CN105009397A - 具有短路功能用于保护系统和人员的过电压保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有短路功能的过电压保护装置，其用于对低压系统的系统和人员提供保护，其中在共同的壳体中既布置了至少一个过电压保护元件又布置了可热触发的短路装置。根据本发明，所述装置被设计用于插入NH熔断器部件中并且共同的壳体被构造成在空间上与NH熔断件相似具有触头闸刀。

Description

具有短路功能用于保护系统和人员的过电压保护装置

本发明涉及一种具有短路功能的过电压保护装置，其用于对低压系统的系统和人员提供保护，其中在共同的壳体中既布置了至少一个过电压保护元件又布置了可热触发的短路装置，这是专利权利要求1的前序内容。

在工业设施中，不同制造商的组件常常会结合使用并适于在正常条件下无故障地运行。关于过电压保护，许多电压供给设备、操作设备和控制器都具有在内部特别适配的保护措施。

这些措施涉及在操作时、临时和瞬时过电压条件下提供保护。通过使用例如时序控制半导体会产生在操作条件下很高的开关过电压，该过电压一般早就要求内部或外部过电压装置。在复杂的系统中这些具体措施很难适配，从而使得可能会因相互干扰，例如由于工作区域重叠而产生非期望的干扰。

但是在系统和人员保护彼此紧密相关的电力系统中，各种保护措施的适配却变得更加重要。因此避免干扰以及有针对性且安全地消除干扰对这些系统是绝对必要的。

特别是在这样的系统中，要不断提高对所述措施安全性和有效性的要求，在所述系统中即使电源电压已切断仍然可能会在例如消除干扰时危害人身。

这些可以是具有电气、化学或机械储能器的系统，所述储能器具有网络缓冲器、应急装置或多路供电装置。例如旋转机械在发生故障时可从电机运行切换到发动机运行并且经过很长一段时间直到停机为止提供大量电压和能量。在故障时，即发动机运行时产生的电压，根据对机器的控制甚至可能比实际的工作电压高得多。

为了保护系统常常会设置保护装置，当到达电压极限时所述保护装置会实现短路形式的状态。因此已知这样的电子电路，其会在偏离正常运行时通过控制功率半导体实现低电阻状态。这些设备往往具有复杂的测量和评估装置，因此例如除了电压电平外还可评估电流和频率以便评价系统状态。有利的是这些设备可逆地工作并且可对其响应特性进行非常精确的调节。但是不利的是，复杂的评估会导致时间滞后，并且对于可接受的价格/性能比方面会通过组件大大限制运行效率。这在严重的运行故障时也可能会导致设备损坏。此外几乎不可能迅速更换设备。特别是设备过载常常会导致其它装置的未定义的过载，从而使得在通常低效的设备过载之后有必要对复杂的系统进行全面检查。

已知可用具有简单过电压保护装置(例如基于火花间隙)的解决方案来替代所述复杂的电子设备。在火花间隙响应后，其通常通过焊接或通过熔融构成电极的低熔点的材料或另外引入的材料来形成载流短路。

被动的火花间隙，其通常基于滑行距离来实现，在主电极之间具有相对短的分离距离。所述设备的响应电压高度分散，取决于梯度(steilheitsab)且也取决于环境条件。在复杂系统内的具有大量其它过电压保护措施的已描述应用环境中，通过所述解决方案来实施定义的操作只有在下述条件下才有可能，即工作电压与系统和人员保护所需的电压之间存在足够的差距。

从DE 42 35 329 A1中已知一种短路装置，特别用于熄灭低压开关设备中的故障电弧以分布电能。这在现有技术中涉及一种解决方案，其会限制因故障电弧造成的人身伤害和物质损失，也就是说是通过使得上级断路器迅速关闭。在这种情况下提出一种空间需求很小的短路装置。所述短路装置具有至少一个开关元件和至少一个短路器，其中短路器由两个电极以及导电部分或导电区域所构成，其中通过电动力作用将可移动或可变形的导电区域压靠电极并从而引起金属短路。开关元件在两个短接的电势或电流导轨之间通过短路器来连接，其中在开关元件中流过的电流也流到电极的导电部分或区域中。至少一个所述开关元件以至少一个或两个反向并联连接的晶闸管形式来构造，其通过外部点火脉冲来点火。所述点火脉冲又由故障电弧引发。

