DE2702766A1

DE2702766A1 - Monitoring contact movement in metal clad HV switchgear - involves sonic scanner for different noises produced by contacts in different switching phases and evaluator

Info

Publication number: DE2702766A1
Application number: DE19772702766
Authority: DE
Inventors: Gustav Ing Grad Buenger; Conrad Dipl Phys Dr Re Schmidt
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1977-01-24
Filing date: 1977-01-24
Publication date: 1978-07-27

Abstract

During the movement of the contact in the monitored, metal-clad high voltage switchgear are generated noises characteristic for the different switching phases. These noises are detected and fed an evaluation and indication apparatus. This enables an association of a noise to a corresponding switching phase, and the movement course of the contact is also discernible. Sonic measuring apparatus and analysers are used as evaluation and indication instruments in such manner that the time course of the sonic amplitude and/or the monitoring of a frequency spectrum are also used. Frequency filters may be used for the sonic spectrum analysis. Thus spectrum may be also visible on a multi-beam oscillograph.

Description

Verfahren zur Erfassung von Bewegungsabläufen bei KontaktenProcedure for recording motion sequences in the case of contacts

in geschlossenen Schaltergehätlsen.in closed switch housings.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung von Bewegungsabläufen bei Kontakten in geschlossenen Schaltergehäusen, insbesondere in metallgekapselten Hochspannungs-Schaltanlagen.The invention relates to a method for detecting motion sequences for contacts in closed switch housings, especially in metal-enclosed ones High voltage switchgear.

Neben der wichtigen elektrischen Prüfung eines Hochspannungs-Schalters ist eine mechanische Prüfung des Bewegungsablaufes des Schaltvorganges - Beginn und Ende der Kontaktbewegung, Einsetzen der Löschgasströmung zur Löschung des Lichtbogens beim Druckgassohalter - nicht minder bedeutsam. Vorgenannte Prüfungen sind erforderlich z.B. in der Fertigung bei der Endabnahme oder bei der Revision von Schaltern, um Justierungen vornehmen, oder die ordnungsgemäße Funktionsweise des Schalters beurteilen zu können.In addition to the important electrical test of a high-voltage switch is a mechanical test of the movement sequence of the switching process - beginning and end of the contact movement, commencement of the extinguishing gas flow to extinguish the arc with the gas holder - no less important. The aforementioned tests are required e.g. in production for final acceptance or for the revision of switches to Make adjustments or assess the correct functioning of the switch to be able to.

Es sind Maßnahmen bekanntgeworden, die obengenannten Prütungen mit HilfeuDn kapazitiven, induktiven oder ohmschen Weg-Zeit-Aufnehmern, mit Beschleunigungsmessern oder ähnlichem vorzunehmen. Hierzu ist es notwendig das Schaltergehäuse zu öffnen, da die Meßwertgeber im Innern desselben angeordnet werden müssen. Das Öffnen und Schließen des Schaltergehäuses sowie das Montieren und Demontieren der Meßwertgeber erweist sich dabei als umstandlich und zeitraubend. Der Aufwand vergröEert sich noch z.B bei Revisionsarbeiten an SF6-isulierten Schaltern, da in diesem Fall das Schaltergehause jeweils zu evakuieren und wieder mit SF6-Gas zu ftillen ist. Ölarme Schalter sind wegen der starken Ölströmung während der Schalthandlung mit den vorgenannten Meßnahmen ohne weiteres nicht zu prüfen.Measures have become known, the above tests with Help and capacitive, inductive or ohmic displacement-time sensors with accelerometers or the like. To do this, it is necessary to open the switch housing, since the transducers must be arranged inside the same. The opening and Closing the switch housing and assembling and disassembling the transducers proves turn out to be cumbersome and time-consuming. The effort increases, e.g. for revision work on SF6-insulated switches, since in this case the switch housing evacuated and refilled with SF6 gas. Low-oil switches are because of the strong oil flow during the switching operation with the aforementioned measurements without further ado not to consider.

