CN103001208A - 过压保护设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种过压保护设备（1），其包括第一连接端（A1）和第二连接端（A2）。在第一连接端与第二连接端之间设置有至少一个第一放电路径（P1）和第二放电路径（P2），其中第一放电路径（P1）包括火花隙（FS），而第二放电路径包括串联连接的可触发式断路器（S）和热敏电阻（T）。此外，过压保护设备（1）包括控制装置（C），控制装置（C）根据所述第一放电路径（P1）因放电事件而产生的状态和/或状态路径引发所述可触发式断路器（S）的接通。

Description

过压保护设备
本发明涉及过压保护设备。
过压保护设备（尤其是类型1）被用于高效电网。过压保护设备在构建供电装置时提供粗略保护，例如其抽取照明的存储能量并可将剩余的残留电压限制为小于1300至6000V的值。该电压因参考电流冲击而显示。该参考电流冲击例如包括具有10/350微秒脉冲波形的50或100kA的电流。作为示例，另一脉冲波形为8/20微秒脉冲波形。因此，需要过压保护来确保潜在整流，其中，供电设备之间的最大压差不得超过规定的保护水平。为此，过去使用变阻器和火花隙。火花隙的优势是在低操作电弧电压中，限定保护水平的同时具有较大的冲击电流容量。然而，该优势存在缺陷。由于低操作电弧电压，火花隙的限制及压制次级电流的能力较弱。通常，当电流减少至低于所谓的保持电流时（例如，交流电压的过零处）火花隙不工作。为此，该性质导致串联连接的保险丝断开，从而因必须首先更换保险丝而使被保护系统的可用性降低。
为了解决这个问题，在过去，为火花隙设置升高的操作电弧电压，从而使火花隙更好地抑制现场的次级电流。这种提高通过冷却电弧或通过在火花隙中建立高压或通过电弧倍增（Lichtbogenvervielfachung）来实现。然而，火花隙表现出的缺陷是其包括显著增加的功率转换，而这对于所需的小尺寸来说是一种障碍。这些火花隙的另一缺点是相当昂贵。
本发明的目的是提供一种改进的布置，其解决了具有低操作电弧电压的火花隙的现有缺陷，而无需考虑具有增加的操作电弧电压的火花隙的缺点。
根据本发明，解决问题的解决方案通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求给出了本发明的有益的实施方式。
下面将参照附图通过优选的实施方式来对本发明进行详细地描述。在附图中：
图1是根据本发明的优选实施方式的过压保护设备的示意图。
图1示出了过压保护设备1。该过压保护设备1由虚线/断线/点线矩形表示。过压保护设备1一般包括第一连接端A1和第二连接端A2，两个连接端均设置在用于电力设备的供电装置上。在第一连接端A1与第二连接端A2之间为第一放电路径P1和第二放电路径P2。该第一放电路径P1和第二放电路径P2为并联电路。也可提供其他替换的并联放电路径。
第一放电路径P1包括火花隙FS。第二放电路径的最普遍形式包括可触发式断路器S和热敏电阻T。可触发式断路器S和热敏电阻T为串联连接。此外，过压保护设备1包括控制装置C，控制装置C基于第一放电路径P1因放电事件而产生的状态和/或状态路径引发可触发式断路器S接通。
冲击电流激发火花隙FS。该状态变化由控制装置C识别。此外，控制装置C可识别出通过放电路径P1的电流随时间的变化。如果脉冲波形电流（瞬态事件）大体上得到抑制并且通过P1的电流现在基本为次级电流，那么控制装置C引发可触发式断路器S接通。这例如可在放电情况被识别之后延时引发。放电路径P2由此被激活。因为热敏电阻T最初是冷的，所以热敏电阻具有低电阻。大多数电流或全部电流由此从放电路径P1转换至放电路径P2。这导致放电路径P1中的电流减少至低于用于火花隙FS的保持电流，因而在放电路径P1中电流被中断。放电路径P2中的另一电流导致热敏电阻T升温。由于热敏电阻T升温，所以热敏电阻T的电阻增加。因此，热敏电阻的电压上升，而串联的断路器的电压下降。依赖于可触发式断路器S的类型，目前放电路径P2中的电流降至低于可触发式断路器S的保持电流或断路器的电压降至低于保持电压时，使得次级电流被动消除，否则放电路径P2中的电流因热敏电阻T的电阻上升而减少太多或受到限制，以至于在控制装置的影响下，通过断开断路器S主动消除电流。因为电流最终仍对应于次级电流时会首先使用热敏电阻T，所以热敏电阻T可被设计用于较低的电流，以便使用具有成本效益的热敏电阻T。此外，由于现在对特定的消除能力的需求更低，所以火花隙FS也可转而使用具有成本效益的火花隙。
通过这样的简单方式，获得了用于过压保护设备的电路，其一方面表现出火花隙的优势，另一方面还获得了对次级电流的良好消除以及压制次级电流的能力。
在特别优选的实施方式中，热敏电阻T可由PTC构成，但是不限于具体的设计类型，例如陶瓷的或传导聚合物。然而，也可替代地使用其他热敏电阻。特别优选地，热敏电阻T在冷状态下表现出小于1Ω的电阻，例如小于500mΩ。
此外，热敏电阻T可优选地具有这样的尺寸，即通过热敏电阻T的电流使其升温以使得电流受到限制。
在特别优选的实施方式中，断路器S为可触发式过压放电装置
此外，可替换地或附加地，控制装置C可设计为使得其识别出放电电流减少的幅度。
在另一优选实施方式中，控制装置C可在放电路径的测量电压电平和/或加热剖面和/或频率分量的帮助下，识别出应对放电路径P2引发的触发。
由此，还可精确地确定脉冲事件大致何时结束以及电流实际上是否主要为次级电流。
可选地或附加地，在本发明的一个实施方式中可设置为，控制装置C引发对接通的延时。如果控制装置C例如设置为监控随时间变化的路径以及放电事件，那么可设置为断路器S通常在放电事件开始后被触发作为备用方法。因此，暂时选择该（被迫）触发以使得通常在识别出脉冲电流下降而导致期望使用触发之后或者在识别出电流基本为次级电流之后使用该时间点，即，通常断路器S应该已被触发的时间点。然后，如果因为任何原因对次级电流的识别出错，那么暂时受控的断路器基于（被迫）触发而被激活，并且在放电路径中开始消除火花隙FS。
参考标记列表
1  过压保护设备
A1 第一连接端
A2 第二连接端
P1 第一放电路径
P2 第二放电路径
FS 火花隙
S  可触发式断路器
T  热敏电阻
C  控制装置

