CN103380476B - 故障电流保护开关 - Google Patents
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Abstract
在一个具有开关触点（8）和至少一个用于确定故障电流信号的故障电流检测器（2）的故障电流保护开关（1）中，其中，故障电流保护开关（1）被这样构造，在出现大于一个可预给定的触发电流的故障电流时引起开关触点（8）的分离，该故障电流保护开关（1）具有第一电路装置（4），该第一电路装置被构造为，在出现持续时间小于电网的电网频率的半周期长度的故障电流时，阻止故障电流保护开关（1）的触发。
Description
技术领域
本发明涉及故障电流保护开关。
背景技术
故障电流保护开关被设置及构造用于在出现预给定大小的故障电流时触发并通过断开分离触点从上游的供电网分离出一个下游子电网，由此保护人员免受危险的人体电流及保护设备免受火灾。但是，故障电流保护开关的触发条件仅与出现的故障电流的大小或者说幅度有关，因此故障电流保护开关具有这样缺点，其在极其短暂地出现的故障电流大于相关故障电流保护开关的触发故障电流时也被触发，所述短暂的故障电流对人员或设备没有直接危险，由此造成下游的技术设备被不必要地关断。由此这不仅由于电网可用性降低而造成耗费，而且还会不利于技术流程。
对前述问题的一定程度的补救由具有所谓G特征曲线或者F特征曲线的故障电流保护开关实现。这类故障电流保护开关在其触发特性方面被短时延迟并且仅在有关的故障电流超过一定的持续时间时才触发。但是已经证实，这类故障电流保护开关的公知类型在出现仅仅半波形状或持续时间的故障电流时也触发，尽管这类故障电流并没有任何危险。因此，这也如以往那样造成不必要的电网关断，由此不利地影响技术工艺，并且产生了修理及维护消耗。
发明内容
因此，本发明的任务是提供开头所述类型的故障电流保护开关，借助所述开关能够避免所述缺点，借助所述开关能够减少不必要的电网关断的数量及其后果，并且能够改善电能的可用性。
根据本发明的一个方面，提供一种故障电流保护开关，具有开关触点和至少一个用于确定故障电流信号的故障电流检测器，其中，故障电流保护开关被构造为在出现大于一个可预给定的触发电流的故障电流时引起开关触点的分离，其特征在于，该故障电流保护开关具有第一电路装置，该第一电路装置被构造成在出现持续时间小于电网的电网频率的半周期长度的故障电流时，阻止该故障电流保护开关的触发，第一电路装置被构造用于在第一持续时间期间去激活和/或无效故障电流保护开关的触发电路。
由此可减少不必要的电网关断的次数及其后果，并且可改善电能的可用性。由此能够可靠地确保在出现电网频率大约半波的持续时间的故障电流时不关断相关的根据本发明的故障电流保护开关的下游子电网。由此可改善与电能的存在相关的技术工艺流程和稳定性，且还如以前那样确保在实际出现故障情况下的保护。
此外，本发明涉及用于运行故障电流保护开关的方法。
因此，本发明的任务是提供开头所述类型的故障电流保护开关，借助所述开关能够避免所述缺点，借助所述开关能够减少不必要的电网关断的次数及其后果，并且能够改善电能的可用性。
根据本发明的用于运行故障电流保护开关的方法，其中，检测出现的故障电流并且产生故障电流信号，其中，通过该故障电流信号为能量储存电路充电并且基本上同时地将该故障电流信号与一个相应于触发故障电流的比较值相比较，其中，当该故障电流信号大于该比较值时，在电网的电网频率的半周期长度的持续时间内阻止该故障电流保护开关的触发，其方式是在第一持续时间期间去激活和/或无效故障电流保护开关的触发电路。
由此实现了前述说明的有利的效果。
附图说明
本发明参照仅仅示例性地示出优选实施形式的附图被详细说明。在此：
图1作为框图示出了根据本发明的故障电流保护开关的第一优选实施形式，具有第一电路装置；
图2作为框图示出了根据图1的、具有第一电路装置的第一优选实施形式的故障电流保护开关的组件；
图3作为框图示出了根据图1的、具有第一电路装置的第二优选实施形式的故障电流保护开关的组件；
图4作为框图示出了第一电路装置的第三优选实施形式；
图5作为框图示出了第一电路装置的第四优选实施形式；
图6作为框图示出了第一电路装置的第五优选实施形式；
图7作为框图示出了根据本发明的故障电流保护开关的第二优选实施形式，具有第一电路装置；
