WO2003073577A1 - Testing arrangement for a power circuit breaker provided with an electronic trip element - Google Patents

Testing arrangement for a power circuit breaker provided with an electronic trip element Download PDF

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WO2003073577A1
WO2003073577A1 PCT/DE2003/000711 DE0300711W WO03073577A1 WO 2003073577 A1 WO2003073577 A1 WO 2003073577A1 DE 0300711 W DE0300711 W DE 0300711W WO 03073577 A1 WO03073577 A1 WO 03073577A1
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current
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circuit breaker
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PCT/DE2003/000711
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Inventor
Holger Hochgraef
Andreas Pancke
Hans Rehaag
Wolfgang Röhl
Peter Schust
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H02H3/044—Checking correct functioning of protective arrangements, e.g. by simulating a fault
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3272—Apparatus, systems or circuits therefor

Definitions

  • the invention relates to a test arrangement for a circuit breaker installed in a switchgear assembly with an electronic release, the test arrangement comprising a test current source and a test device in addition to the circuit breaker to be tested.
  • the first is that an on-site inspection, deliberately limited to sub-functions, is carried out.
  • the overcurrent release which is installed in the switch, is supplied with a signal from the outside that corresponds to the signal that would be applied to it by the associated current transformer.
  • the second way of checking is to connect an external device to the release via an existing access socket, which generates a current signal that should trigger the release. If the trip occurs, the proper functioning of the overcurrent release is confirmed, otherwise a faulty function can be identified.
  • test transformer which can generate a test current in the order of magnitude of, for example, 6000 A at a constant level, even over a longer period.
  • a function test that includes the current transformer has so far only been common for residual current transformers. Such an arrangement is described in EP-A 0 456 586.
  • a short-circuit connection between a primary conductor at a tap behind the summation converter and the return conductor at a tap before the summation converter can be established via a pushbutton in the primary circuit via a resistor, and in this way a fault current can be simulated because the current flow bypasses the current transformer like a fault current.
  • the current transformers should also be checked, so far only the use of a separate test device, for example in the form of a continuity tester. The device can only be operated by a specialist and only when the main conductor to be monitored is taken out of operation.
  • US Pat. No. 4,634,981 proposes a method and a device for use in testing a circuit breaker, in which the circuit breaker has at least one current sensor, such as a current transformer, a tripping circuit and a disconnecting device.
  • a low-voltage alternating current source is provided and furthermore a device for generating an alternating current signal, the device for generating the alternating current signal being able to vary the level of the voltage of the alternating current signal.
  • the low voltage AC power source is connected to the device for generating the
  • AC signal connected and the device for generating the AC signal is connected to the current sensor, that is, the current transformer of the circuit breaker.
  • An alternating current signal is applied to the current sensor and the amount of current in the alternating current signal is displayed.
  • the level of the current in the AC signal and the state of the isolating device in the circuit breaker are compared with a predetermined level of the alternating current, at which the isolating device in the circuit breaker would be brought into an open state under perfect working conditions in order to obtain an indication of the condition of the circuit breaker.
  • a device is used for testing a circuit breaker, which is used for a connection fertilizer with a low-voltage alternating current source and with a current sensor, such as a current transformer in the circuit breaker, is suitable.
  • Such a device for carrying out such a function test is also known from US Pat. No. 4,761,704. It consists in the fact that a further bridge circuit is connected in parallel to a bridge circuit downstream of the secondary windings of the current transformers, which provides the direct current for the electronic trip circuit. An external current can be fed in via this further bridge circuit, with which the electronics of the release circuit, the release coil and the switch drive can be checked. If the trigger circuit can also be supplied externally, for example via a 24 V supply, the function test can also be carried out without the MAIN LADDER to be monitored carrying current. This means that the function test can be carried out when the switch is installed before the main conductors are even switched on. The test can be carried out with an additional DC or AC voltage source. It is disadvantageous that the test does not also detect the function of the current transformers and their connection to the release.
  • US Pat. No. 4,814,712 proposes a transportable test device for a circuit breaker which has an electronic release.
  • the test facility determines the rating and response of the circuit breaker to an overcurrent when it is connected to the electrical power circuit.
  • the test facility simulates an overcurrent condition and provides proof that the circuit breaker has responded, without having to open the circuit breaker or the protective functions of the circuit breaker.
  • US Pat. No. 5,272,438 describes a further portable test device for a circuit breaker with an electronic trip device, which has a ribbon cable with a connecting plug in order to establish a connection to a plug base of the trip device.
  • the test facility has a parallel connector into which a data connector of the circuit breaker can be inserted.
  • a battery is included as an energy source and a battery error LED is activated when the battery voltage drops below a certain level.
  • a voltage regulator and a variety of voltage dividers provide reference test voltages for application to the circuit breaker trip via the connectors and cables.
  • a pair of resistors is connected across the cable and connectors to rapidly discharge the switch memory after each test.
  • US Pat. No. 5,444,377 describes an electronic trigger device in which the terminals of a test circuit are connected directly to the outputs of the secondary windings of the current transformer and to the input of the rectifier circuit, so that the test current checks the operation of the trigger.
  • a circuit for displaying the polarity feeds a processor circuit with the values of the polarities of the rectified currents.
  • the processor circuit has means for determining the presence of a test current if the polarity of the rectified current including the test current continues to have the same polarity. Differentiating the continuous polarity, positive or negative, of the test current enables the test to be performed with or without earth-fault protection can be carried out. All of these test devices have a high outlay in terms of circuit technology and thus production technology.
  • DE-OS 199 25 963 AI describes a test device for a low-voltage circuit breaker with an electronic trigger circuit and at least one associated current transformer, in which the current transformer (s) is / are provided with an auxiliary winding which can be subjected to an external alternating current during a function test is / are.
  • a tone-frequency voltage generator is required to provide the external alternating current, and the trigger circuit must be set up and programmed frequency-selectively to detect the frequency provided by the voltage generator. But that means a relatively high effort.
