一种用于在危急运行状态下安全地独立于开关设备或后备保险装置地在电网侧分离过压保护机构的装置

摘要

本发明涉及一种用于安全地在危急运行状态、特别是过压保护机构过渡到故障或过载状态的情况下独立于开关设备或后备保险装置地在电网侧分离过压保护机构的装置，所述装置包括：用于检测流经过压保护机构的电流的机构以及与过压保护机构串联电连接的开关装置。按照本发明，所述用于检测流经过压保护机构的电流的机构构成为具有或没有铁磁芯的环形线圈，如此设计环形线圈，使得不同于事件有关的冲击电流的中等幅度的故障电流是可探测的。环形线圈与指示器保险装置或类似的机构电气连接，所述指示器保险装置的指示器与开关装置机械连接，以便触发该开关装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的一种用于安全地在危急运行状态、特别是过压保护机构过渡到故障或过载状态的情况下独立于开关设备或后备保险装置地在电网侧分离过压保护机构的装置，所述装置包括：用于检测流经过压保护机构的电流的机构以及与过压保护机构串联电连接的开关装置。

背景技术

由EP 0 326 903 A1已知在电气设备中防止过压的保护机构，所述保护机构在旁系支路中具有可变电阻器，通过监控机构在所述可变电阻器自身方面对漏电流的非运行有关的升高进行监控并且必要时关断所述可变电阻器。

具体地，相导体通过变压器和可变电阻器以及关断装置的开关触点对地连接。

现有的变压器如此转化流经可变电阻器的电流，使得该电流位于在有利的检测范围内。

实际的监控机构位于在变压器的次级电路中并且具有电流检测环节和与之连接的时间检测环节。

如果确定的电流大于或等于阈值，那么输出端输出触发信号，该触发信号传输给与门。如果超过阈值的时间超出对于阈值所预定的时间t，那么同样时间检测环节释放一个信号，该信号到达该与门。在该情况下，即如果与门上存在两个信号，那么在与门的输出端上存在触发信号，该触发信号使得关断装置中的触发器做出响应，从而打开上述开关触点。利用前述保护机构实现了：没有不必要地关断可变电阻器并且因此限制过压保护。更确切地说，对所应用的可变电阻器特性的监控扩展成，使得超过电流负载的确定的预定的持续时间作为附加的标准来确定实际的触发过程。

在已知的解决方案中，虽然可以检测在0.1至10毫安的范围内的故障电流，在其中时间性能自身是不关键的。然而不可能的是，在非常快速过渡到低阻状态方面监控过压保护机构，其中可能出现直至几千安的中等幅度的故障电流。这样的电流是格外耗能的并且可能导致在相应设备或机构中的危险情况。

DE 10 2009 004 673 A1示出一种具有至少一个限制过压的构件、特别是火花放电装置或可变电阻器的过压保护元件。所述限制过压的构件配置有监控元件，所述监控元件检测流经限制过压的元件的电流。此外监控元件的信号提供给分析处理单元，所述分析处理单元与放电路径电分离。

监控元件可以构成为线圈，其与放电路径感应耦合。

已知的解决方案能实现对限制过压的元件在运行中的负荷的检测，从而最终可以在元件发生故障之前对负载做出判断。目标在于，可以及时识别和更换预损坏的过压保护元件。

在DE 10 2009 004 673 A1中没有提供用于自动关断可能过载的限制过压的元件的可能性。

已知地，应用用于保护电气设备免于危险的过压的过压保护机构并且在此方面与低压电网连接。电气影响如例如电压波动、短暂过压或多个放电过程可能导致过载，但也可能导致应用的保护机构的突然的寿命结束。

这样的保护机构的寿命结束但也可能例如通过运行电流或漏电流的升高而变得明显。如果漏电流逐渐地、例如以秒范围上升，那么这基于上升的损耗功率导致应用的保护构件、例如可变电阻器的发热。

已知的是，如此设计可变电阻器，使得可靠地控制上述故障情况。在此方面已知热分离装置。

然而如果过压保护机构由于错误地选择额定电压或由于不期望的高脉冲电流如此过载，使得应用的过压保护构件突然地并且完全失灵，亦即过渡到低阻或短路状态，那么存在的电网电压可能引起通过过压保护机构的故障电流，所述故障电流引起危险状态、如例如火灾或爆炸。为了排除这一点，过压保护机构通常在能量流方向上仅应用在上游的保险装置或开关设备之后。

这样的保险装置或开关设备的触发独立于出现的故障或短路电流地实现，然而经常依赖于预期的电流或负载。因为已知的开关设备在多种情况下也针对运行电流而设计，所以经常不及时实现过压保护机构的安全分离，从而可引起在过压保护机构自身或在安装点上的损坏。

在此已经表明：特别是在几个10安培到几个千安培的范围内的中等幅度的故障电流是特别关键的，因为该故障电流没有或太晚触发前置的保护机构、亦即保险装置或开关设备。

在过压保护机构中已知的热分离装置构成为，使得漏电流被控制在毫安直至几安培范围内。因为这样的热触发的分离装置比较缓慢地反应，所以该分离装置不能够在过压保护机构非常快速地过渡到低阻状态时及时中断在10安培直至几个千安的范围内的所述故障电流。

