用于診斷自熄式斷路器的方法和診斷裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于診斷斷路器的方法和裝置。本發(fā)明特別地涉及能夠利用其確定自能式(self-blast)斷路器的燒熔(burn-off)噴口的狀態(tài)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]斷路器是目前能夠在交流電壓網(wǎng)中的中高壓領(lǐng)域中使用的用于中斷額定和短路電流的安全元件。斷路器技術(shù)還能夠用在直流網(wǎng)中。斷路器能夠例如被配置為真空斷路器或充氣斷路器。在高壓下，通常使用充氣斷路器。填充氣體能夠例如包含六氟化硫(SF6)作為絕緣和淬滅氣體。
[0003]在大多數(shù)情況下，斷路器具有在斷路器的閉合狀態(tài)下彼此接觸的兩個(gè)開關(guān)觸頭。為了斷路，兩個(gè)觸頭遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)，并且這樣做時(shí)，形成在兩個(gè)觸頭之間燃燒的電弧。為了成功切斷電流，淬滅所述開關(guān)觸頭之間的該電弧是至關(guān)重要的。為此，在壓氣式斷路器的情況下和在自能式斷路器的情況下，淬滅和絕緣氣體被吹到電弧上并使之冷卻。壓氣式斷路器或自能式斷路器被填充的填充氣體能夠部分地或全部由淬滅氣體組成。為此，該氣體必須一方面能夠冷卻和淬滅電弧，并且在淬滅電弧之后應(yīng)防止在觸頭之間發(fā)生逆弧或電弧重燃。
[0004]在自能式斷路器中，電弧中轉(zhuǎn)換的能量被利用以增大吹到電弧上所需的氣壓。在切斷操作期間，開關(guān)觸頭之間的電弧能夠在這種情況下在由絕緣材料(例如聚四氟乙烯(PTFE))或另外的合適材料制成的燒熔噴口中被引導(dǎo)，所述材料在電弧的影響下氣化并且由此增大氣體的超壓。在如今的高壓網(wǎng)中，廣泛使用以六氟化硫(SF6)作為絕緣介質(zhì)的自能式斷路器。
[0005]斷路器的制造商在他們的維護(hù)指南中規(guī)定，自能式斷路器的氣體室應(yīng)以特定間隔或在特定數(shù)量的開關(guān)循環(huán)之后打開。其原因是為了檢查觸頭和噴口系統(tǒng)的燒熔。在過去，建立了用于利用動(dòng)態(tài)電阻測量來確定觸頭燒熔的可靠方法。然而，通常自能式斷路器必須打開以檢查由絕緣材料制成的燒熔噴口的噴口燒熔。
[0006]對自能式斷路器的操作者來說這具有數(shù)個(gè)缺點(diǎn)。自能式斷路器的打開耗時(shí)耗力，并且由此導(dǎo)致高成本。而且，其中使用了自能式斷路器的開關(guān)裝置必須至少部分地關(guān)閉。在打開自能式斷路器的外殼之后，可能增加對故障的敏感性，這可能是由于不正確的重新裝配的危險(xiǎn)或雜質(zhì)的引入。
[0007]用于確定噴口燒熔的非侵入且可靠的方法可能延遲或者甚至完全避免滅弧室(interrupting chamber)的打開。用于非侵入地確定噴口燒恪的一種方法能夠在于測量頻率響應(yīng)。在這種情況下，自能式斷路器能夠作為測試對象經(jīng)歷作為激勵(lì)的電信號或機(jī)械信號，并且其反應(yīng)能夠在頻率響應(yīng)分析(FRA)中被確定。這樣，例如能夠確定噴口材料的燒熔。然而，這種方法的實(shí)施是復(fù)雜的。實(shí)施可能涉及特別是在領(lǐng)域中的應(yīng)用上的困難。