图8作为框图示出了根据图7的、具有第一电路装置的第六优选实施形式的故障电流保护开关的组件；
图9作为框图示出了根据本发明的故障电流保护开关的第三优选实施形式，具有第一电路装置。
具体实施方式
图1,7和9分别示出了故障电流保护开关1的优选实施形式，所述开关具有开关触点8和至少一个用于确定故障电流信号的故障电流检测器2，其中，该故障电流保护开关1被这样构造，即，在出现大于一个可预给定的触发故障电流的故障电流时，引起开关触点8的分离，其中，该故障电流保护开关1具有一个第一电路装置4，该电路装置被构造成，在出现故障电流的持续时间小于电网的电网频率的半周期长度时阻止该故障电流保护开关1的触发。
通过根据本发明的第一电路装置4的构型可减少不必要的电网关断的数量及其后果，并且改善了电能的可用性。由此能够可靠地确保在出现约电网频率的半波的持续时间的故障电流时不关断相关的根据本发明的故障电流保护开关的下游子电网。由此能够改善与电能存在有关的技术工艺的稳定性和流程，其中，还始终确保在实际出现故障情况下的保护。尤其是在此设置了，相关的故障电流保护开关1的触发仅仅在相关的持续时间期间被阻止。
故障电流保护开关1是用于接触电压保护的开关装置，只要检测到预给定幅度的由外壳故障或其他接地故障引起的故障电流，所述装置中断电流回路。
特别优选地及后续详细说明地是，具有开关触点8和至少一个用于确定故障电流信号的故障电流检测器2的故障电流保护开关1，其中，故障电流保护开关1在出现大于触发电流的故障电流时引起开关触点8的分离，其中，故障电流保护开关1具有带有第一开关元件12的第一电路装置4，所述第一开关元件12通过电路与触发电路的能量储存部件5相连接，其中，第一电路装置4包括一个第一计时器14，所述第一计时器与第一开关元件12通过电路相连接，其中，第一计时器14在检测到可预给定大小的故障电流信号时仅仅对第一持续时间期间接通第一开关元件12，及其中，第一开关元件12在接通状态中使能量储存部件5的输出端与电接地相连接，或者相对接地跨接该能量储存部件5。
电网优选涉及那些通过故障电流保护开关在出现故障电流的情况下进行监控的电网，并且所述电网在故障情况下应通过故障电流保护开关关断。
为了中断电流回路，故障电流保护开关1具有开关触点8，这些开关触点在被看作危险的故障电流的情况下中断电流回路，其方式是断开开关触点8。
故障电流保护开关1中断电流回路的过程被看作为故障电流保护开关1的触发。
为了检测故障电流，故障电流保护开关1具有至少一个故障电流检测器2。所述故障电流检测器2监控电导线9，所述导线使下游的子电网与一个上游的供电网相连接。该故障电流检测器2可被不同地构造。
作为特别有利地，已经被证实，故障电流检测器2被构造为电流互感器或总和电流互感器。在其它的可能的实施形式中，故障电流检测器2可被构造为磁通门磁强计或构造为分流电阻或者上述实施形式的组合。
故障电流检测器2将故障电流转换为故障电流信号，所述故障电流是流入及流出电流之间的差。
在附图中分别以框图示出了具体发明的优选实施形式。在各个方框之间的连接线并不强制地表示一个单独的电连接，而是代表两个方框之间所有必要的电路连接的总和，这些连接并不必须强制地仅是电连接。
在图1中以框图示出了故障电流保护开关1的第一优选技术实施方式。
该优选的实施形式具有一个故障电流检测器2，所述检测器将故障电流转换为故障电流信号。故障电流检测器2在此优选构造为总和电流互感器，所述总和电流互感器包括互感器芯、至少一个初级线圈和至少一个次级线圈，所述初级线圈通常由待保护的电网的导线构成。该故障电流保护开关1的优选实施形式具有一个整流器3，该整流器整流该故障电流信号。
在该优选实施形式中，故障电流信号在能量储存部件5中、尤其是至少在电容11中累积。由此，故障电流保护开关1可从故障电流信号中获取用于触发所需的能量。
能量储存部件5在一个特别优选的实施形式中可构造为低通滤波器，或者构造为低通滤波器的部件。
该优选的实施形式具有比较器6，该比较器将能量储存部件5的载荷状态与预给定的值相应地比较，所述值相应于相关的故障电流保护开关1的触发故障电流。触发故障电流通常小于故障电流保护开关1的确定类型的额定故障电流。例如具有30mA额定故障电流的故障电流保护开关1的实际触发故障电流可为额定故障电流的优选75％，并且约为22.5mA。故障电流保护开关1的触发故障电流的实际幅度或大小例如可通过整流器3或比较器6的放大因数影响或确定。
