CZ2010440A3 - Zpusob prepetové ochrany stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdroju elektrického proudu a zarízení pro prepetovou ochranu stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltai - Google Patents

Zpusob prepetové ochrany stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdroju elektrického proudu a zarízení pro prepetovou ochranu stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltai Download PDF

Info

Publication number
CZ2010440A3
CZ2010440A3 CZ20100440A CZ2010440A CZ2010440A3 CZ 2010440 A3 CZ2010440 A3 CZ 2010440A3 CZ 20100440 A CZ20100440 A CZ 20100440A CZ 2010440 A CZ2010440 A CZ 2010440A CZ 2010440 A3 CZ2010440 A3 CZ 2010440A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
current path
current
varistor
electrical conductor
overvoltage protection
Prior art date
Application number
CZ20100440A
Other languages
English (en)
Inventor
Cernicka@Jozef
Original Assignee
Cernicka@Jozef
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cernicka@Jozef filed Critical Cernicka@Jozef
Priority to EP10164827.7A priority Critical patent/EP2393088B1/en
Priority to CZ20100440A priority patent/CZ2010440A3/cs
Priority to PCT/IB2010/001951 priority patent/WO2011151668A1/en
Publication of CZ2010440A3 publication Critical patent/CZ2010440A3/cs

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H01C7/126—Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/10—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess voltage, e.g. for lightning protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/42—Impedances connected with contacts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fuses (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Vynález se týká zpusobu prepetové ochrany stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdroju elektrického proudu, pri kterém se v zarízení pro prepetovou ochranu rozpojí proudová dráha v míste (X) zámerného prerušení proudové dráhy. Behem rozpojování proudové dráhy v míste (X) se mezi rozpojovanými prvky proudové dráhy omezí hodnota elektrického proudu, címž se potlací vznik nekontrolovaného elektrického oblouku mezi rozpojovanými cástmi proudové dráhy. Vynález se také týká zarízení pro prepetovou ochranu stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdroju elektrického proudu, které obsahuje kontakty (00) pro pripojení elektrických vodicu chráneného obvodu, mezi kontakty (00) je usporádána proudová dráha s alespon jedním varistorem (1), mezi varistorem (1) a jedním kontaktem (00) je vytvoreno místo (X) zámerného prerušení proudové dráhy s pájeným spojem plochy pevného prvku proudové dráhy a plochy pohyblivého prvku proudové dráhy, místu (X) zámerného prerušení proudové dráhy je prirazeno teplotne iniciované odpojovací zarízení (3) s odpruženým pohyblivým akcním clenem, který na pohyblivý prvek proudové dráhy vyvíjí sílu (F) ve smeru paralelne s rovinou pájeného spoje plochy pevného prvku proudové dráhy a plochy pohyblivého prvku proudové dráhy. Místu (X) zámerného prerušení proudové dráhy je paralelne prirazen kapacitor (16).

