Contacttijdmeting, meetmodi en interpretatie

Bij een contacttijdmeting (ook wel circuit breaker timing test genoemd) wordt een DC-spanning over de contacten van de schakelaar gezet. Wanneer de schakelaar opent of sluit, verandert de spanningsval over de hoofdcontacten. Uit die spanningsverandering leidt de timer nauwkeurig af op welk moment elk contact opent of sluit, hoelang dat duurt en hoeveel contactstuitering (bounce) er optreedt.

Het instrument geeft ook het initiate-signaal (de stroom naar de open- of sluitspoelen van de schakelaar) en registreert de spoelstroom. In één meting zie je dus het contactgedrag, en via de spoelstroom indirect ook iets van de aandrijving. De beweging zelf meet een timer zonder motion-ingang niet.

Een vermogensschakelaar moet bij elke storing feilloos werken. Elke schakelaar wordt bij de fabrikant getest (routine test), opnieuw getest na installatie op locatie (commissioning) en daarna periodiek gekeurd zolang hij in bedrijf is. Bij de routinetest is de contacttijdmeting verplicht. Bij inbedrijfstelling en periodiek onderhoud is het gangbare praktijk, en vaak een eis van de fabrikant.

Afwijkingen in contacttijden kunnen verschillende oorzaken hebben: mechanische slijtage van het aandrijfmechanisme, vertraagde spoelrespons door veroudering of vervuiling, asymmetrie tussen fasen waarbij het ene contact eerder opent dan het andere, overmatige contactstuitering die de levensduur verkort, of problemen met de dempingsmechanismen.

Zie je zo’n afwijking niet op tijd, dan werkt de schakelaar misschien niet goed op het moment dat het nodig is.

Een circuit breaker timer meet contacttijden in vijf meetmodi. Dit zijn functies van het apparaat. IEC 62271-100 werkt met toegekende schakelreeksen zoals O–t–CO–t’–CO. Elke meetmodus vertelt je iets anders:

O: Open (trip)

De schakelaar staat gesloten en ontvangt een open-commando (trip). De timer meet de tijd vanaf het initiate-signaal tot het moment dat de contacten scheiden (de openingstijd). Dit is de eenvoudigste test; je toetst er de uitschakelsnelheid mee.

C: Close

De schakelaar staat open en ontvangt een sluitcommando. De timer meet de tijd tot de contacten elkaar voor het eerst raken (de sluittijd). De contactstuitering (bounce) daarna meet hij apart. Een te lange sluittijd of overmatig stuiteren kan duiden op een versleten veerspan- of hydraulisch aandrijfmechanisme.

O-C: Open-Close

Twee opeenvolgende operaties met een instelbare vertraging (delay) tussen de open- en sluitactie. Hiermee test je of de schakelaar na een tripactie snel weer kan inschakelen. Dat moet goed werken voor automatische herinschakeling (auto-reclosing) in het net.

C-O: Close-Open

De schakelaar sluit en opent direct daarna. Dit simuleert het scenario waarbij een schakelaar inschakelt op een bestaande kortsluiting en onmiddellijk moet uitschakelen. De C-O meting is een van de meest veeleisende meetmodi, omdat de mechanica in zeer korte tijd twee tegengestelde bewegingen moet uitvoeren.

O-C-O: Open-Close-Open

De volledige cyclus: openen, sluiten (met instelbare delay) en opnieuw openen. Dit is de meest veeleisende meetmodus. Hij simuleert een volledig auto-reclosing scenario. Je stelt zowel de Open-Close delay als de Close-Open delay afzonderlijk in. Over de mechanische conditie van de schakelaar zegt de O-C-O cyclus het meest.

Na elke meting toont de circuit breaker timer per contactkanaal drie parameters:

Let ook goed op de synchroniciteit tussen fasen. Bij een driefasige schakelaar moeten alle drie fasen nagenoeg gelijktijdig schakelen. Hoeveel verschil toelaatbaar is, staat in de specificatie van de fabrikant. Doorgaans gaat het om enkele milliseconden. Ligt je meting daarboven, dan wijst dat op mechanische asymmetrie die onderhoud vereist.

