DD200699A1

DD200699A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur ermittlung des loeschmittelverschleisses bei hochspannungsschaltern

Info

Publication number: DD200699A1
Application number: DD23412581A
Authority: DD
Inventors: Lothar Rhede; Wolfgang Jordan
Original assignee: Lothar Rhede; Wolfgang Jordan
Priority date: 1981-10-16
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1983-06-01

Abstract

Die Anwendung ist besonders bei der Ueberwachung der Zuverlaessigkeit des Schalters gegeben. Es ist Ziel der Erfindung, die tatsaechliche Beanspruchung des Leistungsschalters zu messen und zu verarbeiten, um die ordnungsgemaesse Kontrolle und Wartung der Schalter durchfuehren zu koennen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die fuer jedes Schaltspiel und jeden Schalterpol eine kennzeichnende Groesse ermittelt und speichert, die zur Beurteilung des Zustandes des Schalters und des Loeschmittels herangezogen werden kann. nach der loesung wird die Strom-Zeit-Flaeche des zwischen den Schaltkontakten auftretendenLichtbogenstromes bei jedem Schaltspiel und fuer jeden Schalterpol separat gemessen und als normierter Wert akkumulativ gespeichert und angezeigt, wobei der Speicherinhalt des Akkumulativspeichers pro Schalterpol ein Aequivalent fuer den durch den Lichtbogenstrom verursachten Verschleiss des Loeschmediums ist, bei dessen Ueberschreitung eine Signalisation erfolgt. Die Schaltungsanordnung sichert die Durchfuehrung des Verfahrens. Figur

Description

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Verfahren und. Schaltungsanordnung zur Ermittlung des Löschmittelverschleißes bei Hochspannungsschaltern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung des Löschmittelverschleißes bei Hochspannungsschalter^ Der Verschleißzustand des Löschmittels wird direkt angezeigt, ohne daß eine--Freischaltung, des- Hochspannungsschalters erforderlich wird. Die Anwendung ist besonders bei der Überwachung der Zuverlässigkeit des Schalters gegeben*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Gemäß der verbindlichen Definition nach TGL 26096/01 Ausgabe 1p78 "Zuverlässigkeit in der Technik; Begriffe" ist unter der Zuverlässigkeit eines Gerätes seine Eigenschaft zu verstehen, "vorgegebene Punktionen unter Einhaltung der Werte festgelegter Parameter in vorgegebenen Grenzen, die den vorgegebenen Betriebsarten und Bedingungen der Nutzung, der Instandhaltung, der Lagerung und des Transportes entsprechen, über ein bestimmtes Zeitintervall zu erfüllen"« Für die Belange der Hochspannungsschalter ist ferner die Festlegung in 0,a_o Definition wichtig, derzufolge an Stelle des Zeitintervalles auch der in anderen Einheiten meßbare Arbeitsumfang treten kann_o Beim Hochspannungsschalter sind das in erster Linie die ihm abverlangten Schalthandlungen» Deren Intensität und Anzahl je Zeiteinheit (Sehalthäufigkeit) sind außerordentlich unterschiedlich je nach Einsatzgebiet der Schalter, und folgerichtig stellen sich Abnutzung und Verfügbarkeit nach einer bestimmten Einsatzdauer bei

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jedem Schalter beträchtlich anders dar_o Dieser Sachverhalt, d.h. die tatsächliche Beanspruchung der Schalter, ist bei der Festlegung von Wartungszyklen zu beachten_o Gemäß der Forderung der TGL 16441 Ausgabe 12_O69 "Hochspannungsschaltgeräte; Schalter und Trenner; Begriffe" müssen Leistungsschalter in der Lage sein, mindestens 3 Ausschaltungen von Kurzschlusströmen sowie 1000 Schaltspiele im stromlosen Zustand durchzuführen«, Beide Werte tragen den Charakter von , Garantieangaben und markieren keineswegs den Grenzzustand der Abnutzung der Geräte* Die tatsächlichen Grenzen der Abnutzung liegen höher₃ in einigen Fällen sogar beträchtlich höher.

Für die Durchführung der ordnungsgemäßen Kontrolle und Wartung der Schalter ist die Kenntnis der tatsächlichen Beanspruchung grundlegende Voraussetzung_o Für das Beanspruchungskriterium Einsatzzeit bereitet das meist keine Probleme, ebenso wenig für die Zahl der Schaltspiele, da die Schalter seit einigen Jahren generell mit Zählwerken ausgerüstet werden*» Weitaus schwieriger ist die Ermittlung der Beanspruchung der Schalter durch Kurzschlußausschal tungen« Gute Hilfe leisten hierbei gewissenhaft geführte Betriebstagebücher bzw» Lebenslaufakten» Eine Erleichterung ist von dem Zählbaustein der CSIM 3-12 zu erwarten« Durch ihn werden Schutz- und Betriebsauslösungen getrennt gezählt, so daß damit die reale Einschätzung des tatsächlichen Verschleißes leichter möglich wird« Große Bedeutung kommt nach wie vor der visuellen Kontrolle der Geräte zu, wie sie in detaillierter Form in den Betriebsanweisungen festgelegt ist, wird doch auf diesem Wege der Grad der Abnutzung komplex festgestellt. Allgemeingültige Empfehlungen zur Durchführung von prophylaktischen Messungen als Ersatz für die visuelle Kontrolle können nicht gegeben werden«.

