DE3111546C2

DE3111546C2 - Verfahren zum Feststellen mechanischer Fehler eines Leistungsschalters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3111546C2
Application number: DE3111546A
Authority: DE
Inventors: Akira 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: 1984-12-20
Also published as: FR2479550A1; JPH035013B2; FR2479550B1; US4433293A; CH663857A5; DE3111546A1; JPS56138835A

Abstract

Anormale Bedingungen eines Gefäß-Gas-Leistungsschalters werden durch Antrieb eines beweglichen Kontaktes mit einer Antriebskraft bzw. einer Geschwindigkeit, die niedriger sind als die normale Antriebskraft bzw. die normale Antriebsgeschwindigkeit, gemessen. Es sind auf verschiedenen Teilen eines Gehäuses des Leistungsschalters Meßeinheiten montiert, ohne dieses Gehäuse auseinanderzunehmen, und es werden für einen Vergleich Meßdaten angezeigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen mechanischer Fehler eines Leistungsschalters, der relativ zueinander bewegbare Kontakte in einem gasdicht abgedichteten Gehäuse aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

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 Betätigungsverrichtung. Das Austreten von Luft, Gas oder öl kann mit einem Druckreiais 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.

Es ist ein Verfahren zum Feststellen mechanischer Fehler eines Leistungsschalters der eingangs genannten Art bekannt (DE-OS 28 13 536), nach welchem der Schalter von Hand in die verschiedenen Betriebszustände bewegt wird, wobei dann im stationären Zustand des Schahsrs der Widersiandswen zwischen den äußeren Anschlüssen gemesser, und mit einem vorbestimmten Bezugswert verglichen wird. Mit diesem bekannten Verfahren können gewisse mechanische Fehler des

Schalters nicht festgestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrsnde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem mechanische Fehler des Schalters, wie zum Beispiel lose Verbindungen zwischen beweglichen Teilen, Erhöhung des Gleitwiderstandes, festgestellt werden können.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die bewegbaren Kontakte mit einer in bezug auf die normale öffnungs- oder Schließgeschwindigkeit deutlich geringeren Geschwindigkeit angetrieben werden, daß gleichzeitig mehrere Prüfdaten bezüglich Betätigungskraft und -geschwindigkeit während des Antriebes mit geringer Geschwindigkeit gemessen werden und daß die gemessenen Prüfdaten mit Daten verglichen werden, welche die Eigenschaften des v-dstungsschaltcrs wiedergeben, wenn die bewegbaren Kontakte bei fehlerfreiem Leistungsschalter mit der geringen Geschwindigkeit betätigt werden.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens zu schaffen. Die Merkmale einer solchen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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 Betätigungsgeschwindigkeil gering ist. ist die Meßzeit verlängert, wodurch eine Verstärkung der gemessenen Signale ermöglicht wird.

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

4. Ferner ist es möglich, mechanische Störungen, die zu schweren Fehlern führen können, zu einem frü-

heren 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 erfinduhgsgemäße Verfahren kann nicht nur solche Arbeit und den entsprechenden Zeitverlust vermeiden, sondern es vermeidet auch Störungen, die durch fehlerhaften Zusammenbau hervorgerufen werden können.

Die Erfindung ist im folgenden aniiand der Zeichnung an Beispielen näher erläutert In der Zeichnung zeigt

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

F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 3 eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht, die ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel zeigt,

Fig.4 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung,

F i g. 5 eine schematische Darstellung eines verwendbaren Meßgerätes und

F i g. 6 und 7 grafische Darstellungen, welche die mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemessenen Daten wiedergeben.

Ein Gasgefäß 1 eines Gefäß-Gas-Leistungsschalters nach Fig. 1 ist mit einem isolierenden Gas, wie SF₆, gefüllt, und es enthält einen Leistungsschalter 2 allgemein bekannter Art Isolationsdurchführungen 3 sind auf atm 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 S 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 nämlich einem Einlaßventil 6 und einem Auslaßventil 7 für die Zufuhr und die Abfuhr von Druckmittel in den Zy'inder und aus dem Zylinder heraus, versehen.

