用于诊断自熄式断路器的方法和诊断装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于诊断断路器的方法和装置。本发明特别地涉及能够利用其确定自能式(self-blast)断路器的烧熔(burn-off)喷口的状态的方法和装置。
【背景技术】
[0002]断路器是目前能够在交流电压网中的中高压领域中使用的用于中断额定和短路电流的安全元件。断路器技术还能够用在直流网中。断路器能够例如被配置为真空断路器或充气断路器。在高压下，通常使用充气断路器。填充气体能够例如包含六氟化硫(SF6)作为绝缘和淬灭气体。
[0003]在大多数情况下，断路器具有在断路器的闭合状态下彼此接触的两个开关触头。为了断路，两个触头远离彼此移动，并且这样做时，形成在两个触头之间燃烧的电弧。为了成功切断电流，淬灭所述开关触头之间的该电弧是至关重要的。为此，在压气式断路器的情况下和在自能式断路器的情况下，淬灭和绝缘气体被吹到电弧上并使之冷却。压气式断路器或自能式断路器被填充的填充气体能够部分地或全部由淬灭气体组成。为此，该气体必须一方面能够冷却和淬灭电弧，并且在淬灭电弧之后应防止在触头之间发生逆弧或电弧重燃。
[0004]在自能式断路器中，电弧中转换的能量被利用以增大吹到电弧上所需的气压。在切断操作期间，开关触头之间的电弧能够在这种情况下在由绝缘材料(例如聚四氟乙烯(PTFE))或另外的合适材料制成的烧熔喷口中被引导，所述材料在电弧的影响下气化并且由此增大气体的超压。在如今的高压网中，广泛使用以六氟化硫(SF6)作为绝缘介质的自能式断路器。
[0005]断路器的制造商在他们的维护指南中规定，自能式断路器的气体室应以特定间隔或在特定数量的开关循环之后打开。其原因是为了检查触头和喷口系统的烧熔。在过去，建立了用于利用动态电阻测量来确定触头烧熔的可靠方法。然而，通常自能式断路器必须打开以检查由绝缘材料制成的烧熔喷口的喷口烧熔。
[0006]对自能式断路器的操作者来说这具有数个缺点。自能式断路器的打开耗时耗力，并且由此导致高成本。而且，其中使用了自能式断路器的开关装置必须至少部分地关闭。在打开自能式断路器的外壳之后，可能增加对故障的敏感性，这可能是由于不正确的重新装配的危险或杂质的引入。
[0007]用于确定喷口烧熔的非侵入且可靠的方法可能延迟或者甚至完全避免灭弧室(interrupting chamber)的打开。用于非侵入地确定喷口烧恪的一种方法能够在于测量频率响应。在这种情况下，自能式断路器能够作为测试对象经历作为激励的电信号或机械信号，并且其反应能够在频率响应分析(FRA)中被确定。这样，例如能够确定喷口材料的烧熔。然而，这种方法的实施是复杂的。实施可能涉及特别是在领域中的应用上的困难。
[0008]用于非侵入地确定喷口烧熔的其他方法为在网络中出现的电流的时间分解测量，以便随后借助于模拟来计算在当前电流下出现的喷口烧熔。然而，该方法的实施会需要给现存的保护和控制系统广泛装配用于获取数据和存储数据的合适的单元，导致了相当大的安装复杂性和相当高的安装成本。
[0009]如例如在DE 196 04 203 Al中所描述的监视断路器的方法受限于观察驱动装置或断路器的可移动触头，并且不允许推测喷口烧熔。
【发明内容】
[0010]因此仍然需要能够被利用来在不必打开自能式断路器的灭弧室的情况下评价喷口烧熔的方法和装置。特别需要能够简单地并入现存的维护活动并且只承受很少的额外成本和时间支出的这样的方法和装置
[0011]本发明的目标是详述提供了关于所述问题的改进的方法和装置。
[0012]提供了具有在独立权利要求中详述的特征的方法和装置。从属权利要求限定了有利的和优选的实施例。
[0013]在诊断自能式断路器的方法中，自能式断路器的开关操作被触发以在自能式断路器的填充气体中引发压力波。响应于开关操作而在自能式断路器的至少一个区域中出现的随时间变化的压力被检测。依赖于随时间变化的压力，确定在用于将填充气体吹到开关电弧上的带负载的开关操作中被烧熔的自能式断路器的烧熔喷口的状态。
