CN101573848A - 在直流电网中使用的，特别是用于光电装置的过电压保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及直流电网，特别是光电装置用的过电压保护装置，带有第一泄放路径和第二可触发的泄放路径的能量协调的并联电路，对干扰事故和过电压它们各自具有不同的动作参数特性。按照本发明，第一泄放路径具有至少一个压敏电阻，测量其剩余电压值并送到控制电路，以便求出第一路径的能量负载。第二泄放路径具有至少一个可触发的火花隙，其触发输入端与控制电路的第一输出端连接。第三支路作为交换电路和灭弧电路与第一和第二泄放路径并联，它包含由至少一个功率晶体管组成的短路开关，其控制输入端连接到控制电路的第二输出端。带有火花隙的第二泄放路径只有当预期根据剩余电压监控的第一泄放路径的能量过载时才由该控制电路激活。为了有效地抑制电网的续流，第三支路中的短路开关从第二泄放路径火花隙启动算起经过延迟时间之后闭合一预先给定的时间段。

Description

在直流电网中使用的，特别是用于光电装置的过电压保护装置

技术领域

本发明涉及按照权利要求1前序部分的用于在直流电网中使用，特别是用于光电装置的过电压保护装置，具有第一泄放路径(Ableitpfad)和可触发的第二泄放路径的能量协调并联，其中对于干扰事件和过电压，第一泄放路径和第二泄放路径分别具有不同的动作参数特性。

背景技术

例如从DE 32 28 471 A1预先已知把不同的过电压保护元件集合成一个模块化的过电压保护单元，以便限制瞬时过电压。在那里，通过火花隙与压敏电阻的并联设置，如限制由雷电引起且具有一般非常大的能量含量的干扰事件一样有效地进行对来自切换操作的过电压。

为此，按照已知的现有技术，保护元件分布在两个泄放路径上，并协调为使得在第一路径上主要传导上升沿陡且能量含量相对较小的来自切换操作的过电压，而在第二路径上传导具有大量能量的，例如雷放电的过电压。

此外，根据DE 198 38 776 C2，现有技术包括一种开关电路，用于在多个过电压保护元件的并联电路中控制所要求的协调。这样，在预先已知的解决方案中，估算精细保护元件、例如压敏电阻中的能量引入(Energieeintrag)，然后根据需要，粗保护元件，即火花隙激活。因此，这里设置的路径在能量方面协调，更确切地说在以下意义上进行协调，即用一个对此所必需的部件采集并分析首先响应的第一路径中的能量引入，并且当超过一个极限值或多个临界极限值参数时，进行从第一路径到第二路径的切换过程。

很久以来，在避雷技术中已知能够承载雷电电流的火花隙，它主要用于低电压范围。其技术上的进一步发展回溯到点火装置，它使得能够在宽的极限内确定这样的可触发的火花隙的主放电间隙的点火时刻，由此可以进行点火时刻的最优调校，例如以并联设置的压敏电阻的剩余电压进行火时刻的最优调校。通过将压敏电阻元件的剩余电压与流过的电流进行对应，可以推断在压敏电阻上直至火花隙的点火时刻的能量负载。

按照德国专利DE 199 52 004 B4所描述的触发配置，存在这样的可能性，即根据至少两个剩余电压值及其持续时间调整不同的点火时刻，并从而进一步优化协调。于是，例如，对于压敏电阻上短的电流脉冲，只在电流峰值相对较高时才立即点燃火花隙，而对于持续时间长的电流脉冲，一旦该电流脉冲超过位于短脉冲持续时间以外的时标，在峰值相对较低时已经立即点燃火花隙。

发明内容

因此，本发明的任务在于：给出一种进一步改进的特别适于在直流电网中使用，在那里尤其用于光电装置的过电压保护装置。该过电压保护装置应该被模块化构造，并适于旁泄(Ableitung)雷放电(Blitzentladung)以及与其一起存在的雷电流(Blitzstroemen)，更确切地说在如在上述直流系统中出现的条件下。于是，对于太阳能设备，电压平面(Spannungsebene)和工作电流改变，这对于其他交流电网而言并非如此。过电压保护装置优选在工业光电装置领域中应用的问题还在于，那里出现1000V范围中的直流电压。

