CN107728012A - 用于直流电气母线的电弧故障检测装备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于直流电气母线的电弧故障检测装备，所述DC电气母线具有适于将电气装置500的源部分200和负载部分300电连接的多个电气线路L1,L2,LN，所述电弧故障检测装备包括适于接收并处理指示沿所述电气线路L1,L2,LN流动的AC电流的检测信号DS的电弧故障检测器10，其特征在于，电弧故障检测装备50包括电流感测设备1。所述电流感测设备包括：‑初级绕组单元21，包括多个第一初级绕组导体PW11,PW12,PW1N，其适于与所述电气线路L1,L2,LN的对应的第一线路导体C1的源部分C1S和负载部分C1L串联电连接；‑次级绕组单元22，与所述第一初级绕组单元磁耦合，所述次级绕组单元至少包括与所述电弧故障检测器10电连接的第一次级绕组导体SW1，以将所述检测信号DS提供给所述电弧故障检测器。

Description

用于直流电气母线的电弧故障检测装备
技术领域
本发明涉及用于直流(DC)电气母线的电弧故障检测装备。
背景技术
DC电气母线广泛地用于许多类型的电气装置中，诸如光伏发电系统。
如已知的，典型地设置电弧故障检测系统以检测DC电气母线中的电弧故障。
事实上，电弧故障的发生对于电气装置的操作寿命可能有严重的后果。
作为示例，在光伏发电系统中发生的电弧故障(例如，由于DC电气母线中的连接松动)可能导致其上安装有光伏面板的结构(例如，建筑物的屋顶)中发生火灾事件，并且对操作人员和居民的安全可能是相当危险的。
用于DC电气母线的传统的电弧故障检测系统安装起来相当麻烦和耗时，因为其采用多个感测设备来感测指示电弧故障的存在的物理量并采用多个电弧故障检测器(AFD)来处理由所述感测设备提供的检测信号。
由于其具有相对复杂的结构，目前可用的电弧故障检测系统通常难以与其中安装有该电弧故障检测系统的电气装置的其它部件或组件在结构上集成，从而导致总的占用体积和安装成本增加。
最后，以工业级别制造这些装备通常是昂贵的。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种用于DC电气母线的电弧故障检测装备，其使得能够克服上述缺点。
在此目的下，本发明的另一个目标是提供一种电弧故障检测装备，其具有特别简单的结构，可以容易地在现场安装并且容易地与其专用的电气装置的其它部件或组件集成。
本发明的又一个目标是提供一种电弧故障检测装备，其可容易且廉价地以工业级生产，并且需要短时间来现场安装。
根据本发明，通过根据权利要求1和相关从属权利要求的电弧故障检测装备，实现了该目的和这些目标以及根据后续描述和附图将更加清楚的其它目标。
另一方面，本发明涉及根据后面的权利要求14的光伏发电装置。
另一方面，本发明涉及根据后面的权利要求15的电流感测设备。
附图说明
参考以下给出的描述和附图，本发明的特征和优点将更加明显，描述和附图仅仅为了解释和非限制性的目的而提供，其中：
图1-4示意性地图示了根据本发明的电弧故障检测装备的一些实施例；
图5-7示意性地图示了根据本发明的电弧故障检测装备的另一个实施例；
图8-10示意性地图示了根据本发明的电弧故障检测装备的另一个实施例；
图11示意性地图示了根据本发明的电弧故障检测装备的另一个实施例。
具体实施方式
参考上述附图，本发明涉及一种用于低压电气装置500的DC电气母线100的电弧故障检测装备50。
为了清楚起见，指定术语“低电压”是指低于1kV AC和1.5kV DC的操作电压。
原则上，根据需要，电气装置500可以是任何类型。作为示例，其可以是低电压开关设备或配电网。
但是，电弧故障检测装备50特别适于安装在光伏发电装置中，并且将特别地参考这种应用进行描述，但这不意图限制本发明的范围。
DC电气母线100具有将电气装置500的源部分200和负载部分300电连接的多个DC电气线路L1，...，LN(N>＝2)。
作为示例，电气装置500是光伏发电装置500时，源部分200可以是包括一个或多个光伏面板并适于提供DC电力的部分，而负载部分300可以是包括适于接收DC电力并提供AC电力的逆变器的部分。
为了允许电流从源部分200流到负载部分300，电气母线100的每个电气线路L1，...，LN至少包括形成相应电气线路的供给导体第一导体C1。
每个电气线路L1，...，LN的第一导体C1S具有与源部分200电连接并具有第一源端子ST1的第一源部分C1S以及与负载部分300电连接并具有第一负载端子LT1的第一负载部分C1L。
