DE9203671U1

DE9203671U1 - Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Gasdruckspeicher

Info

Publication number: DE9203671U1
Application number: DE9203671U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1992-06-11
Anticipated expiration: 2002-03-17

Description

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GR 92G 40 2 Siemens Aktiengesellschaft

Elektrischer Hochspannungs-Leistungschalter mit einem Gasdruckspeicher
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Gasdruckspeicher zur Speicherung von Antriebsenergie und insbesondere mit einem hydraulischen betätigbaren Antrieb.

Ein solcher Hochspannungs-Leistungsschalter ist bereits aus der DE-OS 40 22 262 bekannt. Bei dem bekannten Leistungsschalter soll, um ihn als Synchronschalter einsetzbar zu machen, der Hydraulikdruck bestimmt werden, der einen starken EinfluB auf die Beschleunigung der im Schaltfall zu bewegenden Kontaktstücke hat. Bei dem bekannten Schalter wird der Hydraulikdruck aus dem bekannten Zeitverlauf des Druckabfalls im Hydrauliksystem berechnet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den zur Verfügung stehenden Hydraulikdruck ohne großen konstruktiven Aufwand und mit möglichst hoher Zuverlässigkeit zu erfassen.

Die Aufgabe wird erfindungemäß durch einen Temperatursensor zur Erfassung der Gastemperatur des Gasdruckspeichers und durch eine Umsetzeinheit zur Berechnung des Gasdrucks aus der Gastemperatur gelöst.

Der Gasdruck in dem Gasdruckspeicher entspricht im wesentlichen dem zur Verfügung stehenden Hydraulikdruck, so daß aus der erfaßten Größe die mögliche Beschleunigung der zu bewegenden Kontaktstücke des Schalters und damit die voraussichtlich benötigte Schaltzeit berechnet werden kann. Es muß zu diesem Zweck nicht in den Hydraulikbehälter eingegriffen werden, sondern es genügt ein Sensor, der beispielsweise unmittelbar am Gasdruckspeicher angeordnet sein kann.

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Sri/Sue/12.03.1992

2 GR 92 G 40 2 Die Erfindung kann vorteilhaft aber auch so gestaltet werden, daß der Temperatursensor an einem Probekörper angeordnet ist, aus dessen Temperaturverlauf der Temperaturverlauf des Gasdruckspeichers berechenbar ist. Es kann beispielsweise ein dem Gasdruckspeicher nachgeformter Körper im Gehäuse des Leistungsschalters angeordnet sein, der denselben Temperaturbedingungen ausgeliefert ist, wie der Gasdruckspeicher.

Insbesondere Temperaturänderungen im Laufe von Tagen bzw. Jahreszeiten, die sich stark auf den Druck im Gasdruckbehälter auswirken, wirken dann auf beide Körper, so daß aus der durch den Temperatursensor aufgenommenen Meßgröße auf die Temperatur des Gasdruckspeichers geschlossen werden kann. Die Berechnung des Gasdrucks im Gasdruckspeicher wird im wesentlichen nach der allgemeinen Gasgleichung für ideale Gase durchgeführt:

PxV = NxRxT

P= Druck
V = Volumen
N = Zahl der Mole
R = Konstante
T = Temperatur

Das Ergebnis ist umso genauer, je genauer das Volumen und die Teilchenzahl des Gasdruckspeichers im Beobachtungszeitraum zwischen zwei Pumpvorgängen der Hydraulikpumpe konstant gehalten werden kann. Dies bedeutet, daß die Temperatur umso genauer abgeschätzt werden kann, je geringer die Differenz zwischen dem Anschaltdruck und dem Abschaltdruck der Hydraulikpumpe ist, die die Leckagen des Hydrauliksystems ausgleicht.

Die Umsetzeinheit zur Berechnung des Gasdrucks aus der Gastemperatur weist vorteilhaft einen Mirkoprozessor auf. Auf diese Weise ist ein Rechenwerk konstruktiv einfach und

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3 GR 92G4023 kostengünstig aufzubauen.

Außerdem ist vorteilhaft eine Schaltzeit - Korrektureinrichtung vorgesehen, die mit dem Temperatursensor einerseits und mit einem Auslösesteuergerät des Leistungsschalters andererseits verbunden ist.

Diese Schaltzeitkorrektureinrichtung berechnet aus dem zur Verfügung stehenden Gasdruck bzw. Hydraulikdruck die zu erwartende Schaltzeit des Schalters. In Abhängigkeit von dieser zu erwartenden Schaltzeit wird der Auslösezeitpunkt für einen Schaltfall (Einschaltfall oder Ausschaltfall) des Leistungsschalters im Verhältnis zum Stromverlauf oder Spannungsverlauf des zu schaltenden Stromes so gewählt, daß eine optimale Einschaltung oder Unterbrechung des Stromes gewährleistet ist und keine Rückzündung erfolgt.

Es ist auch denkbar, noch andere physikalische Meßgrößen am Schalter zu messen, die einen Einfluß auf die Schaltzeit haben und die Meßgrößen der Schaltzeit - Korrektureinrichtung zuzuführen, die aus mehreren dieser Meßgrößen eine zu erwartende Schaltzeit des Schalters berechnet und den Auslösezeitpunkt entsprechend korrigiert.

im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.

Dabei zeigt

Figur 1 schematisch den Aufbau des Antriebs eines Schalters mit einem Temperatursensor und einer Umsetzeinheit, Figur 2 ein Meßdiagramm mit dem zeitlichen Verlauf des Hydraulikdrucks (berechnet und gemessen) und dem zeitlichen Verlauf der Temperatur des Gasspeichers.