  • the invention is based on the object of creating a possibility with which a functional test of the circuit breaker, including the current transformers and their connections, can take place at any time, without the expense of a fully equipped test or test field, without special components such as Current transformers with auxiliary windings are required.
  • test current source is a non-stabilized current source and the test device contains the following function groups: a device for current measurement, a device for calculating the expected tripping time, a device for measuring the delay, a device for comparing the expected tripping time with the actual delay, a device for setting and a display device.
  • the device for current measurement is on the input side to a
  • Test power source is connected and its output is connected to the device for calculating the expected tripping time and the device for measuring the delay, which is connected to a circuit breaker to be tested with a second input and with a first input of the display device and with its first output its second output is connected to a first input of the device for comparing the expected tripping time with the actual delay.
  • the device for calculating the expected tripping time is connected to the device for setting with a second input and its first output is connected to a second input of the device for comparing the expected tripping time with the actual delay, and with its second output to a second input of the display device, which is connected with a third input to an output of the device for comparing the expected triggering time with the actual delay.
  • test device can also have an input for the measurement current if it is supplied from the outside.
  • the measurement current supplied from outside can be a current-proportional measurement signal obtained from a current transformer.
  • a non-stabilized current source can advantageously be an
  • Short-circuit operated power transformer can be provided. If you limit yourself to just feeding in the electricity, because the power is not required, the transformer does not have to be too big and heavy, in any case it is portable.
  • the output current can fluctuate depending on the resistance.
  • the test device detects the actual current curve flowing during the test and uses this to calculate the expected time delay with the associated tolerance band. It determines whether the actual deceleration is within this tolerance band and displays the measured and calculated deceleration value. This means that the test power source does not have to meet high requirements because its faultiness is measured and an average over time is determined, which corresponds to a certain effective current. Then the tester also makes a comparison with the trip curve, with the one that the trip should actually have. Not with the one that he actually has, but with the one that he is supposed to have prescribed by the manufacturer in his data sheet and uses this to calculate the delay time that he should have.
  • This test setup thus enables a good functional test that says a lot more than if only the switch was triggered at all or not.
  • test facility Since it is generally possible to influence the tripping times, for example when transitioning from different sections of the tripping characteristic, with harmonics and also with frequency deviations, the test facility should have a typical evaluation algorithm for this, which is changed when testing different types of triggers. It can also be useful to provide an evaluation algorithm that results from the international regulations.
  • Fig. 1 shows schematically the basic structure of a low-voltage circuit breaker in section.
  • FIG. 2 shows a block diagram for a preferred embodiment of the test arrangement according to the invention.
  • Fig. 1 the basic structure of a low-voltage circuit breaker 1 is shown schematically in section.
  • the upper connection rail 3 and the lower connection rail 4 are passed through the rear wall 2 of the low-voltage circuit breaker 1.
  • the fixed switching contact 5 is located on the upper connecting bar 3 and the movable switching contact 8 located on a contact carrier 7 is located on the lower connecting bar 4 via flexible connections 6 connected.
  • the arc quenching chamber 9 is arranged above the fixed switch contact 5 and the movable switch contact 8.
  • the switch drive 10 there is the selector shaft 11 with the selector shaft extension 12, which together with the coupling plate 13 forms the connection of the selector shaft 11 to the contact carrier 7.
  • the trigger 14 is located above the switch drive 10 and is connected to the converter 16 on the lower connecting rail 4 of the low-voltage circuit breaker 1 via a measuring line 15.
  • a test current source 17 supplies a test current for the circuit breaker 18 to be tested and the test device 19.
  • a device for current measurement 20 contained therein carries out an independent measurement of the flowing test current and a device for calculating the expected tripping time 21 calculates the same for that of the test current measured by the device for current measurement 20 and forwards the value to a device for comparing the expected tripping time with the actual delay 22.
  • This actual delay is determined by a device for measuring the delay 23 which receives the data required for this from the circuit breaker 18 to be tested and the device for current measurement 20 are supplied.
  • the desired evaluation algorithm is entered by means of a setting device 24.
  • the determined values can be read on a display device 25.
  • the two expected times are also displayed.
  • test current source that emits a constant current is practically not possible at the location of a circuit breaker.

Abstract

The testing arrangement comprises a non-stabilized current source and consists of a device for measuring current (20), a device for calculating the expected tripping time (21), a device for measuring the delay (23), a device for comparing the expected tripping time with the actual delay (22), a device for setting (24), and of a display device (25).

Description

Beschreibungdescription
Prüfanordnung für einen Leistungsschalter mit elektronischem AuslöserTest arrangement for a circuit breaker with an electronic release
Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung für einen in einer Schaltanlage installierten Leistungsschalter mit elektronischem Auslöser, wobei die Prüfanordnung neben dem zu prüfenden Leistungsschalter eine PrüfStromquelle und eine Prüfein- richtung umfasst.The invention relates to a test arrangement for a circuit breaker installed in a switchgear assembly with an electronic release, the test arrangement comprising a test current source and a test device in addition to the circuit breaker to be tested.
Wenn sich ein Leistungsschalter in der Schaltanlage eines Kunden befindet und sich dieser von der einwandfreien auftragsgemäßen Funktion des Leistungsschalters überzeugen mδch- te, sind zur Zeit zwei Verfahren üblich:If there is a circuit breaker in a customer's switchgear and they want to convince themselves of the correct function of the circuit breaker according to the order, two methods are currently common:
Das erste besteht darin, dass eine bewusst auf Teilfunktionen beschränkte Vorortprüfung vorgenommen wird. Dabei wird dem Überstromauslöser, der im Schalter eingebaut ist, von außen ein Signal zugeführt, welches dem Signal entspricht, mit dem er vom zugehörigen Stromwandler beaufschlagt würde.The first is that an on-site inspection, deliberately limited to sub-functions, is carried out. The overcurrent release, which is installed in the switch, is supplied with a signal from the outside that corresponds to the signal that would be applied to it by the associated current transformer.
