CN106796859A - 用于过电压保护设备的开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于过电压保护设备的开关装置，包括机械预紧的、可承受浪涌电流的第一开关元件，所述第一开关元件与过电压保护设备的放电器形成浪涌电流路径的串联电路，以及连接到该串联电路上的故障电流路径。根据本发明，在故障电流路径中设置第二开关元件，并且该第二开关元件这样与第一开关元件机械耦合，使得当过电压保护设备的放电器在浪涌电流路径中被持续不允许地加载时触发第一开关元件，这导致浪涌电流路径与相应电网的电流分离。

Description

用于过电压保护设备的开关装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的、用于过电压保护设备的开关装置，其包括机械预紧的、可承受浪涌电流的第一开关元件，该第一开关元件与过电压保护设备的放电器形成浪涌电流路径的串联电路，以及连接到该串联电路上的故障电流路径。

背景技术

DE 102009022069 A1公开了一种过电压放电器，其在壳体中具有尤其是构造为变阻器的至少一个放电元件。已知解决方案还包括构造为保险装置的热切断装置。该保险装置具有可动部件，该可动部件通过指示器线固定并且在指示器线熔化或毁坏后被释放。可动销因此能够随着指示器线的熔化进行运动。由于销远离保险装置本体向上运动，导向件被释放并且存在于那里的滑动件可在弹簧预紧力的作用下进行相应运动。所进行的运动用于光学显示损伤。

DE 102006036598A1也公开了一种用于过电压保护设备的热耦合分离装置。在那里开关簧片和相配焊点被加载预紧力、触发力和开关力。基于必要的热耦合和所需热传递的时间延迟，在故障情况下所希望的快速操作是个问题。

根据DE 102011018556 A1的过电压保护装置示出电开关装置与机械元件的组合以便提高自灭弧能力。

因此可确定：基于变阻器的过电压保护设备通常借助焊点的热分离来防止过载。这种解决方法的缺点在于，断路相对缓慢，即在达到焊料的熔化温度时才进行。过电压元件、尤其是所使用的变阻器仅在几毫安到几安培的小泄漏电流的电流范围内进行保护。而高能浪涌电流脉冲或更大电网频率的过载电流(TOV)可导致在过电压保护设备爆炸和损坏方面的不允许的故障。

已知使用集成的保险装置虽然可在大的短路电流出现时进行断路，但低于保险装置额定值的故障电流可导致相应放电器的不允许的故障。

已知措施、如封装变阻器并转换到保险装置或压力接触装置上虽然改善了断路特性，但在对于热分离装置过大、而对于原本的装置的切断尚过小的电流范围内仍存在故障漏洞。

发明内容

有鉴于此，本发明的任务因此在于提供一种改进的、用于过电压保护设备的开关装置，其具有提高的、从几安培至浪涌电流路径中开关机构最大断流容量的电流范围的断路能力。因此应能实现从泄漏电流至最大断流容量的整个电流范围上的宽带总断路能力。此外，待开发的开关装置可快速检测触发标准并通过这种方式在过载时无危险地分离原本的过电压保护设备和馈电网。

本发明的任务通过根据权利要求1特征组合的教导来解决，从属权利要求至少构成优选方案和扩展方案。

据此以用于过电压保护设备的开关装置为出发点，其包括机械预紧的、可承受浪涌电流的第一开关元件。所述第一开关元件与过电压保护设备的放电器、如气体放电器和/或变阻器在浪涌电流路径或主电流路径内形成串联电路。此外故障电流路径连接到上述串联电路上。

根据本发明在故障电流路径中设置第二开关元件，所述第二开关元件这样与第一开关元件机械耦合，使得当在浪涌电流路径中放电器被持续不允许地加载时触发第一开关元件，这导致浪涌电流路径与相应电网的电流分离。

