CN109196740A - 用于单相或多相供电网的过压保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于单相或多相供电网络的过压保护系统，包括至少两个并联连接的、分别为触发式的火花隙，所述火花间隙具有两个主电极和一个点火电极，所述点火电极经由控制器与其中一个主电极连接。根据本发明，为了有目的地按需要接通并联连接的火花隙中的另一个火花隙，各火花隙的点火电极经由与电压相关的开关元件连接，使得在达到由所述电压相关的开关元件和所述另一个火花隙的点火电极的点火间隙组成串联结构中的响应值时，所述另一个火花隙点火。

Description

用于单相或多相供电网的过压保护系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于单相或多相供电网的过压保护系统，包括至少两个并联连接的、分别为触发式的火花隙，所述火花隙具有两个主电极和一个点火电极，所述点火电极经由控制器与其中一个主电极连接。

背景技术

由EP 1 461 852 B1已知一种用于多相供电网的多相过压保护系统，具有至少两个过压保护元件。根据该解决方案，在供电网的每个线路分支中设置一个过压保护元件，各个过压保护元件具有第一和第二电极以及两个电极之间作用的火花隙。所有上述过压保护元件都设置在共同的壳体中。

各个过压保护元件这样相互彼此耦合，使得在一个过压保护元件点火时，所有其它过压保护元件也同时点火。与此相关地，各个过压保护元件的电极相互设置成，使得在一个过压保护元件的火花隙点火时通过此时存在的等离子体同样使其它过压保护元件的击穿-火花隙点火。各个电极彼此同轴地布置。

此外，还设有中央的点火辅助装置，所有过压保护元件与这个点火辅助装置连接。

中央的点火辅助装置由中央的点火电极和与所述点火电极连接的、中央点火开关来实现。

通过这种先前已知的解决方案应确保在所有线路分支之间存在必要的保护水平并提供了结构上简单的解决方案。

通过在共同的壳体中构成所有的火花隙，基本上所有火花隙都被点火，并且即使在并联的相本身上没有出现过压时，也是如此。因此大大降低了各个保护路径的效率。此外所有火花隙的点火也较慢，因为在火花隙相应的路径作出响应之前，共用的封装结构中的电弧等离子体必须将所述封装结构完全充满。因此，在所谓的3+1布线结构中，不能确保实现低保护水平。

由DE 404870已知一种火花隙的布置结构，这里称为真空电压保险装置，其中火花隙具有辅助电极。

辅助电极直接或间接地相互连接，从而输入的电压使得并联的第二火花隙作出响应。这里也会发生的是，并联的放电器装置同时点火。

放电器本身构造成非触发式的，或者在放电支路中具有电感器，所述电感器产生用于并联的放电器的脉冲。构造成线圈的相应电感器相应地必须设计成抗冲击电流的。

会出现辅助电极的固定电势连接的缺点以及使得所使用的线圈或电感器要具有必要的抗冲击电流强度。此外该电感器还会提高放电器上的电压降。对于相应的直接电势连接，根据DE 404870的各放电器基本上同时点火，而且与相应施加的过压的大小无关。

原则上，最大结构尺寸、材料负载能力和特殊的要求配置限制了火花隙的冲击电流承受能力和闪电电流承受能力。因此，通过火花隙的并联连接可以提高放电能力。

如果触发式的火花隙并联连接，则当过压超过确定的响应值/极限值(Ansprechwert)时，第一火花隙点火。该响应值通过辅助点火电路中的控制器以及与通过点火电极到主电极的距离所规定的点火电压相关地设置。在点火时，在相关的火花隙中形成电弧。点火电极上的控制器在种情况下断电。

只有当首先考察的主火花隙的总电弧的电压达到第二火花隙的所设置的响应电压时，才使并联的火花隙点火。

可以通过不同的措施实现足够高的总电弧电压。与此相关地，使用具有非常高的电弧电压的特殊火花隙，或者必须通过放电支路中的电感器产生电压，该电压累加到火花隙的电弧电压上并因此达到用于使第二火花隙点火的必要的总电压。

如果如在开始所述的现有技术中那样，在点火电极和辅助电极之间建立连接，则即使不使用具有高电弧电压的特殊火花隙也可以使两个火花隙点火。如果如所描述的那样使第一火花隙点火，则并联的第二火花隙也立即点火。由于两个点火电极和辅助电极的连接，第二火花隙的控制器不必单独激活。与脉冲电流强度无关地，所有并联连接的火花隙同时点火，从而也会发生两个火花隙的老化。

