CN101926069A - 用于安全地重接剩余电流保护开关的控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于安全地重接剩余电流保护开关的控制设备以及一种相应的剩余电流保护开关。该用于安全地重接剩余电流保护开关(1)的控制设备(4)具有检查设备(41)、重接设备(42)以及同电网侧电流线路和中性线路(L，N)电隔离的电压源(43)，其中剩余电流保护开关(1)已经借助于分别处于一定数量的电流线路(L)以及中性线路(N)中的开关元件(S1，S2)将要保护的负载侧电流回路(2)安全地与电网侧电网(3)隔离。电压源(43)为检查设备(41)提供检查电压(U1)，其中检查设备(41)在电网侧在电流线路(L)、中性线路(N)和地线(PE)之间施加检查电压(U1)。如果检查设备(41)已经识别由检查电压(U1)引起的测量电流(I)低于预先给定的值，则重接设备(42)通过闭合所有开关元件(S1，S2)将负载侧电流回路(2)再次与电网侧电网(3)相连接。

Description

用于安全地重接剩余电流保护开关的控制设备
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于安全地重接剩余电流保护开关的控制设备以及一种根据权利要求7的相应的剩余电流保护开关。
剩余电流保护开关-亦称FI开关-在使电流回路对人安全的场合得到广泛应用。如果在要监测的电流回路中出现剩余电流、例如对地短路电流，则引导电流的相线以及中性线路都被隔离，并且由此要保护的电流回路被完全与电网隔离。
在此，如今的FI开关的功能通常基于和电流转换器的原理，根据该原理，在要保护的电流回路中流动的所有电流都以符号正确的方式被加在一起。如果由于电流回路中任何地方的对地短路而导出对地电流，则在和电流转换器之中，正向流动和返回流动的电流之和不再为0。存在如下的电流差：该电流差导致FI开关的响应并且由此导致负载电流回路的隔离和关断。在此，该关断通过电流线路中的相应断路段来进行。
然后，FI开关的重接以及由此负载侧电流回路的重新接入人工地通过在FI开关处的相应操作来进行。但是在重接以前必须检查，是否不再存在导致触发FI开关的故障。
EP 1569314A1示出一种FI开关，其具有用于自动重接该FI开关的附加电路设备。但是该重接设备所具有的缺点是，该FI开关的在其被触发之后将负载侧电流回路与电网侧电网安全地隔离的断路段被再次跨接。这导致的后果是，在负载侧电路回路与电网侧电网之间的由于断开的断路段造成的触发情况下的有针对性的断开被再次取消。
在EP 1744428A2中描述有一种用于剩余电流保护开关的控制设备，其中电路在该保护开关被触发以后、即在该保护开关的触头断开的情况下执行阻抗测量。该测量在负载侧尤其是在相导线与安全线路之间或在中性线路与安全线路之间进行。保护开关可以借助于电机被自动地再次闭合。
在DE 2458530T2中描述有一种用于三相系统的对地短路监测设备，其中在负载处，该三相系统的三个相导线在星型接点处彼此连接。在此，该对地短路监测设备识别负载的星型接点与安全线路之间的短路。为此，在星型接点与安全线路之间接有信号发生器，利用该信号发生器产生电压信号。在此，通过对由电压信号引起的电流信号进行积分来推断短路。可以利用电池来给该对地短路监测设备馈电。
在DE 2508979A1中描述有一种保护开关，其具有剩余电流监测单元和接地电阻监测单元。当接地电阻上升到临界值时，该接地电阻监测单元可以识别出来。这两个监测单元都被构造为在相应的故障情况下彼此无关地触发保护开关。在DE 602004008573T2中描述有一种用于保护开关的自动重接装置，该自动重接装置包括用于检查剩余电流保护开关与电流线路之间的连接的电路、以及用于检测漏电流的电路。利用用于检查所述连接的电路来验证：在两个测试点之间存在足够小的阻抗，由此推断负载的存在。
在US 4979070A中描述有一种用于剩余电流保护开关的重接装置，该重接装置在剩余电流保护开关被触发以后执行负载网络与安全线路之间的阻抗测量，其中在继续存在对地短路的情况下阻止保护开关的自动闭合。
本发明的任务是，提供一种用于安全地重接剩余电路保护开关的控制设备以及一种相应的剩余电流保护开关。
该任务通过根据权利要求1的特征的用于安全地重接剩余电流保护开关的控制设备以及通过根据权利要求6的特征的剩余电流保护开关来解决。
根据本发明的用于安全地重接剩余电流保护开关的控制设备以及根据本发明的剩余电流保护开关本身都使得能够在剩余电流保护开关被触发以后自动地重接。