Der Gasdruckspeicher 1 ist durch eine bewegliche Trennwand 2

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von dem Hydraulikdruckbehälter 3 einer Antriebseinheit für einen Leistungsschalter getrennt. Aus dem Hydraulikdruckbehälter 3 wird ein Antriebszylinder A mit Druck beaufschlagt, in dem ein Antriebskolben 5 beweglich geführt ist. Der Antriebskolben ist mit einer Antriebsstange 6 einer nicht dargestellten Unterbrechereinheit des Leistungsschalters verbunden.

Über eine Hydraulikpumpe 7 wird zum Ausgleich der Leckrate Hydraulikflüssigkeit aus dem Speicher 8 in den Hydraulikdruckbehälter 3 nachgepumpt.

An dem Gasdruckspeicher 1 ist ein Temperatursensor 9 angebracht, der die gemessene Temperatur in eine elektrische AusgangsgröGe umsetzt. Diese Ausgangsgröße ist einer Umsetzeinheit 10 zugeleitet, die aus der Gastemperatur den Gasdruck im Gasdruckspeicher 1 berechnet.

Mit der Umsetzeinheit 10 ist eine Schaltzeit - Korrektureinrichtung 11 verbunden, in der aus dem zur Verfügung stehenden Gasdruck im Gasdruckspeicher 1 die zur erwartende Schaltzeit des Leistungsschalters berechnet wird. Bei dieser Berechnung können gegebenenfalls auch andere Eingangsgrößen als die durch den Temperatursensor 9 erfaßte Temperatur berücksichtigt werden.

Aus der zur erwartenden Schaltzeit des Leistungsschalters wird ein optimaler Auslösezeitpunkt für den Antrieb des Schalters unter Berücksichtigung des Stromverlaufes des zu schaltenden Stromes berechnet. Der berechnete Wert wird einem Auslösesteuergerät 12 zugeleitet, das über eine Auslöseklinke 13 die Verriegelung der Antriebsstange 6 freigibt, so daß der Schalter in Gang gesetzt wird.

Das Auslösesteuergerät 12 weist Eingänge 13 auf, über die ihm die Informationen über den Stromverlauf zugeführt werden. Im

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5 GR 92 G 40 2 einfachsten Fall ist das Auslösesteuergerät 12 mit den verschiedenen Phasen des zu schaltenden Stromes direkt verbunden .

in der Figur 2 sind in einem Diagramm drei Kurven aufgetragen. Die unterste Kurve gibt die gemessene Temperatur des Gasdruckspeichers wieder, die mittlere Kurve zeigt den gemessenen Hydraulikdruck und die oberste Kurve zeigt den aus der Temperaturmessung ermittelten Druck des Gasdruckspeichers. 10

Die Temperaturschwankungen sind auf tageszeitliche Schwankungen in der Umgebungstemperatur infolge der Sonneneinstrahlung und sonstiger Wetterbedingungen zurückzuführen.

Es zeigt sich, daß, nach einer Einstellungphase, für einen Zeitraum von etwa einem Tag der über die Temperaturmessung ermittelte Druck mit dem gemessenen Hydraulikdruck hochpräzise übereinstimmt. Danach (nach etwa 1,5 Tagen) wird die Übereinstimmung etwas schlechter, da der wahre Hydraulikdruck durch Leckage etwas abnimmt. Bei dem aufgrund der Temperaturmessung geschätzten Hydraulikdruck ist in dem verwendeten Meßaufbau bie Leckage des Hydrauliksystems nicht berücksichtigt. Sie kann aber beispielsweise dadurch berücksichtigt werden, daß ein einfacher linearer oder expotentieller Abfall des Drucks vorausgesetzt und mitberechnet wird.

Bei dem Versuch, dessen Ergebnisse in dem Diagramm dargestellt sind, fand ein Nachpumpen der Hydraulikpumpe zum Ausgleich der durch Leckage verlorgengegangen Hydraulikflüssigkeit nach etwa 3,5 Tagen statt. An diesem Punkt fallen die beiden Kurven des gemessenen Hydraulikdrucks und des geschätzten Hydraulikdrucks wieder zusammen, da das ursprüngliche Volumen des Gasdruckspeichers, das als Berechnungsgrundlage für die berechnete Temperatur herangezogen wird, wiederhergestellt ist.

Das Versuchsergebnis zeigt, daß unter den bestehenden

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Versuchsbedingungen aus der gemessenen Temperatur des Gasdruckspeichers der zur Verfügung stehende Gasdruck und damit der Hydraulikdruck mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.

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Claims

7 GR 92G4023 Schutzansprüche

1. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Gasdruckspeicher zur Speicherung von Antriebsenergie und insbesondere mit einem hydraulischen betätigbaren Antrieb gekennzeichnet durch

einen Temperatursensor (9) zur Erfassung der Gastemperatur des Gasdruckspeichers (1) und durch eine Umsetzeinheit (10) zur Berechnung des Gasdrucks aus der Gastemperatur. 10

2. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (9) unmittelbar am Gasdruckspeicher (1) angeordnet ist.

3. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (9) an einem Probekörper angeordnet ist, aus dessen Temperaturverlauf der Temperaturverlauf des Gasdruckspeichers (1) berechenbar ist.

A. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden dadurch gekennzeichnet , daß die Umsetzeinheit (10) einen Mikroprozessor enthält.

5. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schaltzeit - Korrektureinrichtung (11) vorgesehen ist, die mit dem Temperatursensor (9) einerseits und mit einem Auslösesteuergerät (12) des Leistungsschalters andererseits verbunden ist.

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