CN109075534B - 用于过载保护过电压保护装置的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于过电压保护装置的过载保护系统，该系统包括至少一个II型过电压放电器，所述过电压放电器带有或不带有在过载情况中响应的热分离装置。按照本发明，没有可动触点的开关单元与所述至少一个过电压放电器串联连接并与其在结构上合并，所述开关单元具有至少两个以窄间距定位的固定开关触点，其中，所述开关触点的间距这样预定，使得在每个冲击电流过程或放电过程中通过形成的电弧使开关装置转入准闭合状态中；相比之下，在静止状态中，所连接的电网的电压在开关装置处下降，由此各串联的过电压放电器保持没有漏电流。

Description

用于过载保护过电压保护装置的系统
技术领域
本发明涉及一种用于过载保护过电压保护装置的系统，该系统包括至少一个过电压放电器，所述过电压放电器带有或不带有在过载情况中响应的热分离装置。
背景技术
由DE 10 2013 019 391 A1已知用于过载保护过电压保护装置的系统。
该系统具有至少一个电压限制元件以及至少一个电压切换元件。可选地存在保险丝。电压限制元件构成为压敏电阻，并且电压切换元件构成为火花间隙，其中，上述元件串联连接。此外，为了防止不允许的脉冲电流，监控火花间隙以形成旁路的方式与在串联电路中的电压限制元件并联连接。附加地可以设置热监控设备，所述热监控设备在老化效应、不允许的高电网电压和/或低能量的周期性的高频的过电压时不仅桥接监控火花间隙而且桥接电压切换元件。该系统针对具有高脉冲电流的过载进行保护，但也确保防止对过压限定元件进行不允许地强度的加热。
在按照DE 10 2009 004 318 A1的具有集成保护装置的过电压放电器中，存在至少一个压敏电阻和正温度系数半导体元件，所述正温度系数半导体元件与压敏电阻处于热接触中。压敏电阻和正温度系数半导体元件串联电气连接。此外在两个压敏电阻盘之间以夹层结构方式构成具有正温度系数半导体元件特性的陶瓷盘，其中，所述元件直接相互机械和电气连接。这样的保护装置尤其是用于防止长期持续的、电网频率的过电压。
原则上存在提供具有固有安全特性的过电压放电器的需求。这表示，相应的过电压放电器在可能的电网频率的预期短路电流的整个范围内、例如从0至25kA完全地并且在没有附加外部过电流保护设备、例如保险装置的情况下处理所有过载情况、但也处理内部故障状态。
开头所述的现有技术对此从内部保险装置或热分离装置出发。
这样的机构在故障或过载情况中具有缺点，即：无法可靠地覆盖较大漏电流至平均短路电流的整个范围。
用于固有安全的过电压放电器的备选电路设计、例如过电压放电器与过电流保护设备的组合需要附加的外部构件，一些外部构件的费用非常昂贵，在安装中引起附加空间需求并且带来非常耗费的设计。此外在许多情况中产生关于期望的放电能力的有效功率的限制状态。
发明内容
因此鉴于以上所述，本发明的任务是，给出一种进一步改进的用于过载保护过电压保护装置的系统，其包括至少一个II型过电压放电器，所述过电压放电器带有或不带有在过载情况中响应的热分离装置，该系统对于所有可设想的过载和故障情况能够实现完全的协调并且同时保证所使用的过电压放电器在正常的、不带有保护功能的运行中尽可能不承受与老化相关的负载。
具有至少一个且尤其是II型的过电压放电器的按照本发明的用于过载保护过电压保护装置的系统与过电压放电器在结构上合并并且具有没有可动触点的开关单元，所述过电压放电器例如构成为MOV。
所述没有可动触点的开关单元与所述至少一个过电压放电器串联连接。
开关单元具有至少两个以窄间距定位的固定开关触点，其中，所述开关触点的间距这样预定，使得在每次冲击电流过程或放电过程中开关装置因形成的电弧而转入准闭合状态中。
