BR102013011162B1

BR102013011162B1 - dispositivo de medição e processo para medir uma resistência de um contato de comutação de um disjuntor elétrico

Info

Publication number: BR102013011162B1
Application number: BR102013011162-7A
Authority: BR
Inventors: Ulrich Klapper
Original assignee: Omicron Electronics Gmbh
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2020-11-03
Also published as: EP2662695A1; CA2812996A1; CN103389416B; PL2662695T3; KR101449964B1; CA2812996C; SA113340514B1; US20130300424A1; BR102013011162A2; KR20130126493A; AU2013205393A1; US9322880B2; CN103389416A; EP2662695B1; ES2548955T3; AU2013205393B2

Abstract

MEDIÇÃO DE UMA RESISTÊNCIA DE UM CONTATO COMUTADOR DE UM DISJUNTOR ELÉTRICO. A presente invenção refere-se a medição de uma resistência de um contato comutador de um disjuntor elétrico. A presente invenção abrange um dispositivo medidor (10) para medir uma resistência de um contato de comutação (5) de um disjuntor elétrico (1). O dispositivo medidor (10) abrange uma unidade geradora de corrente intensa (11) para gerar um corrente de medição para medição de resistência e uma unidade medidora (12) para registrar um sinal medidor no disjuntor (1) durante a abertura ou fechamento do contato comutador (1) e para determinar um percurso de resistência cronológico de contato de comutação (5) na abertura ou no fechamento na dependência da corrente medidora e do sinal medidor.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de medição e um processo para medir a resistência de um contato de comutação de um disjuntor elétrico ou de um disjuntor elétrico de alta tensão.

[0002] Disjuntores, que também são chamados de disjuntores de alta tensão ou de circuit breaker (interruptores de circuito) são empregados na técnica energética para produzir diferentes conexões elétricas sob regime de carga ou para separar. As tensões nominais dos disjuntores podem estar situadas na faixa de poucos Volts até algumas centenas de quilovolts. As correntes de cargas comutadas, por ocasião de um curto circuito podem apresentar várias dezenas de quiloamperes. Para uma operação segura do disjuntor será, por exemplo, testado - no contexto de revisões - uma resistência de transição de um contato comutador do disjuntor elétrico. Um desgaste elevado no contato comutador do disjuntor, por exemplo, uma queima dos contatos do arco voltaico, na comutação em regime de carga e pode se apresentar na comutação sob regime de carga e, especialmente, na separação de uma corrente de curto circuito.

[0003] Constitui, portanto, objeto da presente invenção determinar um estado, especialmente um estado de desgaste do contato comutador de um disjuntor elétrico, bem como testar o estado mecânico do acionamento e dos contatos.

[0004] De acordo com a presente invenção, esta tarefa será solucionada por um dispositivo de medição de uma resistência de um contato comutador de um disjuntor elétrico e um processo para medição de uma resistência de um contato comutador de um disjuntor elétrico. As concretizações definem modalidades preferidas evantajosas da invenção.

[0005] De acordo com a presente invenção é oferecido um dispositivo de medição para medir uma resistência de um contato comutador de um disjuntor elétrico. O dispositivo de medição compreende uma unidade geradora de alta corrente e uma unidade de medição. A unidade geradora de alta corrente serve para produzir uma corrente de medição de resistência e pode ser acoplada com o disjuntor para efeito da alimentação da corrente de medição no próprio disjuntor. A unidade de medição pode ser acoplada com o disjuntor e está preparada para detectar um sinal de medição no disjuntor. O sinal de medição pode, por exemplo, compreender uma tensão através do contato de comutação do disjuntor. O dispositivo de medição está em condições de detectar o sinal de medição durante a abertura ou durante o fechamento do disjuntor e determinar um percurso de resistência cronológico do contato de comutação na abertura ou no fechamento na dependência da corrente de medição e do sinal de medição. Pela determinação do percurso de resistência cronológico do contato de comutação poderá ser determinado não somente a resistência da transição do contato comutador no estado fechado, porem também poderá ser determinado um comportamento cronológico da resistência do contato de comutação enquanto que os contatos do contato comutador estiverem em contato mutuo no fechamento do disjuntor ou quando são reciprocamente separados na abertura do disjuntor. Baseado no percurso de resistência cronológico pode ser determinado, por exemplo, o estado de desgaste do contato de comutação. De acordo com a invenção, o dispositivo de medição compreende um alojamento na forma de uma unidade portátil. No interior do alojamento estão acondicionados no mínimo uma unidade geradora de alta corrente e uma unidade de medição propriamente dita. Desta maneira, o dispositivo de medição poderá ser disposto na proximidade imediata do disjuntor, de maneira que podem ser minimizadas perdas de potencial da unidade geradora de alta corrente através de cabos adutores longos e, além disso, podem ser detectados sinais de medição sem interferência e com pouca interferência por que também os sinais de medição não precisam ser transmitidos sob linhas adutoras extensas. O dispositivo de medição poderá especialmente ser conformado de tal maneira que o alojamento seja disposto, por exemplo, no alojamento do contato de comutação, como por exemplo, um alojamento cerâmico do contato de comutação, de maneira que as linhas adutoras para as conexões do disjuntor podem ser conformadas bastante curtas, por exemplo, com comprimento de 1 - 2 m para uma chave de alta tensão e nitidamente mais curtos do que 1 m para uma chave de tensão media. Preferencialmente, no dispositivo de medição não se encontram dispositivos de comando.