Die mechanische Zuverlässigkeit ist in Übereinstimmung mit einer Bestimmung des Japanese Elektrotechnical Committee (JEC)-I81, 1975, oder durch lOOOOfaches Wiederholen der öffnungs- und Schlicßbctätigungen geprüft worden. Wie cllgemein 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 Leistungssehalters vor dem Transport diese Tests unter der Kombination durchführt, um die Zuverlässigkeit des Leistungsschalters ;^αι bestätigen.

Da aber der Leistungsschalter bei hoher Geschwindigkeit arbeiten m^uß, erfordert er eine große Betätigungskraft.

Da der Anstieg i^er 'Jstätigungskraft, der durch Abnutzung der gleitenden Teile oder einer schwergängigen Bewegung 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 Lager lösen können. Solche Bedingungen waren ebenfalls schwer zu einem früheren Zeitpunkt festzustellen. Die schwergängige Bewegung von gleitenden Teilen im Gasbehälter 1 erzeugt Metallteilchen, die zu Erdungsfehlern führen. Ferner erhöht ein ungleichmäßiger oder unrichtiger Eingriff des Fmgerkontakts den Widerstand und bewirkt somit eine örtliche Überhitzung.

In der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder-

gebenden Fig.2 sind Elemente, die denjenigen nach F i g. 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich enthält das Beispiel ein Einlaßventil 11 für niedrige Geschwindigkeit, das für die Öffnung des Leistungsschalters verwendet wird, und ein Auslaßventil 12 für niedrige Geschwindigkeit, das für das Schließen des Leistungsschalters verwen.iyi wird. Wenn der bewegliche Kontakt des Leistungsschau ;rs mit extrem niedriger Geschwindigkeit bewegt werden soll, können Steuerventile 6 und 7 in den F i g. 1 und 2 kombiniert werden. Da aber in den meisten Fällen diese Steuerventile 6 u"d 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

jo der Einstellpunkt des dem Zylinder zugeführten Drukkes. Die in F i g. 2 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 1 dadurch, daß zusätzliche Antriebsventile 11 und 12 vorgesehen sind, die dazu verwendet werden, den beweglichen Kontakt des Leistungsschalters zur Zeit der Feststellung anormaler Bedingungen mit niedriger Geschwindigkeit zu bewegen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispie! der Erfindung nach F i g. 3 ist ein Kolben IS eines Zylinders 14 für niedrige Geschwindigkeit über einen Verbindungshebel 13 mit dem Kniehebel 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 Leitungsschalters mit niedriger Geschwindigkeit verwendet werden. Ein Druckwandler 18 ist für die Umwandlung des Druckdifferentials an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens IS 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 Druckmeßvorrichtiingen verwendet werden, beispielsweise eine Lastzelle, ein Dehnungsmesser oder dergleichen.

F i g. 4 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäß verwendeten Meßvorrichtung, in welcher 20 bis 22 piezoelektrische Vibrations-Beschleunigup.gS'Wandier zeigen, die an vorbfcs"^:.mmten Stellen des Antriebszylinders 5 und des Gasbehälters 1 (siehe F i g. 3) angeordnet sind, und 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 de.; Hub der Betätigungsstange mißt, einem Verstärker 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-V(Rechteckkoordinaten) Rekorder 29 über einen Übertragungsschalter 27 wiedergegeben, der ein Paar Übertragungsschalter Si und Si enthalt, die wahlweise Ausgangssignalc der Verstärker 23a bis 23c an das Oszilloskop 28 oder en den X- V-Rekorder 29 anlegen.

Die Arbeitsweise des Meßgerätes nach der Erfindung wird nun in bezug auf die F i g. 5,6 und 7 beschrieben. In dem in F i g. 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 schwergängige Bewegung der Betätigungsstange ist bei 34 gezeigt, während der stationäre Kon- is takt bei 33 gezeigt ist.

Der Antriebszylinder 14 für niedrige Geschwindigkeit ist mit der Betätigungsstange eines zu prüfenden l_^icttinaccrhajtprc yprhunHpn^ unH £C cjnr! C!H QfüCkdlfferentialmesser 18. ein piezoelektrischer Vibrations-Beschleunigungs-Wandler 20 und ein Hubmcßpotentiometer 25 an vorbestimmten Stellen angeordnet. In Fig.5 ist angenommen, daß die schwergängige Bewegung 34 im Lager 33 auftritt, nachdem sich die Betätigungsstange über einen Hub X₁ bewegt hat, und daß die Kontakte 2} nach einem Hub von Xi geschlossen sind. Ein Pfeil A zeigt die Schließrichtung.

