SE439692B - Anordning for overvakning av konditionen hos en elektrisk apparat med strombrytande kontakter, i synnerhet en hogspenningsbrytare - Google Patents

Description

20 25 30 83058læ2-0 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en relativt enkel, driftsäker och föga utrymmeskrävande tillstånds- indikator, som kontinuerligt övervakar brytaren och ger signal då underhåll behöver göras. Detta uppnås enligt uppfinningen genom att såsom strömavkänningsorgan använda ett flertal tung- element anordnade att aktiveras vid olika strömnivâer. Tung- elementen är anordnade att styra ett pulståg till en räknare, varvid pulserna adderas efter ett "viktat" system, där de olika tungelementen har olika dignitet. Innehållet i räknaren blir därigenom ett mått på kontaktförslitningen.

Det är visserligen i och för sig känt genom US-patentskriften 4 101 826 att använda tungelement för indikering av felströmmar.

Därvid används dock tungelementet enbart för att slå till en vippa som i sin tur startar en pulsgivare, varvid en tidkrets slår av vippan efter ett bestämt antal pulser. Någon registrering av strömmängd, ljusbågsenergi eller andra mätvärden för bedömning av kontaktslitage sker ej vid denna anordning.

Statistiken visar att den övervägande delen av alla brytarfel kan härledas till mekaniska orsaker. Med ett vidareutvecklat utförande av tillståndsindikatorn enligt föreliggande uppfinning kan även en stor del av dessa fel upptäckas och åtgärdas i tid.

Detta utförande kännetecknas av att en till brytarens rörliga delar kopplad lägesgivare, vilken är anordnad att starta det ovannämnda pulstâget, även används för mätning av brytarens kontakthastighet, varvid larm utlöses om hastigheten sjunker under ett visst värde.

Uppfinningen skall närmare beskrivas i anslutning till ett utföringsexempel som visas i bifogade ritning, i vilken fig 1 visar ett principschema för en del av tillstånds- indikatorn enl uppfinningen, fig 2 visar schematiskt ett exempel på hur indikatorns utvärderingsenhet för kontaktförslitningen kan vara utförd, 01 20 IN) DW 8305842-0 fig 3 och 4 visar i planvy resp sidovy indikatorns ström- kännande organ, fig 5 visar en strömkurva för en del av ett kortslutnings- förlopp samt tillhörande av indikatorns tungelement alstrade pulståg, fig 6 visar en principkurva över kontaktförslitningen som funktion av strömmen för bestämning av pulsernas viktningstal, och fig 7 visar en uppmätt kontaktrörelsekurva för en brytare samt en jämförbar referenskurva.

Den i fig 1 visade anordningen är avsedd att övervaka tillståndet hos ena brytpolen i en högspänningsbrytare, vars strömbrytande kontakt 4 är inkopplad i en huvudkrets 5. Brytaren har en från- slagsmekanism 6 med utlösningsmagnet 7, som styrs från ett reläskydd 8.

Anordningen innehåller en utvärderingsenhet 9 för förslitnings- beräkning, till vilken ett i närheten av huvudströmbanan 5 placerat strömkännande organ är anslutet. Detta organ utgörs av tre tungelement 1, 2, 3 som är så anordnade, att de aktiveras vid olika strömnivâer. Tungelementen är kopplade till utvärderings- enheten 9 via optoelektroniska organ, som kan utgöras av opto- kopplare eller av separata lysdioder 11, 12, 13 som via ljus- ledare är kopplade till detektorer 14, 15, 16, t ex i form av fotodioder.

Utvärderingsenheten 9, som lämpligen kan vara försedd med ett internt batteri för strömförsörjningen, aktiveras vid brytar- fránslag via en i anslutning till utlösningsmagneten 7 anordnad mikrobrytare 17. Start av mätningen sker efter impuls från en till brytarens huvudkontakt 1 kopplad lägesgivare 10 då denna kontakt öppnar. 10 15 20 25 30 35 83Û58l|2~0 Pulstågen från tungelementen 1, 2 och 3 tillförs ena ingången hos var sitt i utvärderingsenheten 9 anordnat och-element 21, 22 resp 23. Den från lägesgivaren 10 erhållna startsignalen tillförs den andra ingången hos dessa och-element via en mono- stabil vippa 24 med deriverande ingång. Utgångarna frân och- elementen 21, 22, 23 är kopplade till ena ingången hos var sitt andra och-element 25,'26, 27, vars andra ingång tillförs pulser med hög frekvens från en oscillator 28. Pulsernas frekvens f är avsevärt högre än nätets 5 driftfrekvens. Utgângarna från och-elementen 22, 23 är dessutom kopplade till en negerad in- gång hos var sitt av och-elementen 25, 26. Pulstågen från och- elementen 25, 26, 27 passerar vidare via frekvensmultiplikatorer 29, 30, 31 för viktning av tungelementens strömnivâer. Frekvens- multiplikatorernas utgångar är kopplade via ett eller-element 32 till en elektronisk räknare 33 med buffertorgan 34 för utläsning till ett mekaniskt räkneverk 35 med larmkontakt 36.