Der Frfindiing liegt deshalb die Aufgabe zugrtmdc, die Erfassung von Bewegungsabläufen bei Schaltvorgängen in geschlossenen bzw. gekapselten Schaltergehäußen zu vercinfachen und die Maßnahmen so zu gestalten, daß sie universell auf verschiedene Schalterarten anwendbar sind.The task is therefore attributed to the Frfindiing, the recording of Movement sequences during switching operations in closed or encapsulated switch housings to simplify and to design the measures so that they are universally applicable to different Switch types are applicable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die während des Bewegungsablaufes des Kontaktes auftretenden und dür die verschiedenen Schaltphasen charakteristischen Geräusche über Schallaufnehmer einem Auswerte- und Nachweisgerät zuü:efuhrt werden, so daß eine Zuordnung des Geräusches zur entsprechenden Schaltphase hin möglich und der Bewegungsablauf des Kontaktes erkennbar ist.This object is achieved in that the during the sequence of movements of the contact and the various switching phases characteristic noises via sound pick-up to an evaluation and detection device zuü: efuhrt, so that an assignment of the noise to the corresponding switching phase possible and the sequence of movements of the contact is recognizable.

Eine zweckriäßige Aus- und Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß als Auswerte- und Nachweisgerät Einrichtungen der Schallmessung und Schalllanalyse verwendet werden, so daß der zeitliche Verlauf der Schallamplitude und/oder die Aufnahmen eines Frequenzspektrums herangezogen werden.An expedient training and development of the invention consists in that as an evaluation and detection device devices for sound measurement and sound analysis be used so that the time course of the sound amplitude and / or the Recordings of a frequency spectrum are used.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous refinements are set out in the further subclaims refer to.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Bewegungsabläufe bei Kontakten in geschlossenen Schaltergehäusen - ohne das Schaltergehäuse öffnen und die entsprechenden Meßwertgeber montieren zu müssen -auf einfache Art von auben erfaßt werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Verfahren universell auf verschiedene Schalterarten wie z.B. SF6-isolierte Schalter oder ölarme Schalter anwendbar ist. Das erfinderische Verfahren wirkt sich ebenfalls günstig auf die Qualitätsaicherung der Schalter aus.The advantages achieved with the invention are in particular: that movement sequences with contacts in closed switch housings - without that Open the switch housing and mount the corresponding transducers -on simple kind of aube can be captured. Another advantage is that the procedure is universal on different types of switches such as E.g. SF6-insulated switches or low-oil switches can be used. The inventive one The procedure also has a positive effect on the quality assurance of the switches.

Bei der Betätigung des Kontalctes von Hochspannungsschaltern sind die verschiedenen Schaltphasen, wie z,5. Beginn und Ende der Kontaktbewegung, Einsetzen der Löschgasströmung zur Löschung des Lichtbogens an charakteristische Geräusche gebunden, die bei sorgfältiger Analyse auf die Schaltphase bzw. den jeweiligen Schaltzustand des Kontakts schließen lassen, so daß der Bewegungsablauf des Schaltvorganges erkennbar ist. Man kann also von einer Beziehung zwischen einer Geräuschfrequenz 1) und einer Geräuschursache sprechen.When actuating the contact of high-voltage switches the different switching phases, such as, 5. Beginning and end of the contact movement, onset the extinguishing gas flow to extinguish the arc with characteristic noises which, with careful analysis, relate to the switching phase or the respective switching state of the contact close so that the sequence of movements of the switching process can be seen is. One can therefore assume a relationship between a noise frequency 1) and a Talk about the cause of the noise.

Charakteristische Geräusche können unter anderem sein Schleif-, Prell-, Aufsetz- und Antriebsgeräusche. Ferner werden Geräusche infolge mehr oder weniger heftiger Gas-oder Ölströmungen bei der Löschung des Lichtbogens registriert.Characteristic noises can include grinding, bouncing, Touchdown and drive noises. Furthermore, noises become more or less as a result violent gas or oil flows are registered when the arc is extinguished.