本发明的任务通过按照权利要求1的特征组合的过电压保护装置来解决，其中从属权项描述至少是适当的配置和扩展。

过电压保护装置由安装在一个共同的基板上的多个功能单元组成，其中该基板包含用于机械地固定功能单元并使得能够在考虑到电磁兼容性的情况下以最短的路径使功能单元彼此电气连接。

对于用于直流电网的过电压保护装置，从第一泄放路径和可触发的第二泄放路径的能量协调的并联出发，其中这两个泄放路径对于给定的干扰事故和过电压具有不同的动作参数特性。

第一泄放路径具有至少一个压敏电阻，其剩余电压值被检测并且到达控制电路，以便确定这个第一泄放路径的能量负载。

第二泄放路径具有至少一个火花隙，其触发输入端与控制电路的第一输出端连接。

第三支路作为转换和灭弧路径与第一和第二泄放路径并联，它包含由至少一个功率晶体管构成的短路开关，其控制输入端连接在控制电路的第二输出端。这里要指出，也可以使用其他快速开关的元件，例如闸流晶体管等，来代替功率晶体管。

带有火花隙的第二泄放路径只有在能够预期借助于剩余电压监控识别的第一泄放路径、优选是压敏电阻的能量过载时，才由控制电路激活。此外，为了有效的电网续流抑制(Netzfolgestromunterdrueckung)，第三支路中的短路开关在从第二路径中火花隙启动(Ansprechen)算起在经过一延迟时间之后闭合，即激活一个预先给定的时间段。

第二泄放路径中火花隙的启动借助于上述控制电路通过针对发生电压暂降(Spannungseinbruechen)监视系统电压而被识别。

作为替代方案，为了识别第二泄放路径中火花隙的启动，可以设置电流传感器。

控制电路包括时钟发生器，用以确定延迟时间和/或短路开关的闭合时间间隔。

在本发明一个优选实施方案中，闭合时间间隔处于10μs至3ms之间的范围内。

在短路状态下，监视流过第三支路的电流，并在至少一个功率晶体管过载时，切换到开路的高阻状态。

在尤其是脉冲电流型的电流过载的情况下，可以在反作用协调的意义上重新激活第一和/或第二泄放路径。

用于激活短路开关或该至少一个功率晶体管的延迟时间被调节为使得归一化的冲击电流脉冲(Stossstromimpulse)的脉冲长度被跨接。

因为在泄放情况下不存在系统电压，所以控制电路具有蓄能单元，用于其在泄放情况下也能可靠运行。

为了进行避雷技术的接地(Erdverbindung)，过电压保护装置配备有环接到(einschleifen)接地中的隔离火花隙(Trennfunkenstrecke)。

附图说明

在下文中借助于实施例并参照附图对本发明作较详细的说明。

附图中：

图1示出了带有各自的功能单元的过电压保护装置的机械结构的透视图；

图1a示出了带有火花隙以及可选设置的隔离火花隙的过电压保护装置的细节；

图2示出了对于光电装置的极L+和L-之间的电路布局的过电压保护装置的原理电路图；

图2a示出了带有附加隔离火花隙的过电压保护装置的电路图；

图2b示出了按照图1设置在基板上表面上的功能单元的布线；

图2c示出了按照图1设置在基板下表面上的功能单元的布线；以及

图3在示意图中示出了泄放过程中电流和电压的变化过程。

具体实施方式

按照图1和1a的过电压保护装置包括基板5，在其上在上表面上设置两个压敏电阻元件3(VDR1和VDR2)。图中右侧示出触发电路，它是控制电路的组成部分，控制电路用作为协调和监视单元CCU，以附图标记4标示。

第二泄放路径的火花隙用附图标记1标示，而隔离火花隙用附图标记2标示。在图1和1a中，接地汇流排(Erdschiene)用附图标记6标示，而接地端子用附图标记6′标示(图1)。