每个电气线路L1，...，LN的每个导体C1的源部分C1S和负载部分C1L电连接，以确保电气装置500的源部分200和负载部分300之间的电连续性。
在一些情况下，返回电流通过地，可以不为电气线路L1，...，LN提供返回导体。
但是，更经常地，电气线路L1，...，LN也包括返回导体。
在这些情况下，如所引用的图中所示，每个电气线路L1，...，LN具有第一导体C1(例如，形成相应电气线路的供给导体)和第二导体C2(例如，形成相应电气线路的返回导体)。
每个电气线路L1，...，LN的第一导体C1具有与源部分200电连接并具有第一源端子ST1的第一源部分C1S，以及与负载部分300电连接并具有第一负载端子LT1的第一负载部分C1L。
每个电气线路L1，...，LN的第二导体C2具有与源部分200电连接并具有第二源端子ST2的第二源部分C2S，以及与负载部分300电连接并具有第二负载端子LT2的第二负载部分C2L。
当然，同样在这些情况下，每个电气线路L1，...，LN的每个导体C1、C2的源部分C1S、C2S和负载部分C1L、C2L以确保装置500的源部分200和负载部分300之间的电连续性的方式电连接。
装置500可以包括与电气线路L1，...，LN的导体可操作地相关联的合适的开关设备(未示出)，以选择性地中断这些电气线路。
在电气母线100的正常操作中，DC电流(负载电流)沿着电气线路L1，...，LN的导体流动。
但是，AC噪声电流也可以沿着电气线路L1，...，LN的导体流动(与所述负载电流重叠)。一般有明确限定的频谱成分的这种噪声电流通常由电气装置500的源部分200和负载部分300中所包括的电气组件或电子组件生成。
当发生电弧故障时，AC电弧电流沿着电气线路L1，...，LN的导体流动(与所述负载电流和所述噪声电流重叠)。一般具有宽带频谱成分量(粉红噪声)的这种电弧电流通常由于在电弧故障期间形成的电弧等离子体的湍流以及由于与发生电弧现象相关的其它因素而生成。
当然，沿着电气线路L1，...，LN的导体流动的电流(DC或AC)可以是共模型或差模型。
本发明的电弧故障检测装备50涉及检测沿着电气线路L1，...，LN的导体流动的AC电流，以及确定所述电流是否包括指示电弧故障发生的电弧电流。
根据本发明，电弧故障检测装备50包括电弧故障检测器10，其适于接收和处理指示沿着电气线路L1，...，LN流动的AC电流(例如，与DC负载电流重叠的噪声电流以及可能的电弧电流)的检测信号DS，从而检测所述电气线路中电弧故障的发生。
优选地，电弧故障检测器10适于处理指示沿着电气线路L1，...，LN流动的AC电流的检测信号DS，并且通过在其第一频谱成分上选择性地识别电弧电流来确定可能的电弧电流的存在(因而，其指示即将出现的或正在发生的电弧故障)。
优选地，电弧故障检测器10提供指示电气母线100的电气线路L1，...，LN中电弧故障的存在的控制信号CS。控制信号CS可以被发送到其它控制设备和/或直接发送到适于中断电气线路L1，...，LN的开关设备。
电弧故障检测器10可以是已知类型的设备，并且为了简洁起见将不进一步详细描述。
根据本发明，电弧故障检测装备50包括适于检测沿着电气线路L1，...，LN流动的AC电流的电流感测设备1，并将检测信号DS提供给电弧故障检测器10。
一般而言，电流感测设备1被配置为具有与电气线路L1，...，LN链接的单个磁路的电流互感器(被配置为磁线圈或罗氏(Rogowski)线圈)。
磁路2可以由一个或多个成形的磁性材料片(磁芯)形成。
这种磁性材料片可以被布置成沿着磁路2形成一个或多个气隙，或者可以由具有相对低的磁导率的磁性材料形成。
作为替代，磁路2可以由一个或多个成形的非磁性材料片(具有非磁性核的Rogowski线圈)形成。
这种非磁性材料片可以被布置成沿着磁路2形成一个或多个气隙。
作为另一替代，磁路2可以是完全在空气中实现的磁通路径(空气中的Rogowski线圈)。
优选地，磁路2具有小于或等于150的相对磁导率。
这种解决方案允许避免或减少由沿着电气线路L1，...，LN的导体流动的相对高的DC电流造成的磁路饱和现象的发生。
优选地，磁路2由具有环形结构的芯形成。
感测设备1包括与磁路2可操作地相关联的初级绕组单元21。
初级绕组单元21至少包括与磁路2链接的多个第一初级绕组导体PW11，...，PW1N。
第一初级绕组导体PW11，...，PW1N中的每一个适于与对应的电气线路L1，...，LN的相应的第一线路导体C1的源部分C1S和负载部分C1L串联电连接。