Die zweite Möglichkeit der Überprüfung besteht darin, dass an den Auslöser über eine vorhandene Zugangsbuchse ein externes Gerät angeschlossen wird, das ein Stromsignal erzeugt, welches die Auslösung bewirken müsste. Erfolgt die Auslösung, so ist die einwandfreie Funktion des Überstromauslösers bestätigt, andernfalls wird eine fehlerhafte Funktion erkennbar.The second way of checking is to connect an external device to the release via an existing access socket, which generates a current signal that should trigger the release. If the trip occurs, the proper functioning of the overcurrent release is confirmed, otherwise a faulty function can be identified.
Diese vorgenannten Prüfungsverfahren bieten aber keine Ge- wissheit, dass die gesamte Wirkungskette des Auslösesystems des Leistungsschalters funktioniert. Es wird damit lediglich nachgewiesen, dass der Auslöser selbst funktioniert und dass der Schalter in der Lage ist, seine Kontakte zu öffnen. Es ist daher erwünscht, dass alle Bestandteile des Auslösesys- tems, wie Wandler, Signalleitungen, Steckverbindungen und dergleichen, in die Überprüfung einbezogen werden.However, the abovementioned test procedures do not offer any certainty that the entire chain of effects of the circuit breaker tripping system works. It only proves that the trigger itself works and that the switch is able to open its contacts. It is therefore desirable that all components of the trigger system tems, such as converters, signal lines, connectors and the like, are included in the review.
Eine derartige umfassende Überprüfung des Auslösesystems ist gegenwärtig nur mit dem hohen Aufwand an Geräten und Kosten möglich, wie er bei der Entwicklung von Leistungsschaltern in einem Versuchsfeld (Testlaboratorium) zur Verfügung steht. Es ist dazu zum Beispiel der Einsatz eines Prüftransformators erforderlich, der einen Prüfstrom in einer Größenordnung von beispielsweise 6000 A in gleichbleibender Höhe auch über eine größere Zeit erzeugen kann.Such a comprehensive check of the tripping system is currently only possible with the high amount of equipment and costs that are available in the development of circuit breakers in a test field (test laboratory). For this purpose, for example, the use of a test transformer is required, which can generate a test current in the order of magnitude of, for example, 6000 A at a constant level, even over a longer period.
Deshalb wurden schon Vorschläge unterbreitet, wie eine derartige Prüfung wenigstens teilweise durchgeführt werden kann. So wurde vorgeschlagen, die Stromwandler des Leistungsschalters, wenn es sich um einen normalen induktiven Wandler handelt, mit einer Zusatzwicklung zu versehen, die von außen beschaltet werden kann. Damit kann ein simulierter Sekundärstrom in das Auslösesystem einspeist werden, ohne die Haupt- strombahn des Leistungsschalters mit dem eigentlich erforderlichen hohem Primärstrom, zum Beispiel 6000 A, belasten zu müssen. Dann sind zwar der Wandler und die Übertragungsleitungen in die Überprüfung einbezogen, aber eine komplette Ü- berprüfung der gesamten Wirkungskette des Auslösesystems ist auch hierdurch nicht erreicht.For this reason, suggestions have already been made as to how such an examination can be carried out at least in part. It has been proposed to provide the current transformers of the circuit breaker with an additional winding, which is a normal inductive converter, which can be connected from the outside. This means that a simulated secondary current can be fed into the tripping system without having to load the main circuit of the circuit breaker with the high primary current that is actually required, for example 6000 A. The converter and the transmission lines are then included in the check, but this also does not result in a complete check of the entire action chain of the release system.
Ein Funktionstest, der den Stromwandler einschließt, ist bisher nur bei Fehlerstromwandlern üblich. Eine derartige Anordnung beschreibt die EP-A 0 456 586. Über einen Taster kann im Primärstromkreis über einen Widerstand eine Kurzschlussverbindung zwischen einem Primärleiter an einem Abgriff hinter dem Summenwandler zum Rückleiter an einem Abgriff vor dem Summenwandler hergestellt und auf diese Weise ein Fehlerstrom simuliert werden, da der Stromfluss wie bei einem Fehlerstrom den Stromwandler umgeht. Für Leistungsschalter mit elektronischer Überstromauslösung bleibt dagegen bisher, sollen auch die Stromwandler mit überprüft werden, nur die Verwendung ei- nes separaten Prüfgerätes, zum Beispiel in Form eines Durchgangsprüfers. Das Gerät kann allein von einem Fachmann und nur bei Außerbetriebnahme der zu überwachenden Hauptleiter bedient werden.A function test that includes the current transformer has so far only been common for residual current transformers. Such an arrangement is described in EP-A 0 456 586. A short-circuit connection between a primary conductor at a tap behind the summation converter and the return conductor at a tap before the summation converter can be established via a pushbutton in the primary circuit via a resistor, and in this way a fault current can be simulated because the current flow bypasses the current transformer like a fault current. For circuit breakers with electronic overcurrent tripping, however, the current transformers should also be checked, so far only the use of a separate test device, for example in the form of a continuity tester. The device can only be operated by a specialist and only when the main conductor to be monitored is taken out of operation.