故障电流保护开关1的优选实施形式还具有执行器7。执行器7的输入端与比较器6的输出端通过电路相连接。当所述电流回路被比较器6控制时，执行器7操作开关触点8并且由此中断电流回路。
故障电流保护开关1具有第一电路装置4，该第一电路装置被构造为在出现最大持续时间为待保护电网的电网频率的半周期长度的故障电流时，阻止或者禁止或防止故障电流开关1的触发。
因此，换句话说，相关故障电流保护开关1具有第一电路装置4，用于在出现最大持续时间为电网的电网频率的半周期长度的故障电流时阻止故障电流保护开关1的触发。
由此可减少不必要的电网关断，其方式是，在时间上短暂的，并且通常对于人员无影响的故障电流不会导致相关故障电流保护开关1的触发。尤其是出现表示特异结果以及借助电网电压或电网电流的过零而逐渐消失的故障电流时。因此，尤其优选地设置，第一电路装置4在故障电流的最大持续时间为电网的电网频率的半周期长度时阻止故障电流保护开关1的触发。这不能由传统的短时延迟的故障电流保护开关1来确保。
用于频繁使用的供电网的电网频率的半周期长度为用于例如在欧洲使用的电网频率50Hz的10ms，用于例如在北美使用的电网频率60Hz的8.3ms以及用于中欧铁路的供电网的29.9ms，所述铁路的供电网具有16.7Hz的电网频率。待保护的电网的电网频率的半周期长度被称为半周期长度。
表述“小于半周期长度的持续时间”在此优选表示具有直到半周期长度的持续时间的故障电流，其中，优选包括半周期长度的精确值。
优选地，根据本发明的故障电流保护开关1被调节到标准的或法定的电网频率上。尤其在电网频率波动较大的区域中、例如在开发程度较低的区域中，将根据本发明故障电流保护开关1调节或设定到电网频率上，所述频率根据经验对应于地区出现的最大电网频率。
下面描述故障电流保护开关1的第一优选实施形式。其后描述其它优选的实施形式。
根据图1的故障电流保护开关1的第一优选实施形式具有这样一个第一电路装置4，所述电路装置被构造用于在第一持续时间期间去激活和/或无效故障电流保护开关1的触发电路。
对于去激活和/或无效触发电路，其被理解为禁止开关触点8分离及由此造成的待监控电网的电流回路的中断。这可通过多个不同的优选实施形式来实现，这些实施形式将在后续示出。
已经证实，尤其是在故障电流检测器2被优选构造为总和电流互感器时，故障电流的电能可被储存在电部件、例如总和电流互感器2的部件中，所述电能在短时出现的故障电流消失之后输出，并且所述电能足够用于触发传统的故障电流保护开关1。因此，如果第一电路装置4在出现短时故障电流时在比出现相关故障电流的实际持续时间更长的持续时间上阻止故障电流保护开关的触发，这被证实为特别有利于实现所要达到的效果。
因此，优选设置第一持续时间为待保护的电网的周期长度的75％，尤其是60％，优选至少50％。在50Hz的电网频率时，第一持续时间尤其是为15ms，优选12ms，及至少10ms，在第一持续时间期间故障电流保护开关的触发被阻止。在此尤其设置，第一持续时间最大为前面所列举的持续时间。在此尤其设置，仅仅在该持续时间期间阻止故障保护开关的触发。
在根据本发明的故障电流保护开关1中，在出现或者说检测到小于待保护的电网的半周期长度的持续时间的短时故障电流时，至少在该短时故障电流的实际出现的持续时间内阻止故障电流保护开关1的触发，其中，尤其是设置，此外还在另外的时间间隔阻止所述触发。所述另外的时间间隔在必要时防止故障电流保护开关1由于存储的能量而推迟的触发，所述能量由该短时故障电流引起。总的持续时间在优选的实施形式中-忽略所使用的电部件的开关时间-是第一持续时间，在总的持续时间期间优选阻止故障电流保护开关1的触发。
在图1中示出的第一优选实施形式中，第一电路装置4的输入端与整流器3的输出端通过电路相连接。
在该优选的实施形式中，第一电路装置4与能量储存部件5通过电路相连接，以便用于阻止故障电流保护开关1的触发。这例如可这样发生，其方式是，第一电路装置4放电能量储存部件5，或者说防止能量储存部件5的进一步充电。在第一持续时间期间，能量储存部件5不再被充电。
本发明的另一可能的、未示出的实施形式可在于，第一电路装置4通过电路与比较器6或执行器7相连接，以便阻止故障电流保护开关1的触发，例如通过触发机构的机械止动。