在实践中，当安装电流感测设备时，第一初级绕组导体PW11，...，PW1N中的每一个具有与对应的电气线路L1，...，LN的相应的第一线路导体C1的源部分C1S和负载部分C1L的端子ST1、LT1电连接的正和负(依据施加的电压)端子T1、T2。
以这种方式，单个磁路2与电气线路L1，...，LN链接(更精确地，至少与电气线路L1，...，LN的第一导体C1链接)。
沿电气线路L1，...，LN的第一线路导体C1流动的AC电流沿第一初级绕组导体PW11，...，PW1N循环并生成沿磁路2循环的磁通。
根据本发明的一些实施例，第一初级绕组导体PW11，...，PW1N由布置在支撑件上的对应的刚性导电元件形成。
根据本发明的一些实施例，第一初级绕组导体PW11，...，PW1N由布置在支撑件上的对应的导电轨道形成。
感测设备1包括次级绕组单元22，其能够通过磁路2与初级绕组单元21磁耦合。
次级绕组单元22至少包括第一次级绕组导体SW1。
当磁通沿磁路2循环时，次级电流沿第一次级绕组导体SW1流动。这种次级电流指示生成了这种磁通的AC电流。
优选地，第一次级绕组导体SW1(在其端子S1、S2处)与电弧故障检测器10电连接。
以这种方式，所提到的沿第一次级绕组导体SW1流动的次级电流表示提供给电弧故障检测器10的检测信号DS。
但是，在本发明的一些实施例中，次级绕组单元22可以包括电连接在第一次级绕组导体SW1的端子S1、S2与电弧故障检测器10之间的接口电路23(图1)。
接口电路23可以被配置为接收沿第一次级绕组导体SW1循环的次级电流，并将检测信号DS提供给电弧故障检测器10。在这种情况下，这种检测信号DS可以是电压信号。
在本发明的一些实施例中，次级绕组单元22至少包括第二次级绕组导体SW2(图2、4)。
第二次级绕组导体SW2与电弧故障检测器10电连接(在其端子S2、S3处)，以从电弧故障检测器10接收测试电流。
当这种测试电流沿第二次级绕组导体SW2循环时，其生成沿磁路2循环的磁通。
由于所述磁通导致与第一次级绕组导体SW1链接，因此预期具有已知幅度的次级电流沿第一次级绕组导体SW1流动。
可以容易地理解，可以容易地执行自测会话(session)，以检查电流感测设备1和电弧故障检测器10的操作。
在所引用的附图中所示的实施例中，第二次级绕组导体SW2与第一次级绕组导体SW1具有共同的端子(S2)。
该解决方案有利于次级单元22的布置以及次级单元22与电弧故障检测器10的连接。
根据本发明的一些实施例，第一次级绕组导体SW1以及可能的第二次级绕组导体SW2由布置在支撑件上的对应的刚性导电元件形成。
优选地，当电气线路L1，...，LN设置有相应的返回导体时，电流感测设备1的初级绕组单元21包括多个与磁路2链接的第二初级绕组导体PW21，...，PW2N(图3、4)。
每个第二初级绕组导体PW21，...，PW2N适于与对应的电气线路L1，...，LN的相应的第二线路导体C2的源部分C2S和负载部分C2L串联电连接。
在实践中，当安装电流感测设备时，第二初级绕组导体PW21，...，PW2N中的每一个具有与对应的电气线路L1，...，LN的相应的第二线路导体C2的源部分C2S和负载部分C2L的端子ST2、LT2电连接的正和负(依据施加的电压)端子T3、T4。
以这种方式，单个磁路2也与电气线路L1，...，LN的第二导体C2链接。
沿电气线路L1，...，LN的第二线路导体C2流动的AC电流沿第二初级绕组导体PW21，...，PW2N循环，并生成沿磁路2循环的磁通。
根据本发明的一些实施例，第二初级绕组导体PW21，...，PW2N由布置在支撑件上的对应的刚性导电元件形成。
根据本发明的一些实施例，第二初级绕组导体PW21，...，PW2N由布置在支撑件上的对应的导电轨道形成。
优选地，第一初级绕组导体PW11，...，PW1N和第二初级绕组导体PW21，...，PW2N适于以使得沿着第一初级绕组导体PW11，...，PW1N和第二初级绕组导体PW21，...，PW2N流动的共模电流生成具有相反方向的磁通的方式与电气线路L1，...，LN的对应的第一线路导体C1和第二线路导体C2的源部分C1S、C2S和负载部分C1L、C2L串联电连接。
根据本发明的该实施例，当安装电流感测设备时，第一初级绕组导体PW11，...，PW1N和第二初级绕组导体PW21，...，PW2N以彼此相反的极性与对应的第一线路导体C1和第二线路导体C2的源部分C1S、C2S和负载部分C1L、C2L电连接。
作为示例，根据可能的连接布置(图3-4)：
