CN110679053B - 尤其是用于直流系统的、用于过电压保护的分离和切换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其是用于直流系统的、用于过电压保护的分离和切换装置，其包括至少一个引出元件，还包括热分离部位，所述热分离部位连接到所述引出元件的电连接路径中，所述热分离部位具有可动导体元件，该导体元件处于机械预紧下并且在分离情况下从第一位置运动到第二位置，其中，在到达第二位置时电切换到保险丝上，所述热分离部位由可动导体元件和固定接触元件形成，可动导体元件通过可热触发的机构固定在固定接触元件上。根据本发明，只有当可动导体元件越过第二位置并已到达第三位置时，所述引出元件才相对于连接路径完全电分离，所述保险丝与所述引出元件串联并且所述可动导体元件构造为关于第二位置的接触电刷或滑动触点，所述第二位置通过旁路端点实现。

Description

尤其是用于直流系统的、用于过电压保护的分离和切换装置
技术领域
本发明涉及一种尤其是用于直流系统的、用于过电压保护的分离和切换装置，其包括至少一个引出元件，还包括热分离部位，该热分离部位接入引出元件的电连接路径中，该热分离部位具有可动导体元件，该可动导体元件处于机械预紧下并且在分离情况下从第一位置运动到第二位置，其中，在到达第二位置时电切换到保险丝上，热分离部位包括可动导体元件和固定接触元件，可动导体元件通过可热触发的机构固定在固定接触元件上。
背景技术
由EP 0 860 927 A1已知一种机电装置，该机电装置通过压敏电阻监控电流，并且该机电装置在超过预定极限值之后通过机电触点在通向压敏电阻路径的旁路中接通短路。
DE 37 34 214 C2公开了一种可热触发的分离装置，其开关元件是转换触点。该转换触点以已知方式通过焊点闭合压敏电阻电路。当开关元件触发时，另一触点闭合，该另一触点可作为内部或外部故障指示或也可通过相应的外部连接作为短路布线。
DE 41 24 321示出一种用于在一个压敏电阻故障后启用的冗余压敏电阻也损坏的情况的附加保险的可能性。对此，可通过断开横向电流路径中的开关或断开纵向电流路径中的开关将冗余压敏电阻与供电装置分离。在此同时将要保护的系统与网络分离并进行过电压保护。
尤其是在光伏设备中，基于馈电源的特性，那里的工作电流近似等于短路电流。在压敏电阻受热时借助分离装置的传统分离不适用于这种直流应用，因为光伏设备的系统电压高达1000伏，并且只能借助很大的结构和/或技术费用才能实现1000伏直流电路的中断。
根据DE 10 2007 051 854 A1也可将导电元件构造为开关装置。在短路情况下由该开关装置形成的旁路不是为连续载流能力而设计的。在故障电流流过一定时间后，切断旁路。对此，导电元件可构造为保险丝。在热分离装置断开时产生的电弧应由接触元件引导并自行熄灭，更确切地说最迟在到达短路触点时熄灭。在到达短路触点后电弧立即熄灭，电流流过那里的旁路，该旁路例如包含保险丝。
但已经表明，在切换时存在未定义的过渡区域，在该过渡区域中分离装置的可动部件已经离开过电压放电器，但还没有与开关元件、如保险丝接触。在该过渡区域中电弧燃烧，这可能不利于相应装置的运行。
WO 2014/131564 A1示出一种同类型的用于过电压保护的分离和切换装置。
该分离和切换装置确保即使在分离和切换过程中在相应导体元件的机械运动期间也不发生不希望的电弧并由此提高相关装置的运行安全性。只有当可动导体元件到达第二位置(那里被称为切换位置)时，相应引出元件才相对于连接路径完全电分离。通过该措施确保在导体元件的运动行程中不发生不希望的电弧。
但已经表明，已知的分离和切换装置不能在所有情况下令人满意地工作。问题尤其是会出现在所使用的引出元件、如金属氧化物压敏电阻由于老化而受到缓慢而渐进的加热并最终释放热分离部位。
在此情况下不能提供确定的断路功能。
发明内容
根据本发明的分离和切换装置在毫安范围内的干扰电流下以及在安培或更高安培范围内的干扰电流下提供运行安全性。
当压敏电阻不再能完全用作热引出元件并且例如遭受导致释放热分离部位的老化损坏时，切换到保险丝上的切换过程在此用于将断路功能转移到保险丝上。
在可动导体元件到达第三位置之后，实现完全的网络分离和安全状态(故障安全)。
本发明可特别有利地用于直流系统，但原则上也适用于交流电应用、即交流系统。
因此，本发明从用于过电压保护的分离和切换装置出发，其包括至少一个引出元件、尤其是压敏电阻，并且还包括热分离部位。所述热分离部位接入引出元件的电连接路径中，所述热分离部位包括可动导体元件。该可动导体元件可在机械预紧下行经定义的行程。
尤其是，机械预紧起到以下作用：在分离情况下可动导体元件首先从第一位置运动到第二位置，在到达第二位置时电切换到保险丝上。
热分离部位在此由可动导体元件和固定接触元件形成，可动导体元件通过可热触发的机构、如焊料固定在固定接触元件上。
根据本发明，只有当可动导体元件越过第二位置并已到达第三位置时，引出元件才相对于连接路径完全电分离，保险丝与引出元件串联并且可动导体元件构造为关于第二位置的接触电刷或滑动触点，第二位置通过旁路端点实现。
因此可动导体元件在到达第二位置时直接接触旁路端点，从而在过渡时刻触通保险丝的相应极。
在本发明的一种实施方式中，可动导体元件在到达第二位置时不接触旁路端点。而是形成电弧，该电弧随后引起保险丝响应。因此，接触在此实际上间接地通过所产生的电弧实现。
在热分离部位断开时产生的一次电弧最晚在可动导体元件到达第二位置时熄灭。
在本发明的扩展方案中，第一保险丝极与引出元件的端子连接并且第二保险丝极与旁路端点连接或者是该旁路端点的组成部分。
在导体元件从第一位置运动到第二位置时所拉出的一次电弧实际上构成放电元件。当到达第二位置时，在足够的电流下可使保险丝响应。在此可进行直接电触通，但也可通过第二类似的二次电弧进行间接触通。
在到达第三位置时，实现希望的完全分离、即网络分离。
优选地，可动导体元件可执行转动运动并且在该转动运动中从第一位置经第二位置到达第三位置。当然，作为替代方案，线性运动也是可能的。
与引出元件串联的保险丝实际上与由热分离部位形成的常闭触点并联。
附图说明
下面参考实施例并借助附图详细阐述本发明。附图如下：
图1a-d示出根据本发明的分离和切换装置的第一种实施方式，其包括具有串联连接的保险丝和热分离部位的金属氧化物压敏电阻，可动导体元件在分离情况下从第一位置(图a)经运动过程(图b)到达第二位置(图c)并且在此直接触通旁路端点并且随后根据图1d到达完全分离位置；
图2a-d示出一种实施方式，在此不直接触通旁路端点，而是通过二次电弧(图2c的附图标记8)间接触通，其它顺序类似于参考图1所描述的那样；
图3a-c以原理图示出本发明的一种在毫安范围内的流动电流下具有无电弧分离过程的实施方式，其运动过程经第二位置(图3b)直至完全分离(图3c)；
图4示出具有热引出元件和可动导体元件的单相过电压保护装置的框图，图4仅示出分离部位闭合的初始情况，但在过电压情况下可实现类似于根据图1-3的功能。
具体实施方式
首先，图1至4共同示出至少一个引出元件5和热分离部位1的串联电路，该热分离部位1包括可动导体元件2。
引出元件、如金属氧化物压敏电阻与保险丝4并联连接。就此而言，第一保险丝极与引出元件5的端子6连接，第二保险丝极与旁路端点3连接或是该端点3的组成部分。
图4示出一种设计方案，其除了引出元件5之外还包括一个L-N引出元件9。引出元件组5、9在连接点11处通向排气放电器10，该排气放电器的另一极处于PE。
在根据图1a-d的图示中，当热分离部位1响应并且可动导体元件2开始运动时，产生一次电弧7。在可动导体元件2向触点3方向、即朝向旁路端点继续地、类似擦拭地运动时，最终接触旁路端点3并且电流流经保险丝4，该保险丝熔化。
当到达根据图1d的位置时，实现完全的网络分离。
在根据图2a-d的关于第二位置不直接接触的触点设计中，当从第一位置向第二位置(图2a至2b)过渡时，随着可动导体元件2的接近，也点着一次电弧7。在固定旁路端点3处，点着二次电弧8，该二级电弧必要时使保险丝4响应。
随着导体元件2继续运动，到达根据图2d的位置并因此实现完全的网络分离。
根据图3a-c得到类似的过程，但在此没有拉弧，因为仅流有在毫安范围内的电流。