按照图2，电流I_p1在第一泄放路径上流动。带有可触发火花隙的第二泄放路径传导电流I_p2。

电流I_p3在具有作为短路开关的晶体管的转换或灭弧路径中流动。在第二泄放路径中还有电流传感器S，其连接到控制电路CCU的一个输入端(E3)。

压敏电阻VDR2两端的电压，即U_VDR到达控制电路CCU的输入端E1和E2，控制电路CCU的输出端A1连接到第二泄放路径的火花隙的触发输入端。

控制电路CCU的输出端A2与第三支路中晶体管的基极，即开关输入端连接。

U_VDR代表压敏电阻VDR2两端的剩余电压，Uz代表火花隙的点火或启动电压，U_BO代表火花隙的起弧电压(Bogenbrennspannung)，而U_TR代表灭弧路径或短路开关的开关晶体管两端的短路电压。

具有电流I_p1的第一路径与传导电流I_p2的第二路径的协调通过控制电路CCU实现，其中控制电路CCU基于第一路径的能量负载，通过控制信号激活第二路径中可触发火花隙的触发装置。

因此，火花隙的主放电间隙通过相应的点火脉冲被点火，并且原来通过第一路径泄放的放电电流被转换到第二路径中。其中第一路径完全变为无电流的完全转换的前提是：在其启动之后在火花隙的放电间隙上出现的相对于压敏电阻电压尽可能小的电弧电压。

通过转换，压敏电阻经历卸载过程，其中更高效率的火花隙在一定程度上承担了泄放过程，并从而承受冲击电流。

因为压敏电阻路径在此时刻电气上不再活动，所以火花隙自己必须终止泄放过程，从而随后重新建立正常的电网条件。这意味着，在许多情况下，在冲击电流脉冲衰减后，火花隙必须关断、即熄灭来自所连接的电网的后续电流。一旦或者只要火花隙两端的电网的驱动电压大于其起起弧电压，就出现这种电网续流或所谓的续流(Folgestrom)。

续流可能依电流强度和/或持续时间而表现为火花隙的相当大的负载，并且因而一般在判断其能量平衡时不能忽略。它们在未调节的未控制状态下会导致火花隙提前老化，并最终失效。

因此必需避免续流的出现，或者在时间上以及在幅度上对其进行限制。

为了解决续流问题，现在仍旧必须注意，在太阳能设备的直流电网上存在非常高的电压值。

按照本发明，作为第一措施，通过只在存在压敏电阻能量过载的危险时才进行火花隙的启动，来防止续流的出现。若这种危险不出现，则压敏电阻完全承担泄放过程，并且从而功能决定地排除续流。

能量的评价在控制电路CCU中进行，控制电路CCU优选地借助于压敏电阻两端的剩余电压变化过程产生选择性取向的触发信号，由此启动可触发的火花隙。

因为第二泄放路径的接通根据第一路径中压敏电阻的性能而实现，所以给出较宽的可选范围，在该范围内，压敏电阻可以实现电流脉冲的完全泄放，而一方面不存在压敏电阻过载的危险，另一方面根本不出现续流。

该范围可以通过借助于控制电路的选择性取向评价而相对于简单评价方法被扩宽，使得例如对于波形8/20μs的能量缺乏的冲击电流脉冲，某一类型的压敏电阻可以被加载直到10kA，而同一类型的压敏电阻在波形10/350μs的另一能量充足的电流脉冲下可以被加载直到1.5kA。

采用上列的方法排除了：在能量弱的脉冲电流下就已经出现续流，该能量弱的脉冲电流例如由于开关电压或者适度的间接雷电作用而可能相对频繁地出现。即使在由波形8/20μs代表的间接雷击作用的整个托板(Palette)上，能够预期没有续流。反之，对于用波形10/350μs模拟的直接雷击作用，通常接通火花隙。因此基于该配置已经能够预期相对少的续流事件。

作为防止出现续流的另一措施，首先监视火花隙何时导通并开始延迟时间过程。若脉冲电流衰减的时刻被估计或者如果预先给定的延迟时间经过，则在第三支路、即转换和灭弧路径中操作开关，该开关将火花隙的起弧电压短路，使得置入的或者已经被置入的续流转换，而且于是无电流的火花隙被熄灭。在短的接通时间之后，通过打开灭弧路径上的开关再次取消短路，并且重新建立原始的工作状态，如其在泄放过程之前一样。