In der US-PS 4,634,981 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung beim Prüfen eines Leistungsschalters vorgeschlagen, bei denen der Leistungsschalter wenigstens einen Stromsensor, wie einen Stromwandler, einen Auslöseschaltkreis und eine Trennvorrichtung aufweist. Bei diesem Verfahren wird eine Niederspannungs-Wechselstromquelle vorgesehen und weiterhin eine Einrichtung zur Erzeugung eines Wechselstromsignals, wobei die Einrichtung zur Erzeugung des Wechselstromsignals in der Lage ist, die Höhe der Spannung des Wechsel- Stromsignals zu variieren. Die Niederspannungs- Wechselstromquelle ist mit der Einrichtung zur Erzeugung desUS Pat. No. 4,634,981 proposes a method and a device for use in testing a circuit breaker, in which the circuit breaker has at least one current sensor, such as a current transformer, a tripping circuit and a disconnecting device. In this method, a low-voltage alternating current source is provided and furthermore a device for generating an alternating current signal, the device for generating the alternating current signal being able to vary the level of the voltage of the alternating current signal. The low voltage AC power source is connected to the device for generating the
Wechselstromsignals verbunden und die Einrichtung zur Erzeugung des Wechselstromsignals ist mit dem Stromsensor, also dem Stromwandler des Leistungsschalters verbunden. Der Stromsensor wird mit einem Wechselstromsignal beaufschlagt und die Höhe des Stromes in dem Wechselstromsignal wird angezeigt. Die Höhe des Stromes im Wechselstromsignal und der Zustand der Trennvorrichtung im Leistungsschalter werden mit einer vorgegebenen Höhe des Wechselstromes verglichen, bei welcher die Trennvorrichtung im Leistungsschalter unter einwandfreien Arbeitsbedingungen in einen geöffneten Zustand überführt würde, um eine Anzeige für die Kondition des Leistungsschalters zu erhalten. Dazu wird ein Gerät zur Verwendung beim Prüfen eines Leistungsschalters verwendet, welches für eine Verbin- düng mit einer Niederspannungs-Wechselstromquelle und mit einem Stromsensor, wie einem im Leistungsschalter vorhandenen Stromwandler, geeignet ist.AC signal connected and the device for generating the AC signal is connected to the current sensor, that is, the current transformer of the circuit breaker. An alternating current signal is applied to the current sensor and the amount of current in the alternating current signal is displayed. The level of the current in the AC signal and the state of the isolating device in the circuit breaker are compared with a predetermined level of the alternating current, at which the isolating device in the circuit breaker would be brought into an open state under perfect working conditions in order to obtain an indication of the condition of the circuit breaker. For this purpose, a device is used for testing a circuit breaker, which is used for a connection fertilizer with a low-voltage alternating current source and with a current sensor, such as a current transformer in the circuit breaker, is suitable.
Aus der US-PS 4,761,704 ist ebenfalls eine derartige Einrichtung für die Durchführung eines solchen Funktionstests bekannt. Sie besteht darin, dass einer den Sekundärwicklungen der Stromwandler nachgeordneten Brückenschaltung, welche den Gleichstrom für die elektronische Auslöseschaltung bereitstellt, eine weitere Brückenschaltung parallel geschaltet ist . Über diese weitere Brückenschaltung kann ein externer Strom eingespeist werden, mit dem die Elektronik der Auslöseschaltung, die Auslösespule und der Schalterantrieb überprüft werden können. Kann die Auslöseschaltung auch fremdge- speist werden, zum Beispiel über eine 24 V-Einspeisung, so kann der Funktionstest auch vorgenommen werden, ohne dass die zu überwachenden HAUPTLEITER Strom führen. Das bedeutet, dass der Funktionstest bei der Installation des Schalters erfolgen kann, bevor überhaupt eine Einschaltung der Hauptleiter er- folgt. Der Test kann mit einer zusätzlichen Gleich- oder Wechselspannungsquelle erfolgen. Nachteilig ist, dass der Test nicht auch die Funktion der Stromwandler und deren Verbindung mit dem Auslöser erfasst .Such a device for carrying out such a function test is also known from US Pat. No. 4,761,704. It consists in the fact that a further bridge circuit is connected in parallel to a bridge circuit downstream of the secondary windings of the current transformers, which provides the direct current for the electronic trip circuit. An external current can be fed in via this further bridge circuit, with which the electronics of the release circuit, the release coil and the switch drive can be checked. If the trigger circuit can also be supplied externally, for example via a 24 V supply, the function test can also be carried out without the MAIN LADDER to be monitored carrying current. This means that the function test can be carried out when the switch is installed before the main conductors are even switched on. The test can be carried out with an additional DC or AC voltage source. It is disadvantageous that the test does not also detect the function of the current transformers and their connection to the release.
In der US-PS 4,814,712 wird eine transportable Prüfeinrich- tung für einen Leistungsschalter vorgeschlagen, welcher einen elektronischen Auslöser aufweist. Die Prüfeinrichtung stellt die Bemessung und das Ansprechen des Leistungsschalters auf einen Überstrom fest, wenn sie mit dem elektrischen Leis- tungsstromkreis verbunden wird. Die Prüfeinrichtung simuliert einen Zustand eines Überstromes und stellt den Nachweis für das Ansprechen des Leistungsschalters bereit, ohne dass der Leistungsschalter abgeschaltet werden muß oder eine Einwir- kung auf die Schutzfunktionen des Leistungsschalters vorhanden ist.US Pat. No. 4,814,712 proposes a transportable test device for a circuit breaker which has an electronic release. The test facility determines the rating and response of the circuit breaker to an overcurrent when it is connected to the electrical power circuit. The test facility simulates an overcurrent condition and provides proof that the circuit breaker has responded, without having to open the circuit breaker or the protective functions of the circuit breaker.
In der US-PS 5,272,438 ist eine weitere transportable Prüf- einrichtung für einen Leistungsschalter mit einer elektronischen Auslösevorrichtung beschrieben, welche ein Bandkabel mit einem VerbindungsStecker aufweist, um eine Verbindung mit einem Stecksockel des Auslösers herzustellen. Die Prüfeinrichtung besitzt einen parallelen Verbinder, in welchen ein Datenstecker des Leistungsschalters eingeführt werden kann.US Pat. No. 5,272,438 describes a further portable test device for a circuit breaker with an electronic trip device, which has a ribbon cable with a connecting plug in order to establish a connection to a plug base of the trip device. The test facility has a parallel connector into which a data connector of the circuit breaker can be inserted.