Claims (5)

1.用于过电压保护的分离和切换装置，包括至少一个引出元件，还包括热分离部位(1)，所述热分离部位(1)具有可动导体元件(2)，该可动导体元件处于机械预紧下并且在分离情况下从第一位置运动到第二位置，其中，在到达所述第二位置时电切换到保险丝(4)上，所述热分离部位(1)由所述可动导体元件(2)和固定接触元件形成，所述可动导体元件(2)通过可热触发的机构固定在所述固定接触元件上，其特征在于，
所述热分离部位接入引出元件的连接路径中，只有当所述可动导体元件(2)越过所述第二位置并已到达第三位置时，所述引出元件(5)才相对于所述连接路径完全电分离，所述保险丝(4)与所述引出元件(5)串联并且所述可动导体元件(2)构造为关于所述第二位置的接触电刷或滑动触点，所述第二位置通过旁路端点(3)实现，所述可动导体元件(2)在到达所述第二位置时不接触所述旁路端点(3)，而是拉出电弧(8)，该电弧引起所述保险丝(4)响应。
2.根据权利要求1所述的分离和切换装置，其特征在于，所述引出元件(5)是压敏电阻。
3.根据权利要求1或2所述的分离和切换装置，其特征在于，在所述热分离部位(1)断开时产生的电弧(7)最晚在所述可动导体元件(2)到达所述第二位置时熄灭。
4.根据权利要求1或2所述的分离和切换装置，其特征在于，第一保险丝极与所述引出元件(5)的端子(6)连接并且第二保险丝极与所述旁路端点(3)连接或者是该旁路端点(3)的组成部分。
5.根据权利要求1或2所述的分离和切换装置，其特征在于，所述分离和切换装置用于直流系统。
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