[0008]用于非侵入地確定噴口燒熔的其他方法為在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的電流的時(shí)間分解測量，以便隨后借助于模擬來計(jì)算在當(dāng)前電流下出現(xiàn)的噴口燒熔。然而，該方法的實(shí)施會需要給現(xiàn)存的保護(hù)和控制系統(tǒng)廣泛裝配用于獲取數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)的合適的單元，導(dǎo)致了相當(dāng)大的安裝復(fù)雜性和相當(dāng)高的安裝成本。
[0009]如例如在DE 196 04 203 Al中所描述的監(jiān)視斷路器的方法受限于觀察驅(qū)動(dòng)裝置或斷路器的可移動(dòng)觸頭，并且不允許推測噴口燒熔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此仍然需要能夠被利用來在不必打開自能式斷路器的滅弧室的情況下評價(jià)噴口燒熔的方法和裝置。特別需要能夠簡單地并入現(xiàn)存的維護(hù)活動(dòng)并且只承受很少的額外成本和時(shí)間支出的這樣的方法和裝置
[0011]本發(fā)明的目標(biāo)是詳述提供了關(guān)于所述問題的改進(jìn)的方法和裝置。
[0012]提供了具有在獨(dú)立權(quán)利要求中詳述的特征的方法和裝置。從屬權(quán)利要求限定了有利的和優(yōu)選的實(shí)施例。
[0013]在診斷自能式斷路器的方法中，自能式斷路器的開關(guān)操作被觸發(fā)以在自能式斷路器的填充氣體中引發(fā)壓力波。響應(yīng)于開關(guān)操作而在自能式斷路器的至少一個(gè)區(qū)域中出現(xiàn)的隨時(shí)間變化的壓力被檢測。依賴于隨時(shí)間變化的壓力，確定在用于將填充氣體吹到開關(guān)電弧上的帶負(fù)載的開關(guān)操作中被燒熔的自能式斷路器的燒熔噴口的狀態(tài)。
[0014]在所述方法中，燒熔噴口的狀態(tài)從隨時(shí)間變化的壓力推測。壓力分布的檢測能夠在不必拆開自能式斷路器和/或不必打開滅弧室的情況下進(jìn)行。測量所需的壓力增長能夠通過壓縮斷路器本身的體積、例如在自能式斷路器的驅(qū)動(dòng)作用下或以另外的方式而產(chǎn)生。在這種情況下，瞬時(shí)壓力分布受噴口系統(tǒng)的流阻影響。壓力分布的檢測能夠在組裝的自能式斷路器上進(jìn)行，使得所述方法能夠高時(shí)效地和有成本效益地被執(zhí)行。斷路器僅需要在其間維護(hù)自能式斷路器的短時(shí)間段內(nèi)被隔離。燒熔噴口的幾何結(jié)構(gòu)影響在無電力負(fù)載的開關(guān)操作之后于填充氣體中傳播的壓力波(例如聲波)，使得基于壓力分布能夠可靠地確定燒熔噴口的燒熔是否如此嚴(yán)重以致需要拆開自能式斷路器。
[0015]燒熔噴口的狀態(tài)能夠基于響應(yīng)于時(shí)間間隔內(nèi)的開關(guān)操作而檢測的瞬時(shí)壓力變化來確定。壓力變化依賴于噴口燒熔而變化?，F(xiàn)存的用于氣體填充的連接能夠被用作測量位置。由此可以在標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)的過程中直接在現(xiàn)場執(zhí)行對噴口系統(tǒng)的檢查。
[0016]能夠在與燒熔噴口隔開的、自能式斷路器的填充口處檢測隨時(shí)間變化的壓力。該填充口在自能式斷路器的組裝狀態(tài)下也容易接近。測量能夠在不必修改斷路器的情況下進(jìn)行。
[0017]能夠在無電力負(fù)載的情況下執(zhí)行利用其引發(fā)壓力波的開關(guān)操作。