[0006] Segunda uma modalidade, a unidade de medição está conformada para determinar o percurso de resistência do contato de comutação na dependência da corrente de medição e do sinal de medição em consequência de valores de resistência digitais. A sequência de valores de resistência digitais poderá ser indicada através de um acoplamento de abastecimento de energia que serve para o abastecimento do dispositivo de medição com energia elétrica. O acoplamento de abastecimento de energia pode, por exemplo, ser um chamado acoplamento Power Over Ethernet (força através de ethernet) ou poderá ser uma conexão chamada Power line communication (comunicação de linha de força). Alternativamente, o acoplamento de abastecimento de energia pode compreender vários plugues e o cabo de abastecimento de energia a ser acoplado no acoplamento de abastecimento de energia, poderá compreender vários condutores elétricos que são mantidos unidos mecanicamente e que são usados, por um lado, para transmissão da sequência de valores de resistência digitais e, por outro lado, são usados para transferência da energia para o abastecimento do dispositivo de medição. A sequência de valores de resistência digitais pode, por exemplo, ser transmitida para uma estação no solo que compreende, por exemplo, um comando eletrônico ou um computador e que está adequada para a armazenagem e avaliação da sequência de valores digitais. Desta maneira, o dispositivo de medição para medir uma resistência de um contato de comutação, por exemplo, de um disjuntor, poderá estar disposta em uma linha de alta tensão na proximidade imediata do disjuntor, em uma altura, por exemplo, de 6 m na qual se encontra o disjuntor, sendo acoplada, através de conexões correspondentemente curtas, com o disjuntor. A transmissão do percurso de resistência cronológico, por exemplo, com uma sequência de valores de resistência digitais, até a extensão do solo pode ser feita por um cabo correspondentemente mais longo, de modo que valores de medição podem ser detectados pelo dispositivo de medição com grande precisão, podendo ser transferidos sem interferências ou falhas, de forma digital, para a estação do solo.

[0007] De acordo com outra modalidade, o dispositivo de medição compreende um acumulador de energia capacitivo, por exemplo, um condensador, que está acoplado com a unidade geradora de corrente alta. A unidade geradora de corrente alta está em condições de gerar, por um determinado período de tempo, especialmente por um tempo de medição determinado, uma corrente de medição tanto de energia elétrica do acumulador de energia capacitivo, como também da energia elétrica do acoplamento de abastecimento de energia do dispositivo de medição. A corrente de medição, assim produzida, apresenta um potencial elétrico que é mais elevado do que o potencial detectado pelo dispositivo de medição durante o período de tempo através do acoplamento de abastecimento de energia. O acumulador de energia capacitivo serve, portanto, para o amortecimento de energia elétrica para manter em nível reduzido um recolhimento de corrente ou de energia do dispositivo de medição durante a medição da resistência e, ao mesmo tempo, para poder oferecer uma corrente de medição com um potencial consideravelmente maior para a medição de resistência. A unidade geradora de alta corrente pode, por exemplo, gerar uma corrente de medição de alguns 10 amperes, por exemplo, uma corrente de mediação mínima de 100 amperes.

[0008] De acordo com uma modalidade, o dispositivo de medição também compreende uma unidade de comando em um alojamento separado. A unidade de comando está preparada para controlar o disjuntor para abrir ou fechar o contato de comutação.