Schwierig gestaltet sich die exakte Ermittlung des Löschmittelverschleißes bei nicht hinreichend genauer Kenntnis der Beanspruchung,, Die visuelle Kontrolle liefert hier keine brauchbaren Resultate,, Bereits nach einigen Schaltungen

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geringer Intensität tritt die charakteristische Schwärzung des Öles ein, ohne daß damit eine kritische Verschlechterung der Löscheigenschaften eingetreten ist* Die Messung der Durchschlagspannung liefert ebenfalls keine Anhaltswerte, denn durch den entstehenden Ruß kann der in der TGL geforderte Wert bereits nach wenigen Kurzschlußausschaltungen unterschritten werden, was aber für die Schalter keinerlei Gefährdung bedeutet«

Ein Maß für den Löschmittelverschleiß ist der Rußgehalt· Als eine mit vertretbarem Aufwand durchführbare Methode zur Bestimmung des Rußgehaltes wurde die Beschleunigung des natürlichen Sedimentationsprozesses durch ein geeignetes Lösungsmittel (z_oB· η-Hexan im Mischungsverhältnis 1:1) vorgeschlagen«, Vom gemessenen Rußgehalt kann unter Berücksichtigung des Schaltertyps auf den Löschmittelverschleiß und damit auf einen evtl. notwendigen Wechsel des Löschmittels geschlossen werden« Die Durchführung dieser Methode erfordert eine Freischaltung der Zelle, in der der Hochspannungsschalter eingesetzt ist sowie die Entnahme einer Probe des Löschmediums ο Diese Arbeiten müssen gegenwärtig nach einer bestimmten Anzahl von Nennlastschaltungen bzw« Kurzschlußschaltungen durchgeführt werden*

Ziel der Erfindung

Ss ist Ziel der Erfindung, die tatsächliche Beanspruchung des Hochspannungsschalters zu messen und zu verarbeiten, um die ordnungsgemäße Kontrolle und Wartung der Schaltung durchführen zu könnenο

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die für jedes Schaltspiel und jeden Schalterpol eine kennzeichnende Größe bildet und speichert, die zur Beurteilung des Zustandes des Löschmittels im Hochspannungsschalter herangezogen werden kann»

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Strom-Zeit-Fläche des zwischen den Schaltkontakten auftreten-

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den Lichtbogenstromes bei jedem Schaltspiel und für jeden Schalterpol separat gemessen wird und als normierter Wert kumulativ gespeichert und angezeigt wird, wobei der Speicherinhalt des Kunriilativspeichers pro Schalterpol ein .Äquivalent für den durch den Lichtbogenstrom verursachten Verschleiß des Löschmediums ist, das angezeigt bzw₀ signalisiert wirdo

Das Verfahren wird durch eine Schaltungsanordnung verwirklicht, die einen Stromwandler aufweist, dessen Ausgangsgröße über eine ohmsche Bürde und einen Gleichrichter an einer Sample-and-Hold-Schaltung anliegt, die bei auftretendem Lichtbogen,der von einem im Hochspannungsschalter angeordneten UV-sensiblen Bauelement erfaßt wird, über eine Initiatorlogik und Steuerlogik startet und für die Dauer des Lichtbogenstromflusses das Meßsignal über einen A/D-Wandler digital aufbereitet und kumulativ speichert, wobei dieser Wert angezeigt bzw,» signalisiert

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden« Die zugehörige Zeichnung zeigt die Schaltungsanordnung zur Ermittlung des Verschleißsustandes des Löschmittels im Hochspannungsschalter,» Der Stromwandler 1 legt an die z.B. ohmsche Bürde 2 den Sekundärstrom, so daß über der Bürde.2 eine entsprechende Wechselspannung abgegriffen werden kann» Der Gleichrichter wandelt diese Wechselspannung in eine Gleichspannung unu Dieser Vorgang läuft ständig in gleicher Weise ab_o Im Hochspannungsschalter 4 wird über UV-sensible Bauelemente 5, wie Photodioden, Phototransistoren, Photοthyristoren usw. der Lichtbogen eines jeden Schaltspieles erkannt und über die Initiatorlogik 6 verwertete Dabei ist die Zeitdauer des Lichtbogenimpulses entscheidend« Für die Dauer bzw« seitliche Länge des Lichtbogens eines Schaltspieles wird seine Strom-Zeit-Fläche durch die Schaltungsanordnung ermittelt, wobei die Summe dieser Beträge ein Äquivalent für den Verschleiß des Löschmediums darstellt. Die Intensität des Impulses ist insofern von Bedeutung, daß dieses UV-sensible