Als Energiequelle ist eine Batterie enthalten und eine Batteriefehler-LED wird aktiviert, wenn die Batteriespannung unter einen bestimmten Pegel abfällt. Ein Spannungsregler und eine Vielzahl von Spannungsteilern liefern Referenz-PrüfSpannungen zur Anwendung auf den Auslöser des Leistungsschalters über die Verbinder und Kabel . Ein Widerstandspaar ist über das Kabel und die Verbinder angeschlossen um eine schnelle Entladung des Schaltermemories nach jeder Prüfung zu bewirken.A battery is included as an energy source and a battery error LED is activated when the battery voltage drops below a certain level. A voltage regulator and a variety of voltage dividers provide reference test voltages for application to the circuit breaker trip via the connectors and cables. A pair of resistors is connected across the cable and connectors to rapidly discharge the switch memory after each test.
In der US-PS 5,444,377 ist eine elektronische Auslösevorrichtung beschrieben, bei welcher die Klemmen eines PrüfStromkreises direkt mit den Ausgängen der Sekundärwicklungen des Stromwandlers und mit dem Eingang des Gleichrichterstromkreises verbunden sind, so dass der Prüfstrom den Betrieb des Auslösers überprüft. Ein Stromkreis zur Anzeige der Polarität speist einen Prozessor-Schaltkreis mit den Werten der Polaritäten der gleichgerichteten Ströme. Der Prozessor-Schaltkreis weist Mittel zur Bestimmung des Vorhandenseins eines Prüf- stromes auf, wenn die Polarität des gleichgerichteten Stromes einschließlich des PrüfStromes weiterhin die gleiche Polarität aufweist. Eine Unterscheidung der kontinuierlichen Polarität, positiv oder negativ, des PrüfStromes ermöglicht es, dass die Prüfung mit oder ohne Erdschlußschutz-Auslösung durchgeführt werden kann. Alle diese Prüfeinrichtung weisen einen hohen schaltungstechnischen und somit fertigungstechnischen Aufwand auf .US Pat. No. 5,444,377 describes an electronic trigger device in which the terminals of a test circuit are connected directly to the outputs of the secondary windings of the current transformer and to the input of the rectifier circuit, so that the test current checks the operation of the trigger. A circuit for displaying the polarity feeds a processor circuit with the values of the polarities of the rectified currents. The processor circuit has means for determining the presence of a test current if the polarity of the rectified current including the test current continues to have the same polarity. Differentiating the continuous polarity, positive or negative, of the test current enables the test to be performed with or without earth-fault protection can be carried out. All of these test devices have a high outlay in terms of circuit technology and thus production technology.
In der DE-OS 199 25 963 AI ist eine Testeinrichtung für einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit elektronischer Auslöseschaltung und mindestens einem zugehörigen Stromwandler beschrieben, bei welcher der/die Stromwandler mit einer Hilfswicklung versehen ist/sind, die bei einem Funktionstest mit einem externen Wechselstrom beaufschlagbar ist/sind. Zur Bereitstellung des externen Wechselstromes ist ein tonfrequen- ter Spannungsgenerator erforderlich und die Auslöseschaltung muß frequenzselektiv auf die Erkennung der vom Spannungsgenerator bereitgestellten Frequenz eingerichtet und programmiert sein. Das bedeutet aber einen verhältnismäßig hohen Aufwand.DE-OS 199 25 963 AI describes a test device for a low-voltage circuit breaker with an electronic trigger circuit and at least one associated current transformer, in which the current transformer (s) is / are provided with an auxiliary winding which can be subjected to an external alternating current during a function test is / are. A tone-frequency voltage generator is required to provide the external alternating current, and the trigger circuit must be set up and programmed frequency-selectively to detect the frequency provided by the voltage generator. But that means a relatively high effort.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der jederzeit, ohne den Aufwand eines umfassend ausgerüsteten Versuchs- oder Prüffeldes, eine Funktions- prüfung des Leistungsschalters unter Einbeziehung der Stromwandler und deren Anschlüsse erfolgen kann, ohne dass spezielle Bauteile, wie Stromwandler mit Hilfswicklungen, erforderlich sind.The invention is based on the object of creating a possibility with which a functional test of the circuit breaker, including the current transformers and their connections, can take place at any time, without the expense of a fully equipped test or test field, without special components such as Current transformers with auxiliary windings are required.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung mittels einer Prüfanordnung für einen in einer Schaltanlage installierten Leistungsschalter mit elektronischem Auslöser gelöst, bei welcher die PrüfStromquelle eine nichtstabilisierte Stromquelle ist und die Prüfeinrichtung die folgenden Funk- tionsgruppen enthält: eine Einrichtung zur Strommessung, eine Einrichtung zur Berechnung der zu erwartenden Auslöse- zeit, eine Einrichtung zur Messung der Verzögerung, eine Einrichtung zum Vergleich der zu erwartenden Auslösezeit mit der tatsächlichen Verzögerung, eine Einrichtung zum Einstellen und eine Anzeigeeinrichtung.This object is achieved according to the present invention by means of a test arrangement for a circuit breaker with electronic release installed in a switchgear, in which the test current source is a non-stabilized current source and the test device contains the following function groups: a device for current measurement, a device for calculating the expected tripping time, a device for measuring the delay, a device for comparing the expected tripping time with the actual delay, a device for setting and a display device.
Diese Funktionsgruppen sind wie folgt miteinander verbunden:These function groups are connected as follows:
Die Einrichtung zur Strommessung ist eingangsseitig an eineThe device for current measurement is on the input side to a
PrüfStromquelle angeschlossen und ist mit ihrem Ausgang mit der Einrichtung zur Berechnung der zu erwartenden Auslösezeit sowie der Einrichtung zur Messung der Verzögerung verbunden, die mit einem zweiten Eingang an einen zu prüfenden Leistungsschalter angeschlossen ist und mit ihrem ersten Ausgang mit einem ersten Eingang der Anzeigeeinrichtung sowie mit ihrem zweiten Ausgang mit einem ersten Eingang der Einrichtung zum Vergleich der zu erwartenden Auslösezeit mit der tatsächlichen Verzögerung verbunden ist.Test power source is connected and its output is connected to the device for calculating the expected tripping time and the device for measuring the delay, which is connected to a circuit breaker to be tested with a second input and with a first input of the display device and with its first output its second output is connected to a first input of the device for comparing the expected tripping time with the actual delay.