Claims (8)

1.过压保护设备（1），包括：
·第一连接端（A1）和第二连接端（A2），在所述第一连接端与所述第二连接端之间设置有至少一个第一放电路径（P1）和第二放电路径（P2），其中，所述第一放电路径（P1）包括火花隙（FS），所述第二放电路径包括串联连接的可触发式断路器（S）和热敏电阻（T），
·控制装置（C），所述控制装置根据所述第一放电路径（P1）因放电事件而产生的状态和/或状态路径引发所述可触发式断路器（S）接通。
2.根据权利要求1所述的过压保护设备，其特征在于，所述热敏电阻（T）为PTC。
3.根据权利要求1或2所述的过压保护设备，其特征在于，所述热敏电阻（T）具有这样的尺寸，即通过所述热敏电阻（T）的电流使所述热敏电阻（T）升温以使得所述电流受到限制。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的过压保护设备，其特征在于，所述断路器（S）为
Figure FDA00002097717600011
5.根据前述权利要求中的任一项所述的过压保护设备，其特征在于，所述控制装置（C）识别放电电流减少的幅度。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的过压保护设备，其特征在于，所述控制装置（C）在测量电压电平和/或加热剖面和/或频率分量的帮助下，识别应引发的触发。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的过压保护设备，其特征在于，所述控制装置（C）引发延时接通。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的过压保护设备，其特征在于，所述控制装置（C）判断待放电的电流是否为次级电流，然后引发所述可触发式断路器的接通。
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