发明内容

因此，基于上面所述内容，本发明的目的是，提供一种用于单相或多相供电网的改进的过压保护系统，所述过压保护系统包括至少两个并联的、分别为触发式的火花隙，所述火花隙具有两个主电极和一个点火电极。根据本发明的目的，并联连接的(多个)火花隙的点火应该仅在高负荷时在必要情况下发生。由此应有效地防止否则必然会同时点火的火花隙发生不期望的老化。

利用权利要求1的特征组合来实现本发明的目的，从属权利要求给出了至少适宜的设计方案和改进方案。

根据本发明，这样来实现有目的地按需要接通并联连接的火花隙中的另一个火花隙，即，各火花隙的点火电极经由电压相关/电压控制的开关元件连接。使得。

因此，仅当达到由所述电压相关的开关元件和所述另一个火花隙的点火电极的点火间隙组成串联结构的响应值时，所述另一个火花隙才点火。

作为所述电压相关的开关元件特别是可以使用气体放电器或晶闸管。

通过相应使用的气体放电器或晶闸管的参数，可以在较宽的范围内调整和规定所述另一个、并联的火花隙的响应。

通过经由所述电压相关的开关元件连接并联的火花隙的点火电极，类似于发生点火电极的解耦和响应电压的调整，从而如所述的那样，并联连接的火花隙仅在存在高负荷，即在强脉冲电流时的必要情况下才点火。因此，可以总体上降低在过压保护系统中使用的火花隙的磨损。

在本发明的改进方案中，对于在多相电网中的运行，为每个相构成至少一个触发式的火花隙，每个相的每个火花隙的点火电极经由电压相关的开关元件这样相互连接，使得可以避免由相移引起的再点火。

对于三相电网，为每个相设置一个触发式的火花隙，并且各火花隙的点火电极分别经由一个电压相关的开关元件相互连接。

为了选择性地提高总放电能力，对于每个相使用由三个触发式的火花隙作为一组组成的并联结构，所述火花隙具有分别经由一个电压相关的开关元件分别相互连接的点火电极。

附图说明

下面将参考实施例和附图来详细解释本发明。

其中：

图1示出带有点火电极的两个火花隙FS1和FS2的并联连接的原理电路图，所述点火电极经由控制元件C、例如气体放电器或晶闸管连接；

图2示出在三相电网中使用的过压保护系统的解决方案的图示，这里同样利用了火花隙的点火电极经由电压相关的开关元件C进行的连接，并且

图3示出作为成组的并联结构的根据图2的火花隙的布置结构的示意图，其中每个组与相L1、L2或L3中的一个相连接。

具体实施方式

根据按照图1的图示，首先设定两个并联的火花隙FS1和FS2。

各火花隙具有两个相对置的主电极以及一个点火或触发电极。

当所施加的过压超过确定的响应值时，则火花隙FS1点火。

所述响应值通过控制器A和点火电压U2设置。在这种情况下，在火花隙FS1中形成电弧。

已击穿的火花隙FS1的总电弧的电压由部分电压U1和U2组成。

仅当在第一火花隙FS1上存在高电压U2，使得达到了由电压相关的开关元件C、例如气体放电器和例如可以设计为滑闪隙(Gleitstrecke)的火花隙FS2的点火间隙U4组成的串联结构的响应值时，带有设置在这里的控制器B的火花隙FS2才点火。

因此，通过示例性地使用具有相应的响应电压的气体放电器作为开关元件C，可以在较宽的范围内调整并联火花隙FS2的点火水平。

通过使用开关元件C，并联连接的火花隙FS2仅与负荷相关地接通。

高能闪电冲击电流在火花隙FS1中产生具有高电弧电压的电弧。这又导致出现高电弧电压U2。当该电弧电压超过确定的值时，并联的火花隙FS2才通过开关元件C点火。由此，高能闪电冲击电流分配到并联连接的FS1和FS2上。上面说明的基本原理可以扩展到其它火花隙的并联结构。

在根据图2的原理图中以用于三相网的多个火花隙FS1至FS3的布置结构为基础。

其目的是，各火花隙不是并联地工作，而是分开地在各个相上工作。

在根据图2的实施例中，也通过开关元件C实现火花隙FS1、FS2和FS3的触发或点火电势的解耦。

如果没有根据本发明通过电压相关的开关元件使触发电势解耦，在出现过压的情况下，很有可能所有火花隙都被点燃。

只有当相关的断路间隔能够在不发生再点火的情况下承受反复的电压时，才能成功实现灭弧。虽然在电流过零时对电弧的功率输入被中断，但是火花隙、特别是电弧燃烧空间仍然还充满热的、高导电性的等离子体。