-第一初级绕组导体PW11，...，PW1N具有与第一导体C1的源部分C1S的对应源端子ST1电连接的正端子T1以及与第一导体C1的负载部分C1L的对应负载端子LT1电连接的负端子T2；
-第二初级绕组导体PW21，...，PW2N具有与第二导体C2的负载部分C2L的对应负载端子LT2电连接的正端子T3以及与第二导体C2的源部分C2S的对应源端子ST2电连接的负端子T4。
相对于上述布置基本为对偶类型的替代连接布置是可能的。
作为另外的示例(未示出)：
-第一初级绕组导体PW11，...，PW1N具有与第一导体C1的负载部分C1L的对应负载端子LT1电连接的正端子T1以及与第一导体C1的源部分C1S的对应源端子ST1电连接的负端子T2；
-第二初级绕组导体PW21，...，PW2N具有与第二导体C2的源部分C2S的对应源端子ST2电连接的正端子T3以及与第二导体C2的负载部分C2L的对应负载端子LT2电连接的负端子T4。
本发明的上述实施例所采用的解决方案允许消除或显著减少检测信号DS上的由沿着电气线路L1，...，LN的导体流动的共模AC电流引起的干扰。
事实上，对于每个电气线路，由于为初级绕组导体PW11，...，PW1N、PW21，...，PW2N提供的相对于所述电气线路的相应导体的物理布局(例如，根据上述连接布置)，由这些电流生成的磁通相互补偿。
在上述本发明的实施例中，由电流感测设备1提供的检测信号DS指示沿电气线路L1，...，LN的导体流动的单独的差模AC电流，该电流表示为了电弧故障检测而要感测的有用的物理量。
在图1中，示出了电弧故障检测装备50的可能的实施例。
在这种情况下，每个电气线路L1，...，LN具有第一导体C1(形成相应电气线路的供给导体)和第二导体C2(形成相应电气线路的返回导体)。
电弧故障检测装备50包括具有单个磁路2的电流感测设备1。
电流感测设备1具有初级绕组单元21，其包括与第一导体C1的源部分C1S和负载部分C1L串联电连接的多个第一初级导体PW11，...，PW1N，以及与包括单独的第一次级绕组导体SW1的次级绕组单元22。
单个磁路2仅与电气线路L1，...，LN的第一导体C1链接。
第二绕组单元22包括与第一次级绕组导体SW1的端子S1、S2电连接并与电弧故障检测器10电连接的接口电路23。
在图2中，示出了电弧故障检测装备50的另一种可能的实施例。
同样地，在这种情况下，每个电气线路L1，...，LN具有第一导体C1(形成相应电气线路的供给导体)和第二导体C2(形成相应电气线路的返回导体)。
电弧故障检测装备50包括具有单个磁路2的电流感测设备1。
电流感测设备1具有初级绕组单元21，初级绕组单元21包括与第一导体C1的源部分C1S和负载部分C1L串联电连接的多个第一初级导体PW11，...，PW1N。
单个磁路2仅与电气线路L1，...，LN的第一导体C1连接。
电流感测设备1具有次级绕组单元22，次级绕组单元22包括第一次级绕组导体SW1和第二次级绕组导体SW2，SW1和SW2具有共同的端子S2。
次级绕组导体SW1、SW2的端子S1、S2、S3与电弧故障检测器10电连接。
在图3中，示出了电弧故障检测装备50的另一种可能的实施例。
电弧故障检测装备50包括具有单个磁路2的电流感测设备1。
电流感测设备1具有初级绕组单元21，初级绕组单元21包括与第一导体C1的源部分C1S和负载部分C1L串联电连接的多个第一初级导体PW11，...，PW1N，以及与第二导体C2的源部分C2S和负载部分C2L串联电连接的多个第二初级导体PW21，...，PW2N。
单个磁路2与电气线路L1，...，LN的第一导体C1和第二导体C2二者链接。
第一初级导体PW11，...，PW1N和第二初级导体PW21，...，PW2N以相反的极性电连接到对应的第一线路导体C1和第二线路导体C2的源部分C1S、C2S和负载部分C1L、C2L。
电流感测设备1具有包括单独的第一次级绕组导体SW1的次级绕组单元22，第一次级绕组导体SW1(在其端子S1、S2处)与电弧故障检测器10电连接。
在图4中，示出了电弧故障检测装备50的另一种可能的实施例。
电弧故障检测装备50包括具有单个磁路2的电流感测设备1。
电流感测设备1具有初级绕组单元21，初级绕组单元21包括与第一导体C1的源部分C1S和负载部分C1L串联电连接的多个第一初级导体PW11，...，PW1N，以及与第二导体C2的源部分C2S和负载部分C2L串联电连接的多个第二初级导体PW21，...，PW2N。
单个磁路2与电气线路L1，...，LN的第一导体C1和第二导体C2二者链接。