Es ist auch möglich das Verfahren soweit zu rationalisieren und zu schematisieren, daß unter Venrendung einiger weniger leicht transportabler Geräte eine flexible Anwendung möglich ist, so daß Hochspannungsschalter an jedem Ort und unter verschiedenen Bedingungen auf einfache Art und Preise geputzt werden können.It is also possible to streamline the process as far as possible schematize that using some less easily transportable devices a flexible application is possible, so that high-voltage switches at any location and can be cleaned easily under different conditions and at different prices.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Prüfanordnung des Verfahrens für einen Kompressionskolbenschalter.The single figure shows a test arrangement in a schematic representation of the procedure for a compression piston switch.

Ein im Ausschnitt gezeigter Kompressionskolbenschalter 1 ist im Bereich seiner Schaltstrecke durch einen Längs schnitt dargestellt. In einem zylindrischen Schaltergehäuse 2 sind ein fester Kontakt 3 und ein relativ dazu beweglicher Kon-1) und Schallamplltude takt 4 angeordnet.A compression piston switch 1 shown in the section is in the area its switching path shown by a longitudinal section. In a cylindrical Switch housing 2 are a fixed contact 3 and a relatively movable Kon-1) and sound amplitudes bar 4 arranged.

Zur Verdeutlichung der Einschalt- bzw. der Ausschaltstellung des beweglichen Kontakts ist eine symmetrische Hälfte desselben in Einschaltstellung und die andere Hälfte des Kontakts 4 in Ausschaltstellung gezeichnet. Der bewegliche Kontakt ist rohrförmig ausgebildet, und in Einschaltstellung teilweise auf den festen Kontakt 3 aufgeschoben. Um den beweglichen Kontakt ist ein aus einem festen Außenzylinder 5 und einem mit dem beweglichen Kontakt verbundener Innenzylinder 6 so angeordnet, daß beim Ausschaltvorgang das Volumen des Zylinders sich verkleinert und eine Gasströmung zur Löschung des Lichtbogens entsteht. Hierzu ist der Zylinder zum freien Ende des beweglichen Kontakts 4 hin düsenförmig ausgebildet.To clarify the switch-on or switch-off position of the movable Contact is a symmetrical half of the same in the on position and the other Half of contact 4 drawn in the switch-off position. The moving contact is tubular, and in the on position partially on the fixed contact 3 postponed. Around the moving contact is a fixed outer cylinder 5 and an inner cylinder 6 connected to the movable contact so arranged that when switching off the volume of the cylinder is reduced and a gas flow to extinguish the arc. To do this, the cylinder is to the free end of the movable contact 4 formed towards nozzle-shaped.

Die während der Betätigung des Hochspannungsschalters auftretenden, und für die verschiedenen Schaltphasen charakteristischen Geräusche, wie z.B. zu Beginn und am Ende der Kontaktbewegung oder beim Einsetzen der Löschgasströmung, werden über einen als piezoelektrische Sonde ausgebildeten Schallaufnehmer 7 aufgenommen, der auf das Schaltergehäuse2 oder z.B. auf die Stirnseite der von außen zugänglichen Antriebswelle geklebt oder aufgepreßt ist. An zur Schallaufnahme günstigen Punkten auf der Oberfläche des Schaltergehäuses können Sacklochgewinde vorgesehen sein, in welche die Schallaufnehmer einfach eingeschraubt werden. Der Meßwandler setzt die Schall impulse in elektrische Spannungsimpulse um. Zur Vermeidung von Einstreuungen elektrischer Störimpulse ist ein Impedanzwandler 8 nachgeschaltet. Im weiteren Verlauf werden die Signale in einem Vorverstärker 11 verstärkt. Frequenzfilter 9 wie Tlefpaß-, Hochpaß- oder Bandfilter dienen zur Unterdrückung von Störgeräuschen. Es können passive Filter (Induktivitäten und Kapazitäten in bestimmter Anordnung), wie auch aktive Filter (elektronische Filter), verwendet werden. Mit einem Nachweisgerät, z.B. einem Katodenstrahl-Oszillographen 10 werden die Signale analysiert, wozu die Schirnbilder mit einer Kamera auch festgehalten werden können.The occurring during the actuation of the high-voltage switch, and noises characteristic of the various switching phases, such as to Beginning and end of the contact movement or when the extinguishing gas flow begins, are picked up by a sound pick-up 7 designed as a piezoelectric probe, the one on the switch housing2 or e.g. on the face of the externally accessible Drive shaft is glued or pressed on. At points that are favorable for sound absorption Blind hole threads can be provided on the surface of the switch housing, into which the sound sensors are simply screwed. The transducer sets the sound impulses into electrical voltage impulses. To avoid interference An impedance converter 8 is connected downstream of electrical interference pulses. In the further course the signals are amplified in a preamplifier 11. Frequency filter 9 like Tlefpass-, High-pass or band filters are used to suppress interference. It can passive filters (inductances and capacitances in a certain arrangement), as well active filters (electronic filters) can be used. With a detection device, e.g., a cathode ray oscilloscope 10, the signals analyzed, for which the screen images can also be captured with a camera.