因此基于上述情况，本发明的任务在于，提出一种经过改进的具有短路功能的过电压保护装置，其用于对低压系统的系统和人员提供保护，所述过电压保护装置在对其它系统组件采取特定过电压保护措施的环境下在常规运行状态时不会产生故障并且其会在响应时实现所定义的具有高载流能力的低电阻状态。此外还应保护现有的过电压保护装置免受因重大故障引起的过载。此外在响应后还可简单、快速和安全地更换过电压保护装置。

本发明的任务通过根据专利权利要求1所述特征组合的过电压保护装置得以实现，该过电压保护装置具有短路功能用于对系统和人员提供保护，其中从属权利要求至少具有有利的结构形式和改进形式。

因此，从具有短路功能的、用于对低压系统的系统和人员提供保护的过电压保护装置出发，其中在共同的壳体中既布置了至少一个过电压保护元件又布置了可热触发的短路装置。根据本发明，所述装置被设计用于插入NH熔断器底座中并且共同的壳体被构造成在空间和几何形状上与NH熔断件相似具有触头闸刀(Kontaktmessern)。

在一种实施形式中，短路装置被构造成具有固定部分和可移动部分的机械短路器，其中在固定部分和可移动部分之间为牺牲元件(Opferelement)，其在第一次到达预定的I²t值时触发或释放这些部分的不可逆的相对运动。

另外还设置了具有遥信功能(Fernmeldefunktion)的状态指示器。此状态指示不仅包括监控(即监控过电压保护装置插入NH熔断器底座到何种程度)的可能性，还包括实际的运行状态。

状态指示器除了微型开关外还具有机械触发的销，其中在触发状态下，所述销阻止装置重新插入到NH熔断器底座中。

在本发明的一种实施形式中，在过电压保护装置的共同的壳体中布置了一并联电路，其由在第一支路中的电压开关元件、牺牲元件和短路装置的串联电路和在第二支路中的至少一个限压的元件所构成。

电压开关元件可被构造成(也是可触发的)火花间隙、气体放电管、半导体开关或二极管。

限压的元件例如被构造成变阻器或PTC元件，或者具有由变阻器或PTC元件组成的串联电路。

牺牲元件优选被构造成金属部件，其具有在电负荷时的定义熔融性能。

牺牲元件可替代地或附加地被温度敏感地固定并且独立于其熔断积分(Schmelzintegral)在到达预定温度时被触发。

在本发明的一种实施形式中，通过壳体的开口通道可调节所述装置的工作范围和灵敏度范围。

响应电压的调节能够通过可调的分压器，通过桥接或通过分离预设的开关元件或通过去激活或激活电子组件来进行。

实现状态指示的销，其优选被构造成弹簧预张紧的撞针，其运动在短路情况下由短路装置的可移动部分来释放，否则其运动被阻止。撞针的运动方向和运动路径的长度可独立于短路装置的可移动部分的运动方向和运动量来选择。

将功率半导体用作电压开关元件时，可以在相关的待保护系统发生电气或机械干扰时对装置进行有针对性的控制。

在本发明的变体形式中，具有牺牲元件的短路器可以集成到火花间隙中作为要使用的过电压保护元件。火花间隙在这种情况下可设计成具有触发单元或不具有触发单元。

所提出的过电压保护装置尽管主要是无源结构但对工作条件下的干扰量和低能量的瞬态负载并不敏感。保护装置的响应值在较宽的频率范围内保持相对恒定。在另一种实施形式中，即使环境条件强烈波动，然而响应值的偏差仍会被大大限制。当激活过电压保护装置时，会实现定义的动态和持久的短路负载状态。短路器的这种状态会发出信号并指示出来。短路的过电压保护装置即使在不小心更换时，例如系统处于电压状态下不会造成任何人身危险。