Die Einrichtung zur Berechnung der zu erwartenden Auslösezeit ist mit einem zweiten Eingang an die Einrichtung zum Einstel- len angeschlossen und mit ihrem ersten Ausgang mit einem zweiten Eingang der Einrichtung zum Vergleich der zu erwartenden Auslösezeit mit der tatsächlichen Verzögerung verbunden sowie mit ihrem zweiten Ausgang mit einem zweiten Eingang der Anzeigeeinrichtung, die mit einem dritten Eingang an ei- nen Ausgang der Einrichtung zum Vergleich der zu erwartenden Auslösezeit mit der tatsächlichen Verzögerung angeschlossen ist .The device for calculating the expected tripping time is connected to the device for setting with a second input and its first output is connected to a second input of the device for comparing the expected tripping time with the actual delay, and with its second output to a second input of the display device, which is connected with a third input to an output of the device for comparing the expected triggering time with the actual delay.
Die Prüfeinrichtung kann statt einer Einrichtung zur Strom- messung auch einen Eingang für den Messstrom besitzen, wenn dieser von außen zugeführt wird. Dabei kann der von außen zugeführte Messstrom ein aus einem Stromwandler gewonnenes stromproportionales Messsignal sein. Als nichtstabilisierte Stromquelle kann vorteilhaft ein imInstead of a device for current measurement, the test device can also have an input for the measurement current if it is supplied from the outside. The measurement current supplied from outside can be a current-proportional measurement signal obtained from a current transformer. A non-stabilized current source can advantageously be an
Kurzschluss betriebener Leistungstransformator vorgesehen sein. Wenn man sich darauf beschränkt, nur den Strom einzuspeisen, denn es wird ja nicht die Leistung benötigt, dann muss der Trafo nicht allzu groß und schwer sein, er ist jedenfalls transportabel.Short-circuit operated power transformer can be provided. If you limit yourself to just feeding in the electricity, because the power is not required, the transformer does not have to be too big and heavy, in any case it is portable.
Bei einer nichtstabilisierten Stromquelle kann der abgegebene Strom in Abhängigkeit vom Widerstand Schwankungen unterworfen sein. Die Prüfeinrichtung erfasst den während der Prüfung fließenden tatsächlichen Stromverlauf und berechnet aus diesem die zu erwartende Zeitverzögerung mit dem zugehörigen Toleranzband. Sie stellt fest, ob die tatsächliche Verzögerung innerhalb dieses Toleranzbandes liegt und zeigt den gemesse- nen und den berechneten Verzögerungswert an. Das bedeutet, dass an die PrüfStromquelle keine hohen Anforderungen gestellt werden müssen, denn ihre Fehlerhaftigkeit wird gemessen und es wird ein Mittelwert über die Zeit ermittelt, was einem bestimmten Effektivstrom entspricht. Dann stellt das Prüfgerät ferner einen Vergleich mit der Auslösekurve an, und zwar mit derjenigen, die der Auslöser eigentlich haben soll. Nicht mit der, die er tatsächlich hat, sondern mit der, die er bestimmungsgemäß vom Hersteller in seinem Typenblatt vorgeschrieben haben soll und berechnet daraus die Verzögerungs- zeit, die er haben soll. Es ermittelt also aus dem vorhandenen Prüfaufbau einen an Ort und Stelle gemessenen Strom, und stellt fest, zu welcher Verzögerung dieser nach den vorgesehenen Eigenschaften des Auslösers führen müsste. Es erfolgt auch eine Auslösung und die Auslösezeit wird gemessen, weil das Auslösesignal erfasst wird. Nun ist ein Vergleich möglich. Es ist ein Sollwert bekannt und es ist ein Messwert vorhanden. Somit kann eine Übereinstimmung festgestellt werden oder eine Abweichung, deren Größe besagt, ob die Funktion des Schalters gut oder unbefriedigend ist .In the case of a non-stabilized current source, the output current can fluctuate depending on the resistance. The test device detects the actual current curve flowing during the test and uses this to calculate the expected time delay with the associated tolerance band. It determines whether the actual deceleration is within this tolerance band and displays the measured and calculated deceleration value. This means that the test power source does not have to meet high requirements because its faultiness is measured and an average over time is determined, which corresponds to a certain effective current. Then the tester also makes a comparison with the trip curve, with the one that the trip should actually have. Not with the one that he actually has, but with the one that he is supposed to have prescribed by the manufacturer in his data sheet and uses this to calculate the delay time that he should have. It therefore determines a current measured on the spot from the existing test set-up and determines which delay this should lead to according to the intended properties of the release. There is also a trip and the trip time is measured because the trip signal is detected. A comparison is now possible. A setpoint is known and a measured value is available. A match can thus be established or a deviation, the size of which indicates whether the function the switch is good or unsatisfactory.
Dieser Prüfaufbau ermöglicht also eine gute Funktionsprüfung, die sehr viel mehr aussagt, als wenn nur festgestellt würde, hat der Schalter überhaupt ausgelöst wird oder nicht.This test setup thus enables a good functional test that says a lot more than if only the switch was triggered at all or not.
Da im Allgemeinen Beeinflussungen der Auslösezeiten möglich sind, zum Beispiel beim Übergang von verschiedenen Teilstrecken der Auslösekennlinie, bei Oberwellen und auch bei Fre- quenzabweichungen, sollte hierfür die Prüfeinrichtung einen typischen Auswertealgorithmus besitzen, der beim Prüfen verschiedener Auslösertypen umgestellt wird. Es kann außerdem sinnvoll sein, einen Auswertealgorithmus vorzusehen, der sich aus der oder den internationalen Vorschriften ergibt.Since it is generally possible to influence the tripping times, for example when transitioning from different sections of the tripping characteristic, with harmonics and also with frequency deviations, the test facility should have a typical evaluation algorithm for this, which is changed when testing different types of triggers. It can also be useful to provide an evaluation algorithm that results from the international regulations.
