DE3111546A1

DE3111546A1 - Verfahren und vorrichtung zum feststellen anormaler bedingungen von leistunsschaltern

Info

Publication number: DE3111546A1
Application number: DE19813111546
Authority: DE
Inventors: Akira Yikohama Kanagawa Aoyagi; Shinichi Yokohama Kanagawa Ikeda
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-03-31
Filing date: 1981-03-24
Publication date: 1982-02-25
Also published as: JPS56138835A; DE3111546C2; US4433293A; CH663857A5; JPH035013B2; FR2479550B1; FR2479550A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen anormaler Bedingungen von Leistungsschaltern

Die Erfindung betrifft ein .Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung anormaler Bedingungen oder von Fehlern eines Leistungsschalters von außen.

Etwa 90% der Fehler eines Leistungsschalters sind mechanische Fehler, wie das Austreten von Luft, Gas oder Öl, Bruch und arbeitsunfähiger Zustand oder unrichtige 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 unrichtige 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 Leistungskreis ein Fehler auftritt.

In den vergangenen Jahren sind der Leistungsbedarf, die Arbeitsspannung und die Kapazität der Leistungsschalter gewachsen, und es führt ein Fehler oder eine anormale Bedingung des Leistungsschalters zu einem schwerwiegenden Problem.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer

,sind
Vorrichtung, die in der Lage / , anormale Bedingungen oder Feh-

ler eines Leistungsschalters festzustellen, bevor sie tatsächlich in Erscheinung treten.

Durch die Erfindung soll auch ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung geschaffen werden, die in der Lage sind, richtig und mit hoher Genauigkeit anormale Bedingungen des Leistungsschalters festzustellen, wie langsame Bewegung, lose Verbindung zwischen beweglichen Teilen und Erhöhung des Kontaktwiderstandes und des Gleitwiderstandes zu früheren Stadien.

Die Erfindung besteht in einem Verfahren zum Feststellen einer anormalen Bedingung bei einem Leistungsschalter. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß ein beweglicher Teil des Leistungsschalters mit einer geringeren Antriebskraft und einer geringeren Geschwindigkeit als die normale Antriebskraft und die normale Arbeitsgeschwindigkeit angetrieben wird, daß gleichzeitig mehrere Prüfdaten bezüglich Betätigungskraft und Betätigungsgeschwindigkeit während des Antriebs mit geringerer Geschwindigkeit gemessen werden und daß die gemessenen Prüfdaten mit denjenigen Prüfdaten verglichen werden, die bei Betätigung des Leistungsschalters mit der genannten niedrigen Betriebsgeschwindigkeit, jedoch in einem Zustand ohne anormale Bedingung, erhalten worden sind.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Feststellen einer anormalen Bedingung eines Leistungsschalters mit einem in einem abgedichteten Gehäuse enthaltenen beweglichen Kontakt und mit einer Betätigungsvorrichtung für die Betätigung des beweglichen Kontaktes mit vorbestimmter Antriebskraft und vorbestimmter Geschwindigkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, mit welcher der bewegliche Kontakt mit einer geringeren als die vorbestimmte An-

triebskraft und einer geringeren als die vorbestimmte Geschwindigkeit antreibbar ist, daß zur Erzeugung von die Prüfdaten wiedergebenden elektrischen Signalen auf dem Gehäuse
mehrere Meßeinheiten montiert sind und daß Anzeigevorrichtungen vorgesehen sind, welche die elektrischen Signale für einen Vergleich anzeigen·

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Beispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

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

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung,

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

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Meßgerätes nach der Erfindung, und

Fig. 6 grafische Darstellungen, welche die mit dem erfin-

und 7

dungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessenen Daten wiedergeben.