In Fällen mit einem sehr komplexen Schallspektrum kann zur Aufklärung eines Schaltgeräusches eine Schallanalyse erforderlich sein. Zu diesem Zweck können z.B. kommerzielle Schallanalysatoren 12 wie Echtzeit-Schmalbandanalysatoren bzw.In cases with a very complex sound spectrum can be used for clarification switching noise, a sound analysis may be required. To this end you can e.g. commercial sound analyzers 12 such as real-time narrowband analyzers or

Echtzeit-Terzanalysatoren verviendet werden.Real-time third octave analyzers can be used.

Messungen ergaben, daß es mit Hilfe eines Mehrstrahl-Oszillographen, nach dem erfinderischen Verfahren sehr einfach ist, das Schaltverhalten eines mehrpoligen Schalters z.B. eines dreipoligen Hochspannungsschalters bezüglich des gleichzeitigen bzw. ungleichzeitigen Schaltens der Schalterpole zu prüfen.Measurements showed that with the help of a multi-beam oscillograph, according to the inventive method is very simple, the switching behavior of a multi-pole Switch e.g. a three-pole high-voltage switch with respect to the simultaneous or non-simultaneous switching of the switch poles.

Weiterhin ist es wichtig, daß beim Schließen des Schalters das bewegliche Rontaktstück 4 genau in axialer Richtung auf das feste Kontaktatück 3 auftrifft bzw. auf dicses aufläuft.It is also important that when the switch is closed, the movable Contact piece 4 strikes the fixed contact piece 3 precisely in the axial direction or runs on dicses.

Schon geringe Abweichungen können die Lebensdauer des Kontakts vermindern. Vergenannte Abreichungen lassen sich anhand der Höhe der Schallamplitude analysieren. Notwendige Justierungen sind ohne großen Aufwand sehr genau durchführbar.Even minor deviations can reduce the service life of the contact. The aforementioned deficits can be analyzed based on the level of the sound amplitude. Necessary adjustments can be carried out very precisely without great effort.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

A n p r ü c h e procedure for the detection of motion sequences at Contacts in closed switch housings, especially in metal-encapsulated ones High voltage switchgear, characterized rekeb that the during the movement of the contact occurring and characteristic of the various switching phases Noises are fed to an evaluation and processing unit via sound sensors, so that an assignment of the noise to the corresponding switching phase is possible and the stimulation process of the contact is recognizable.

2. The method according to claim 1, characterized in that the evaluation and detection devices for sound measurement and sound analysis are used, so that the temporal course of the sound amplitude and / or the recordings a frequency spectrum can be used.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that that for the analysis of the sound spectrum passive or active filters such as low-pass, high-pass or bandpass filter can be used.

4. The method according to responses 1 to 3, characterized in that that the sound spectrum is made visible with the help of a teaching ray scope will.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that that the sound sensors are placed on the outer wall of the switch housing.

6. The method according to any one of the aforementioned addresses, characterized in that that the target / actual value comparison of the temporal sound spectrum and / or the sound frequency analysis on the screen of the oscilloscope with a template with the setpoint of the sound spectrum he follows.