在根据图2的第一优选实施形式中，故障电流保护开关1被这样构造，使得第一电路装置4被构造用于在检测到可预给定大小的故障电流之后、尤其是在检测到大于触发故障电流的故障电流之后在第一持续时间期间使触发电路的能量储存部件5放电。
在第一优选实施形式中，第一电路装置4包括第一开关元件12，该开关元件通过电路与能量储存部件5相连接。
在第一优选实施形式中的能量储存元件具有一个电容11和一个电阻10，所述电阻用作为用于电容的充电电阻。
在第一优选实施形式中，第一开关元件12被构造为半导体开关，尤其是构造为结型场效应管，因为由此可实现极少的部件耗费。此外，半导体开关比机械开关更不易于出故障及能够实现低功率的控制。
第一优选实施形式具有一个开关元件12，该开关元件在接通状态中使能量储存部件5的输出端与电接地相连接。
在第一优选实施形式中，在故障电流的情况下，如果故障电流不持续长于半周期长度，第一电路元件4使能量储存元件5的电容11放电持续第一持续时间并且由此防止故障电流保护开关的触发。
在根据图3的第二优选实施形式中，故障电流保护开关1被这样构造，使得第一电路装置4在检测到可预给定大小的故障电流之后、尤其是在检测到大于触发故障电流的故障电流之后在第一持续时间期间防止触发电路的能量储存部件5被进一步充电。
第二优选实施形式同样具有第一开关元件12，该开关元件可与在第一优选实施形式中那样相同地构造。
第一开关元件12在第二优选实施形式中作为双路常闭触点在电路技术上位于电容11之前。在第一开关元件12的第一开关状态中，第一开关元件12与电容11相连接，由此电容可通过故障电流信号来充电。在第一开关元件12的第二开关状态中，第一开关元件12断开与电容的连接并且切换到与接地连接的第二触点，由此故障电流信号通过电接地导送出。
由此，在第一开关元件12的第二开关状态中电容11不被放电，而是被旁通。能量储存部件5在此相对于接地被跨接。由此，当出现短时较高的故障电流时，电容11不被放电，而是保持其在出现短期故障电流之前可能的充电状态。故障电流信号在第一持续时间期间从电容旁边经过导送到接地。由此可实现，在在此期间出现的短时故障电流信号逐渐消失期间，故障电流保护开关继续对相关的电故障作出反应，并且不会引起提前的并且无理由起作用的触发。
第一电路装置4的第三优选实施形式在图4中示出。
第一电路装置4在该可能的实施形式中包括一个第二电路装置13，用于使故障电流信号与一个可预给定的值进行比较，该值代表触发故障电流。所述值也可被称为极限值。由此确保第一电路装置4仅在故障电流大于触发故障电流时被触发。
此外，第一电路装置4在该根据图4的第三优选实施形式中包括第一开关元件12，该开关元件优选按照两个前面描述的第一和/或第二优选实施形式来构造。
在该第三优选实施形式中，第一电路装置4具有第一计时器14，用于在第一持续时间期间控制第一开关元件12。
优选地，第一计时器14在检测到可预给定大小的故障电流信号时接通第一开关元件12仅仅持续第一持续时间的期限。
根据具体发明的另一个优选实施形式，第一持续时间的期限可以预定方式改变。尤其是在此设置，第一持续时间可直接在根据本发明的故障电流保护开关1上调节。为此，一个相应构造的故障电流保护开关1具有一个可接近的调节元件，借助该调节元件可直接调节第一持续时间，和/或借助该调节元件例如可在不同的电网频率之间转换，例如从50Hz到60Hz。由此可使相关的故障电流保护开关匹配于不同的应用环境。也可设置，一个相应的故障电流保护开关1具有一个总线接口，并且该第一持续时间可被计算机控制地通过该总线接口来调节。
第一计时器14在此被构造为电子电路、特别优选地包括触发器。由此可以有利的方式实现小的部件耗费。在该预给定的持续时间中，第一计时器14在输出端上发出一个信号。
在图4中示出的第三优选实施形式中，第二电路装置13的输出端与第一计时器14的输入端通过电路相连接。计时器14的输入端特别优选地可被边沿控制。边沿控制在此表示，第一计时器14通过输入信号的上升边沿被激活。
对于概念：第一或第二计时器14,15的“激活”，在具体发明的意义上优选理解为，第一计时器14和/或第二计时器15的输出信号可以预定方式改变其相应的状态，尤其是输出信号被从“低”置为“高”。