第一开关元件可构造为可承受浪涌电流的接触装置，其可借助分离滑动件进入打开位置中、即进入分离状态中并保持在该状态中。这种可承受浪涌电流的开关元件属于现有技术并且因此技术人员知晓其结构和作用方式。

第二开关元件包括至少一个控制或操作元件，该控制或操作元件与第一杆状耦合元件作用连接。

第一杆状耦合元件具有棘爪，以便解锁第二杆状耦合元件或相应耦合杆。

第二杆状耦合元件或者说所提及的耦合杆在触发时释放锁止件，否则该锁止件将机械预紧的、可承受浪涌电流的第一开关元件保持在闭合状态中，例如通过阻挡处于弹簧预紧下的分离滑动件。

通过构造杆状耦合元件连同锁止件，可这样转换控制或操作元件的较小力，使得提供足够的操作能量来使机械预紧的、可承受浪涌电流的第一开关元件直接或间接进入分离状态、即打开状态中。

第二开关元件优选构造为所谓的指示器保险装置。

所述指示器保险装置包括销，该销通过指示器线的熔化被释放，所述销构成所述控制或操作元件。

主要组件包括第一开关元件、第二开关元件以及机械耦合件的开关装置系统可设置在单独的壳体中，该壳体是过电压保护设备的组成部分或用于加装在相应设备上。就此而言，在由此产生的组件上仅存在用于故障电流路径和浪涌电流路径的相应外部端子。

但是，作为替代方案，上述开关装置也可集成在传统过电压保护设备中以便在本发明任务的意义中对其进行改善。

根据本发明教导，浪涌电流路径构成主电路并且故障电流路径构成具有自断路能力的映射电路，在优选方案中在映射电路中第二开关元件与阻抗串联连接并且该串联电路与位于主电路中的气体放电器并联连接，使得当在映射电路中存在电网频率的泄漏电流时在脉冲负荷下串联电路上的电压降引起气体放电器的点火。

在本发明的一种扩展方案中，在浪涌电流路径中设有热控分离装置。该热控分离装置优选可监控位于浪涌电流路径中的作为放电器的变阻器的状态。

总之，上述解决方案包括浪涌电流路径和与之并联、但不穿流浪涌电流的故障电流路径。因此所述装置构成包括两个开关元件的功能单元的串联电路，其中，在故障电流路径中的功能单元具有电流识别可能性(例如通过保险装置的熔化积分(i²t)、电磁线圈或类似装置)，还具有自断路能力并且包括控制或操作元件。

位于浪涌电流路径中的功能单元具有相应的自断路能力、可靠的分离功能并且通过故障电流路径中的功能单元间接、即机械耦合地操作。

附图说明

下面参考附图以及实施例详细说明本发明。附图如下：

图1为本发明解决方案的原理电路图；

图2为处于未触发状态中的本发明开关装置的设计方案的一种示例性实施方式；

图3为类似于图2的视图，但处于触发状态、即第一开关元件处于分离状态中。

具体实施方式

根据图1的用于过电压保护设备的开关装置包括端子A1和A2，它们与待保护电网连接。此外，该装置在浪涌电流路径中包括功能单元S2，该功能单元构成第一开关元件。此外设有过电压保护元件、即优选构造为气体放电器的放电器和优选构造为变阻器的过电压保护元件