过电压保护装置具有NH熔断器的几何尺寸并且优选用在NH熔断器式隔离开关(NH-Sicherungslasttrenner)中。

熔断器式隔离开关具有指示器，其检测保护装置的使用和开口。此外，熔断器式隔离开关还具有微型开关功能，通过其可以遥信过电压保护器的状态或其触发。熔断器式隔离开关还具有足够的负载断路能力，从而使得即使是在系统的额定电压下也可在所实现的故障短路功能中安全地打开过电压保护元件。

过电压保护装置具有定义的很窄的响应范围，其对环境条件和电压上升速度的依赖性低。过电压保护装置具有所谓的牺牲元件，其在短路时以及在达到定义的I²t值时不可逆地激活机械短路器的运动。短路器可替代地或另外地由电流流动导致的加热而被激活。短路器在与低能量相关的过电压(例如在开关或短脉冲)情况下，虽然有装置的限压作用但不会被激活。牺牲元件的连续载流量被设计成使得其比系统的过电流保护装置的额定电流低。装置的短路负载能力是系统额定电流的数倍，使得对于大质量的旋转机械，即使从电机运行切换到发动机运行也可较长时间地安全释放反馈的能量。通过保护装置的电压降，即使在电流为几万安时也低于个人防护特性曲线的极限值。

牺牲元件的响应电压和I²t值在无源结构时很容易预先调节。在另一种有源结构中，能够可变地调节响应电压。

特别地，容易且安全地更换实际在系统运行期间的“被动”保护组件自然是有问题的，因为该系统原则上在没有保护装置时也是可操作的。但对安全操作来说，绝对有必要安装保护装置。因此一般而言，保护装置与系统固定连接。在所述装置响应时经常甚至没有明确的指示或错误信息。因此，为了重新启动与之有关的经常是通过专业人员所进行的耗时的故障排除、拆除和重新安装。

本发明的过电压保护元件优选按照NH熔断器的几何形状的单极形式制成。这种几何形状允许在相应尺寸的NH熔断器底座中使用。这同样允许将保护装置灵活地集成到要保护的电网中。因此根据系统，很容易通过外部或内部的电路来实现电压保护器的布置，这些布置是相对于接地的、相对于零线的、在相位之间的或者其组合。

为了防止初始运行后未注意地移除元件，提出通过锁定或密封将单元插入NH熔断器式隔离开关中这种可能性。优选使用具有用于电子远程通知隔离开关状态的装置的NH熔断器式隔离开关。这允许集成到系统的通用控制和监测设备中，并导致即使没有可视检查也会在系统初始运行时产生直接和明确的故障信息。这使得有可能在系统初始运行后对保护装置的使用进行连续控制。

但是纯粹显示存在过电压保护元件允许不提供任何有关其状态的信息。因此过电压保护装置至少配备了类似于熔断器的可视指示器，其在视觉控制时清楚地显示短路状态。但特别的是，优选具有撞针的指示器，其在同样优选的具有远程信号接点的NH熔断器式隔离开关中，在一个或多个保护元件发生短路的情况下发出明确的信息给系统控制器。这易于快速且有针对性地重新启动系统。通过撞针还可靠地防止使用已被触发的元件。

通过在NH熔断器式隔离开关中使用保护装置可安全地移除短路的保护装置，原因在于所选择的开关装置具有固有开断容量，该固有开断容量高于系统的额定电压和额定电流。因此即使操作不当，即打开系统尚未关闭的过电压保护装置时，或者在机器的发动机运行时，不会因为在隔离开关开启时分离低电阻的短路桥接而对操作人员造成危险。