本发明的特点尤其是在于，该控制设备和剩余电流保护开关被构造为使得由该剩余电流保护开关的开关元件引起的断路段不会再次通过该控制设备被电跨接。因此，一方面在该剩余电流保护开关的触发状态下进一步保证安全地将要由该剩余电流保护开关监测的负载侧电流回路与电网侧电网隔离。另一方面，通过将该控制设备的电压源与电网的电网侧电流线路电隔离，在不电跨接该断路段的情况下使得能够进行负载侧电流线路与地线之间的为了自动重接所需的隔离测量。因此保证该剩余电流保护开关的安全运行。
此外，该控制设备具有检查设备，所述检查设备根据权利要求1的前序部分通过耦合元件以电隔离的形式与第一检查设备相连接。所述另一检查设备在电网侧在中性线路与地线之间施加另一检查电压。仅当通过该另一检查电压所确定的在电网侧中性线路与地线之间的阻抗低于预先给定的值时，重接设备才通过闭合所有的开关元件将负载侧电流回路与电网侧电网再次相连接。由此保证：之前由第一检查设备所执行的在负载侧电流线路与地线之间的隔离测量不会由于地线的有误的对地短路而提供错误的结果。
在此，本发明不仅可以用于具有1个电流线路的单相电网，也可以用于具有例如3个电流线路的多相电网。
所述控制设备的电压源优选地被实施成变压器，其中所述变压器的初级侧由电网侧电网来供电，所述变压器的次级侧在该剩余电流保护开关的负载侧提供所述隔离测量所需的检查电压。通过变压器的初级侧与次级侧之间的电隔离进一步保证：在剩余电流保护开关的触发状态下，该剩余电流保护开关的断开的断路段不会通过该控制设备而被跨接。因此，尤其是当控制设备被集成到剩余电流保护开关中时，可以实现剩余电流保护开关的具有自动重接的紧凑构造，而不会在此失去对电流线路的安全隔离。
在另一有利的扩展方案中，通过从剩余电流保护开关之外输电的电源来实现控制设备的电压源。这尤其是在控制设备被额外地安装到剩余电流保护开关的壳体处或者装配在该壳体中的情况下特别有利。
在另一有利的扩展方案中，控制设备的电压源本身被构造为蓄能器，其中所述蓄能器与负载侧的电流线路和中性线路相连接，使得该蓄能器仅在剩余电流保护开关未被触发的状态下被充电。因此在此也可以实现安全的剩余电流保护开关的安全、紧凑、低成本的集成解决方案。
优选地在地线与控制设备之间设置有另一开关元件，该开关元件与电流线路和中性线路中的开关元件具有作用关联。该另一开关元件在与断开所述电流线路和中性线路中的开关元件的同时触发剩余电流保护开关时激活控制设备，使得可以在控制设备被触发以后立即开始隔离检查。
下面将按照附图中所示的实施方式来示意性地描述本发明。
示出有一种单相的剩余电流保护开关1、亦称FI开关，该剩余电流保护开关1已经借助于开关元件S1和S2将电流线路L和中性线路N中断。由此实现：要由剩余电流保护开关1保护的负载侧电流回路2(具有虚线示出的负载)被完全地并且因此安全地与电网侧电网3隔离。
为此，剩余电流保护开关1具有测量设备10，该测量设备10在线路L和N上从负载侧而言在开关元件S1和S2之后截取并测量在电流线路L和中性线路N中流动的电流。此外，设置有分析设备20，该分析设备20将所测量的电流的总和与参考值相比较。该分析设备可以例如根据和电流转换器原理来工作。然后，根据该分析设备20的结果，关断设备30如所示的那样断开开关元件S1和S2，或者在不存在故障的情况下保持开关元件S1和S2闭合。这通常通过由关断设备30所控制的相应的继电器K来进行。
根据本发明，现在附加地设置有控制设备4。该控制设备4包括至少一个检查设备41、重接设备42、以及与电网侧电流线路L和中性线路N电隔离的电压源43。该电压源为检查设备41提供检查电压U1。检查设备41将该检查电压U1施加在从负载侧而言电流线路L与地线PE之间以及中性线路与地线PE之间，以便因此根据测量电流I来测量电流线路L和中性线路N与地线PE之间的阻抗。这可以有利地借助于与电流线路L以及中性线路N相连接的两个电阻46和47来进行。
于是，如果检查设备41识别出由检查电压U1引起的测量电流I低于预先给定的值并且由此电流线路和中性线路以及地线PE之间的阻抗超过预先给定的值，则重接设备42通过闭合开关元件S1和S2将负载侧电流回路2再次与电网侧电网3相连接。
在此，根据本发明的装置的特点在于，控制设备4具有与电网侧电流线路电隔离的电压源43。这可以通过不同的-但在图中未进一步示出-的方式来实现。因此，该电压源43例如可以被构造成内部的或外部的蓄能器。在其最简单的扩展方案中，这可以是电池或者其它的蓄电池。如果该蓄能器被布置在外部，则必须在控制设备4处设置相应的接线端子。如果该蓄能器处于内部、即被布置在控制设备的壳体中，则该蓄电池也可以与负载电流回路2相连接，使得该蓄电池被负载电流回路2充电。但是这仅在负载电流回路2与电网3相连接的时刻是可能的。这意味着，内部蓄能器43的充电仅在剩余电流保护开关1的正常的未被触发的运行状态下进行。可替代地，电压源43也可以是如下的变压器：该变压器的初级侧由电网侧电网3来供电，并且该变压器的次级侧在负载侧2提供隔离测量所需的检查电压。