在图4中示出的第三优选实施形式中，第一计时器14的输出端与第一开关元件12的输入端通过电路相连接。由此可实现，在故障电流信号大于第二电路装置13的预给定值时，第一计时器14被启动并且该第一电路元件12被接通持续第一持续时间的期限。由此可防止保护开关不必要的触发。
在本发明的另一构型中可设置，第一电路装置4包括第二计时器15，用于在一个紧接着第一持续时间之后的第二持续时间期间去激活第一计时器14。由此可防止，第一计时器14在短间隔的连续的故障电流时，重复地触发该故障电流保护开关1，因为在此情况下，故障电流保护开关1的触发是所期望的，因为这类故障电流会对人员造成负面影响。
在本发明的进一步构型中，第二电路装置13的输出端可通过电路与第一计时器14和/或第二计时器15的输入端相连接。由此，第一计时器14和/或第二计时器15在检测到故障电流信号大于第二电路装置13的预给定值之后被激活。第二电路装置13在此例如被构造为比较器电路。
在本发明的进一步构型中，第二计时器15的输出端可通过电路与第一计时器14的输入端相连接。由此，第一计时器14可被第二计时器15激活或去激活。
第一电路装置4的两个可能的优选技术实施形式被在图5和图6中示出。
在此，第二持续时间大于第一持续时间，以便防止第一计时器14前后连续的激活。
第二持续时间优选大约与在出现触发故障电流的大小或幅度的故障电流时故障电流保护开关1的触发时间一样长。由此可确保，紧接着或并行于短时或单独的故障电流事件出现的故障电流在实际中也可引起故障电流保护开关1的触发，只要这样一种触发在安全技术上是必要的。因此，第二持续时间的具体长度取决于故障电流保护开关1的相应额定或触发故障电流。
第二计时器15在此同样被构造为电子电路，特别优选包括触发器。由此可以有利的方式实现小的部件耗费。在第二持续时间中，第二计时器15在输出端发出具有恒定电平的信号。
图5示出了第一电路装置4的第四优选实施形式，其中，第二电路装置13的输出端通过电路与第二计时器15的输入端相连接，第二计时器的输出端又通过电路与第一计时器14的输入端相连接，该第一计时器又被第一开关元件12控制。第一计时器14和第二计时器15的输入端在此特别优选地被边沿控制。
当在第二电路装置13的输入端上施加一个大于第二电路装置13的预给定值的故障电流信号时，第二计时器15被激活，该第二计时器随后在其输出端上发出一个信号。由于第一计时器14与第二计时器15的输出端通过电路相连接，后者由此被激活。由于第一计时器14被边沿控制，则该第一计时器仅在第二计时器15激活时被激活。继续到第二持续时间内，第一计时器14不再被激活，因为在其输入端上由第二计时器2施加了一个与输入何种故障电流信号无关的恒定信号。
图6示出了第一电路装置4的第五优选实施形式，其中，第一计时器14具有两个输入端。第二电路装置13的输出端通过电路与第一计时器14的输入端相连接，所述第一计时器控制第一开关元件12。第一计时器14的输出端此外与第二计时器15的被反转的边沿控制的输入端通过电路相连接，第二计时器的输出端又与第一计时器14的反转地、状态受控的主要输入端通过电路相连接。
当在第五优选实施形式中在第二电路装置13的输入端上施加一个大于第二电路装置13的预给定值的故障电流信号时，第一计时器14被激活，该第一计时器随后在其输出端上发出一个信号。在第一持续时间的最后，激活第二计时器15，这是由于该第二计时器与第一计时器14的输出端被反转边沿控制地相连接。反转的边沿控制意味着，第二计时器15的激活在第一计时器14的信号的下降边沿时实现。由于第二计时器15的输出端与第一计时器14的主要复位输入端通过电路相连接，第二计时器15禁止第一计时器14在第二持续时间的期限上再次被激活。
被看作特别有利的、第六优选实施形式具有第一和第四优选实施形式的特征，所述特征被在图1、图2和图5中示出。
第六优选实施形式包括一个故障电流检测器2，该检测器将故障电流转换为一个故障电流信号，一个放大器，该放大器有效地放大该故障电流信号，一个用于整流该故障电流信号的整流器3，一个能量储存部件5，一个比较器6，该比较器使能量储存部件5的充电状态与一个预给定的值相比较，一个第二放大器，该第二放大器放大比较器6的信号，以及一个执行器7，该执行器可操作开关触点8并且由此可中断电导线9。
第六优选实施形式具有第一电路装置4，其输入端与整流器3的输出端通过电路相连接。