Ein Gasgefäß 1 eines Gefäß-Gas-Leistungsschalters nach Fig. 1 ist mit einem isolierenden Gas, wie SF,, gefüllt, und es enthält einen Leistungsschalter 2 allgemein bekannter Art. Isolationsdurchführungen 3 sind auf dem Gasgefäß 1 montiert, durch die die zu dem nicht dargestellten elektrischen Leistungskreis

führenden Verbindungen hindurchführen. Der Leistungsschalter 2 wird durch einen Betätigungszylinder 5 an der Außenseite des Gasgefäßes 1 betätigt, und zwar über eine isolierende Stange 4 und bei 10 schwenkbar gelagerte Kniehebel 8 und 9. Der Stift 10 erstreckt sich luftdicht durch das untere Gehäuse des Gefäßes 1, und es ist der Kniehebel 8 mit einem Ende des Stiftes 10 auf der Außenseite des Gehäuses verbunden. Der Betätigungszylinder 5 ist mit Steuerventilen 6 und 7 für die Zufuhr und die Abfuhr von Druckmittel in den Zylinder und aus dem Zylinder heraus, versehen.

Die mechanische Zuverlässigkeit ist in Übereinstimmung mit einer Bestimmung des Japanese Elektrotechnical Committee (JEC) 181, 1975, oder durch 10000-faches Wiederholen der Öffnungsund Schlxeßbetätigungen geprüft worden. Wie allgemein bekannt, werden mit diesen Prüfungen Kontaktöffnungszeit, Hub des beweglichen Kontaktes, Kontaktschließzeit, Arbeitsspannung usw. gleichzeitig gemessen. Ferner sind in bezug auf die Arbeitsspannung, 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 unter der Kombination durchführt, um die Zuverlässigkeit des Leistungsschalters zu bestätigen.

Da aber der Leistungsschalter bei 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, ist es bisher unmöglich oder doch sehr schwierig gewesen, solche Bedingungen mit den bekannten Betätigungstests festzustellen. Ferner begleiten die Betätigung eines Leistungsschalters Stöße, welche Stiftverbindungen oder Lage lösen können. Solche Bedingungen waren ebenfalls schwer zu einem früheren Zeitpunkt festzustellen. Die Schließbewegung von gleitenden Teilen im Gasbehälter 1 erzeugt Metallteilchen, die zu Erdungsfehlern führen. Ferner erhöht ein ungleichmäßiger oder unrichtiger Eingriff des Fingerkontakts den Widerstand und bewirkt somit eine örtliche Überhitzung.

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 Antriebsventil 11 für niedrige Geschwindigkeit, das für die öffnung des Leistungsschalters verwendet wird, und ein Antriebsventil 12 für niedrige Geschwindigkeit, das für das Schließen des Leistungsschalters verwendet wird. Wenn der bewegliche Kontakt des Leistungsschalters mit extrem niedriger Geschwindigkeit bewegt werden soll, können Steuerventile 6 und 7 in den Fig. 1 und 2 kombiniert werden. Da aber in den meisten Fällen diese Steuerventile 6 und 7 allgemein für die Betätigung mit hoher Geschwindigkeit ausgebildet sind, ist eine solche Ausführung von schwerwiegenden technischen Problemen begleitet, wie der Durchmesser des ArbeitsZylinders und der Einstellpunkt des dem Zylinder zugeführten Druckes. Die in Fig.2 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß zusätzliche Antriebsventile 11 und 12 vorgesehen sind, die dazu verwendet werden, den beweglichen Kon-

takt des Leistungsschalters zur Zeit der Feststellung anormaler Bedingungen mit niedriger Geschwindigkeit zu bewegen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 3 ist ein Kolben 15 eines Zylinders 14 für niedrige Geschwindigkeit über einen Verbindungshebel 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 des Leistungsschalters mit niedriger Geschwindigkeit verwendet werden. Ein Druckwandler 18 ist für die Umwandlung des Druckdifferentials 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, in welcher 20 bis 22 piezoelektrische Vibrations-Beschleunigungs-Wandler zeigen, die an vorbestimmten Stellen des AntriebsZylinders 5 und des Gasbehälters 1 (siehe

und

Fig. 3) angeordnet sind,/deren Ausgangssignale je einem Verstärker 23a bis 23c zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Druckdifferentialmessers 18 wird einem Verstärker 24 zugeführt, während das Ausgangssignal eines Potentiometers 25, welches den Hub der Betätigungsstange mißt, einem Verstärker 26 züge-

führt 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 ein Paar Übertragungsschalter S₁ und S» enthält, die wahlweise Ausgangssignale der Verstärker 23a bis 23c an das Oszilloskop 28 oder an den X-Y-Rekorder 29 anlegen.