如前所述，出于运行效率和系统效率的原因，在运行时产生的电压和对于系统和人员保护所需的电压彼此非常接近。但是必须防止在正常运行时保护装置发生响应。对于具有较高振幅的低能干扰，尽管限制了过电压但同样应避免响应。

下面借助实施例并且参考附图对本发明进行更加详细的阐述。

图中显示：

图1示出了NH结构形式的过电压保护装置的第一实施形式，其具有内部短路器用于网络应用；

图2示出了过电压保护装置的第二实施形式；

图3示出了过电压保护装置的第三实施形式，其在原理上示出了响应电压的调节可能性；

图4a至c示出了调节响应电压的可能性的不同基本实施形式；

图5a至c示出了根据本发明的过电压保护装置的基本布置，其被构造成NH熔断件，位于NH熔断器底座中(图5a)并且还示出了与根据本发明的过电压保护装置所实现的监测功能有关的不同电路(图5b和c)；

图6示出了按照NH结构形式的过电压保护装置的基本结构，其具有撞针用于进行可视的功能显示；

图7示出了所实现的过电压保护装置实施形式的透视图，其具有撞针作为功能指示器；以及

图8示出了根据本发明的过电压保护装置应用的方框图。

为了实现被动解决方案提出一种根据图1的布置。并联电路被布置在具有两个触头闸刀2形式的连接头的壳体1内。该并联电路的一个支路由电压开关元件3，牺牲元件4，以及具有两个电极5、6的短路装置所构成的串联电路组成。当牺牲元件进行响应时，该支路通过低阻抗短路器桥接，所述低阻抗短路器具有两个电极5、6。这些电极中的至少一个是可移动的并且是弹簧预张紧的。至少一个限压的元件7优选与整个布置并联。

元件7可构造成变阻器或变阻器和PTC的组合。该元件仅仅限制一定高度以上的过电压，所述高度大约为额定电压的两倍。低于这个电压时，整个过电压保护元件表现为无源的。此外元件7还可额外并联连接高阻值的电阻。整个布置具有可忽略的电容量，从而使得即使频率较高时也几乎没有无功电流流动。此外，电压开关元件3还可无源地构造成气体放电管、二极管，或者也可有源地构造成可触发的火花间隙或半导体开关。牺牲元件4优选为无源金属元件，其具有在电负荷时的、类似于电熔丝的定义熔融性能。时间/电流特性曲线在绝热区域和熔断时间较长时来定义，并且可以独立于元件的短路负载容量适配不同的系统保护熔断器。除了牺牲元件的金属材料的熔点外，也可将元件4的固定件设计为温度敏感的，从而使得独立于元件4的时间/电流特性曲线只有达到定义的温度时才触发短路器。

牺牲元件4例如可以发挥支撑功能。可移动电极6在这种情况下使组件4承受压力并且将弹簧构造成压缩弹簧。若将弹簧构造成拉力弹簧用于电极6的移动，则使元件4受到拉伸载荷。元件4在受到压力时例如可以为管状结构，而在受到张力时可以为绳状结构。

若将气体放电管用作电压开关元件3，则选择直流电压响应值使得其明显高于限压的元件7的响应值。此外，还优先选择具有低偏差和偏平特性曲线，即对电压上升速度依赖性低的气体放电管用于应用。通过与元件7适配，可以在电压梯度非常低的过电压直到电压梯度高的电压脉冲(例如短脉冲)情况下为过电压保护元件确保响应电压，该响应电压在气体放电管3相同响应值的窄偏差范围内。

具有低电平或低能量的过压脉冲在没有电压开关元件3响应时通过限压的元件7来释放。在高能载荷的情况下，组件3响应后向牺牲元件4施加电流。过电压保护元件在此时是低电阻的，从而使得早在发生金属短路时就满足了对设备和人员保护的要求。根据牺牲元件4的时间/电流特性曲线来触发金属短路器并且将可移动电极6引导到固定电极5。产生的金属短路可安全地控制几万安的短路电流并且也具有高达几百安的连续载流量。通过选择无源元件，特别是部件3、4和7，可用简单的方式使过压元件满足有最大不同的要求。在极限功率方面，NH熔断器式隔离开关的选择起着决定性作用。这些设备目前可通过所谓的分离闸刀(Trennmessern)适用于高达1000V左右的电压电平，高达1000A左右的连续电流和高达25kA左右的短路电流。