第一电路装置4具有第二电路装置13，该第二电路装置的输入端与整流器3的输出端相连接并且其输出端通过电路与第二计时器15的输入端相连接，第二计时器的输出端通过电路与第一计时器14的输入端相连接，该第一计时器又控制第一开关元件12，第一开关元件在接通状态中将能量储存部件5与电接地连接起来。
由此防止了，故障电流保护开关1在故障电流短于半周期长度时被触发。此外，第一电路装置4中的第二计时器15还防止第一计时器14在连续的短时故障电流的情况下重复地触发故障电流保护开关。
接着说明用于运行前面所述的故障电流保护开关1的方法。
在待监控的电网中出现的故障电流被故障电流检测器2检测，其中，故障电流被转换为故障电流信号。
优选设置，故障电流信号被放大。
此外，故障电流信号还被整流。
再接着，能量储存部件5通过该故障电流信号充电。
接着，能量储存部件5的充电状态与比较器6的预给定值相比较，所述预给定值代表触发故障电流。
当能量储存电路5的充电状态大于比较器6的预给定值时，激活执行器7，该执行器操作开关触点8，通过所述开关触点待监控的电网的电导线9被导通，由此中断电流回路。
在此，优选设置，比较器6的信号接着被有效地放大。
基本上同时地，整流的故障电流信号与相应于触发故障电流的比较值相比较，其中，当故障电流信号大于该比较值时，在第一持续时间内阻止故障电流保护开关1的触发。
由此可以有利的方式防止故障电流保护开关1在故障电流大于触发故障电流的情况下被比监控的电网的半周期持续时间短或相等的、及因此是没有危险的持续时间触发，并由此中断电流回路。由此可减少不必要的电网关断的次数及其后果。
故障电流保护开关1的触发可以不同的方式阻止。
在第一优选实施形式中，能量储存部件5可在在检测到故障电流之后的第一持续时间期间被放电。
在第二优选实施形式中，可在检测到故障电流之后的第一持续时间期间使故障电流信号从能量储存部件5的旁边经过地导送。由此可防止能量储存部件5的放电，并且能量储存部件5保持其在故障电流信号输入之前能量储存部件5所具有的充电状态。
根据本发明的另一实施形式，比较器6和/或执行器7也可在第一持续时间期间被阻止。
根据故障电流保护开关1的一个特别优选的实施形式，在第一持续时间之后的第二持续时间期间防止对触发的阻止。
这可在本发明的一个变型方案中这样进行：在第一持续时间之后的第二持续时间期间防止能量储存部件5的放电。由此可防止，连续的短时故障电流的情况下防止故障电流保护开关1的重复触发。
接着详细说明用于运行被看作特别有利的第六实施形式的方法。
在第六优选实施形式中，故障电流被故障电流检测器2转换成故障电流信号，该故障电流信号接着被放大并且被整流器3整流。接着，能量储存部件5通过故障电流信号充电并且能量储存部件5的充电状态被与比较器6的预给定值比较，所述预给定值代表触发故障电流。
当能量储存电路5的充电状态大于比较器6的预给定值，在比较器的输出端上发出一个信号，该信号接着还被放大。执行器7通过比较器的放大信号激活，比较器操作开关触点8，由此中断电流回路，待监控的电网的电导线9通过开关触点被导通。
附加地，整流器3的故障电流信号在第二电路装置13中与代表触发故障电流的预给定的值相比较。当故障电流信号超过该预给定的值时，第二计时器15被激活持续第二持续时间的期限。第一计时器14被该第二计时器15激活，其中，第一计时器14发出一个用于第一持续时间的信号。第一计时器14在此在第二持续时间中仅被激活一次。第一开关元件12被第一计时器14在第一持续时间期间操作，该开关元件放电该能量储存部件，因为能量储存部件5的输出端通过第一开关元件12与电接地相连接。
图7示出了根据具体发明的故障电流保护开关1的第二优选实施形式。图9示出了故障电流保护开关1的第三优选实施形式，其中，涉及第二优选实施形式的一个特别优选的进一步构型。只要没有不同说明，故障电流保护开关1和第一电路装置4的各个组件均相应于前述有关故障电流保护开关1的第一实施形式而被构造。
故障电流保护开关1的第二和第三优选实施形式与根据图1的第一优选实施形式的不同尤其在于，第一电路装置4的构造、以及其中该电路装置通过电路作用于相关的故障电流保护开关1的其余组件上和/或与它们相连接的区域。