De spoelstroommeting (coil current) zegt iets over de conditie van de open- en sluitspoelen en het aandrijfmechanisme. Een afwijkend stroomprofiel kan wijzen op verhoogde wrijving, een versleten spoel of een probleem met de veerspanunit.

Een circuit breaker timer detecteert de contactstatus op basis van weerstandsdrempels. Bij de CIBRE-serie van HighTest geldt: een contact is gesloten bij een weerstand van 20 Ω of lager, en open bij 5000 Ω of hoger. Het bereik tussen 20 en 5000 Ω dient voor weerstandcontactdetectie. Dat heb je nodig bij schakelaars met aparte weerstandcontacten (pre-insertion resistors) die overspanningen bij het inschakelen beperken.

De timer werkt met drie selecteerbare tijdvensters: 1 seconde (resolutie ±50 μs), 10 seconden (resolutie ±500 μs) en 20 seconden (resolutie ±1 ms). Voor standaard vermogensschakelaars volstaat het 1s-venster. De langere vensters zijn bedoeld voor trage schakelaars zoals motorgestuurde disconnectors.

Een contacttijdmeting doe je standaard op vier momenten:

• Factory Acceptance Test (FAT): documenteer de fabrieksprestaties als referentiewaarde voor alle toekomstige metingen.
• Commissioning: controleer na installatie dat transport en montage de prestaties niet hebben beïnvloed.
• Periodieke keuring: vergelijk (typisch jaarlijks of tweejaarlijks) de huidige waarden met de referentie en eerdere metingen voor trendanalyse.
• Storingsanalyse: controleer na een onverwachte tripactie of de schakelaar nog binnen specificatie functioneert.

Combineer je contacttijdmetingen met contactweerstandsmetingen (micro-ohm) en eventueel dynamische weerstandsmetingen, dan heb je het meest volledige diagnostische beeld van de schakelaar.

Voor contacttijdmetingen biedt IONIO de CIBRE-serie van HighTest Technology:

CIBRE-L3: 3-contact circuit breaker timer. Eén kanaal per pool. Bij een driefasige schakelaar met één onderbreking per pool meet je dus alle drie de fasen in één keer. Met ingebouwde printer, optionele Li-ion batterij en IP67-bescherming.

→ Bekijk de CIBRE-L3

CIBRE-L6: 6-contact circuit breaker timer. Bedoeld voor schakelaars met twee onderbrekingen per pool. Ook dan meet je alle drie de fasen in één meting. Je kunt er ook twee schakelaars tegelijk mee meten.

→ Bekijk de CIBRE-L6

Beide modellen werken met DMP-software (Data Management Platform) van HighTest voor data-export, analyse en rapportage via PC.

Liever huren? De SUWI-120 is een verhuurbaar multifunctioneel onderstation-testsysteem dat contacttijdmeting, contactweerstand, relais-timing en wikkelingsverhouding combineert in één apparaat. Handig voor projecten of voor metingen die je maar af en toe doet.

Contacttijdmeting is maar één onderdeel van een volledige schakelaarbeoordeling. Voor een compleet diagnostisch programma combineer je timing met:

Statische contactweerstandsmeting: meet de weerstand van gesloten contacten met hoge stroom (micro-ohm). Spoort oxidatie, slijtage en slechte contactdruk op.

→ Lees meer over statische vs. dynamische weerstandsmetingen

Dynamische weerstandsmeting (DRM): meet de contactweerstand tijdens het schakelen. Het is de belangrijkste methode om slijtage van boogcontacten (arcing contacts) op te sporen zonder de schakelaar te demonteren.

→ Bekijk de ARES 200D micro-ohmmeter

Vacuümtest: controleer het vacuüm van vacuümonderbrekers. Bij SF6-schakelaars controleer je de gaskwaliteit met een gasanalyse.

→ Bekijk de VABO-80 vacuümflestester

→ Lees het volledige overzicht: Wat test je bij een circuit breaker?

Lees ook: type- versus routinetesten.