Fig 3 och 4 visar hur indikatorns strömkännande organ principiellt kan vara anordnat. De tre tungelementen 1, 2, 3 är här monterade på en isolerande platta 40, som, tillsammans med en andra bakom- liggande isolerande platta 41, medelst skruvar 42 och distans- element 43 kan vara fixerad direkt pâ en strömskena 44 eller på en relativt strömskenan fixerad konstruktionsdel. Tungele- mentet 1 är orienterat med sin längsaxel liggande huvudsakligen i de magnetiska fältlinjernas riktning, medan elementen 2 och 3 är snedställda i olika vinklar relativt fältlinjerna. Därigenom uppnås att elementens kontaktslutning sker vid olika ström- nivâer. Anslutningsledningarna 45 till tungelementen ligger mellan plattorna 40, 41 och är fixerade i en klämma 46. För praktisk drift utförs det strömkännande organet lämpligen med ett i plast gjutet hölje.

Fig 5 visar kortslutningsströmmen ik i ledningen 5 som funktion av tiden t samt de pulståg P1, P2, P3 som därvid alstras av tungelementen 1, 2, 3. De strömvärden vid vilka de respektive tungelementens kontaktslutning sker betecknas med i1, i2 och i3.

Tungelementets 1 tillslagsvärde i1, som är det lägsta av de tre, bör med hänsyn till tungelementets livslängd ligga något högre än brytarens märkström. För beräkning av kontaktförslitningen UI 15 25 30 35 8305842-0 vid de brytningar som sker vid lägre strömmar och vars antal kan registreras med hjälp av lägesgivaren 10, kan man, för att vara på den säkra sidan, förutsätta att alla dessa bryt- ningar sker vid märkström.

För bestämning av viktningstalen n1, n2, n3 för pulserna från de tre tungelementen kan man utgå från en genom experiment fast- ställd kurva över kontaktförslitningen m som funktion av strömmen i. En sådan kurva kan exempelvis ha det i fig 6 visade utseende. Genom att i detta diagram lägga in tillslags- värdena i1, iz, i3 för de tre tungelementen kan man fastställa förhållandet mellan viktningstalen, som vid en viss utrustning kan vara exempelvis n1=1, n2=5 och n3=100.

Kontaktlägesgivaren kan exempelvis utgöras av en fastmonterad s k läsgaffel, bestående av en lysdiod och en på avstånd från denna och i ljusstrålens riktning anordnad fototransistor, samt en på den ingående manöveraxeln i brytarens mekanismhus monterad cirkelrund skiva med en eller flera utskjutande sektorer.

Skivan är så anordnad, att den vid manövrering av brytaren om- växlande klipper av och släpper fram lysdiodljuset. Med denna givare kan man mäta tiden för en viss vridningsvinkel hos brytarens manöveraxel och på så sätt få information om den aktuella kontakthastigheten. Utsignalen från givaren jämförs efter signalbehandling i utvärderingsenheten 9 med en referens i en mikrodatorenhet, och vid avvikelse över viss nivå ges larm. Detta illustreras i fig 7 där kurvan K2 representerar kontaktrörelsen vid frånslag som funktion av tiden för en viss brytare, medan kurvan K1 är en referenskurva. Brytarens tilläge betecknas i denna figur med I och fránläget med 0. Tiden för ett visst sektorpassage hos lägesgivarens programskiva är i det aktuella fallet tz, vilket skall jämföras med den kortare tiden t1 hos referensbrytaren. Om från-hastigheten sjunker under ett visst värde kan detta vara ett tecken på att manöver- donet behöver smörjas eller motioneras (om brytaren inte manövrerats på mycket lång tid) eller att ett mekaniskt fel inträffat.

Uppfinningen är inte begränsad till det i ritningen visade utförings- exemplet utan flera modifikationer är tänkbara inom ramen för patentkraven.

Claims (4)

830S8lf2-0 PATENTKRAV

1. Anordning för övervakning av konditionen hos en elektrisk apparat (4) med strömbrytande kontakter, i synnerhet en hög- spänningsbrytare, vilken anordning omfattar organ (1, 2, 3) för avkänning av strömmen genom brytaren, ett beräkningsorgan (9) som är styrt från ett'av apparatens rörliga delar påverkat aktiveringsorgan (10) och som är kopplat till nämnda ström- avkänningsorgan och anordnat att beräkna ett mot den avkända strömmen svarande värde på kontaktförslitningen vid brytför- lopp, samt ett presentationsorgan (35) som är styrt från beräkningsorganet (9) och anordnat att registrera graden av den totala kontaktförslitningen, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda strömavkänningsorgan (1, 2, 3) utgörs av ett flertal tungelement, vilka har olika känslighet och/eller är anordnade i olika lägen relativt strömbanan (5) genom apparaten, så att elementen (1, 2, 3) aktiveras vid olika strömnivàer, samt att beräkningsorganet (9) innehåller organ för viktning av de av de olika tungelementen (1, 2, 3) alstrade pulserna.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att tungelementen (1, 2, 3) är kopplade till beräknings- organet (9) via optokopplare eller ljusledare.

3. Anordning enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda aktiveringsorgan (10) utgörs av en läsgaffel som påverkas av en kamskiva kopplad till apparatens rörliga delar.

4. Anordning enligt patentkrav 1, 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att aktiveringsorganet (10) är anordnat att mäta brytarens kontakthastighet, varvid i anordningen ingår organ för utlösning av larm om hastigheten understiger ett visst värde.