根据图7至9的优选实施形式，第一电路装置4被构造用于在检测可预给定大小的故障电流之后在第一持续时间期间中断在故障电流检测器2与触发电路之间的连接。这在图7中仅仅通过第一电路装置4与在故障电流检测器2和整流器3之间连接的连接清楚地示出。由此能够可靠地禁止能量储存部件5的另外的充电及防止触发。
在此尤其设置，第一开关元件12通过电路与故障电流检测器2相连接。在此可设置，第一开关元件12如已经所说明的那样被构造为半导体开关，但是它也可被设置成机械的分离触点。基于可实现的短的开关时间优选将第一开关元件12构造为半导体开关。优选设置，第一开关元件12在被控制的状态中中断故障电流检测器2与整流器3之间的电连接。在此也可设置，在故障电流检测器2与另一触发电路之间、尤其是在故障电流检测2与整流器3之间的连接并不简单地被中断，而是在两侧的至少一个侧切换到一个定义的电位、例如接地上。图8示出了这类优选的构型，其中第一电路装置4的进一步细节并没有被详细讨论。
图9示出了故障电流保护开关1的特别优选的第三实施形式，该实施形式被详细说明：
故障电流检测器2被构造为总和电流互感器。它根据优选的实施形式具有所谓的保护二极管16。在此涉及的是对极连接的二极管，这些二极管被设置在绕着总和电流互感器的芯的另一线圈上，所述线圈例如被称为第三线圈。但是也可设置，将这些二极管设置在次级线圈上。
在提供故障电流信号的总和电流互感器的输出端上，必要时在保护二极管之后，通过电路设置有该第一开关元件12。在该开关元件上优选连接上一个定义的负载电阻17，也被称为负载。该电阻接着连接一个放大器电路18，该放大器电路的输出端连接到整流器3上，该整流器在输出端侧不仅连接到第一电路装置4上而且连接到能量储存电路或者能量储存部件5上。
能量储存部件5如已经所述地连接到比较器6上，该比较器的输出信号根据该优选的实施形式被在一个另外的放大器电路18中放大，接着输入给一个执行器7，该执行器必要时导致开关触点的分离。
第一电路装置-如前所述-具有第二电路装置13，以及第一和第二计时器14、15，所述计时器控制该第一开关元件12。
关于第一电路装置4、尤其是第一和第二计时器14、15的优选实施形式，每个被在故障电流保护开关1的第一优选实施形式的范畴中被说明的实施形式可明确地与故障电流保护开关1的其它实施形式相组合。尤其是，设有根据图5和6的第一电路装置4与故障电流保护开关1的第二或第三实施形式的构造。
Claims (22)
1.故障电流保护开关(1)，具有开关触点(8)和至少一个用于确定故障电流信号的故障电流检测器(2)，其中，故障电流保护开关(1)被构造为在出现大于一个可预给定的触发电流的故障电流时引起开关触点(8)的分离，其特征在于，该故障电流保护开关(1)具有第一电路装置(4)，该第一电路装置被构造成在出现持续时间小于电网的电网频率的半周期长度的故障电流时，阻止该故障电流保护开关(1)的触发，第一电路装置(4)被构造用于在第一持续时间期间去激活和/或无效故障电流保护开关(1)的触发电路。
2.根据权利要求1所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，第一持续时间为待保护的电网的周期长度的75％。
3.根据权利要求1所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，第一持续时间为待保护的电网的周期长度的60％。
4.根据权利要求1或2所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第一电路装置(4)被构造用于在检测到可预给定大小的故障电流之后在第一持续时间期间放电该触发电路的能量储存部件(5)。
5.根据权利要求1或2所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第一电路装置(4)被构造用于在检测到可预给定大小的故障电流之后在第一持续时间期间中断在该故障电流检测器(2)与该触发电路之间的连接。
6.根据权利要求1所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第一电路装置(4)包括第二电路装置(13)，所述第二电路装置(13)用于比较该故障电流信号与一个极限值。
7.根据权利要求4所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第一电路装置(4)包括第一开关元件(12)。