相比之下，在静止状态中，所连电网的电压在开关装置处下降，由此各串联的过电压放电器保持没有电压负载并且借此保持无漏电流、即没有负载并且因此不老化。
在过电压放电器和专门的开关单元之间的在结构上合并的串联电路形成一个新的结构单元，该结构单元作为这样的进一步构成的过载保护能够实现希望的用于所有过载和故障情况的协调。同时，该系统的特征在于，不会伴随之引起所使用的过电压放电器的保护特性的恶化。与此相反，可以较低地选择所使用的过电压放电器的测定电压，从而产生改善的保护特性。
在本发明的设计中，固定开关触点这样实现，使得在放电情况中产生的电弧保持不变并且阻止电弧燃烧电压的提高。
固定开关触点应该理解为如下技术方案，其虽然在制造者或申请人方面关于接触间距可预定或可变，然而不具有可动的、桥接相关触点的、由电导体组成的部分。
开关单元不仅对于直流电压使用而且在本发明的扩展方案中构成为在电网持续电流的电流过零时转入打开的状态中的开关。
如果所使用的过电压放电器过载，则开关单元已经激活，从而出现的电网频率的持续电流中断并且阻止该系统的破坏。
因为在静止状态中在开关单元上的电网电压下降并且借此例如构成为压敏电阻的过电压放电器从电网分开，所以在正常运行中没有漏电流，这延长所使用的过电压放电器的使用寿命。在该情况中，甚至可以取消热激活的分离装置。
如已经解释的那样，过电压放电器是II型过电压放电器，尤其是构成为压敏电阻，在这里又尤其是实现为金属氧化物压敏电阻(MOV)。
开关单元以其间隔开的固定触点这样实现，使得在出现冲击电流时可通过放电器触发伴随有电流的准开关过程，其中，放电器因而满足希望的保护功能。
如果放电过程按规定进行，则开关单元不用执行电网持续电流清除的任务。
在冲击电流过程中在开关单元中的功率转换可通过限制开关触点之间的电弧电压而限定。这表示，只在固定开关触点上给出非常小的且可忽略不计的烧损或磨损。
在本发明的一种优选构成中，开关装置构成为小型化的、打开的火花间隙或按照这样的火花间隙的原理构成。
此外按照本发明是一种用于过载保护的结构单元，其包括由开关单元和过电压放电器构成的串联电路，其中，所述结构单元设置在壳体中，并且在该壳体上设置所述串联电路的两个外部接头。所述结构单元可以作为真正的过电压放电器、适用于所有可设想的过载和故障情况地使用。可以取消前述的外部过电流保护机构和/或用于保护过电压放电器的热分离装置。
附图说明
接着要借助实施例以及借助附图进一步解释本发明。
在这里示出：
图1用于过载保护的结构单元的原理图，其具有由开关单元以及带有热分离装置的过电压放电器构成的串联电路；以及
图2类似于按照图1的结构单元的视图，但其包括II型过电压放电器，所述过电压放电器不带有附加的在过载情况中响应的热分离装置。
具体实施方式
在附图中首先从结构单元1开始描述。结构单元1的特征在于一个共同的壳体，该结构单元在其内部具有II型过电压放电器2。
II型过电压放电器2在按照图1的实施形式的情况中具有本身已知的在过载情况中响应的热分离装置3。
结构单元1此外具有外部接头4和5。
在内部，开关单元6与II型过电压放电器2串联连接。
开关单元具有两个不可动的固定触点7；8。
触点7；8以窄间距定位并且可以是过电压放电器2的接头的组成部分。
所述间距这样选择，使得在每次冲击电流过程或放电过程中开关装置6因形成的电弧而转入准闭合状态中。
与此相比，在静止状态中，在接头4和5上连接的电网的电压在开关单元6处下降，由此各串联的过电压放电器2保持无漏电流并且借此保持无负载。
开关装置6在功能方面可以与小型化的火花间隙相比拟，其作为附加构件集成到结构单元1或过电压放电器2中。
开关单元6的响应特性这样选择，使得所述开关单元在每次放电过程中同样激活并且因此对于过载或故障情况在电流方面闭合；在正常情况中与之相反保持不激活。
