CN108028526A - 用于识别故障弧光的设备和电气开关装置 - Google Patents

用于识别故障弧光的设备和电气开关装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于识别入射光中的故障弧光的设备，其包括用于检测入射光的吸收线的传感器和在存在特征吸收线时产生分析信号的分析单元。

Description

用于识别故障弧光的设备和电气开关装置
技术领域
本发明涉及一种用于识别故障弧光的设备以及具有该设备的电气开关装置。
背景技术
故障弧光应当在电气开关装置中被可靠地识别。首先，必须能够与其它光现象区别故障弧光，从而可以采取针对性的措施来减少由于故障弧光持续作用而产生的损害。
故障弧光可能由于不同的事件而在电气开关装置中出现。例如，故障弧光可能由于不同的相之间或者导电相和例如壳体的地之间的过电压影响而出现。另外，故障弧光的出现可能例如由于污染而增加，因为污染可能改变并且提高电气开关装置中的表面的电导率。
此外，故障弧光可能在对电气开关装置进行维护后出现，例如当工具被无意地留在电气开关装置中并且该工具与导电的部分接触时。同样可能例如由于电气开关的开闭而产生的振动留在开关装置中的工具改变位置，并且在该事件之后，工具才位于电气开关装置中，从而可能出现故障弧光。
用于识别故障弧光的常见的解决方案仅测量光效应在电气开关装置中的出现，这对于可靠地识别故障弧光是不够的，因为光效应还可能在不存在故障弧光的情况下由于外部光作用而出现。因此，附加地将至少一个第二测量参量与光信号结合在一起，以便能够判断是否存在故障弧光。
第二测量参量例如可以基于对开关装置中的电流流动的监视来形成，并且可以在电流快速增长的情况下结合光效应来判断是否存在故障弧光。此外，可以作为另外的测量参量监视空气压力，并且在压力增长快速的情况下结合光效应来判断是否存在故障弧光。
如果在电气开关装置中出现故障弧光的事件，则必须尽快采取应对措施，因为否则电气装置由于蒸发的金属而严重损坏。针对过电流标准对电流的监视以及对压力的测量预计多于10ms(毫秒)，因此经常太慢并且识别出故障弧光太晚。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于识别故障弧光的设备和具有该设备的电气开关装置，其替换地可以快速并且非常可靠地识别弧光并且可以采取相应的应对措施。
根据本发明，上述技术问题通过根据权利要求1的用于识别故障弧光的设备来解决。根据本发明的设备的有利的实施在从属权利要求中给出。根据本发明，上述技术问题还通过根据权利要求6的电气开关装置来解决。电气开关装置的有利的实施在从属权利要求中给出。
根据权利要求1的用于识别入射光中的故障弧光的设备包括：传感器，用于检测入射光的吸收线；以及分析单元，其在存在特征吸收线时产生分析信号。在此有利的是，根据本发明的设备非常可靠地识别其上的故障弧光，因为由故障弧光蒸发的材料通过吸收线被检测到。不需要记录和分析其它测量参量。
在一种实施中，分析信号存在于分析单元的输出端处。
在另一种实施中，传感器包括传感器窗口，通过传感器窗口检测入射光。
在另一种实施中，在存在铜、铝或者铁(Cu、Al、Fe)的吸收线时产生分析信号。
在一种实施中，传感器检测弗劳恩霍夫线(Fraunhoferlinie)。
根据本发明，上述技术问题还通过根据权利要求6的电气开关装置来解决，电气开关装置包括根据本发明的用于识别故障弧光的设备，其中，该设备的传感器检测电气开关装置内的光。
在电气开关装置的一种实施中，分析信号触发用于减少和/或用于熄灭故障弧光的应对措施。
在另一种实施中，用于识别故障弧光的设备的传感器布置在电气开关装置内部。
在一种实施中，电气开关装置包括由铜或铝(Cu、Al)制成的汇流条。电气开关装置还可以包括由铁或钢制成的壳体。
在另一种实施中，分析单元可以在几ms(毫秒)内产生分析信号。分析单元可以在3ms和6ms之间产生分析信号。
在一种实施中，传感器检测在开关装置中使用的金属(例如Cu、Al、Fe)的弗劳恩霍夫线。
附图说明
上面描述的本发明的特性、特征和优点以及实现其的方式，结合下面对结合附图详细说明的实施例的描述，将变得更清楚并且更容易理解。
在此：
图1示出了包括传感器和分析单元的设备；
图2示出了具有用于识别故障弧光的设备的开关装置，其中，分析单元布置在开关装置外部；以及
图3示出了具有用于识别故障弧光的设备的开关装置，其中，分析单元布置在开关装置内部。
具体实施方式
在图1中示出了用于采集入射光中的故障弧光的设备100。为此，设备100包括用于检测入射光的吸收线的传感器200。为此，传感器200可以包含用来检测入射光的传感器窗口210。
用于识别入射光中的故障弧光的设备100附加地包括分析单元300，其在存在特征吸收线时产生分析信号。该分析信号例如可以存在于分析单元300的输出端310处并且相应地被进一步处理。
传感器200例如可以检测作为入射光的吸收线的弗劳恩霍夫线(Fraunhoferlinien)。在下面的表格中示出了最重要的弗劳恩霍夫线(其波长以nm(纳米)为单位)和相关联的元素。
弗劳恩霍夫线表格(来自：wikipedia.de)
用于识别故障弧光的设备100尤其可以在存在铜、铝或铁的吸收线时产生分析信号。
在图2中示出了具有用于识别故障弧光的设备100的电气开关装置。用于识别故障弧光的设备100的传感器200在此检测电气开关装置500内部的光。这例如可以构建为，使得传感器200位于电气开关装置500中。还可以想到，传感器200通过窗口检测电气开关装置500内部的光，但是传感器200布置在电气开关装置500外部。
根据图2，产生分析信号的分析单元300布置在电气开关装置500外部。可以进一步对可以存在于分析单元300的输出端310处的分析信号进行处理，以触发用于减少或用于熄灭故障弧光的应对措施。例如，在存在分析信号时，可以关断或者减小电气开关装置500的电流。
电气开关装置500包括例如由铜或铝制成的汇流条510、520；530。当在汇流条510；520；530上出现故障弧光时，制成汇流条510；520；530的材料蒸发。由此，传感器200检测到铜或铝元素的特征吸收线。
电气开关装置可以包括由铁或钢制成的壳体。此时，如果在电气开关装置500的壳体上出现故障弧光，则传感器200将检测到铁的特征吸收线并且产生分析信号。
分析单元300可以构建为，其同样布置在电气开关装置500内部，如图3所示。分析单元300可以在几ms内产生分析信号。优选分析单元300可以在3ms至6ms内产生分析信号。
作为用于减少和/或用于熄灭故障弧光的应对措施，分析单元300可以在产生分析信号时还进行到低欧姆路径的切换，从而通过这种快速接地来熄灭故障弧光。
故障弧光与其它光效应的可靠的区分基于对所确定的光的弗劳恩霍夫线的分析来实现。如果在光谱中存在在电气开关装置500中使用的汇流条510；520；530的金属、例如铜或铝和/或导电的包层的金属、例如铁，则由此可以可靠地推断出存在故障弧光。在这种情况下，可以在无需通过第二或第三测量方法进行附加的保证的情况下采取应对措施，例如切断或减小电流或快速接地。
用于识别入射光中的故障弧光的设备100的优点在于，省去了用于可靠地检测故障弧光的其它测量方法。故障弧光的识别可以以微秒为单位进行，不需要考虑其它指标，例如持续几毫秒的过电流或压力增长，以可靠地检测故障弧光。通过应用用于识别故障弧光的设备100，用于熄灭故障弧光的应对措施可以更早地实施，因此可以在很大程度上减小电气开关装置500中的损害。