[0014]在所述方法中，烧熔喷口的状态从随时间变化的压力推测。压力分布的检测能够在不必拆开自能式断路器和/或不必打开灭弧室的情况下进行。测量所需的压力增长能够通过压缩断路器本身的体积、例如在自能式断路器的驱动作用下或以另外的方式而产生。在这种情况下，瞬时压力分布受喷口系统的流阻影响。压力分布的检测能够在组装的自能式断路器上进行，使得所述方法能够高时效地和有成本效益地被执行。断路器仅需要在其间维护自能式断路器的短时间段内被隔离。烧熔喷口的几何结构影响在无电力负载的开关操作之后于填充气体中传播的压力波(例如声波)，使得基于压力分布能够可靠地确定烧熔喷口的烧熔是否如此严重以致需要拆开自能式断路器。
[0015]烧熔喷口的状态能够基于响应于时间间隔内的开关操作而检测的瞬时压力变化来确定。压力变化依赖于喷口烧熔而变化。现存的用于气体填充的连接能够被用作测量位置。由此可以在标准维护的过程中直接在现场执行对喷口系统的检查。
[0016]能够在与烧熔喷口隔开的、自能式断路器的填充口处检测随时间变化的压力。该填充口在自能式断路器的组装状态下也容易接近。测量能够在不必修改断路器的情况下进行。
[0017]能够在无电力负载的情况下执行利用其引发压力波的开关操作。
[0018]能够利用诊断装置自动执行测量和评估，而不必为此而将自能式断路器进行转换并将其带入测量实验室。能够利用小型的移动诊断装置来执行测量和评估。移动诊断装置的压力传感器能够可拆卸地安装在自能式断路器上，使得其检测压力分布。
[0019]在所述方法中，自能式断路器的触头的触头分离能够被检测。于其间评估瞬时压力变化以获得关于喷口烧熔的信息的时间间隔能够依赖于触头分离发生的时间进行设置。可替代地或另外地，压力分布的数据获取能够依赖于触头分离发生的时间进行设置。
[0020]能够监视自能式断路器的机械驱动以检测触头分离。为此，旋转角传感器能够被安装在自能式断路器的驱动轴上。
[0021]在所述方法中，能够在触发开关操作之前检测填充气体的压力和温度。于其间评估瞬时压力变化以获得关于喷口烧熔的信息的时间间隔能够依赖于填充气体的检测到的压力和检测到的温度进行设置。这样，填充气体中的音速或音速的变化能够被考虑。音速影响所述时间间隔，在其中受烧熔喷口的几何结构影响的压力变化在测量位置处(例如自能式断路器的填充口处)是可检测的。所述时间间隔能够依赖于自能式断路器的几何结构进行进一步设置，以便考虑烧熔喷口和测量位置之间的距离。
[0022]能够依赖于检测到的瞬时压力变化的时间间隔来确定烧熔喷口的状态。由于压力变化的符号可能依赖于喷口烧熔，因此能够通过简单处理来以这种方式可靠地确定烧熔喷口的状态。
[0023]能够依赖于随时间变化的检测到的压力的谱分量来确定烧熔喷口的状态。在触发开关操作之后在时间间隔内检测的压力分布能够经历谱分析。例如，能够进行傅里叶变换。可替代地或另外地，压力分布能够经历滤波以便抑制可能例如由自能式断路器的侧壁之间的声波反射引起的不期望的信号分量。
[0024]烧熔喷口的状态的确定能够自动地并且借助于计算机来进行。为此，自能式断路器的结构类型和/或标识自能式断路器的其他信息能够通过诊断装置的用户接口由用户输入进行输入。依赖于检测到的压力分布的一个或更多个特征量能够与存储在数据库中用于结构类型的特征量进行比较，以便确定烧熔喷口的状态。在一种配置中，对于每个结构类型，多个依赖于时间的压力分布曲线都能够存储在数据库中。在自能式断路器处检测到的压力分布能够与存储的压力分布曲线进行比较，以便确定烧熔喷口的烧熔是否已经发展到使得需要目视检查或更换自能式断路器的程度。在其他配置中，检测到的压力分布的谱分量能够与存储在数据库中用于该结构类型的一个或更多个阈值进行比较。这样，能够确定烧熔喷口的烧熔是否已经发展到使得需要目视检查或更换自能式断路器的程度。
[0025]烧熔喷口的所确定的状态能够从包括允许自能式断路器的操作继续的第一状态和需要目视检查自能式