[0009] Segundo outra modalidade, a unidade de comando está em condições de suprir sinais de comando, através de uma rede de computadores digitais, para abrir ou fechar o contato de comutação. Os sinais de comando digitais podem compreender, por exemplo, sinais de acordo com a norma IEC 61850. Chaves de potencial que estão em condições de abrir ou fechar os seus contatos de comutação, baseado em comandos de acordo com a norma IEC 61850, as chamadas mensagens Goose, podem, por conseguinte, ser acessados pelo dispositivo de medição a fim de determinar ou detectar um percurso de resistência cronológico do contato comutador na abertura ou no fechamento. Desta maneira, o processo de medição pode ser realizado de forma automatizada.

[00010] De acordo com a invenção é também oferecido um processo para medir uma resistência de um contato de comutação de um disjuntor elétrico. Neste processo, será gerada uma corrente de medição para a medição de resistência e a corrente de medição será alimentada no disjuntor. O disjuntor será acessado para abrir ou fechar o contato de comutação e durante a abertura ou fechamento do contato de comutação, será detectado um sinal de medição no disjuntor. Na dependência da corrente de medição e do sinal de medição, será determinado um percurso de resistência cronológico do contato de comutação por ocasião da abertura ou do fechamento. O processo poderá ser realizado com o dispositivo de medição acima descrito. O dispositivo de medição poderá ser montado especialmente na proximidade imediata do disjuntor. Expresso em outras palavras, o dispositivo de medição, por exemplo, no caso de uma chave de alta tensão, será aproximadamente disposto na mesma altura na qual se encontram os contatos de comutação. Desta maneira, as linhas para alimentação da corrente de alimentação no disjuntor, e para detectarem o sinal de medição, podem ser conformadas especialmente curtas, de maneira que interferências de medições adjacentes que se verificam ao mesmo tempo, ou demais interferências eletromagnéticas, por exemplo, de conjuntos de comutação ou de usinas de energia, sejam acopladas na menor extensão possível. Desta maneira, o estado e a capacidade de funcionamento do disjuntor, especialmente após uma instalação inicial ou manutenção ou revisão, poderão ser determinados de modo confiável e com elevada precisão.

[00011] Em seguida, a presente invenção será explicada com referência ao desenho de modalidades preferidas. A figura única apresenta, esquematicamente, um dispositivo de medição de acordo com uma modalidade da presente invenção que está acoplada com um disjuntor e com uma estação de solo.

[00012] A figura apresenta um disjuntor 1 que está acoplado com as linhas 2 e 3, a fim de interacoplar, eletricamente, as linhas 2 e 3, seletivamente, ou para separar uma ligação elétrica existente entre as linhas 2 e 3. O disjuntor 1 compreende um alojamento 4, no qual está integrado um contato comutador 5 que realiza o efetivo processo da comutação. O disjuntor 1 compreende, além disso, um acionamento de comando 6 que ativa o contato de comutação 5 através de um acoplamento 7 mecânico. Além disso, o acionamento de comando 6 pode, por exemplo, compreender um chamado acionamento de reserva molar que compreende molas, como acumuladores de energia, para fornecer a energia mecânica para abrir e fechar o contato de comutação 5. O acionamento de comando 6 pode, além disso, compreender um acionamento elétrico, por exemplo um motor elétrico, o qual protende as molas. Além disso, o acionamento de comando 6 pode compreender bobinas de disparo, as quais, devido a um acionamento elétrico, liberam a energia mecânica armazenada nas bobinas para abrir ou fechar o contato de comutação 5. Para abastecer o acionamento de comando 6 com energia elétrica, o acionamento de comando 6 pode apresentar um acoplamento de corrente correspondente. O comando das bobinas de disparo pode ser feito, por exemplo, através da união 8, mostrada na figura. Alternativamente, comandos para abrir ou fechar o contato de comutação 5 também podem ser transferidos através de um sistema de bus por exemplo de acordo com a norma IEC 61850, sendo transferidas para o acionamento de comando 6.

[00013] A figura apresenta, também, uma unidade de comando 13 que pode aplicar comandos no acionamento de comando 6 através da linha 8 para abrir e fechar o contato de comutação 5.