Description

Způsob přepěťové ochrany stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů elektrického proudu a zařízení pro přepěťovou ochranu stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů elektrického proudu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu přepěťové ochrany stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů elektrického proudu, při kterém se v zařízení pro přepěťovou ochranu rozpojí proudová dráha v místě (X) záměrného přerušení proudové dráhy
Vynález se týká zařízení pro přepěťovou ochranu stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů elektrického proudu, které obsahuje kontakty (00) pro připojení elektrických vodičů chráněného obvodu, mezi kontakty (00) je uspořádána proudová dráha s alespoň jedním varistorem (1), mezi varistorem (1) a jedním kontaktem (00) je vytvořeno místo (X) záměrného přerušení proudové dráhy s pájeným spojem plochy pevného prvku proudové dráhy a plochy pohyblivého prvku proudové dráhy, místu (X) záměrného přerušení proudové dráhy je přirazeno teplotně iniciované odpojovači zařízení (3) s odpruženým pohyblivým akčním členem, který na pohyblivý prvek proudové dráhy vyvíjí sílu (F) ve směru paralelně s rovinou pájeného spoje plochy pevného prvku proudové dráhy a plochy pohyblivého prvku proudové dráhy.
Oblast techniky /
Je všeobecně známo, že při rozpojování proudové dráhy ve stejnosměrném elektrickém obvodu dochází ke vzniku elektrického oblouku v situaci, kdy jsou splněny základní podmínky minimálního elektrického napětí mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy a minimální hodnoty elektrického proudu v místě rozpojení. Pokud tyto podmínky nejsou splněny, nedojde ke vzniku elektrického oblouku mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy.
• · ···«*·· ···
*..··..· ·..··„· PS3WTV
Ze spisu DE 10 2007 015 933 (analogie DE 20 2007 018 507) je známo zařízeni pro přepěťovou ochranu fotovoltaických zdrojů stejnosměrného elektrického proudu, které obsahuje mezi svorkami pro připojení k chráněnému obvodu zařazené spínané jiskřiště a odpojovači jiskrišté. Paralelně k oběma jiskřištím je mezi svorkami pro připojení k chráněnému obvodu zapojen nelineární odporový prvek, který je ve znázorněném příkladu provedení tvořen dvojicí varistorů. Zařízení dále obsahuje řídicí obvod pracující jako koordinační a dohledová jednotka a obsahující řadu dalších součástek.
Nevýhodou tohoto uspořádání je značná složitost a cena zařízení, neboť zařízeni vyžaduje použití celé řady součástek, včetně složitého a drahého řídicího obvodu.
Z EP 2 132 752, WO 2006/120522, PCT/IB2010/000528, WO2007/017736 a dalších jsou známa zařízení pro přepěťovou ochranu, která využívají varistorů jako nelineárních odporových prvků. Tato zařízení jsou vestavěna do unifikované krabičky montované na standardní unifikovanou montážní lištu. Vnitřní prostor krabičky využitelný pro vestavění všech potřebných prvků je značně omezen. Krabička obsahuje kontakty pro připojení k chráněnému elektrickému obvodu. Mezi kontakty je v krabičce uspořádána proudová dráha, ve které je zapojen alespoň jeden varistor nebo skupina paralelně zapojených varistorů. Kontakty varistorů jsou ploché, přičemž jeden kontakt varistorů je elektricky vodivě spřažen s jedním kontaktem zařízení pro přepěťovou ochranu a druhý kontakt varistorů je na své ploše spojen pomocí pájky s protilehlou plochou prvního konce ohebného elektricky vodivého prostředku, čímž je vytvořeno místo záměrného přerušení proudové dráhy. Ohebný elektricky vodivý prostředek je svým druhým koncem elektricky vodivě spřažen s druhým kontaktem zařízení pro přepěťovou ochranu. Prvnímu konci ohebného elektricky vodivého prostředku je přiřazen odpružený posuvný prvek, který na první konec elektricky vodivého prostředku vyvíjí sílu F ve směru paralelně s pájkou spojenými plochami druhého kontaktu varistorů a prvního konce ohebného elektricky vodivého prostředku. V důsledku stárnutí varistorů dochází ke stoupání hodnoty relativně malých hodnot elektrického proudu tekoucího varistorem a proudovou dráhou, tedy i přes místo záměrného • · · * * » · · _·_· « přerušení proudové dráhy. V důsledku přepětí pak dochází ke zkratu varistoru, v důsledku čehož teče varistorem a proudovou dráhou, tedy i přes místo záměrného přerušení proudové dráhy, zkratový proud o hodnotách často i desítek ampér. Průchodem elektrického proudu a šířením tepla od varistoru dojde k ohřevu součástí proudové dráhy v místě záměrného přerušení proudové dráhy a dojde k roztavení pájky spojující druhý kontakt varistoru a první konec ohebného elektricky vodivého prostředku, tento pájený spoj ztratí pevnost a první konec ohebného elektricky vodivého prostředku je odpruženým posuvným prvkem odsunut klouzavým pohybem po povrchu druhého kontaktu varistoru a ve směru paralelním s rovinou plochy druhého kontaktu varistoru až do prostoru mimo kontakt s druhým kontaktem varistoru a dojde k přerušení proudové dráhy. Při použití tohoto řešení v obvodech se střídavým napětím nedochází při tomto rozpojení proudové dráhy, při kterém je pohyblivá rozpojovaná součást proudové dráhy postupně urychlována na konečnou rychlost odpojení, přičemž ještě po určitou dobu, kdy se již sice první konec ohebného elektricky vodivého prostředku klouzavě pohybuje za účelem odpojení neustále prochází elektrický proud mezi druhým kontaktem varistoru a prvním koncem ohebného elektricky vodivého prostředku, což je způsobeno přítomností roztavené pájky mezi nepohybujícím se druhým kontaktem varistoru a pohybujícím se prvním koncem ohebného elektricky vodivého prostředku, ke vzniku elektrického oblouku mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy ani při zkratu varistoru v důsledku přepětí, což je způsobeno především rychlosti, kterou má pohybující se první konec ohebného elektricky vodivého prostředku v okamžiku přerušení proudové dráhy, kdy velmi rychle narůstá izolační pevnost vzduchové mezery. Od pohybu odpruženého posuvného prvku je také odvozena optická a případně i dálková signalizace stavu zařízení pro přepěťovou ochranu. Při použití tohoto řešení ve stejnosměrných elektrických obvodech však při zkratu varistoru v důsledku přepětí, kdy proudovou dráhou prochází zkratový proud v desítkách ampér, dochází u těchto zařízení ke vzniku nekontrolovaného elektrického oblouku, což je dle bezpečnostních předpisů nepřípustné. Experimentálně bylo ověřeno, že u těchto zařízení nedochází ke vzniku nekontrolovaného elektrického oblouku při hodnotách proudu v jednotkách ampér, což však nevyhovuje požadavkům praxe.