Die Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis anhand eines bevorzugten, den Schutzumfang nicht einschränkenden, Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.For a better understanding, the invention will be explained in more detail below with the aid of a preferred exemplary embodiment, which does not restrict the scope of protection.
Die Fig. 1 zeigt schematisch den prinzipiellen Aufbau eines Niederspannungs-Leistungsschalters im Schnitt.Fig. 1 shows schematically the basic structure of a low-voltage circuit breaker in section.
Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild für eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfanordnung .2 shows a block diagram for a preferred embodiment of the test arrangement according to the invention.
In der Fig. 1 ist schematisch der prinzipielle Aufbau eines Niederspannungs-Leistungsschalters 1 im Schnitt dargestellt. Durch die Rückwand 2 des Niederspannungs-Leistungsschalters 1 sind die obere Anschlussschiene 3 und die untere Anschluss- schiene 4 hindurchgeführt. An der oberen Anschlussschiene 3 befindet sich der feste Schaltkontakt 5 und an der unteren Anschlussschiene 4 ist über flexible Verbindungen 6 der auf einem Kontaktträger 7 befindliche bewegbare Schaltkontakt 8 angeschlossen. Über dem festen Schaltkontakt 5 und dem bewegbaren Schaltkontakt 8 ist die Lichtbogenlöschkammer 9 angeordnet. Im Schalterantrieb 10 befindet sich die Schaltwelle 11 mit dem Schaltwellenausleger 12, welcher zusammen mit der Koppellasche 13 die Verbindung der Schaltwelle 11 zum Kontaktträger 7 bildet. Oberhalb des Schalterantriebs 10 befindet sich der Auslöser 14, welcher über eine Messleitung 15 mit dem Wandler 16 auf der unteren Anschlussschiene 4 des Niederspannungs-Leistungsschalters 1 verbunden ist.In Fig. 1, the basic structure of a low-voltage circuit breaker 1 is shown schematically in section. The upper connection rail 3 and the lower connection rail 4 are passed through the rear wall 2 of the low-voltage circuit breaker 1. The fixed switching contact 5 is located on the upper connecting bar 3 and the movable switching contact 8 located on a contact carrier 7 is located on the lower connecting bar 4 via flexible connections 6 connected. The arc quenching chamber 9 is arranged above the fixed switch contact 5 and the movable switch contact 8. In the switch drive 10 there is the selector shaft 11 with the selector shaft extension 12, which together with the coupling plate 13 forms the connection of the selector shaft 11 to the contact carrier 7. The trigger 14 is located above the switch drive 10 and is connected to the converter 16 on the lower connecting rail 4 of the low-voltage circuit breaker 1 via a measuring line 15.
Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild für eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfanordnung . Eine Prüfstromquelle 17 liefert einen Prüfstrom für den zu prüfenden Leistungsschalter 18 und die Prüfeinrichtung 19. Eine in die- ser enthaltene Einrichtung zur Strommessung 20 führt eine selbstständige Messung des fließenden Prüfstromes durch und eine Einrichtung zur Berechnung der zu erwartenden Auslösezeit 21 berechnet dieselbe für den von der Einrichtung zur Strommessung 20 gemessenen PrüfStromes und leitet den Wert an eine Einrichtung zum Vergleich der zu erwartenden Auslösezeit mit der tatsächlichen Verzögerung 22. Diese tatsächliche Verzögerung wird von einer Einrichtung zur Messung der Verzögerung 23 ermittelt, welcher die dafür erforderlichen Daten vom zu prüfenden Leistungsschalter 18 und der Einrichtung zur Strommessung 20 zugeführt werden. Mittels einer Einrichtung zum Einstellen 24 wird der gewünschte Auswertealgorithmus eingegeben. Die ermittelten Werte können an einer Anzeigeeinrichtung 25 abgelesen werden. Außerdem werden die beiden echt zu erwartenden Zeiten auch mit angezeigt .2 shows a block diagram for a preferred embodiment of the test arrangement according to the invention. A test current source 17 supplies a test current for the circuit breaker 18 to be tested and the test device 19. A device for current measurement 20 contained therein carries out an independent measurement of the flowing test current and a device for calculating the expected tripping time 21 calculates the same for that of the test current measured by the device for current measurement 20 and forwards the value to a device for comparing the expected tripping time with the actual delay 22. This actual delay is determined by a device for measuring the delay 23 which receives the data required for this from the circuit breaker 18 to be tested and the device for current measurement 20 are supplied. The desired evaluation algorithm is entered by means of a setting device 24. The determined values can be read on a display device 25. In addition, the two expected times are also displayed.
Durch diese Prüfeinrichtung sind die Anforderungen an die PrüfStromquelle gegenüber bisherigen Verfahren drastisch vereinfacht, wodurch eine aussagekräftige Prüfung mit einfachen Mitteln am Einsatzort des Leistungsschalters ermöglicht wird.With this test facility, the requirements for the test power source are drastically simplified compared to previous methods, making a meaningful test with simple Means at the location of the circuit breaker is made possible.