与已知的方法相比，所提出的解决方案能够简单、节省空间而且成本低廉地转换。由此得到以下优点：能够使用至今一般只在交流电网中应用或为这样的电网设计的火花隙配置。

如已经从方框电路图中清楚地看出的，灭弧路径具有短路开关，它在物理上能够满足诸如在转换过程中出现的电气和机械要求。除此以外，该开关是可控的，从而可以通过控制电路CCU进行功调的导通和截止。

在切换过程方面存在以下要求，即除了高的开关负载能力以外，开关过程自己在不形成开关电弧的情况下进行。由此，可以省去费用高昂的灭弧室，并且因此节省附带产生的高的空间需求。因为在短的接通时间内可能熄灭续流或实现火花隙的绝缘间隙(Isolationsstrecke)的重新硬化(Wiederverfestigung)，所以开关被构造为能够迅速地闭合以及再次切断，即具有高的动态开关速度。

对于发明教导在转换中得到的优点，以下还将更加突出。

在使用火花隙的情况下，在约为1000V的直流电压下使续流熄灭所需要的花费是非常高昂的，而且通常要求成本非常高昂的灭弧描施。通常价格相当便宜的火花隙是针对交流电压在低电压范围内的统治地位而确定尺寸和设计的。在这种应用情况下，占统治地位的电压明显较低，此外，在电流自然过零时电弧自动熄灭。在直流电压下，不存在电流自然过零，并且因此，火花隙必须按照直流熄灭原理工作。为了成功地排除续流而需要的断流容量(Schaltleisung)相当大，并要求专门开发的以及空间需求大且成本高昂的、只适于上述应用情况的火花隙。由于所需要的断流容量增大，这种类型的火花隙的老化是显著的。最后，相应的火花隙必须配备有带有与其相联系的高的空间需求的、费用高昂的灭弧室。

采用本发明，通过能单独复位的短路路径实现了使通常的和传统的低电压范围的火花隙也能在高达1000V的直流电压范围中应用，其中通常的和传统的低电压范围的火花隙只在交流以及明显低的电压的情况下具有足够的续流熄灭能力。

此外，显著降低火花隙内的转换的功率是有利的，因为不必生成在通常的直流熄灭原理中所需要的大于1000V的电弧电压，而电弧电压可以例如只为30V。因此，在电流相同的情况下，断流容量、火花隙负载和老化被降低了不止30倍。

按照本发明的基本原理的依据是，不借助于火花隙熄灭续流，而是将电网续流的熄灭功能延长到无老化和无电弧的半导体元件。因此，在火花隙和半导体元件之间在一定程度上存在功能分离和任务分配。火花隙与压敏电阻结合共同实现脉冲形干扰量的泄放功能，其中半导体承担无电弧的续流熄灭的功能。其前提是，把续流从火花隙完全转换到半导体路径中，以及在半导体元件关断续流之前，火花隙的在幅度以及速度方面足够的重新硬化。完全转换是通过以下方式实现的，即熄灭路径的电压降小于火花隙的电弧电压。半导体的接通时间取决于电压U_TR和U_BO的电压差以及火花隙的重新硬化时间，正如下面还将参照图3在实施例中更详细说明的。

为了能够准确地确定熄灭路径的接通时刻以及为了防止脉冲电流在其上流动或续流在火花隙的泄放路径中保持太久，不仅需要短路开关反应迅速的接通，而且还要求可以与传感器耦合以监视火花隙路径的电路技术装置。

于是，例如，能够检测火花隙上的电流，使得可以在脉冲电流衰减之后立即激活短路开关。避免不希望的火花隙上的续流，并减小火花隙的能量负载以及脉冲电流的传导上的由此决定的老化，如其由瞬时过电压所造成的那样。作为短路开关，优选使用功率晶体管，其在不超过它的电气极限值的前提下丝毫不受磨损或者老化现象影响。