过压元件可在具有限压的元件7的支路中具有附加的保护装置，其在长期负载时确保安全功能。图2示例性地显示了所述基本布置。通过组合变阻器和PTC 8，在变阻器不可接受地变热时通过变阻器来限制电流并且如有必要在驱动电压足够时激活元件3。但是这种变热也可用于分离变阻器。

如果在这种情况下期望激活短路器，则这可以通过利用隔离环9的移动来进行。在这里，在元件3桥接的情况下，环9可被用于从网络侧的连接头直接通向牺牲元件4的连接。这里只要确保的是，隔离环9具有的载流量高于牺牲元件4具有的载流量。但是通过牺牲元件4的温度敏感的固定件10也可直接利用元件7或可能存在的PTC 8的热损失来触发短路器。当然对于有源元件3，也可通过NTC或PTC在布置变热时对半导体进行控制。

根据图1或2所示过电压元件的实施形式只允许在制造过程中对工作区域进行一次性设置。图3以原理图示出了一种布置，其还允许将过压保护装置安装到NH熔断器形状的元件中之后调整工作区域以适配相应的应用。

为此，优选在NH夹紧接线片(NH-Grifflaschen)11之间的一侧，NH元件具有可移除的盖12或开口13用于置入特殊工具。这允许以简单的方式在使用可触发火花间隙时调节组件3的“响应电压”或者在具有半导体开关作为元件3的实施形式中进行调节。

过电压元件的功能元件在所述实施形式中当然也被设计用于负载上限。这特别涉及最大工作电压，所有组件和分离距离的介电强度均以此为基础，并且还涉及最大短路电流，其通过短路器来进行机械控制和热控制。

因此，适配基本限于对响应电压的调节。根据图3所示，例如可将晶闸管用作半导体开关，但是也可以使用IGBT或Mosfet。若使用例如常见的比较电路来检测电压或进行评估，则例如可通过分压器中的一个或多个可调组件来进行无级调节。可替代地，分压器也可由多个组件纵向或并联连接构成，并且例如通过桥接或接触来去激活或激活分压器的各个组件来进行调节。通过这种变体形式有可能设置离散的响应电压级。这一原理在原则上通过简单控制功率半导体(例如具有抑制二极管的晶闸管)也是有可能的。在这种情况下，可通过桥接各个二极管来将抑制二极管的串联电路用于设置离散级。由于有众多的可能性，因此在图3中仅示例性和象征性地显示了控制器14。

在图4a至c中仅用原理图示出了随后可分级地或者也可无级地调节具有短路器功能的过电压保护元件响应电压的几个实施例。图4a示出了一个可分级地调节的实施形式，其具有由无源电压开关元件3构成的串联电路。所述元件特别可以为二极管、抑制二极管、气体放电管等等。触点15被设置成与元件3并联，其允许桥接这些元件3中的一个或多个。元件3当然也可具有电压控制措施。所述桥接除了机械机构外也可通过电子元件来实现。串联电路可直接连接到牺牲元件4，或者也可连接到触发装置用于通过点火变压器16和辅助电极的触点17来点火火花间隙。在图4a中未被示出的火花间隙在这种情况下与牺牲元件串联连接。

图4b示出了一种变体形式，其中通过调节半导体组件的点火阈值来离散地调节响应电压。在此视图中以简化的实施形式示出了具有晶闸管的电路，其被用作元件3并且与牺牲元件4串联连接。当然也可使用其它半导体组件。但是所述电路也可以用于控制在主电极与牺牲元件之间部分的有源或无源的点火装置，这将在后面的图6中进行阐述。