除了检查设备41、重接设备42、电压源43以外，图中所示的实施方式附加地还具有另一检查设备44。该检查设备44在电网侧在中性线路N与地线PE之间施加另一检查电压U2。该检查电压可以从电网3导出，其中应例如借助于变压器来保持电流线路L与地线PE之间的安全隔离。通过耦合元件45，该另一检查设备44被电隔离地与重接设备42和检查设备41相连接。该重接设备只有在通过另一检查电压U2所确定的在中性线路N与地线PE之间的阻抗低于预先给定的值时才通过闭合所有的开关元件S1和S2将电流回路2与电网3相连接。由此保证负载侧的测量不涉及有误的地线电势。
此外，为了进一步改善剩余电流保护开关1的基本功能10、20、30、S1、S2以及K与根据本发明的控制设备4的基本功能之间的相互作用，可以在地线PE与控制设备4之间设置另一开关元件S3，该开关元件S3与开关元件S1和S2具有作用关联。仅当另外两个触头S1和S2都断开时，开关元件S3的触头才闭合，并且反之亦然。因此，仅当剩余电流保护开关1被触发时，控制设备4才被接入到剩余电流保护开关1的基本功能。因此仅在存在由剩余电流保护开关检测到的负载侧剩余电流的情况下，才激活控制设备4以用于测量和检查负载侧电流。
之前用单相电网的例子所描述的根据本发明的控制设备和剩余电流保护开关的实施例也可以相应地应用于具有1个以上电流线路的多相电网。那样的话，检查电压U1通过另外的电阻被施加到相应的电流线路上。

Claims (9)

1.一种用于安全地重接剩余电流保护开关(1)的控制设备(4)，该剩余电流保护开关(1)已经借助于分别处于一定数量的电流线路(L)以及中性线路(N)中的开关元件(S1，S2)将要保护的负载侧电流回路(2)安全地与电网侧电网(3)隔离，该控制设备(4)具有检查设备(41)、重接设备(42)以及与电网侧电流线路和中性线路(L，N)电隔离的电压源(43)，该电压源(43)为检查设备(41)提供检查电压(U1)，其中检查设备(41)在电网侧在电流线路(L)、中性线路(N)和地线(PE)之间施加所述检查电压(U1)，并且如果检查设备(41)识别出由检查电压(U1)引起的测量电流(I)低于预先给定的值，则重接设备(42)通过闭合所有开关元件(S1，S2)将负载侧电流回路(2)再次与电网侧电网(3)相连接，其特征在于，设置有另一检查设备(44)，该另一检查设备(44)在电网侧在中性线路(N)与地线(PE)之间施加另一检查电压(U2)，并且仅在通过该另一检查电压(U2)所确定的在中性线路(N)与地线(PE)之间的阻抗低于预先给定的值时，重接设备(42)才通过闭合所有的开关元件(S1，S2)将电流回路(2)与电网(3)相连接，其中在检查设备(41)与该另一检查设备(44)之间设置耦合元件(45)，所述耦合元件(45)将所述两个检查设备(41，44)彼此电隔离。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，电压源(43)是变压器，所述变压器的初级侧由电网(3)来供电。
3.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，电压源(43)是被布置在所述控制设备(4)之外的电源。
4.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，电压源(43)是蓄能器。
5.根据权利要求4所述的控制设备，其特征在于，所述蓄能器被负载电流回路充电。
6.一种用于将要保护的负载侧电流回路(2)与电网侧电网(3)安全地隔离的剩余电流保护开关(1)，具有
-分别处于一定数量的电流线路(L)以及中性线路(N)中的开关元件(S1，S2)，所述开关元件(S1，S2)用于隔离电流回路与电网之间的电流线路和中性线路(N)；
-测量设备(10)，其测量在电流线路(L)和中性线路(N)中流动的电流；
-分析设备(20)，其将所测量的电流的总和与参考值相比较；
-关断设备(30)，其断开所有的开关元件(S1，S2)；
-以及根据前述权利要求1至5之一所述的控制设备(4)。
7.根据权利要求6所述的剩余电流保护开关，其特征在于，在地线(PE)与控制设备(4)之间设置另一开关元件(S3)，该另一开关元件(S3)与电流线路(L)和中性线路(N)中的开关元件(S1，S2)具有作用关联。
8.根据权利要求6或7所述的剩余电流保护开关，其特征在于，控制设备(4)位于剩余电流保护开关的壳体中。
9.根据权利要求6或7所述的剩余电流保护开关，其特征在于，控制设备(4)具有自己的壳体，该壳体被安装到常规的剩余电流保护开关的壳体处。
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