第一初级绕组导体PW11，...，PW1N和第二初级绕组导体PW21，...，PW2N以相反的极性电连接到对应的第一线路导体C1和第二线路导体C2的源部分C1S、C2S和负载部分C1L、C2L。
电流感测设备具有次级绕组单元22，次级绕组单元22包括第一次级绕组导体SW1和第二次级绕组导体SW2，SW1和SW2具有共同的端子S2。
次级绕组导体SW1、SW2的端子S1、S2、S3与电弧故障检测器10电连接。
在图5中，示出了电弧故障检测装备50的另一种可能的实施例。
该实施例是图2中所示实施例的变型，其已经被设计为用于仅具有两个电气线路L1、L2的电气母线100，其中每个电气线路具有第一导体C1(形成相应电气线路的供给导体)和第二导体C2(形成相应电气线路的返回导体)。
电弧故障检测装备50包括具有单个磁路2的电流感测设备1。
电流感测设备1具有初级绕组单元21，初级绕组单元21包括两个第一初级导体PW11、PW12和次级绕组单元22，两个第一初级导体PW11、PW12与第一导体C1的源部分C1S和负载部分C1L串联电连接，次级绕组单元22包括第一次级绕组导体SW1和第二次级绕组导体SW2，SW1和SW2具有共同的端子S2。
次级绕组导体SW1、SW2的端子S1、S2、S3与电弧故障检测器10电连接。
在图8中，示出了电弧故障检测装备50的另一种可能的实施例。
该实施例是图4中所示实施例的变型，其已经被设计为用于仅具有两个电气线路L1、L2的电气母线100，每个电气线路具有第一导体C1(形成相应电气线路的供给导体)和第二导体C2(形成相应电气线路的返回导体)。
电弧故障检测装备50包括具有单个磁路2的电流感测设备1。
电流感测设备1具有初级绕组单元21，初级绕组单元21包括与电气线路L1、L2的第一导体C1的源部分和负载部分串联电连接的第一初级导体PW11、PW12以及与电气线路L1、L2的第二导体C2的源部分和负载部分串联电连接的第二初级导体PW21、PW22。
第一初级导体PW11、PW12和第二初级导体PW21、PW22以相反的极性与对应的第一线路导体C1和第二线路导体C2的源部分和负载部分电连接。
电流感测设备1具有包括第一次级绕组导体SW1和第二次级绕组导体SW2的次级绕组单元22，SW1和SW2具有共同的端子S2。
次级绕组导体SW1、SW2的端子S1、S2、S3与电弧故障检测器10电连接。
明显地，布局可以依赖于电气母线100的配置的电弧故障检测装备50的其它实施例是可能的，并且在本领域技术人员的能力范围内。
作为示例，在本发明的一些实施例中，电流感测设备1可以具有初级绕组单元21，初级绕组单元21仅包括与电气线路L1，...，LN的返回导体(在图1-2的上述实施例中，由导体C2表示)可操作地相关联的第一初级绕组导体PW11，...，PW1N。
依赖于电弧故障检测装备50的安装要求，其它变型是可能的。
根据本发明的一些实施例，电流感测设备1可以有利地布置成可安装于支撑件60上，支撑件60可以是例如PCB。
该解决方案极大地有利于电流感测设备1与电气装置50的组件或部件的结构集成，而没有显著增加占用的体积。
作为示例，当电气装置500是光伏发电装置500时，电流感测设备1可以安装在负载部分300中所包括的逆变器的主板60上。
根据本发明的实施例，电流感测设备1包括机械地固定到支撑件60(例如，PCB)并且适于限定体积的外壳体4，其中容纳有形成磁路2的芯和电流感测设备的次级绕组单元22。
优选地，外壳体4包括可彼此机械耦合(例如，通过卡扣配合或压配合连接)的第一部分41和第二部分42。
当芯2为环形时，外壳体4可以以使得穿过环形芯2的对称轴垂直于支撑件60的安装表面60A的方式固定到支撑件(芯2的水平安装)。在实践中，根据这种安装布置，环形芯2沿平行于支撑件60的平面取向。
作为替代(未示出)，当芯2为环形时，外壳体4可以以使得穿过环形芯2的对称轴平行于支撑件60的安装表面60A的方式固定到支撑件(芯2的竖直安装)。在实践中，根据这种安装布置，环形芯2沿垂直于支撑件60的平面取向。
优选地，电流感测设备1包括形成电流感测设备1的第一初级绕组导体的第一导电桥PW11、PW12。
第一刚性导电桥PW11、PW12布置在外壳体4的外部，并且可与支撑件60耦合，优选地在其端部T1、T2处耦合。
第一导电桥PW11、PW12被成形为使得当其与支撑件60可操作地耦合(即，机械固定并且电连接)时至少部分地卷绕在芯2周围。
在实践中，第一导电桥PW11、PW12被布置成形成至少部分地与芯链接的导电路径，使得沿PW11、PW12流动的可能的AC电流生成沿芯2循环的磁通。