[0018]能夠利用診斷裝置自動(dòng)執(zhí)行測量和評估，而不必為此而將自能式斷路器進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將其帶入測量實(shí)驗(yàn)室。能夠利用小型的移動(dòng)診斷裝置來執(zhí)行測量和評估。移動(dòng)診斷裝置的壓力傳感器能夠可拆卸地安裝在自能式斷路器上，使得其檢測壓力分布。
[0019]在所述方法中，自能式斷路器的觸頭的觸頭分離能夠被檢測。于其間評估瞬時(shí)壓力變化以獲得關(guān)于噴口燒熔的信息的時(shí)間間隔能夠依賴于觸頭分離發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置?？商娲鼗蛄硗獾?，壓力分布的數(shù)據(jù)獲取能夠依賴于觸頭分離發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。
[0020]能夠監(jiān)視自能式斷路器的機(jī)械驅(qū)動(dòng)以檢測觸頭分離。為此，旋轉(zhuǎn)角傳感器能夠被安裝在自能式斷路器的驅(qū)動(dòng)軸上。
[0021]在所述方法中，能夠在觸發(fā)開關(guān)操作之前檢測填充氣體的壓力和溫度。于其間評估瞬時(shí)壓力變化以獲得關(guān)于噴口燒熔的信息的時(shí)間間隔能夠依賴于填充氣體的檢測到的壓力和檢測到的溫度進(jìn)行設(shè)置。這樣，填充氣體中的音速或音速的變化能夠被考慮。音速影響所述時(shí)間間隔，在其中受燒熔噴口的幾何結(jié)構(gòu)影響的壓力變化在測量位置處(例如自能式斷路器的填充口處)是可檢測的。所述時(shí)間間隔能夠依賴于自能式斷路器的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)置，以便考慮燒熔噴口和測量位置之間的距離。
[0022]能夠依賴于檢測到的瞬時(shí)壓力變化的時(shí)間間隔來確定燒熔噴口的狀態(tài)。由于壓力變化的符號可能依賴于噴口燒熔，因此能夠通過簡單處理來以這種方式可靠地確定燒熔噴口的狀態(tài)。
[0023]能夠依賴于隨時(shí)間變化的檢測到的壓力的譜分量來確定燒熔噴口的狀態(tài)。在觸發(fā)開關(guān)操作之后在時(shí)間間隔內(nèi)檢測的壓力分布能夠經(jīng)歷譜分析。例如，能夠進(jìn)行傅里葉變換?？商娲鼗蛄硗獾?，壓力分布能夠經(jīng)歷濾波以便抑制可能例如由自能式斷路器的側(cè)壁之間的聲波反射引起的不期望的信號分量。
[0024]燒熔噴口的狀態(tài)的確定能夠自動(dòng)地并且借助于計(jì)算機(jī)來進(jìn)行。為此，自能式斷路器的結(jié)構(gòu)類型和/或標(biāo)識自能式斷路器的其他信息能夠通過診斷裝置的用戶接口由用戶輸入進(jìn)行輸入。依賴于檢測到的壓力分布的一個(gè)或更多個(gè)特征量能夠與存儲在數(shù)據(jù)庫中用于結(jié)構(gòu)類型的特征量進(jìn)行比較，以便確定燒熔噴口的狀態(tài)。在一種配置中，對于每個(gè)結(jié)構(gòu)類型，多個(gè)依賴于時(shí)間的壓力分布曲線都能夠存儲在數(shù)據(jù)庫中。在自能式斷路器處檢測到的壓力分布能夠與存儲的壓力分布曲線進(jìn)行比較，以便確定燒熔噴口的燒熔是否已經(jīng)發(fā)展到使得需要目視檢查或更換自能式斷路器的程度。在其他配置中，檢測到的壓力分布的譜分量能夠與存儲在數(shù)據(jù)庫中用于該結(jié)構(gòu)類型的一個(gè)或更多個(gè)閾值進(jìn)行比較。這樣，能夠確定燒熔噴口的燒熔是否已經(jīng)發(fā)展到使得需要目視檢查或更換自能式斷路器的程度。
[0025]燒熔噴口的所確定的狀態(tài)能夠從包括允許自能式斷路器的操作繼續(xù)的第一狀態(tài)和需要目視檢查自能式