[00014] A figura apresenta também um dispositivo de medição 10 que está conformado para medir uma resistência do contato de comutação 5 do disjuntor elétrico 1. O dispositivo de medição 10 compreende uma unidade geradora de corrente alta 11, uma unidade de medição 12 e um alojamento 16. A unidade geradora de alta corrente 11 pode gerar uma corrente de medição de vários 100 amperes, por exemplo, 200 amperes, que através de linhas 20, 21 são alimentadas no disjuntor 1. Através das linhas 22 e 23, a unidade de medição 12 está acoplada com o disjuntor 1, estando em condições de detectar um sinal de medição, por exemplo, uma queda de tensão que aparece no disjuntor em virtude da corrente de medição da unidade geradora de corrente alta 11, especialmente através do contato de comutação 5. O dispositivo de medição 10 compreende também um acoplamento de abastecimento de energia 15 que, através de uma linha 24, pode ser acoplado, por exemplo, com um sistema de abastecimento de energia. Através do acoplamento de abastecimento de energia 15, o dispositivo de medição 10 pode ser abastecido, por exemplo, com uma tensão de rede convencional de 230 volts. A unidade geradora de alta corrente 11 gera - da energia oferecida pelo acoplamento de abastecimento de energia 15 - a corrente de medição para a medição de resistência. Para gerar por curto de período de tempo uma corrente de medição que apresenta um potencial maior do que pode ser oferecido através do acoplamento de abastecimento de energia 15, o dispositivo de medição 10 pode compreender um reservatório de energia 14 capacitivo o qual, pela medição de resistência, é carregado com energia do sistema de abastecimento de energia e que, durante a medição da resistência, oferece energia adicional para unidade geradora de alta corrente 11.

[00015] A unidade de comando 13 está acoplada com a unidade geradora de alta corrente 11 e com a unidade de medição 12, bem como através da conexão 8 está unida com o acionamento de comando 6 do disjuntor 1. Através da conexão 8, a unidade de comando 13 pode acionar o disjuntor 1 para abrir ou fechar o contato de comutação 5. Durante a abertura ou fechamento do contato de comutação 5 a unidade de medição 12 detecta um sinal de medição e determina na dependência da corrente de medição, gerara pela unidade geradora de alta corrente 11, e o sinal de medição, um percurso de resistência cronológico do contato de comutação 5 na abertura ou seja no fechamento. Para lograr uma alta precisão da medição do percurso de resistência cronológico, o dispositivo de medição 10 será exposto na proximidade imediata do disjuntor 1. No caso de um disjuntor para uma linha de alta tensão, o contato de comutação 1 está geralmente disposto a vários metros de altura acima do solo, por exemplo uma altura de 6 m. De modo correspondente, o dispositivo de medição 10 será disposto na mesma altura aproximadamente e na proximidade imediata do disjuntor 1.

[00016] Por exemplo, o dispositivo de medição poderá ser preso no alojamento 4 do disjuntor 1 ou nas linhas de alta tensão 2 ou 3. Desta forma, são necessárias apenas conexões muito curtas 20 - 23, de maneira que interferências de outras medições em outros disjuntores ou outras interferências eletromagnéticas exercem apenas uma influência reduzida sob o sinal de medição, detectado pela unidade de medição 12. Além disso, em virtude dos reduzidos comprimentos de união, apresentam-se apenas reduzidas perdas de energia nas linhas, 20, 21, baseado na corrente de medição da unidade geradora de corrente elevada 11.0 dispositivo de medição 10 pode transformar o sinal de medição detectado ou o percurso de resistência cronológico ali determinado, em uma forma digital, transferindo-a até uma estação no solo ou uma estação de base 30, por exemplo, um loção de medição ou um PC. A transferência das informações digitalizadas pode ser feita, por exemplo, até unidade de comando 13 através de uma linha que está conformada de forma integrada com a conexão 24 e da unidade de comando 13 mais adiante, por exemplo, uma rede 25 até a estação de solo 30. Para tanto, a conexão 24 pode compreender, por exemplo, vários condutores elétricos que por um lado servem para transferir energia elétrica até o dispositivo de medição e por outro lado servem para transferir informações digitalizadas do dispositivo de medição até a unidade de comando 13. Alternativamente, a conexão 24 pode também compreender uma chamada Power over ethernet (força através de ethernet) ou uma chamada Power line communication (comunicação de linha de força), na qual tanto energia como também informações digitalizadas são transferidas através de condutores conjuntos.

[00017] Pela medição do percurso de resistência cronológico do contato de comutação 5 na abertura ou no fechamento, o estado da contato de comutação 5 poderá ser testado e avaliado baseado no percurso de resistência cronológico ou pelo percurso de comutação, por exemplo após uma instalação do disjuntor ou após uma revisão do disjuntor 1. Pela disposição direta do dispositivo de medição 10 próximo do disjuntor 1, a precisão da medição poderá ser aumentada, sendo necessária menos energia para a medição da resistência. Como o percurso de resistência cronológico determinado será transferido através da conexão 24 até a estação do solo 30, o cabeamento do conjunto de medição poderá ser simplificado.