当芯2具有环形结构时，如图6-7和图9-10中所示，第一导电桥PW11、PW12基本上为U形，并且具有以使其端部T1、T2可以与支撑件60耦合的方式分别穿过并穿出芯2并且指向支撑件60的第一腿部和第二腿部。
优选地，第一导电桥PW11、PW12在结构上是刚性的。
优选地，壳体4(特别是其第二部分41)包括适于与第一导电桥PW11、PW12可移除地耦合的第一保持单元46。
优选地，第一保持单元46包括壳体4(特别是其第二部分41)的第一可变形突起，该突起被成形为与第一导电桥PW11、PW12(特别是与其腿部)配合，并且通过卡扣配合或压配合类型的机械耦合与所述桥耦合。
当必要时(例如，当电弧检测布置如图3、4中那样配置时)，电流感测设备1可以还包括形成电流感测设备1的第二初级绕组导体的第二导电桥PW21、PW22。
第二导电桥PW21、PW22布置在外壳体4的外部，并且可与支撑件60耦合，优选地在其端部T3、T4处耦合。
第二导电桥PW21、PW22被成形为使得当其与支撑件60可操作地耦合(即，机械固定并且电连接)时部分地卷绕在芯2周围。
当芯2具有环形结构时，如图6-7和9-10中所示，第二导电桥PW21、PW22基本上为U形，并且具有以使其端部T3、T4可以与支撑件60耦合的方式分别穿过并穿出芯2并且指向支撑件60的第一腿部和第二腿部。
优选地，第二导电桥PW21、PW22在结构上是刚性的。
优选地，壳体4(特别是其第二部分41)包括适于与第二导电桥PW21、PW22可移除地耦合的第二保持单元47。
优选地，第二保持单元47包括壳体4(特别是其第二部分41)的第二可变形突起，该突起被成形为与第二导电桥PW21、PW22(特别是与其腿部)配合，并且通过卡扣配合或压配合类型的机械耦合与所述桥耦合。
在图6-7中，示出了电流感测设备1的示例。
在这种情况下，电流感测设备1被设计为用于根据图5中所示的实施例配置的电弧故障检测装备。
电流感测设备1包括外壳体4，外壳体4容纳形成磁路2的环形芯和电流感测设备的次级绕组单元22。
外壳体4包括机械地固定到支撑件60的第一部分41和与第一部分41机械耦合的第二部分42(芯2的水平安装)。
第一部分41包括输出子部分410，输出子部分410容纳次级绕组单元22的次级绕组导体SW1、SW2的端子S1、S2、S3。
电流感测设备1包括形成电流感测设备1的第一初级绕组导体的第一刚性导电桥PW11、PW12。
第一刚性导电桥PW11、PW12彼此平行地布置在外壳体4的外部。
第一导电桥PW11、PW12是U形的，并且其腿部以使得在端部T1、T2处与支撑件60耦合的方式分别穿过并穿出芯2并且指向支撑件60。
其壳体4的第二部分41包括与第一导电桥PW11、PW12的腿部可移除地耦合的第一可变形突起46。
在图9-10中，示出了电流感测设备1的另一个示例。
在这种情况下，电流感测设备1被设计为用于根据图8中所示的实施例配置的电弧故障检测装备。
电流感测设备1包括外壳体4，外壳体4容纳形成磁路2的环形芯和电流感测设备的次级绕组单元22。
外壳体4包括机械地固定到支撑件60的第一部分41和与第一部分41机械耦合的第二部分42(芯2的水平安装)。
第一部分41包括输出子部分410，输出子部分410容纳次级绕组单元22的次级绕组导体SW1、SW2的端子S1、S2、S3。
电流感测设备1包括形成电流感测设备1的第一初级绕组导体的第一刚性导电桥PW11、PW12。
第一刚性导电桥PW11、PW12布置在外壳体4的外部。
第一导电桥PW11、PW12为U形，并且其腿部以在端部T1、T2处与支撑件60耦合的方式分别穿过并穿出芯2并且指向支撑件60。
壳体4的第二部分41包括与第一导电桥PW11、PW12的腿部可移除地耦合的第一可变形突起46。
电流感测设备1还包括形成电流感测设备1的第二初级绕组导体的第二刚性导电桥PW21、PW22。
第二刚性导电桥PW21、PW22布置在外壳体4的外部，彼此平行并且与第一刚性导电桥PW21、PW22平行。
第二导电桥PW21、PW22为U形，并且其腿部以在端部T3、T4处与支撑件60耦合的方式分别穿过并穿出芯2并且指向支撑件60。
壳体4的第二部分41包括与第二导电桥PW21、PW22的腿部可移除地耦合的第二可变形突起47。
根据本发明的另外的替代实施例(未示出)，次级绕组单元22可以包括布置在外壳体4的外部的一个或多个对应的另外的刚性导电桥。
根据本发明的另外的替代实施例(未示出)，外壳体4适于限定空气中的体积。
电流感测设备的次级绕组单元22可以容纳在该体积中。在这种情况下，其可以由在空气中缠绕的匝形成。
