Prüfung und Verifizierung von Schaltern
Inhaltsverzeichnis
Was geprüft werden kann
Hauptstromkreis
- Zeitmessung der Schaltbewegung von Haupt- und PIR-Kontakten
- Statischer Kontaktwiderstand (SRM)
- Messung des dynamischen Widerstands (DRM)
- Prüfung unter BSG-Bedingungen (beidseitig geerdet)
Antriebsmechanismus
- Weg und Geschwindigkeit
- Ladezeit des Federspeicherantriebs und Messung des Motorstroms
Hilfsstromkreis
- Zeitmessung der Schaltbewegung der Hilfskontakte
- Kurvenform des Spulenstroms (Widerstand)
- Messung der Versorgungsspannung
- First-Trip-Prüfung (Prüfung im eingebauten Zustand)
- Mindestauslösespannung
Prüfarten (Anwendung)
- Zeitmessung an Haupt-, Lichtbogen- und PIR-Kontakten von Leistungsschaltern (IEC 62271-100)
- Messung des Kontaktwiderstands (IEC 62271-1)
- Dynamische Messung des Kontaktwiderstands (IEC 62271-1)
- Weg und Geschwindigkeit (IEC 62271-100)
- Ladezeit des Motorantriebs (IEC 62271-100)
- Spulenwiderstand (IEC 62271-100)
- Spulenstrom (IEC 62271-100)
- Mindestauslösestrom (IEC 62271-100)
- Mindestauslösespannung (IEC 56, ANSI C37.09)
- Zeitmessung der Hilfskontakte (IEC 62271-100)
- First-Trip-Prüfung (Prüfung im eingebauten Zustand)
- Schwingungsanalyse
- Spannungsversorgung für Spulen und Motoren
Zeitmessung
Definitionen (IEC 62271-100)
- Ausschaltzeit: Bei einem Leistungsschalter, der durch irgendeine Form von Hilfsenergie ausgelöst wird, ist die Ausschaltzeit das Zeitintervall zwischen dem Augenblick der Erregung des Ausschaltauslösers – bei Leistungsschalter in Einschaltstellung – und dem Augenblick, in dem sich die Lichtbogenkontakte an allen Polen getrennt haben.
Definitionen (IEC 62271-100): 3.7.136
- Anforderung an die Gleichzeitigkeit der Pole bei einzelnen Ein- und Ausschaltvorgängen
Messung der Schaltzeiten der Hauptkontakte
- Konventionelles Verfahren
(nur eine Seite mit Erde verbunden) - Verfahren mit beidseitiger Erdung (BSG):
- a) Leistungsschalter mit spannungsführendem Kessel (Live Tank)
- b) Leistungsschalter mit geerdetem Kessel (Dead Tank)
- c) GIS-Leistungsschalter
Sicherheit
Beidseitig geerdet bei AIS (Live Tank)
IEEE Standard 510-1983 „IEEE Recommended Practices for High Voltage and High Power Test Safety“
Anschluss der Messleitungen am Hauptkontakt für das BSG-Verfahren an AIS-Leistungsschaltern
- BSG: Zeitmessung bei beidseitiger Erdung
- Es werden dieselben Leitungen wie bei der konventionellen Zeitmessung verwendet
- Funktioniert zuverlässig bei einem Widerstand des Erdungspfads ≥10 mΩ
Beidseitig geerdete Zeitmessung am Dead-Tank-Leistungsschalter
- Das Verfahren beruht darauf, Gleichstrom (einige zehn Ampere pro Phase) durch den Hauptstromkreis und den Erdungspfad einzuspeisen und die Antwortsignale an den Sekundärklemmen des Stromwandlers (SW) zu messen.
Beidseitig geerdet beim GIS-Leistungsschalter (gasisolierte Schaltanlage)
- Das Verfahren beruht darauf, hohen Gleichstrom durch Erdung und Hauptstromkreis einzuspeisen und gleichzeitig die Antwort auf den Sekundärseiten der Stromwandler aufzuzeichnen (Strom oder Spannung).
Messung des Kontaktwiderstands (statisch)
- IEC 56 (IEC 62271-100): 50 A ≤ I
- IEEE C37.09: 100 A ≤ I
- Warum ein hoher Gleichstrom verwendet wird
Je höher der Strom, desto höher die Genauigkeit und desto besser werden Verschmutzung und Oxidation der Kontaktoberfläche überwunden
Nach der Norm wird ein Prüfstrom empfohlen, der dem Nennstrom so nah wie möglich kommt.