Fig.6 zeigt eine grafische Darstellung der Vibrationsbeschleunigung und einer Betätigungskraft, die durch das in F i g. 5 gezeigte Gerät unter normaler Bedingung frei von irgendeiner schwergängigen 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 Iw aufgrund der Haftreibung. Die Betätigungskraft erhält dann einen im wesentlichen konstanten Wert L wenn die Kontakte nach einem Hub X₁ geschlossen werden. Es kann festgestellt werden, daß eine Reibungskraft r'b—f, zwischen den Hüben Xj und X_e auf die Kontakte aufgebracht wird. Andererseits hat die Vibrationsbeschleunigung eine im wesentlichen konstante Breite außer zu Beginn und während des Hubes Xi.

F i g. 7 zeigt eine grafische Darstellung, welche die Änderung der Daten aufgrund der schwergängigen Bewegung 34 (F i g. 5) wiedergibt. Bei X\ des Schließhubes X steigt die Betätigungskraft f. auf einen hohen Wert W an, und zwar aufgrund der Reibung, die durch die langsame Bewegung hervorgerufen wird, während zur gleichen Zeit die Vihrationsbeschleunigung ebenfalls ansteigt Zwischen den Hüben X\ und Xs 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 Xj 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 Betäti- bo gungskraft 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 mon- es tiert werden. Ferner kann anstelle der Feststellung anormaler Bedingungen über den gesamten Hub des beweglichen Kontaktes eine solche Feststeilung an irgendwelchen Punkten oder Abschnitten des Hubes durchgeführt werden, um ein Spiel oder eine anormale Bedingung von beweglichen Teilen festzustellen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Feststellen mechanischer Fehler eines Leistungsschalters, der relativ zueinander bewegbare Kontakte in einem gasdicht abgedichteten Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Kontakte mit einer in bezug auf die normale öffnungs- oder Schließgeschwindigkeit deutlich geringeren Geschwindigkeit angetrieben werden, daß gleichzeitig mehrere Prüfdaten bezüglich Betätigungskraft und -geschwindigkeit während des Antriebes mit geringer Geschwindigkeit gemessen werden und daß die gemessenen Prüfdaten mit Daten verglichen werden, welche die Eigenschaften des Leistungsschalters wiedergeben, wenn die bewegbaren Kontakte bei fehlerfreiem Leistungsschalter mit der geringen Geschwindigkeit betätigt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Antriebsvorrichtung (11,12; 14,15,16,17) für den Antrieb eines bewegbaren Kontaktes mit einer in bezug auf die normale öffnungs- oder Schließgeschwindigkeit deutlich geringeren Geschwindigkeit, durch mehrere auf dem Gehäuse montierte Meßeinheiten (20—22) zum Messen mehrerer Prüfdaten und zur Erzeugung von den gemessenen Prüfdaten wiedergebenden elektrischen Signalen und durch Anzeigevorrichtungen (28, 29), welche die elektrischen Signalt 'or einen Vergleich mit den Signalen bei fehlerfreiem Leistungsschau·^ wiedergeben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheiten '20—22) nur während der Messung auf dem Gehäuse montiert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter (2), ein Gefäß-Gas-Leistungsschalter ist und daß eine Druckmittel betätigte Kolben-Zylinder-Anordnung (5, 6, 7) mit einem Einlaßventil (6) für die Zuführung eines Betätigungsmittels zum Zylinder unter einem vorbestimmten hohen Druck und mit einem Auslaßventil (7) sowie mit einem weiteren Einlaßventil (11) für die Zuführung des Betätigungsmittels mit einem deutlich geringeren Druck als der vorgenannte hohe Druck vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung für den Antrieb eines bewegbaren Kontaktes mit einer in bezug auf die normale öffnungs- und Schließgeschwindigkeit geringeren Geschwindigkeit eine von der den bewegbaren Kontakt mit normaler öffnungs- und Schließgeschwindigkeit antreibenden Kolben-Zylinder-Anordnung (5, 6, 7) getrennte Kolben-Zylinder-Anordnung (14, !5,16,17) ist.