作为替代，次级绕组单元22可以包括布置在外壳体4的外部的一个或多个对应的另外的刚性导电桥。
根据本发明的一些实施例，电流感测设备1包括由沉积在支撑件60(例如，PCB)上的导电轨道形成的初级绕组导体。
电流感测设备1包括形成电流感测设备1的第一初级绕组导体的第一初级导电轨道。
另外，电流感测设备1还可以包括形成电流感测设备1的第二初级绕组导体的第二初级导电轨道。
利用已知类型的沉积技术，有利地将第一初级导电轨道和第二初级导电轨道沉积在支撑件60上。
电流感测设备1包括第一次级绕组导体和可能的第二次级绕组导体，其被布置成可与形成电流感测设备的初级绕组导体的初级导电轨道磁耦合。
电流感测设备1可以包括安装在支撑件60上并限定用于至少部分地容纳电流感测设备的第一绕组单元21和第二绕组单元22的体积的外壳体(未示出)。
在图11中，示出了电流感测设备1的另一个示例。
在这种情况下，电流感测设备1被设计为用于根据图5所示的实施例配置的电弧故障检测装备。
电流感测设备1采用由完全在空气中实现的磁通路径形成的单个磁路2(空气中的Rogowski线圈)。
电流感测设备1包括形成电流感测设备1的第一初级绕组导体的第一初级导电轨道PW11、PW12。
电流感测设备1包括由空气中缠绕的多个匝形成的第一次级绕组导体SW1和第二次级绕组导体SW2。
第一次级绕组导体SW1和第二次级绕组导体SW2定位成与第一初级导电轨道PW11、PW12相邻，以便通过磁路2与其磁耦合。
电流感测设备1可以包括沉积在支撑件60上的附加的导电轨道220，以将第一次级绕组导体SW1和第二次级绕组导体SW2与相应的端子S1、S2、S3电连接。
所提到的导电轨道PW11、PW12、220可以用已知类型的沉积技术沉积在支撑件60上。
根据本发明的电弧故障检测装备允许实现预期的目的和目标。
根据本发明的电弧故障检测装备具有特别简单的结构。
特别地，根据本发明的电弧故障检测装备包括具有坚固且紧凑的结构的电流感测设备，其可以在工业级利用高度自动化的操作来制造并且易于安装在PCB支撑件上。
电流感测设备的PCB可安装构造允许避免布线操作并允许显著降低安装误差。
另外，与现有技术的已知方案不同，根据本发明的电弧故障检测装备对DC电气母线的所有电气线路采用单个电弧故障检测器。
因此，相对于现有技术的已知方案，根据本发明的电弧故障检测装备在尺寸和成本降低方面提供了相关优点。
根据本发明的电弧故障检测装备允许获得共模干扰的高衰减水平。这允许在电弧故障检测中获得高水平的可靠性，并因此获得对误跳闸的高水平的抗扰性。
根据本发明的电弧故障检测装备可以容易地在现场安装，并且可以容易地与其专用的电气装置的其它部件或组件集成。相对于现有技术的已知方案，这允许实现制造和安装成本的进一步降低。

Claims (15)

1.一种用于DC电气母线(100)的电弧故障检测装备(50)，所述DC电气母线具有适于将电气装置(500)的源部分(200)和负载部分(300)电连接的多个电气线路(L1，L2，LN)，所述电弧故障检测装备包括电弧故障检测器(10)，所述电弧故障检测器(10)适于接收并处理指示沿所述电气线路(L1，L2，LN)流动的AC电流的检测信号(DS)，其特征在于，所述电弧故障检测装备(50)包括电流感测设备(1)，所述电流感测设备(1)包括：
-初级绕组单元(21)，包括多个第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)，其适于与所述电气线路(L1，L2，LN)的对应的第一线路导体(C1)的源部分(C1S)和负载部分(C1L)串联电连接；
-次级绕组单元(22)，与所述第一初级绕组单元磁耦合，所述次级绕组单元至少包括与所述电弧故障检测器(10)电连接的第一次级绕组导体(SW1)，以将所述检测信号(DS)提供给所述电弧故障检测器。
2.如权利要求1所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述初级绕组单元(21)包括多个第二初级绕组导体(PW21，PW22，PW2N)，其适于与所述电气线路(L1，L2，LN)的对应的第二线路导体(C2)的源部分(C2S)和负载部分(C2L)串联电连接。
3.如权利要求2所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)和第二初级绕组导体(PW21，PW22，PW2N)适于以使得沿所述第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)和所述第二初级绕组导体(PW21，PW22，PW2N)流动的共模电流生成具有相反方向的磁通的方式与所述电气线路(L1，L2，LN)的对应的第一线路导体(C1)和第二线路导体(C2)的源部分(C1S，C2S)和负载部分(C1L，C2L)串联电连接。