按照本发明要注意，大的干扰发射所源自的那些电路部件与对干扰敏感的部件去耦。这是通过以下方式实现的，即各个功能被划分成组，一个组只包括干扰源或者不敏感的电路部件，另一组包括对干扰敏感的那些电路部件，其中尽管在空间上分开，但以最短的路径设计各组之间的连接。

短路开关可以由串级的晶体管组成，以便在关断状态下达到高于过电压保护装置自身的安全电平的高的耐压强度。

为了防止晶体管开关损坏，当达到或超过允许的最大流积分时，晶体管开关被高阻连接。在接通情况下电流过载时，这个预设的准应急关断在可能的情况会导致熄灭或转换过程中断。因此必需的是，把这样的应急关断与正常开关过程区分开，并与此相反地引入其他灭弧尝试，直至达到正常开关过程状态。

正常的开关过程是指在整个固定设置的接通时间中能持续而不中断的那些开关过程。接通时间包括灭弧时间和恢复时间，恢复时间一般根据负载需要火花隙，以便从低阻导通区域过渡到高阻绝缘区域。与此相应地，要求的接通时间可以处于约10μs至3ms的范围内。

若在晶体管已经导通之后发生电流过载，则还必须引入应急关断，并如上所述，在可能的情况下产生一个或者多个其他灭弧循环，直至建立正常的开关过程。

应急关断导致短路开关高阻池连接灭弧路径。但是对于该情况这还意味着电流过载涉及脉冲电流，灭弧路径上的电压可能上升直到使得其导致再次启动第一或者甚至第二泄放路径。因此，有利地，过电压保护装置不仅具有简单的普通的协调，而且具有反作用的协调，其中在反作用的协调中，装置的最后一级(第三支路)在需要的情况下反作用到第一级。

从而，过电压保护装置还可以解决所谓的多雷放电，其中如果在灭弧路径的激活阶段期间应当发生另一电流负载，则多个过电压或电流脉冲以某个间隔出现。通过这个反馈功能，准主动地启动相应的泄放级，亦即第一或者第二泄放路径。

控制电路CCU用来获取有关功能组的时序的所有信息，并向执行器发出相应的调整或控制命冷。控制电路CCU的最重要的功能之一，除确定压敏电阻负载以及输出所得到的信号以选择性地触发火花隙以外，就是协调在灭弧路径中实现的功能。

除了与应急关断有关的功能以外，属于这一点的还有伴随灭弧过程而来的那些功能，更确切地说，从识别火花隙已启动开始，事件或时间控制地接通短路开关，直至利用最后的正常切换过程将其关断或再触发。

检测火花隙已启动可以通过以下方式进行，即针对电压暂降而监视所加的系统电压，电压暂降一般对应于火花隙的启动，并且例如具有确定的电压跨导(Spannungssteilheit)，其中同时不超过确定的电压值。

与这个扫描(Raster)对应的外部过程造成的电压暂降优选地也由此被确定，从而可以在整个电路中控制和熄灭例如由于绝缘缺陷而出现的故障电弧。

存在的信息被控制电路CCU分析，并例如作为延迟时间的开始条件，其中在该延迟时间期满后接通短路路径。

延迟时间可以被设置为使得其例如＝消隐(ausblendet)或在时间上跨接波形8/20μs或者10/350μs的归一化冲击电流脉冲的脉冲长度。

于是，对于电流脉冲10/350μs，延迟时间被估计为约为2ms，其即使在短的脉冲施加的情况下也可能导致该时间段的几乎相应的续流。

通过所提供的应急关断功能还可以设置针对更短电流脉冲8/20μs的更短的时延，例如60μs的时间，使得对于较长脉冲，例如10/350μs，在电流大于短路路径中允许的开关电流时一直周期地激活应急关断。在假定的60μs时延下，短路路径在多个周期性的开关循环上尝试操作短路开关以引入转换，直至最后脉冲电流的剩余值衰减到允许的开关电流。通过这个措施可以通过延迟时间调节来进行关于节拍时间的时间给定值，其中在其期满之后应该进行用于转换的开关尝试。这种调整的优点在于缩短续流阶段，特别是在预期的续流高时。