如果点火或触发电势没有解耦，由于低响应电压U2L1，U2L2或U2L3以及存在于三相电网中的相移，相应的火花隙会发生再点火。

通过图中所示经由电压相关的开关元件C连接各火花隙FS1至FS3的点火电极，减少了否则会出现的再点火或降低了发生再点火的风险。

点火或触发电势的根据本发明准受控的耦合提供了这样的可能性，即减小所使用的各个火花隙FS1至FS3的必要的最大抗闪电冲击电流强度，因为在单相和多相系统中大的总闪电冲击电流都均等地分配给各个火花隙。因此，可以使用较为经济的火花隙。

由此，除了构造成多极的过压保护系统可以单极地工作的可能性之外，为了使并联连接的火花隙能导出非常高的闪电冲击电流，以如图3所示，还可以将三个火花隙FS1至FS3的带有经由电压相关的开关元件相应构成的耦合结构的并联结构作为一组用于三相电网。

根据图3的图示，具有三个并联连接的火花隙的组(组G1)连接在L1上，该火花隙分别带有经由电压相关的开关元件连接的点火电极。G2组连接在L2上并且G3组连接在L3上。

总而言之，与现有技术相比，根据本发明的过压保护系统具有以下优点。在三相系统中经由电压相关的开关元件分离点火和触发电势避免了所述火花隙中实际上已熄灭了其电弧的一个火花隙再点火。原则上，在三相系统中，在所有火花隙同时点火时，电弧在相应的电弧室中燃烧。时间上的相移导致总是有其中两个火花隙直接处于电压下并且因此存在必要的电势，在没有根据本发明的教导的情况下，这会导致再点火。

通过经由电压相关的开关元件对火花隙的点火电极解耦确保了，只有当在火花隙上实际上也出现要放电的过压时，该火花隙才作出响应。因此避免了火花隙不必要的点火，同时避免了由此产生的电极烧损或绝缘间隙的污染，从而总体上提高了所使用的作为过压放电器的火花隙的使用寿命。

由于在火花隙可以单独工作和优化时，所述火花隙具有最高性能，因此有利的是，在并联结构中相应的火花隙在空间上分离并且根据所计划的应用来设计火花隙的尺寸。例如，对于电网火花隙，高电弧电压对于高性能是有利的。但与此相反，安装在电网的N线和PE线之间的火花隙具有极低的电弧电压。可以将具有这些本身不同的特性的火花隙相组合，其中，可以交付这种预制的过压保护系统并且可以根据当地的馈电条件在现场进行布线。相应的过压保护系统的制造商附带提供有关当例如存在三相、两相或单相电网如何连接馈电端子的说明。通过相应地桥接端子来给所有电流路径供电。

通过由安装人员在现场在单相或两相电网中对相位进行桥接，通常直接设置在输入端子后面的过压保护系统的各相被并联连接。点火或触发电势的根据本发明有控制的耦合提供了这样的可能性，即，降低各个火花隙的上述最大的抗闪电电流强度，此时，大的总闪电冲击电流可以均匀地分配到各个火花隙上。

Claims (5)

1.用于单相或多相供电网络的过压保护系统，包括至少两个并联连接的、分别为触发式的火花隙(FS1至FS3)，所述火花间隙(FS1至FS3)具有两个主电极和一个点火电极，所述点火电极经由控制器(A；B；D)与其中一个主电极连接，

其特征在于，

为了有目的地按需要接通并联连接的火花隙(FS1，FS2)中的另一个火花隙(FS2)，各火花隙(FS1，FS2)的点火电极经由电压相关的开关元件(C)连接，使得在达到由所述电压相关的开关元件(C)和所述另一个火花隙(FS2)的点火电极的点火间隙(U2)组成串联结构中的响应值时，所述另一个火花隙(FS2)点火。

2.根据权利要求1所述的过压保护系统，其特征在于，所述电压相关的开关元件(C)构造成气体放电器或晶闸管。

3.根据权利要求1或2所述的过压保护系统，其特征在于，对于在多相电网中的运行，为每个相构成至少一个触发式的火花隙，每个相的每个火花隙的点火电极经由电压相关的开关元件(C)这样相互连接，使得避免由相移引起的再点火。

4.根据权利要求3的过压保护系统，其特征在于，对于三相电网(LI；L2；L3)，为每个相(L1；L2；L3)设置一个触发式的火花隙(FS1；FS2；FS3)，并且各火花隙(FS1；FS2；FS3)的点火电极分别经由一个电压相关的开关元件(C)相互连接。

5.根据权利要求4所述的过压保护系统，其特征在于，为了选择性地提高总放电能力，对于每个相使用由三个触发式的火花隙作为一组(G1；G2；G3)组成的并联结构，所述火花隙具有分别经由一个电压相关的开关元件(C)分别相互连接的点火电极。