[00018] O dispositivo de medição 10 pode compreender outros componentes que não são mostrados na figura. Além disso, o acionamento de comando 6 pode compreender uma unidade de abastecimento de energia que oferece por exemplo energia para o motor elétrico do acionamento de comando 6 para protender as molas, gerando tensões de comando para ativação das bobinas de disparo do acionamento de comando 6.

Claims

1. Dispositivo de medição para medir uma resistência de um contato de comutação (5) de um disjuntor elétrico (1), compreendendo - uma unidade geradora de alta corrente (11) que está conformada para gerar uma corrente de medição para medição de resistência e que, para alimentação da corrente de medição ao disjuntor (1), pode ser acoplada com o disjuntor (1), e - uma unidade de medição (12) que pode ser acoplada com o disjuntor (1) e que está conformada para detectar um sinal de medição no disjuntor (1) durante a abertura ou fechamento do contato de comutação (5) e para determinar um percurso de resistência cronológico do contato de comutação (5) na abertura ou no fechamento na dependência da corrente de medição e no sinal de medição, sendo que o dispositivo de medição (10) compreende um alojamento (16) na forma de uma unidade que pode ser montada no contato de comutação (5), no qual pelo menos a unidade geradora de alta corrente (11) e a unidade de medição (12) estão alojadas, sendo que a unidade de medição (12) também está conformada para determinar o percurso de resistência do contato de comutação (5) como uma sequência de valores de resistência digitais, caracterizado por um acoplamento de abastecimento de energia (15) para abastecimento do dispositivo de medição (10) com energia elétrica, sendo que a unidade de medição (12) é conformada para emitir a sequência de valores de resistência digitais através do acoplamento de abastecimento de energia (15).

2. Dispositivo de medição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma unidade de comando (13) em um alojamento separado, que está conformada para controlar o disjuntor (1) para abrir ou fechar o contato de comutação (5).

3. Dispositivo de medição de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o abastecimento do dispositivo de medição (10) e a transferência da sequência de valores de resistência digitais do dispositivo de medição (10) é feita através dos mesmos condutores elétricos.

4. Dispositivo de medição de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o acoplamento de abastecimento de energia (15) compreende um acoplamento tipo Power over Ethernet ou um acoplamento tipo Power Line Communication.

5. Dispositivo de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um acumulador de energia capacitivo (14) que está acoplado com a unidade geradora de alta corrente (11), sendo que a unidade geradora de alta corrente (11) está conformada para gerar, por um determinado período de tempo, uma corrente de medição acionada por energia elétrica do acumulador de energia (14) capacitivo e energia elétrica de um acoplamento de abastecimento de energia (15) do dispositivo de medição (10), sendo que a corrente de medição é acionada com um potencial elétrico maior do que é consumido pelo dispositivo de medição (10) durante o período de tempo através do acoplamento de abastecimento de energia (15).

6. Dispositivo de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a unidade geradora de alta corrente (11) está conformada para gerar uma corrente de medição de no mínimo 100 A.

7. Dispositivo de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o sinal de medição compreende uma tensão através do contato de comutação (5) do disjuntor (1).

8. Dispositivo de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a unidade de comando (13) está conformada para emitir sinais de comando digitais através de uma rede para abrir ou fechar o contato de comutação (5).

9. Processo para medir uma resistência de um contato de comutação (5) de um disjuntor elétrico (1), compreendendo - gerar uma corrente de medição para a medição de resistência com uma unidade geradora de alta corrente (11), - alimentação da corrente de medição ao disjuntor (1), - controle do disjuntor (1) para abrir ou fechar o contato de comutação (5), e - detecção de um sinal de medição no disjuntor (1) durante a abertura ou fechamento do contato de comutação (5) com uma unidade de medição (12), e - determinação de um percurso de resistência cronológico do contato de comutação (5) quando da abertura ou do fechamento na dependência da corrente de medição e do sinal de medição como uma sequência de valores de resistência digitais, sendo que o processo é realizado com um dispositivo de medição (10), sendo que o dispositivo de medição (10) compreende um alojamento (16) na forma de uma unidade que pode ser montada no contato de comutação (5), no qual pelo menos a unidade geradora de alta corrente (11) e a unidade de medição (12) são alojadas, e sendo que o dispositivo de medição (10) é abastecido através de um acoplamento de abastecimento de energia (15) com energia elétrica, caracterizado por - emissão da sequência de valores de resistência digitais através do acoplamento de abastecimento de energia (15).

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o processo é realizado com o dispositivo de medição (10), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição (10) será disposto na proximidade imediata do disjuntor (1).

12. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição (10) será disposto na proximidade imediata de um alojamento (4) do contato de comutação (5).