Die Arbeitsweise des Meßgerätes 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 gelagert. Eine Öffnungsbewegung der Betätigungsstange ist bei 34 gezeigt, während der stationäre Kontakt bei 35 gezeigt ist.

Der Antriebszylinder 14 für hohe Geschwindigkeit ist mit der Betätigungsstange eines zu prüfenden Leistungsschalters verbunden, und es sind ein Druckdifferentialmesser 18, ein piezoelektrischer Vibrations-Beschleunigungs-Wandler 20 und ein Hubmeßpotentiometer 25 an vorbestimmten Stellen angeordnet. In Fig. 5 ist angenommen, daß die Öffnungsbewegung 35 im Lager 33 auftritt, nachdem sich die Betätigungsstange über einen Hub X. bewegt hat, und daß die Kontakte nach einem Hub von X₂ geschlossen sind. Ein Pfeil A zeigt die Schließrichtung.

Fig. 6 zeigt eine grafische Darstellung der Vibrationsbescnleunigung und einer Betätigungskraft, die durch das in Fig. 5 gezeigte Gerät unter normaler Bedingung frei von irgendeiner lang-

samen Bewegung erhalten worden ist.

Die Abszisse stellt den Schließhub dar, während die Ordinate die Vibrationsbeschleunigung und die Betätigungskraft wiedergibt. Die Betätigungskraft zeigt einen großen Anfangswert f™ aufgrund der Haftreibung. Die Betätigungskraft erhält dann einen im wesentlichen kontanten Wert f , wenn die Kontakte

nach einem Hub X₂ geschlossen werden. Es kann festgestellt werden, daß eine Reibungskraft f_K-f zwischen den Hüben X„ und X auf die Kontakte aufgebracht wird. Andererseits hat die Vibrationsbeschleunigung eine im wesentlichen konstante Breite außer zu Beginn und während des Hubes X_.

Fig. 7 zeigt eine grafische Darstellung, welche die Änderung der Daten aufgrund der langsamen Bewegung 34 (Fig. 5) wiedergibt. Bei X₁ des Schließhubes X steigt die Betätigungskraft

f auf einen hohen Wert f, an, und zwar aufgrund der Reia λ

bung, die durch die langsame Bewegung hervorgerufen wird, während zur gleichen Zeit die Vibrationsbeschleunigung ebenfalls ansteigt. Zwischen den Hüben X₁ und X_g steigt die Betätigungskraft auf einen hohen Wert, und zwar aufgrund der langsamen Bewegung, und sie fällt dann ab auf einen normalen Wert. Bei dem Hub X₂ steigt die Betätigungskraft leicht an, und zwar aufgrund der Reibung zwischen den Kontakten.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung nichts über die Änderung des Hubes erwähnt worden ist, ist es selbstverständlich, daß die Nettoänderung der Betätigungskraft aufgrund der Änderung der Reibung eine große Änderung des Hubes hervorruft.

Anstelle einer normal auf dem Leistungsschalter montierten Antriebsvorrichtung für niedrige Geschwindigkeit kann diese auch nur zur Zeit der Prüfung montiert werden. Ferner kann anstelle der Feststellung anormaler Bedingungen über den gesamten Hub des beweglichen Kontaktes eine solche Feststellung an irgendwelchen Punkten oder Abschnitten des Hubes durchgeführt werden, um ein Spiel oder eine anormale Bedingung von beweglichen Teilen festzustellen.