图4c象征性示出了无级调节的可能性，其中响应电压通过调节比较电路19的分压器18来实现，所述比较电路被用于控制功率半导体3。

特别优选通过半导体开关激活短路器的条件是，所需的响应电压例如仅在小的公差内，例如从10伏或几十伏或者也在电压值非常小(例如小于100伏)时进行。通过适当地选择和确定电路，即使环境条件(例如温度或湿度)大幅波动时也可以很好地使用所述解决方案。

图5a至c象征性描述了NH熔断器式隔离开关20中的三个过电压保护元件1的布置。为了清楚起见在图5a中未显示盖，其中固定了熔断器夹紧接线片11以便无需接触地插入和移除。开关的闸刀连接器触点21和各相位L1、L2；L3在移除或拉出元件1时根据低电压范围的要求安全地相互分离开。为了使用过电压保护元件可通过相应的外部或内部的连接将连接头互连。这既允许在相位之间的设备布置，又允许相对于零线或相对于接地的设备布置。将这些线路组合时可以使用另一个单极或三极的NH隔离开关。

如上所述，在使用保护元件并将盖闭合后，NH熔断器式隔离开关20具有以下可能性，即进行锁定和封闭或密封。

但是优选使用具有远程信号接点的NH熔断器式隔离开关，其会显示熔断器底座中存在熔断器或保险元件或显示盖打开。但特别优选具有相应于图5b和c的远程信号接点的实施形式。NH熔断器式隔离开关具有环形触点S4，其监测盖的打开并且通过断开触点S1-S3监测熔断器/保护元件的状态。开关S4在盖闭合时关闭。尽管发生故障时容易更换，但连同控制装置并且如有必要进行锁定或密封，可以对系统在没有保护元件时不可接受的运行进行保护。如果为保护元件1设置对应于NH熔断器的撞针，则可通过断开触点S1-S3检测元件状态。布置5b)只允许在控制装置上通过显示器来共同监测所述状态。与此相反，断开触点布置5c)允许单独评估控制装置中的信号输出，并因此在发生故障时提供详细信息。

为了检测过压元件的状态，必须将撞针集成到NH形元件中，所述撞针在几何形状和机械上对应于NH熔断器的撞针。对于NH熔断器，几何布置在对称轴以外。撞针的行程和力特别被设计用于致动开关，因此相对长或大。

非对称的布置以及长达20mm的行程与直接利用行程只有几毫米的电极6的运动是相反的。

在熔断器中通常通过将撞针固定在其它的熔丝上来实现所述运动。在用低额定电流强度的其它熔丝固定时，通过外部弹簧预张紧撞针。这一原理几乎允许任意的定位、力和行程。此外，在制造熔断器时，除了附加零件的成本外不需要明显的附加成本。但是这不能用在行程较小的短路器上。可是为了实现力大且行程长的撞针提出以下非限制性的解决方案。

图6示出了具有外部撞针22的过电压保护元件1的、被大大简化的示例性内部结构。短路器的移动电极6具有的棒状延伸部分23，其伸入到所述元件的固定部分。延伸部分在短路器打开时阻塞销24，该阻塞销又会阻止弹簧预张紧的撞针22。当短路器关闭时，棒状随同移动的延伸部分会释放销并且将撞针逐出。图6中的箭头指示从内向外的运动过程(从历时角度来看)。该解决方案允许撞针独立于短路器的运动路径。销的滑动或滚动运动还允许尽可能独立地确定短路器和撞针的弹簧力。通过相对自由地确定销的位置和几何形状，故还可独立于撞针的外部位置来选择移动电极(6)和固定电极(5)的位置和几何形状。

在图2所述的实施形式中，撞针的触发当然也与部件9的运动有关。也可利用随带挺杆()的推进运动来替代移动电极的拉伸运动。同样也可通过将可移动挺杆集成到固定电极中来使用在到达固定对电极时被移动的电极的压力。