在本发明的另一个实施例中，在第二泄放路径中设置电流传感器，其中控制电路可以将该电流传感器的信号采集调整到脉冲电流或续流或这两种电流类型。从而存在以下可能性，即与固定设置的延迟时间无关地在火花隙上的脉冲电流衰减到对应于灭弧路径中允许的开关电流的值时已经启动转换过程。因此，通过具有灭弧路径中短路开关的高开关速度的很短的连接反应时间，没有续流出现。这是在预期续流高时把开关时刻放在尽可能接近被衰减的冲击电流到要置入的续流的过渡点上的另一种可能性。

所解释的用于检测短路路径的切换条件的实施例表明，在利用控制电路的情况下宽范围中的自适应性和灵活性是可能的。在控制电路可以实现的其他功能中，不同特性的组合或逻辑结合也是可能的，以便例如扩展切换标准，其中对于确定情形，灭弧电路构成希望的持续短路或者长时间连续的在过渡时间范围外出现的过电压被限制到确定的数值。控制电路CCU要实现的其他任务是：如果在首先预先给定的时间间隔内不能灭弧则自动延长接通时间；或者将火花隙的升温温度包括到短路开关接通时间间隔，即熄灭时间的自动测量中。

由于在整个泄放过程中系统电压实际上不可使用这一事实，所以控制电路具有蓄能器，该蓄能器为这个阶段确保所需的电流供应。

如上所述，作为短路开关的半导体开关优选由功率晶体管构成，其中该功率晶体管作为适当的元件即使在高的开关电流的情况下也具有所要求的在短时间间隔内的接同和关断功能。这里还可以想到可替代的解决方案，其例如使用与压敏电阻或者PTC元件串联的可开关晶闸管或者晶闸管或者可触发的气体放电器(Gasableiter)。

参照图2a和2c，在确定的应用条件下存在这样的要求：即活动的电流回路，例如太阳能设备中以L+/L-标示的极必须可靠地与地电位(地)可靠地分隔或安装。

在这种情况下，从避雷保护角度所要求的接地必须通过隔离火花隙实现。对于这种要求的情况，在模块化的过电压保护装置中可以集成这样的隔离火花隙2(见图1和1a)，其中接地汇流排6隔开地并通过隔离火花隙与接地端子6′连接。如果对此不存在必要性，则不需要这个火花隙2，并在工厂侧用普通的接地汇流排(连接点6和6′)代替。

图3示出了在泄放过程中电流和电压的典型变化过程。

区域″脉冲″在这里表示直至干扰量U_Blitz的衰减的实际泄放过程，而区域″系统″表示直至系统电压的恢复的具有在火花隙上出现的续流的灭弧阶段。

对于所示的各个阶段I_p1至I_p3中的电流转换，以下条件成立：

U_TR＜U_BO＜U_VDR

在t0至t1的时间范围内，干扰量U_Blitz首先作用于泄放路径I_p1中的压敏电阻，并在那里形成电压U_VDR。

若这个电压连同与此有关的电流一起超过压敏电阻的允许负载(一个在幅度和持续时间上确定的值)，则按照图1和1a所示，电流在时刻t1转换到火花隙的泄放路径I_p2中，使得压敏电阻电压U_VDR落到低于系统电压U_dc的值U_BO。在干扰量衰减后，在时刻t2在火花隙1上出现电网续流，它在时刻t3转换到短路路径I_p3，并在时刻t4被短路路径I_p3关断。在时刻t3和t4之间，电压降低到晶体管电压U_TR。

时间范围t2至t3表示这样一个范围，即在该范围中，在当前情况下在火花隙上出现不希望的续流(阴影线表示)。与传感器(特别是电流传感器S)以及快速的短路开关结合地，可以大大地缩短这个不希望的时间范围，使得除脉冲电流负载之外其对于火花隙不再是附加的负载。