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

1. Da während der Feststellung der Leistungsschalter mit einer Betätigungskraft und einer Betätigungsgeschwindigkeit betätigt werden, die viel kleiner ist als die normale Betätigungskraft bzw. die normale Betätigungsgeschwindigkeit, sind Störungen der Meßsignale, die durch Vibrationen bei der Betätigung des Leistungsschalters hervorgerufen werden, Auslaßgeräusche und Stöße klein. Dies verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis, so daß es möglich ist, Meßsignale mit hoher Empfindlichkeit zu erhalten.

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

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

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

schweren Fehlern führen können, zu einem früheren Zeitpunkt festzustellen, so daß die Zuverlässigkeit des Leistungsschalters verbessert werden kann. Nach dem bekannten Verfahren zur Feststellung oder zur Inspektion mechanischer Störungen ist es erforderlich, den Leistungsschalter auseinanderzunehmen und diesen nach der Inspektion wieder zusammenzusetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur solche Arbeit und den entsprechendem Zeitverlust vermeiden, sondern es vermeidet auch Störungen, die durch fehlerhaften Zusammenbau hervorgerufen werden können.

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. j Verfahren zum Feststellen einer anormalen Bedingung bei einem Leistungsschalter, dadurch gekennzeichnet, daß ein beweglicher Teil des Leistungsschalters mit einer geringeren Antriebskraft und mit geringerer Geschwindigkeit als die normale Antriebskraft bzw. die normale Betätxgungsgeschwindigkeit angetrieben wird, daß gleichzeitig mehrere Prüfdaten bezüglich Betätigungskraft und Betätxgungsgeschwindigkeit während des Antriebes mit geringerer Geschwindigkeit gemessen werden und daß die gemessenen Prüfdaten mit denjenigen Prüfdaten verglichen werden, die hei Betätigung des Leistungsschalters mit der genannten niedrigen Antriebsgeschwindigkeit, jedoch in einem Zustand ohne anormale Bedingung, erhalten worden sind.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch

1 zum Feststellen einer anormalen Bedingung eines Leistungsschalters mit einem in einem abgedichteten Gehäuse enthaltenen beweglichen Kontakt und mit einer Betätigungsvorrichtung für die Betätigung des beweglichen Kontaktes mit vorbestimmter Antriebskraft bzw. vorbestimmter Geschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung (5;14,15) vorgesehen ist, mit welcher der bewegliche Kontakt (32) mit einer geringeren als die vorbestimmte Antriebskraft und einer geringeren als die vorbestimmte Geschwindigkeit antreibbar ist, daß zur Erzeugung von die Prüfdaten wiedergebenden elektrischen Signalen auf dem Gehäuse (1,5) mehrere Meßeinheiten (18,20,21,22,25) montiert sind

und daß Anzeigevorrichtungen (28,29) vorgesehen sind, welche die elektrischen Signale für einen Vergleich anzeigen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheiten nur dann auf dem Gehäuse montiert sind, wenn die Feststellung durchgeführt wird.

4 „ Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,daß der Leistungsschalter ein Gefäß-Gas-Leistungsschalter ist und daß die Betätigungsvorrichtung eine druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Anordnung (5) mit einem Einlaßventil (7) für das Einlassen von Arbeitsdruckmittel in den Zylinder unter einem vorbestimmten hohen Druck und ein Auslaßventil (6) enthält und daß die Antriebsvorrichtung für den Antrieb des beweglichen Kontaktes (32) mit der genannten Antriebskraft ein weiteres Einlaßventil (12) für den Einlaß des Arbeitsdruckmittels mit niedrigerem Druck als der vorbestimmte hohe Druck und ein weiteres Auslaßventil (11) enthält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Antriebsvorrichtung (14,15) für die Betätigung des bewegbaren Kontaktes (32) mit geringerer Kraft bzw. geringerer Geschwindigkeit als die vorbestimmte Kraft bzw. die vorbestimmte Geschwindigkeit vorgesehen ist.