- Manche Geräte können bis zu 800 A erzeugen
- Kontinuierliche DTR-Prüfung für stabile Ergebnisse an GIS- und Dead-Tank-Leistungsschaltern
Beidseitig geerdet
- Warum
Sicherheitsgründe
- Wie?
Stromzange
Messung des dynamischen Widerstands
- Die DRM-Prüfung erfolgt, indem ein hoher Strom durch den Schalterkontakt eingespeist und gleichzeitig der Spannungsabfall am Kontakt während des Schaltvorgangs überwacht wird.
- DRM bei Aus-, Ein-, CO- und O-CO-Schaltungen
- Wesentlich für die Analyse der Lichtbogenkontakte
DRM: Messprinzip
- Hauptkontakt: bis zu 100 µΩ
Milliohm an den Lichtbogenkontakten
Vollständige DRM-Prüfung
Aus den Messungen von Kontaktspannungsabfall und Weg lässt sich die Überdeckung der Lichtbogenkontakte berechnen
Fallstudie 1 – DRM-Prüfung
- Der Kunde wollte die Wirksamkeit der DRM-Prüfung nachweisen
- Die DRM-Prüfung wurde an einem 24-kV-Ölschalter durchgeführt
- Lichtbogenkontakte in gutem Zustand
- Nach der Demontage wurde der Lichtbogenkontakt absichtlich beschädigt
- Der beschädigte Lichtbogenkontakt wurde wieder in den Schalter eingebaut
- Die DRM-Prüfung wurde erneut durchgeführt
Vergleich der DRM-Ergebnisse (Widerstandsanstieg: Veränderung der Widerstandskurve)
Fallstudie 2
- Wiederkehrende Inbetriebnahmeprüfung
- Die DRM-Prüfung wurde an einem ABB LTB145D1/B durchgeführt
- Aufgabe: Zustand und Länge der Lichtbogenkontakte bestätigen
Nach der Demontage wurde die Länge der Kontakte mit einer Schieblehre gemessen, mit den DRM-Ergebnissen verglichen und mit den Ergebnissen des CAT-Geräts bestätigt.
Prüfung des Antriebsmechanismus
- Weg und Geschwindigkeit
- Motorladezeit und Motorstrom
Beispiele für die Montage des Wegaufnehmers
- ABB LTB 245 E1 (245 kV SF6)
- SIEMENS 3AP1FI 245 kV
- Mitsubishi SF6 138 kV (120-SFMP-40HE)
Messung von Weg und Geschwindigkeit: grafische Auswertung
- Die Geschwindigkeit (Durchschnittsgeschwindigkeit) wird zwischen zwei Punkten der Wegkurve berechnet.
- Kontaktüberdeckung: die gesamte Überdeckungsstrecke von Haupt- und Lichtbogenkontakten, von der ersten Berührung der Lichtbogenkontakte bis zum eingeschalteten Zustand.
Motorladezeit und Stromparameter
- Anlaufstrom
- Strom
- Ladezeit
Damit lässt sich beurteilen:
- Zustand des Motors
- Zustand des Antriebsmechanismus
Hilfsstromkreis
- Zeitmessung der Hilfskontakte
- Kurvenform des Spulenstroms
- Messung des Spulenwiderstands
- Versorgungsspannung
- First-Trip-Prüfung
- Mindestauslösespannung
Messung des Spulenwiderstands
- IEC 62271-100 (Abschnitt: Prüfung des mechanischen Verhaltens)
Mindestauslösespannung
Mindestbetriebsspannungen der Spulen:
- 85 % der Nennspannung der Einschaltspule
(nach IEC 62271-100) - 85 % der Nenn-Wechselspannung oder 70 % der Nenn-Gleichspannung für die Ausschaltspulen
(nach IEC 62271-100)
Internationale und nationale Normen wie IEC 56, IEEE C37.09 und weitere
- Weist hin auf: mechanische Fehler und Ähnliches
First-Trip-Prüfung
- Aus der während der First-Trip-Prüfung aufgezeichneten Kurvenform des Spulenstroms lassen sich Hinweise auf die Reibung der Verriegelung gewinnen.
- Anschluss von DC-Tastköpfen zur Messung des Spulenstroms und von AC-Tastköpfen zur Messung der Leitungsströme während der First-Trip-Prüfung.
Parameter:
- Der wichtigste Überwachungsparameter ist die Kurvenform des Spulenstroms
- Zeiten der Hauptkontakte über die Erfassung des Sekundärstroms des Stromwandlers
- Zeiten der Hilfskontakte
- Messung der Steuerspannung
- Wegmessung (unter bestimmten Bedingungen)