Claims (13)

1.一种用于识别入射光中的故障弧光的设备(100)，包括
-传感器(200)，用于检测入射光的吸收线；以及
-分析单元(300)，其在存在特征吸收线时产生分析信号。
2.根据权利要求1所述的用于识别故障弧光的设备(100)，其中，分析信号出现在分析单元(300)的输出端(310)处。
3.根据权利要求1或2所述的用于识别故障弧光的设备(100)，其中，传感器(200)包括传感器窗口(210)，通过该传感器窗口检测入射光。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于识别故障弧光的设备(100)，其中，在存在铜、铝或铁的吸收线时产生分析信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于识别故障弧光的设备(100)，其中，传感器(200)检测弗劳恩霍夫线。
6.一种电气开关装置(500)，具有根据上述权利要求中任一项所述的用于识别故障弧光的设备(100)，其中，所述设备(100)的传感器(200)检测电气开关装置(500)内的光。
7.根据权利要求6所述的电气开关装置(500)，其中，分析信号触发用于减少和/或用于熄灭故障弧光的应对措施。
8.根据权利要求6或7所述的电气开关装置(500)，其中，所述设备(100)的传感器(200)布置在电气开关装置(500)内部。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的电气开关装置(500)，其中，电气开关装置(500)包括由铜或铝制成的汇流条(510；520；530)。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的电气开关装置(500)，其中，电气开关装置(500)包括也由铁或钢制成的壳体。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的电气开关装置(500)，其中，分析单元(300)能够在几ms内产生分析信号。
12.根据权利要求11所述的电气开关装置(500)，其中，分析单元(300)能够在3ms和6ms之间产生分析信号。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的电气开关装置(500)，其中，传感器(200)检测在电气开关装置(500)中使用的金属的弗劳恩霍夫线。
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