这样的小的故障电流总是在供电的低压电网的短路功率较小或者出现的短路电流通过相应的过压保护构件、例如可变电阻器的保留的剩余电阻显著限制时出现。

发明内容

因此基于上述内容本发明的任务在于，提出一种改进的用于在危急的运行状态的情况下安全地独立于开关设备或后备保险装置地在电网侧分离过压保护机构的装置，该装置能够如此驱控开关装置，使得该开关装置一方面可以引导在放电路径中的大的冲击电流并且另一方面没有时间延迟地中断在安培范围内的故障电流。在此应避免对所应用的过压保护机构的灭弧或放电能力的不利影响。

本发明的任务的解决通过按照权利要求1的特征组合的装置实现，其中从属权利要求至少是适宜的设计方案和改进方案。按照本发明，通过适合的感应耦合从原本的放电路径解耦一部分在那里流经的电流，随后又提供给熔断式导体、例如指示器保险装置并且在过载情况下使得其熔断，其中借助于耦合的机械运动能触发自身已知并存在的开关装置。

用于解耦电流的机构、特别是环形线圈的设计可以在此针对性地通过磁特征、例如B/H特性曲线和饱和性能的定位(ausrichten)来匹配于冲击电流相比于故障电流的区别。

附加的优选构成为低通滤波器的滤波构件改善了在不同脉冲形式的冲击电流与电网频率的故障电流之间的必要的区别。

滤波构件在此应衰减陡的脉冲、例如冲击电流脉冲。在饱和性能方面，优选用于解耦电流的环形线圈的饱和应限制冲击电流，而对于小电流则线性地构成。换言之，在大的冲击电流的情况下须应用线圈的饱和。

由此能实现如此进行开关装置的驱控和设计，使得该开关装置可以引导大的冲击电流，但是也能够中断在安培范围内的相对小的故障电流。

补充地存在如下可能，通过设计开关系统的机械特性、特别是力传递或可调节的惯性，在不同冲击电流和故障电流性能方面进行适合的匹配。

在此可以构造有意缓慢反应的机械系统，其在冲击电流的情况下不做出响应，亦即近似类似于缓慢保险装置。

优选应用的环形线圈此外确保在保护机构中具有电网电位或过压电位的导电构件与开关装置的机械操作之间的电分离。

在导出大的冲击电流的情况下触发电路的过载通过应用的线圈、特别是在那里使用的磁芯的优选达到的饱和得以避免。

此外，环形线圈或环形芯线圈在大的冲击电流值的情况下具有饱和的应用确保：仅引起应用的过压保护机构的保护电平的小的提高。

按照本发明的用于检测流经过压保护机构的电流的机构如上所述优选构成为具有或没有铁磁芯的环形线圈。环形线圈的设计如此实现，使得不同于事件有关的冲击电流的中等幅度的故障电流是可探测的。

环形线圈与指示器保险装置或类似的机构电气连接。指示器保险装置的指示器与开关装置机械连接，以便触发该开关装置。

在本发明的设计方案中存在如下可能，即，将指示器通过加强机械力的机构与开关装置连接。

按照本发明此外涉及一种结构单元，其包括：环形线圈、开关装置和至少一个过压放电器，所述过压放电器特别是构成为可变电阻器。

环形线圈能够探测在几个10A到几千A的范围内的故障电流，该故障电流可能在过压保护机构快速过渡到低阻状态的情况下出现，从而在该情况下与电网的安全分离变得可能。

附图说明

在以下应根据实施例以及附图进一步说明本发明。

在此，附图示出过压保护机构SPD的按照本发明的装置的原理电路图。

具体实施方式

优选构成为结构单元的过压保护机构SPD包括：环形芯线圈1——其环绕电流导体设置——以及与电流导体串联连接的开关装置7，所述开关装置又与保护构件、例如金属氧化物可变电阻器2串联。

环形线圈1以其连接端与低通电路3的输入端连接，低通电路在输出端侧引导到电流转换变压器4。

在电流转换变压器4的次级侧中构成具有弹簧预紧的指示器保险装置或熔断式导体。

指示器保险装置5与力加强装置机械连接，所述力加强装置例如构成为具有弹簧预紧的曲柄杠杆驱动装置6。所述曲柄杠杆驱动装置作用于开关装置7并且能够将该开关装置7在出现相关的电气条件的情况下转变为打开状态。

环形线圈1由原本的放电路径解耦一部分在那里流经的电流。为了区分不同脉冲形式的放电电流和电网频率的故障电流，将该解耦的电流引导到低通电路3并且借助于可选的变压器4调整为这样的输出电流，使得指示器保险装置5以定义的方式响应。

环形芯线圈1的环形芯的构成确保能简单集成到过压保护机构SPD的放电路径中，其中在初级侧仅存在小的电感，结果是仅较小地提高过压保护机构的保护电平。

通过借助于例如设定的曲柄杠杆驱动装置6的力加强引起开关装置7的快速且可靠的打开。