8.根据权利要求7所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第一开关元件(12)通过电路与该能量储存部件(5)相连接。
9.根据权利要求7所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第一开关元件(12)在接通状态中使该能量储存部件(5)的输出端与电接地相连接。
10.根据权利要求7所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第一开关元件(12)在接通状态中相对接地跨接该能量储存部件(5)的输出端。
11.根据权利要求7所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第一开关元件(12)通过电路与该故障电流检测器(2)相连接。
12.根据权利要求7所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第一开关元件(12)在被控制的状态中中断在该故障电流检测器(2)与整流器(3)之间的电连接。
13.根据权利要求7所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，第一电路装置(4)包括第一计时器(14)，所述第一计时器(14)用于在第一持续时间期间控制该第一开关元件(12)。
14.根据权利要求13所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，第一电路装置(4)包括第二计时器(15)，所述第二计时器(15)用于在接着第一持续时间之后的第二持续时间期间去激活该第一计时器(14)。
15.根据权利要求14所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，第二持续时间大于第一持续时间。
16.根据权利要求14所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第一电路装置(4)包括第二电路装置(13)，所述第二电路装置(13)用于比较该故障电流信号与一个极限值，该第二电路装置(13)的输出端通过电路与第一计时器(14)和/或第二计时器(15)的输入端相连接。
17.根据权利要求14所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，该第二计时器(15)的输出端通过电路与该第一计时器(14)的输入端相连接。
18.根据权利要求1所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，第一持续时间为待保护的电网的周期长度的至少50％。
19.根据权利要求7所述的故障电流保护开关(1)，其特征在于，所述第一开关元件(12)为半导体开关。
20.用于运行故障电流保护开关(1)的方法，其中，检测出现的故障电流并且产生故障电流信号，其中，通过该故障电流信号为能量储存电路(5)充电并且基本上同时地将该故障电流信号与一个相应于触发故障电流的比较值相比较，其中，当该故障电流信号大于该比较值时，在电网的电网频率的半周期长度的持续时间内阻止该故障电流保护开关(1)的触发，其方式是在第一持续时间期间去激活和/或无效故障电流保护开关(1)的触发电路。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述故障电流信号由故障电流检测器(2)产生，所述故障电流保护开关(1)具有用于整流所述故障电流信号的整流器(3)，在第一持续时间期间在检测到故障电流之后放电该能量储存部件(5)或者中断在该故障电流检测器(2)与整流器(3)之间的电连接。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在接着第一持续时间之后的第二持续时间期间，防止能量储存部件(5)的放电或者防止在该故障电流检测器(2)与整流器(3)之间的电连接的中断。
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