根据图6，可通过开口13在单独的单元25上实现响应阈值的调节，其中所述单元与电压开关元件3连接。

电压开关组件3，如在图1中示例性示出的，直接连接牺牲元件4。在这种情况下，所述组件必须不断地引导电流直到牺牲元件4熔融。借助图6示出了另外两种可能性。组件3可以是火花间隙的触发单元。火花间隙本身由牺牲元件4或与之通电连接的支撑元件26、固定的主电极5和绝缘布置在组件4/26和5之间的辅助电极27组成。该布置的优点在于，不必构成单独的火花间隙，并且所需的附加电连接因为电流负载低而不必具有明显的横截面。

如果没有使用可触发的火花间隙，而是使用例如晶闸管来适配响应电压，则也可独立于牺牲元件的I²t值来选择其载流量，条件是使用至少一个单侧绝缘且横截面最小的辅助熔丝28来点燃在元件26/4与固定电极5之间的绝缘区段。图6中仅象征性地用虚线示出了辅助熔丝28，并且为了清晰起见没有示出具有元件3的电路。通过过载，最小的熔丝实现火花的形成或者在主电位之间显著的积碳(Verruβung)，这样一来也在固定电极与牺牲元件之间产生电弧，由此通过电弧损耗或通过电流流动使其过载并且使可移动电极6移至电极5。

图7示出了相应过压保护元件1的示例性外部结构。除了撞针22外或替代撞针22，所述元件当然还可具有可视指示器，其显示元件的状态。可视指示器可以类似地设计，即间接地或者也直接地耦合电极的运动。因为对力和行程没有要求，因而对结构的要求很低，因此省略了更加详细的描述。在热触发情况下，当然特别在只是指示时也使用温度敏感材料简单的颜色变化来代替运动。

例如根据图7，在使用具有撞针22的元件1时，在插入NH熔断器式隔离开关之前，行程约为20mm的被触发的撞针特别通过颜色标志明显地进行警告。因此，即使没有电气控制，可是使用先前已触发的元件并从而无意触发短路的危险极低。通过隔离开关特别的盖结构甚至可以实现纯机械保护。这描述了所提出的解决方案的其它安全方面。

除了所建议的机械的显示和阻止之外，当然也可以实施对过电压保护元件1进行电气监控。为此可以使用单独的电流传感器或者集成在NH熔断器式隔离开关中的电流变换器。在负载条件下正确使用和更换NH熔断器式隔离开关中的熔断器在电气系统运行时可能很常见和安全。隔离开关的使用允许在电气系统中根据所提出的设计和尺寸安全安装具有短路功能的过电压保护元件。

图8示出了示例性的用于驱动电机的三相系统布置。该布置具有转换器和用于驱动电机的控制器29，其例如早已装配有单独的保护装置(包括过载保护器30)。本发明的过压元件1被插入NH熔断器式隔离开关20中。元件1在示例性的布置中通过外部电路在相位之间电布置。一旦出现故障(例如电源中断或控制器故障)时，电机可以切换到发电机运行。在高转速时，会生成明显高于实际额定电压的电压。通过元件1的快速响应，会连续且安全地将在电机上的以及在操作设备29和30上的电压限制在非常低的值以内直到机器停止。

先前的实施形式基于过电压保护元件1，其在达到阈值电压时主动或被动地反应。然而特别地，基于功率半导体的具有电压开关元件3的实现形式也可主动集成到系统保护概念中。通过针对性地控制开关元件3，可以在发生电气或机械干扰时使系统进入安全状态。这在对人员造成伤害、发生意外或火灾时非常重要。此功能可以通过简单的信号接口(有线或无线)另外实现。

