvorgang dargestellt. Wie weiter aus den 6–8 ersichtlich, wird die Kontaktgabe im Verlauf der zeitlichen Erfassung der Kleinsignale durch diese deutlich in charakteristischer Weise markiert, was sich ohne Weiteres visuell oder wiederum selbsttätig durch einen Rechenalgorithmus feststellen lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEC/EN 61243-5 [0009]
- IEC/EN 61243-5 [0011]
- IEC/EN 61243-5 [0018]