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Bauelement 5 so mit der Initiatorlogik β verschaltet sein muß, daß der Lichtbogeneffekt im Löschmedium auswertbar elektronisch wahrgenommen wird» An den Gleichrichter 3 schließt sich eine Sample-and-Eold-3ehaltung 7 mit der Steuerlogik 8 an· Durch die S/H-Schaltung 7 ist es möglich} daß jeder zu digitalisierende Augenblickswert der Gleichspannung in sehr kurzer Zeit mit ausreichender Genauigkeit erfaßt und für die zur exakten Analog-Digital-Wandlung erforderliche Zeit festgehalten wird« Die Steuerlogik 8 hat zwei Betriepszustände, einmal erfolgt der Signalausgang der S/H-Schaltung exakt dem Signaleingang, zum anderen wird der Augenblickswert der Signaleingangsspannung damit aus der Gleichrichtung festgehalten» Die Zeitdauer des Lichtbogenimpulses bestimmt die Dauer des Festhaltens, während die exakte Auswertung dessen mit Hilfe der Initiatorlogik erfolgt« Pur die Zeitdauer des Lichtbogenimpulses kann eine A/D-Wandlung 9 vorgenommen werden. Das derart erzeugte Bitmuster wird in einem Transientenspeicher mit TOR-Schaitung 10 kumulativ abgelegt« Je nach Anforderung kann dieser Speicher als statischer oder dynamischer RAM ausgelegt v/erden« Diese Speicherarten sind abhängig von einer intakten Stromversorgung« Wird der Informationserhalt im Speicher bei Ausfall der Stromversorgung gefordert, kann das über

p energiesparende RAMs in CMOS- oder I !-Technik bzw, mit RAMs mit Schlafzustand in Verbindung mit einer Pufferbatterie realisiert werden_e Der Datenerhalt nach Ausfall der Stromversorgung ohne Pufferbatterie- wird durch die Verwendung von Bubble-Memories, die blockorientiert arbeiten, gewährleistet« Die Organisation der Dateneinschreibung bzw» des Datenlesens übernimmt wiederum die Steuerlogik 8_e Über ein -Tastenfeld erfolgt die Vorgabe des Grenzwertes, also der Verschleißgrenze e Ebenso die manuelle Abfrage des aktuellen Verschleißzustandes, der Start/Stop- und Verriegelungsbetrieb und das Löschen des Speichers nach einer Revision₉ die mit einem Wechsel der Schaltpole oder dem Löschmittel usw_c verbunden war«

Die Anzeige/Signalisierung 12 beinhaltet den bekannten Umfang an übersichtlichen Leuchtziffern und Signalisierungsarten«

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Sine komplexe Überwachung vieler Hochspannungsschalter im Rahmen großer Starkstromanlagen ist zentral konventionell als auch mikrorechnergesteuert möglich,» Besonders vorteilhaft wird diese zentrale Überwachung durch den Einsatz von Einchip-iitÜkrocomputer und einer integrierten Anzeigeperipherie ο Durch die erfindungsgemäße Lösung ist die Abfrage des aktuellen Verschleißzustandes separat für jeden Schalterpol möglich, wobei auch eine konventionelle Grenzwertmeldung₉ ebenfalls für jeden Schalterpol₉ erfolgen kann,. Der Pegel, bei der die Grenzwertmeldung erfolgt, ist variabel einstellbar und kann für jeden Schaltertyp vom Hersteller festgelegt werden,,

Claims

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Erfindungsansprüche

ο Verfahren zur Ermittlung des Löschmittelverschleißes bei Hochspannungsschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom-Zeit-Fläche des zwischen den Schaltkontakten auftretenden Lichtbogenstromes bei jedem Schaltspiel und für jeden Schalterpol separat gemessen wird und als normierter Wert kumulativ gespeichert und angezeigt wird, wobei der Speicherinhalt des Kumulativspeichers pro Schalterpol ein Äquivalent für den durch den Lichtbogenstrom verursachten Verschleiß des Löschmediums ist«

2_β Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, mit einer elektronischen Meßwertauswerteeinheit, gekennzeichnet durch einen Stromwandler (1), dessen Ausgangsgröße über eine ohmsche Bürde (2) und einen Gleichrichter (3) an einer Sample-and-Hold-Schaltung (7) anliegt, die bei auftretendem Lichtbogen, der von einem im Hochspannungsschalter (4) angeordneten UV-sensiblen Bauelement (5) erfaßt wird, über eine Initiatorlogik (6) und Steuerlogik (8) startet und für die Dauer des Lichtbogens tromflusses das Meßsignal über einen A/D-Wandler (9) digital aufbereitet und kumulativ gespeichert wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnung,,