总而言之，按照本发明的过电压保护装置对于直流电压系统具有这样的特性，即该特性使得能够将按照现有技术的火花隙在直流电压系统中使用，其中解决手段旨在避免续流，其中火花隙只在需要时才包括在泄放过程中。续流由此被避免，其中灭弧路径中的短路开关在脉冲电流衰减之后立即切换，或它可以在时间上限制续流，其中系统电压中在限定的电压暂降触发延迟时间，其中在该延迟时间期满之后，灭弧路径中的短路开关被操作。

除了实际的火花隙路径以外，设置具有过电压保护元件的另一泄放路径，该过电压保护元件可以传导较小的至中等的脉冲电流，而不形成续流本身。附加地，存在灭弧电路，它识别出现的续流，并通过火花隙的电弧电压的短路而导致从火花隙路径到灭弧电路的电流转换。监视灭弧过程，并在可能的情况下，一旦识别到没有进行正常灭弧就重复进行。

过电压保护装置被协调为使得具有压敏电阻的第一泄放路径在过载时转换到具有火花隙的性能更高的第二泄放路径。在火花隙路径中电流脉冲衰减之后转换到灭弧电路中。

在短路灭弧路径过载时，可以通过迅速的应急切换重新转换到第一压敏电阻路径上，并在可能的情况下从那里转换到具有火花隙的第二路径上。

附图标记列表

1可触发的火花隙(FS1)

2隔离火花隙(FS2)

2′连接弓架

3压敏电阻元件(VDR1/VDR2)

4作为协调和监视单元(CCU)的控制电路

5基板

6接地汇流排

6′接地端子

Claims (10)

1.一种用于在直流电网中使用的、尤其用于光电装置的过电压保护装置，具有第一泄放路径和可触发的第二泄放路径的能量协调的并联电路，所述第一泄放路径和可触发的第二泄放路径对于干扰事件和过电压各自具有不同的动作参数特性，其特征在于，

-所述第一泄放路径具有至少一个压敏电阻，其中所述压敏电阻的剩余电压值被检测并到达控制电路，以便确定所述第一泄放路径的能量负载；

-所述第二泄放路径具有至少一个火花隙，其中所述火花隙的触发输入端与所述控制电路的第一输出端连接；

-第三支路作为转换和灭弧路径与所述第一和第二泄放路径并联，所述第三支路包含短路开关，其中所述短路开关的控制输入端被连接到所述控制电路的第二输出端；

-其中所述具有火花隙的第二泄放路径通过所述控制电路只在预期所述第一泄放路径的借助于剩余电压监视识别的能量过载时才被激活，并且此外，为了有效地限制电网续流，第三支路中的短路开关在从所述第二泄放路径中的火花隙启动开始算起经过一延迟时间之后闭合一预先给定的时间段。

2.按照权利要求1的过电压保护装置，其特征在于，所述第二泄放路径中的火花隙的启动是通过借助于控制电路针对电压暂降的出现监视系统电压而被识别的。

3.按照权利要求1的过电压保护装置，其特征在于，为了识别火花隙的启动，在第二泄放路径中设置电流传感器。

4.按照上述权利要求之一项的过电压保护装置，其特征在于，所述控制电路具有时钟发生器，用于确定所述延迟时间和/或所述短路开关的接通时间间隔。

5.按照权利要求4的过电压保护装置，其特征在于，所述接通时间间隔处于10μs至3ms之间的范围内。

6.按照上述权利要求之一项的过电压保护装置，其特征在于，在短路状态下，所述第三支路中的电流被监视，并且在过载时，作为短路开关的功率晶体管被变换到开路的高阻状态。

7.按照权利要求6的过电压保护装置，其特征在于，在尤其是脉冲电流型的电流过载时，激活所述第一和/或第二泄放路径。

8.按照上述权利要求之一项的过电压保护装置，其特征在于，所述延迟时间被设置为使得归一化的冲击电流脉冲的脉冲长度被跨接。

9.按照上述权利要求之一项的过电压保护装置，其特征在于，所述控制电路具有蓄能单元，用于所述控制电路在泄放状态中的运行。

10.按照上述权利要求之一项的过电压保护装置，其特征在于，为了避雷保护技术的接地，设置隔离火花隙，并所述隔离火花隙被环接到接地中。

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