在故障电流路径中设有功能单元S1、即相应的第二开关元件、阻抗Z1和过电压保护元件

在初始状态中，电网频率的泄漏电流在故障电流路径中流动。当在脉冲负荷下功能单元S1和阻抗Z1上的电压降导致气体放电器响应时，电流转入浪涌电流路径中。

阻抗Z1在脉冲负荷下引起用于对过电压保护元件、即气体放电器进行点火所需的电压降。

根据本发明，功能单元S1构造为具有指示器的保险装置。在保险装置触发时指示器推杆或指示器销释放机械解锁，其操作功能单元S2。这借助虚线示出。

功能单元S2于是确保在触发过程后过载的放电器与馈电网的电流分离。功能单元S2可附加地与热分离装置ATV组合。

上述机械解锁的实施可根据图2和3所示实现。

作为功能单元S1在部分壳体1内设有所提及的具有操作销2的指示器保险装置。

在根据图2的未触发状态中，构造成可承受浪涌电流的开关元件S2电连接，即开关装置闭合。第一开关元件S2连同滑动件3设置在第二部分壳体4中。

滑动件3的移动被可转动的锁止件5阻挡。锁止件5贴靠在第二杆状耦合元件6上，该第二杆状耦合元件被第一杆状耦合元件8的棘爪7保持。

第一杆状耦合元件8的与棘爪7相对置的端部(以附图标记9表示)贴靠在指示器的销2上。

如图3所示，当销2沿箭头方向运动时，第一杆状耦合元件8沿箭头方向围绕轴线10转动，使得根据图3的视图棘爪7向上运动并释放第二杆状耦合元件6。

与此相应，预紧弹簧11加速第二杆状耦合元件6沿根据图2和3的箭头方向向左转动，这导致锁止件5沿箭头方向进行转动运动。由此滑动件3可在另一弹簧12的力的作用下沿根据图2和3所示的箭头方向向下运动，由此第一开关元件S2可进入分离状态中。

通过示例性在图2和3中所示的设计解决方案清楚的是，第一开关元件S2可在其所需的浪涌电流承受能力方面最佳地设计。由第二开关元件S1通过销2引起的操作力仅须足够用于使第一杆状耦合元件8连同棘爪7从其锁止位置移动到释放位置中。

所使用的指示器保险装置不能穿流主电流并且在一定程度上仅与位于主电路中的功率开关机械耦合并能触发功率开关。就此而言，故障电流路径被设计为映射主电路中电流状态的电路。

Claims (9)

1.用于过电压保护设备的开关装置，该开关装置包括机械预紧的、可承受浪涌电流的第一开关元件(S2)，所述第一开关元件与过电压保护设备的放电器形成浪涌电流路径的串联电路，以及该开关装置包括连接到该串联电路上的故障电流路径，其特征在于，在故障电流路径中设置第二开关元件(S1)，并且该第二开关元件这样与第一开关元件(S2)机械耦合，使得当放电器在浪涌电流路径中被持续不允许地加载时触发第一开关元件(S2)，这导致浪涌电流路径与相应电网的电流分离。

2.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述第二开关元件包括控制或操作元件(2)，该控制或操作元件与第一杆状耦合元件(8)作用连接。

3.根据权利要求2所述的开关装置，其特征在于，所述第一杆状耦合元件(8)具有棘爪(7)，以便解锁第二杆状耦合元件(6)。

4.根据权利要求3所述的开关装置，其特征在于，所述第二杆状耦合元件(6)在触发时释放锁止件(5)，否则该锁止件将机械预紧的、可承受浪涌电流的第一开关元件(S2)保持在闭合状态中。

5.根据上述权利要求之一所述的开关装置，其特征在于，所述第二开关元件(S1)构造为指示器保险装置。

6.根据权利要求2和5所述的开关装置，其特征在于，所述指示器保险装置包括销(2)，该销通过指示器线的熔化被释放，所述销(2)构成所述控制或操作元件。

7.根据上述权利要求之一所述的开关装置，其特征在于，所述浪涌电流路径构成主电路并且故障电流路径构成具有自断路能力的映射电路，在映射电路中第二开关元件(S1)与阻抗(Z1)串联连接并且该串联电路与位于主电路中的气体放电器并联连接，使得当在映射电路中存在电网频率的泄漏电流时在脉冲负荷下串联电路上的电压降引起气体放电器的点火。

8.根据上述权利要求之一所述的开关装置，其特征在于，在浪涌电流路径中设有热控分离装置(ATV)。

9.根据权利要求8所述的开关装置，其特征在于，所述热控分离装置(ATV)监控位于浪涌电流路径中的变阻器的状态。