Sichere Zeitmessungen an Leistungsschaltern mit beidseitiger Erdung
Zuverlässige Messungen ohne Abstriche bei der Sicherheit
Prüfungen des Zeitverhaltens spielen bei der Bewertung des Zustands und der Leistungsfähigkeit von Hochspannungsleistungsschaltern eine wichtige Rolle. Sie liefern wichtige Erkenntnisse zum Schaltverhalten und zum Gesamtzustand eines Betriebsmittels. Da die Sicherheitsnormen für Schaltanlagen immer strenger werden, müssen die Prüfungen sowohl präzise Ergebnisse als auch einen maximalen Schutz von Techniker:innen und Ingenieur:innen gewährleisten.
Beidseitiges Erden kann schwierig sein
Seite des Leistungsschalters zu erden. Bei unter Spannung stehenden Schaltanlagen kann dies dazu führen, dass an nicht geerdeten Metallteilen gefährliche Spannungen auftreten. Daher muss für Prüfungen des Zeitverhaltens an Hochspannungsleistungsschaltern ein anderes Prüfverfahren zum Einsatz kommen, bei dem beide Seiten des Leistungsschalters geerdet sind. Eine Möglichkeit ist die widerstandsbasierte Zeitmessung.
DRM als praktische Lösung
Eine häufig verwendete Messmethode zur Prüfung des Zeitverhaltens auf Basis des Widerstands leitet sich aus der Messung des dynamischen Kontaktwiderstands (Dynamic Resistance Measurement, DRM) ab. Bei diesem Ansatz wird der Widerstand des Kontaktsystems während eines Öffnen- oder Schließen-Vorgangs ermittelt, indem ein Strom (A) eingespeist und der resultierende Spannungsabfall (V) an den Hauptkontakten des Leistungsschalters gemessen wird. Ein Ersatzschaltbild für diesen Aufbau ist in Abbildung 1 dargestellt. Anhand der durch diese Methode ermittelten berechneten Widerstandswerte (Rm) kann auch die Betriebsdauer des Leistungsschalters bestimmt werden.
Damit mit der DRM-Methode zuverlässige und präzise Ergebnisse zum Zeitverhalten erzielt werden können, bedarf es einer sorgfältigen Auswahl der Schwellwerte für den Widerstand (Rt) anhand des Erdschleifenwiderstands (Rg). Außerdem ist es wichtig, zu wissen, bis zu welchem Erdschleifenwiderstand diese Methode angewendet werden kann und wann sie nicht mehr angewendet werden sollte.
Abbildung 1: Ersatzschaltbild eines beidseitig geerdeten Leistungsschalters
Validierung sowohl an modernen als auch an älteren Leistungsschaltern
Wir haben eine Reihe von Prüfungen durchgeführt, um die maximale Messabweichung zu ermitteln. Abbildung 2 zeigt einen Öffnen-Vorgang und definiert die Messabweichung ΔT im Vergleich zur Öffnen-Zeit To. An Leistungsschaltern mit einem Haupt- und Abbrandkontaktsystem durchgeführte Prüfungen zeigen, dass die Messabweichungen deutlich innerhalb der geltenden Normen bleiben.
Abbildung 2: Ermittlung der Ungenauigkeit von Zeitmessungen bei einem Öffnen-Vorgang
To = Öffnen-Zeit
ΔT = Messabweichung
Rg = Erdschleifenwiderstand
Rt = Schwellwert
Rm = gemessener Widerstand
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