Demgegenüber ist die Anwendung einer PrüfStromquelle, die einen konstanten Strom abgibt, am Einsatzort eines Leistungs- Schalters praktisch nicht möglich. In contrast, the use of a test current source that emits a constant current is practically not possible at the location of a circuit breaker.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Niederspannungs -Leistungsschalter1 low-voltage circuit breaker
2 Rückwand 3 Obere Anschlussschiene2 rear wall 3 upper connecting rail
4 Untere Anschlussschiene4 Lower connection rail
5 Fester Schaltkontakt5 Fixed switch contact
6 Flexible Verbindung6 Flexible connection
7 Kontaktträger 8 Bewegbarer Schaltkontakt7 Contact carrier 8 Movable switching contact
9 Lichtbogenlöschkammer9 Arc quenching chamber
10 Schalterantrieb10 switch drive
11 Schaltwelle11 selector shaft
12 Schaltwellenausleger 13 Koppellasche12 shift shaft extension 13 coupling plate
14 Auslöser14 triggers
15 Messleitung15 measuring line
16 Wandler16 converters
17 PrüfStromquelle 18 Leistungsschalter17 Test power source 18 Circuit breakers
19 Prüfeinrichtung19 test facility
20 Einrichtung zur Strommessung20 Device for measuring current
21 Einrichtung zur Berechnung der zu erwartenden Auslösezeit 22 Einrichtung zum Vergleich der zu erwartenden Auslösezeit mit der tatsächlichen Verzögerung21 Device for calculating the expected trip time 22 Device for comparing the expected trip time with the actual delay
23 Einrichtung zur Messung der Verzögerung23 Device for measuring the delay
24 Einrichtung zum Einstellen24 Setting device
25 Anzeigeeinrichtung 25 display device

Claims

Patentansprüche claims
1. Prüfanordnung für einen in einer Schaltanlage installierten Leistungsschalter (18) mit elektronischem Auslöser (14) , wobei die Prüfanordnung neben dem zu prüfenden Leistungs-1. Test arrangement for a circuit breaker (18) with electronic release (14) installed in a switchgear assembly, the test arrangement in addition to the power to be tested
Schalter (18) eine PrüfStromquelle (17) und eine Prüfeinrichtung (19) umfasst, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die PrüfStromquelle (17) eine nichtstabilisierte Strom- quelle ist und dass die Prüfeinrichtung besteht aus : einer Einrichtung zur Strommessung (20) , einer Einrichtung zur Berechnung der zu erwartenden Auslosezeit (21) , - einer Einrichtung zur Messung der Verzögerung (23) , einer Einrichtung zum Vergleich der zu erwartenden Auslosezeit mit der tatsächlichen Verzögerung (22) , einer Einrichtung zum Einstellen (24) und einer Anzeigeeinrichtung (25) , - die wie folgt miteinander verbunden sind: die Einrichtung zur Strommessung (20) ist eingangsseitig an eine PrüfStromquelle (17) angeschlossen und ist mit ihrem Ausgang mit der Einrichtung zur Berechnung der zu erwartenden Auslosezeit (21) sowie der Einrichtung zur Mes- sung der Verzögerung (23) verbunden, die mit einem zweiten Eingang an einen zu prüfenden Leistungsschalter (18) angeschlossen ist und mit ihrem ersten Ausgang mit einem ersten Eingang der Anzeigeeinrichtung (25) sowie mit ihrem zweiten Ausgang mit einem ersten Ein- gang der Einrichtung zum Vergleich der zu erwartenden Auslösezeit mit der tatsächlichen Verzögerung (22) verbunden ist, - die Einrichtung zur Berechnung der zu erwartenden Auslöse- zeit (21) ist mit einem zweiten Eingang an die Einrichtung zum Einstellen (24) angeschlossen und mit ihrem ersten Ausgang mit einem zweiten Eingang der Einrichtung zum Vergleich der zu erwartenden Auslösezeit mit der tatsächlichen Verzögerung (22) verbunden sowie mit ihrem zweiten Ausgang mit einem zweiten Eingang der Anzeigeeinrichtung (25) , die mit einem dritten Eingang an einen Ausgang der Einrichtung zum Vergleich der zu erwartenden Auslösezeit mit der tatsächlichen Verzögerung (22) angeschlossen ist.Switch (18) comprises a test current source (17) and a test device (19), characterized in that the test current source (17) is a non-stabilized current source and that the test device consists of: a device for current measurement (20), a device for calculation the expected triggering time (21), - a device for measuring the delay (23), a device for comparing the expected triggering time with the actual delay (22), a device for setting (24) and a display device (25), which are connected to one another as follows: the device for current measurement (20) is connected on the input side to a test current source (17) and its output is connected to the device for calculating the expected triggering time (21) and the device for measuring the delay ( 23) connected with a second input to a circuit breaker (18) to be tested and with its first off is connected to a first input of the display device (25) and its second output to a first input of the device for comparing the expected tripping time with the actual deceleration (22), - the device for calculating the expected tripping time Time (21) is connected to the device for setting (24) with a second input and is connected with its first output to a second input of the device for comparing the expected tripping time with the actual delay (22) and with its second output to a second input of the display device (25), which is connected with a third input to an output of the device for comparing the expected tripping time with the actual delay (22).
2. Prüf anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Prüfeinrichtung (19) statt einer Einrichtung zur Strommessung (20) einen Eingang für einen von außen zugeführ- ten Messstrom besitzt.2. Test arrangement according to claim 1, so that the test device (19) has an input for a measurement current supplied from outside instead of a device for current measurement (20).
3. Prüf anordnung nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der von außen zugeführte Messstrom ein aus einem Strom- wandler gewonnenes stromproportionales Messsignal ist.3. Test arrangement according to claim 2, so that the measuring current supplied from the outside is a current-proportional measuring signal obtained from a current transformer.
4. Prüf anordnung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die nichtstabilisierte PrüfStromquelle (17) ein im Kurz- schluss betriebener Leistungstransformator ist.4. Test arrangement according to claim 1, so that the non-stabilized test current source (17) is a power transformer operated in short circuit.
5. Prüf anordnung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Prüfeinrichtung (19) einen typischen Auswertealgo- rithmus besitzt, der beim Prüfen verschiedener Auslösertypen einstellbar ist. 5. Test arrangement according to claim 1, characterized in that the test device (19) has a typical evaluation algorithm, which is adjustable when testing different types of triggers.
6. Prüfanordnung nach Anspruch 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Auswertealgorithmus vorgesehen ist, der internationalen Vorschriften entspricht. 6. The test arrangement as claimed in claim 5, so that an evaluation algorithm is provided which corresponds to international regulations.
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