参考标记列表

1        过压保护元件的壳体

2        过压保护元件的触头闸刀

3        电压开关元件

4        牺牲元件

5        短路器的第一电极

6        弹簧预张紧的短路器的第二电极

7        限压的元件

8        热敏电阻，PTC

9        隔离环

10       牺牲元件的温度敏感的固定件

11       NH元件夹紧接触片

12       可移除的盖

13       元件壳体中的开口

14       控制器

15       用于桥接元件3′的触点

16       点火变压器

17       辅助电极的触点

18       分压器

19       比较电路

20       NH熔断器式隔离开关；NH熔断器底座

21       闸刀连接器触点

22       撞针

23       棒状延伸部分

24       阻塞销

25       独立单元

26       支撑元件

27       辅助电极

28       辅助熔丝

29       具有控制器的转换器

30       过载保护器

Claims (15)

1.一种具有短路功能的过电压保护装置，其用于对低压系统的系统和人员提供保护，其中在共同的壳体(1)中既布置了至少一个过电压保护元件(3)又布置了可热触发的短路装置(5；6)，其特征在于，所述装置被设计用于插入NH熔断器底座(20)中并且所述共同的壳体(1)被构造成在空间上与NH熔断件相似具有触头闸刀(2)。

2.如权利要求1所述的过电压保护装置，其特征在于，所述短路装置(5；6)被构造成具有固定部分(5)和可移动部分(6)的机械短路器，其中这两个部分(5；6)之间为牺牲元件(4)，所述牺牲元件(4)在到达预定的或可预定的I²t值时触发或释放所述部分(5；6)不可逆的相对运动。

3.如权利要求1或2所述的过电压保护装置，其特征在于，设置了具有遥信功能的状态指示器。

4.如权利要求3所述的过电压保护装置，其特征在于，机械触发的销(22)形成了所述状态指示器，其中在触发状态下所述销(22)阻止所述装置重新插入到NH熔断器部件(20)中。

5.如前述权利要求中任一项所述的过电压保护装置，其特征在于，在所述共同的壳体(1)中布置了并联电路，所述并联电路由在第一支路中的电压开关元件(3)、牺牲元件(4)和短路装置(5；6)的串联电路和在第二支路中的至少一个限压的元件(7)构成。

6.如权利要求5所述的过电压保护装置，其特征在于，所述电压开关元件被构造成也是可触发的火花间隙、气体放电管、半导体开关或二极管。

7.如权利要求5或6所述的过电压保护装置，其特征在于，所述限压的元件(7)被构造成变阻器和/或PTC元件(8)。

8.如前述权利要求中任一项所述的过电压保护装置，其特征在于，所述牺牲元件(4)被构造成金属部件，所述金属部件具有在电负荷时的定义的熔融性能。

9.如前述权利要求中任一项所述的过电压保护装置，其特征在于，牺牲元件(4)被温度敏感地固定，并且独立于其熔断积分在到达预定温度时被触发。

10.如前述权利要求中任一项所述的过电压保护装置，其特征在于，通过所述壳体(1)中的开口通道(13)可调节所述装置的工作范围和灵敏度范围。

11.如权利要求10所述的过电压保护装置，其特征在于，响应电压的调节通过可调的分压器，通过桥接或通过分离预设的开关元件或通过去激活或激活电子组件来进行。

12.如权利要求4所述的过电压保护装置，其特征在于，所述销(22)被构造成弹簧预张紧的撞针，所述撞针的运动在短路情况下由所述可移动部分(6；24)释放，否则所述撞针的运动被阻止，其中所述撞针(22)的运动路径方向和运动路径长度能够独立于所述短路装置的可移动部分(6)的运动路径的方向和运动量来选择。

13.如权利要求6所述的过电压保护装置，其特征在于，将功率半导体用作电压开关元件(3)时，能够在相关的待保护系统(29；30；M)发生电气干扰或机械干扰时对所述装置进行有针对性的控制。

14.如权利要求2所述的过电压保护装置，其特征在于，具有牺牲元件(4)的短路器集成到火花间隙中作为要使用的过电压保护元件。

15.如权利要求14所述的过电压保护装置，其特征在于，所述火花间隙具有触发单元。