开关单元6这样实施，使得冲击电流负载不会导致不允许的老化或类似效应。
由此可实现在冲击电流过程中在点火触点位置处产生的电弧保持不变。
按照实施例，开关触点7和8的间距选择得很小。借此避免电弧燃烧电压的提高。也在冲击电流负载的情况中只产生在20V至30V的范围中的电弧电压。这样的小电弧电压在产生的电弧中仅伴随非常小的功率转换，这减少开关触点的烧损或磨损。
按照图2的视图作为实施变型方案通过如下事实得出，即，基于过电压放电器2与电网因打开的开关单元而分离，在正常运行中没有漏电流流过放电器2。借此可以取消热激活的分离装置。由于开关单元在每次放电过程中是激活的，所以可以无时间延迟地限定和中断出现的电网频率的持续电流。在该情况中，在冲击电流中出现的电弧快速地从开关触点之间的区域运动离开并且由此延长和冷却，从而电弧的电弧电压升高并且由此引入希望的故障电流限定。
因为不同于机械的开关器件，在基于火花间隙作为备份保护机构的开关单元中，无须首先进行触点分离，所以不会产生如在接触型开关装置中的典型的冲击电流问题。开关单元可以通过处于触点7和8之间的间距中的第三触点被准触发。
由此例如可实现过载显示。

Claims (12)

1.用于过载保护过电压保护装置的系统，包括至少一个过电压放电器(2)，所述过电压放电器带有或不带有在过载情况中响应的热分离设备(3)，
其特征在于，
没有可动触点的开关单元(6)在结构上与所述至少一个过电压放电器(2)合并并且与该至少一个过电压放电器串联连接，所述开关单元具有至少两个以窄间距定位的固定开关触点(7；8)，其中，相应开关触点(7；8)的间距这样预定，使得在每次冲击电流过程或放电过程中开关单元(6)因形成的电弧而转入准闭合状态中；相比之下，在静止状态中，所连电网的电压在开关单元(6)处下降，由此各串联的过电压放电器(2)保持没有漏电流。
2.按照权利要求1所述的系统，
其特征在于，
过电压放电器(2)是II型过电压放电器。
3.按照权利要求1所述的系统，
其特征在于，
所述固定开关触点(7；8)这样构成，使得在放电情况中产生的电弧保持不变并且阻止电弧燃烧电压的提高。
4.按照权利要求1所述的系统，
其特征在于，
所述开关单元(6)构成为在电网持续电流的电流过零时转入打开状态中的开关。
5.按照权利要求1所述的系统，
其特征在于，
所述过电压放电器实施为压敏电阻。
6.按照权利要求1所述的系统，
其特征在于，
所述过电压放电器实施为金属氧化物压敏电阻。
7.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述开关单元(6)以其间隔开的固定开关触点(7；8)这样实现，使得在出现冲击电流时能够通过所述过电压放电器(2)触发伴随有电流的准开关过程。
8.按照权利要求1所述的系统，
其特征在于，
对于每次冲击电流过程，在所述开关单元(6)中的功率转换能够通过限制在所述固定开关触点(7；8)之间的电弧电压来限定。
9.按照权利要求1所述的系统，
其特征在于，
开关单元(6)构成为小型化的、打开的火花间隙。
10.按照权利要求1至9之一所述的系统，
其特征在于，
在开关单元(6)第一次过载和触发时，过载显示被激活以便解除或更换过电压放电器。
11.按照权利要求1至9之一所述的系统，
其特征在于，
在开关单元(6)第一次过载和激活时，所述过电压放电器被停用或破坏。
12.用于按照权利要求1至11之一所述的用于过载保护过电压保护装置的系统的结构单元(1)，
其中，该结构单元设置在包含串联电路的壳体中，并且在所述壳体上设置所述串联电路的两个外部接头(4；5)。
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