4.如前述权利要求中一项或多项所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述次级绕组单元(22)至少包括第二次级绕组导体(SW2)，其与所述电弧故障检测器(10)电连接，以接收由所述电弧故障检测器提供的测试电流。
5.如前述权利要求中的一项或多项所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)由对应的刚性导电元件形成。
6.如权利要求1至4中的一项或多项所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)由对应的导电轨道形成。
7.如权利要求2所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述第二初级绕组导体(PW21，PW22，PW2N)由对应的第二刚性导电元件形成。
8.如权利要求2所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述第二初级绕组导体(PW21，PW22，PW2N)由对应的导电轨道形成。
9.如权利要求5所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述电流感测设备(1)包括：
-芯(2)，形成磁路；
-外壳体(4)，能够固定到支撑件(60)并且适于限定其中容纳有所述芯(2)和所述次级绕组单元(22)的体积；
-第一导电桥(PW11，PW12)，形成所述第一初级绕组导体，所述第一导电桥能够与所述支撑件(60)耦合并且布置在所述外壳体的外部。
10.如权利要求10所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述外壳体(4)包括适于与所述第一导电桥(PW11，PW12)可移除地耦合的第一保持单元(46)。
11.如权利要求9至10中任一项所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述电流感测设备包括形成所述第二初级绕组导体的第二导电桥(PW21，PW22)，所述第二导电桥能够与所述支撑件(60)耦合并且布置在所述外壳体的外部。
12.如权利要求11所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述外壳体(4)包括适于与所述第二导电桥(PW21，PW22)可移除地耦合的第二保持单元(47)。
13.如权利要求6所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述电流感测设备包括具有小于或等于150的相对磁导率的磁路(2)。
14.一种光伏发电装置(500)，包括：
-源部分(200)，至少包括适于提供DC电力的光伏面板；
-负载部分(300)，至少包括适于接收DC电力并提供AC电力的逆变器部分(300)；
-DC电气母线(100)，具有将所述源部分(200)与所述负载部分(300)电连接的多个电气线路(L1，LN)；
-如前述权利要求中的一项或多项所述的电弧故障检测装备(50)，其与所述电气母线可操作地相关联。
15.一种电流感测设备(1)，用于DC电气母线(100)的电弧故障检测装备(50)，所述DC电气母线具有适于将电气装置(500)的源部分(200)和负载部分(300)电连接的多个电气线路(L1，L2，LN)，其特征在于，所述电流感测设备(1)包括：
-初级绕组单元(21)，包括多个第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)，其适于与所述电气线路(L1，L2，LN)的对应的第一线路导体(C1)的源部分(C1S)和负载部分(C2L)串联电连接；
-次级绕组单元(22)，与所述第一初级绕组单元磁耦合，所述次级绕组单元至少包括第一次级绕组导体(SW1)，其适于电连接到所述电弧故障检测装备的电弧故障检测器(10)，以将指示沿所述电气线路(L1，L2，LN)流动的AC电流的检测信号(DS)提供给所述电弧故障检测器。
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