Je také známo zařízení pro přepěťovou ochranu, které obsahuje proudovou dráhu s místem záměrného přerušení, které je vytvořeno jako přepínač proudové dráhy mezi větev s varistorem a zkratovou větev s tavnou pojistkou, kdy ve výchozím stavu je proudová dráha vedena přes větev s varistorem. Dojde-li v místě záměrného přerušení k rozpojení proudové dráhy, vznikne mezi rozpojovanými součástmi proudové dráhy elektrický oblouk a současně se pohyblivá část rozpojované proudové dráhy přesouvá do kontaktu s volným koncem zkratové větve s tavnou pojistkou, načež po spojení pohyblivé části rozpojované proudové dráhy s volným koncem zkratové větve s tavnou pojistkou se varistor zkratuje, zhasne výše uvedený elektrický oblouk a roztavením tavné pojistky se přeruší elektrický proud.
Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň minimalizovat nedostatky stavu techniky u stejnosměrných elektrických vedení, zejména u fotovoltaických zdrojů elektrického proudu, u kterých v případě zkratu varistoru dosahují protékající proudy hodnoty i desítek A..
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu je dosaženo způsobem přepěťové ochrany stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů elektrického proudu, jehož podstata spočívá v tom, že během rozpojování proudové dráhy v místě (X) se mezi rozpojovanými prvky proudové dráhy omezí hodnota elektrického proudu, čímž se potlačí vznik nekontrolovaného elektrického oblouku mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy.
Podstata zařízení pro přepěťovou ochranu stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů elektrického proudu, spočívá v tom, že místu (X) záměrného přerušení proudové dráhy je paralelně přiřazen kapacitor.
Tento vynález umožňuje jednoduchými a cenově dostupnými prostředky realizovat bezpečné přerušení proudové dráhy v zařízení pro přepěťovou ochranu stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména
fotovoltaických zdrojů elektrického proudu, a to jak při hodnotách proudu pod 10 A i nad 10 A, což vyhovuje požadavkům praxe a požadavkům návrhu (DRAFT) normy prEN 50539-11. Další výhodou je, že pouze po krátkou dobu ohřevu proudové dráhy v místě „X“ protéká zařízením pro přepěťovou ochranu elektrický proud a chráněný obvod, např. fotovoltaický zdroj elektrického proudu je po rozpojení proudové dráhy plně funkční. Další výhodou je, že není nutné zařazovat do proudové dráhy zařízení pro přepěťovou ochranu pojistku pro stejnosměrný proud, jako je tomu ve stavu techniky, protože pojistka pro stejnosměrný proud včetně držáku je poměrně drahá, takže vynález umožňuje mimo jiné snížit cenu zařízení pro přepěťovou ochranu. Další výhodou je, že kapacitor je po celou dobu životnosti zařízení pro přepěťovou ochranu bez napětí, čímž se zachovává jeho napěťová zatížitelnost po celou dobu životnosti zařízení pro přepěťovou ochranu. Napětí na kapacitoru totiž působí jen od okamžiku rozpojení proudové dráhy v místě X do okamžiku výměny varistorové vložky.
Výhodná provedení vynálezu, zejména konstrukce proudové dráhy zařízení pro přepěťovou ochranu, jsou popsána v popise příkladných provedení a jsou předmětem závislých patentových nároků.
Přehled obrázků na výkrese
Vynález je schematicky znázorněn na výkrese, kde ukazuje obr. 1 půdorys jednoho uspořádání zařízeni pro přepěťovou ochranu, obr. 1a příklad jiného uspořádání zařízení pro přepěťovou ochranu, obr. 2 příkladné provedeni místa X záměrného přerušení proudové dráhy zařízeni pro přepěťovou ochranu s paralelně přiřazeným kapacitorem, obr. 3a až 3d příkladné provedení místa X s paralelně přiřazeným kapacitorem a dočasným sériovým odporem a jednotlivé fáze součinnosti těchto prvků a obr. 4 časový průběh elektrického napětí a elektrického proudu při způsobu podle vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Způsob přepěťové ochrany stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů elektrického proudu, spočívá v tom, že se rozpojuje proudová dráha v místě záměrného přerušení proudové dráhy, přičemž se při tomto rozpojováni vytvoří v proudové dráze elektrické podmínky nepříznivé pro vznik nekontrolovaného elektrického oblouku, takže v okamžiku, kdy mezi rozpojovanými prvky proudové dráhy vznikne nenulová mezera, se omezí hodnota elektrického proudu v místě rozpojování, čímž se zabrání vzniku nekontrolovaného elektrického oblouku mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy. Hodnota elektrického proudu v místě rozpojování se omezí v důsledku zvýšení napětí přesměrováním toku elektrického proudu na paralelní proudovou dráhu tvořenou kapacitorem (kondenzátorem či skupinou kondenzátorů). Kapacitor představuje v okamžiku vzniku nenulové mezery mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy pouze nepatrný elektrický odpor, protože napětí na kapacitoru odpovídá stavu před vznikem nenulové mezery mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy a zvyšuje se v závislosti na kapacitě kapacitoru a velikosti proudu. Rychlost vzájemného vzdalování rozpojovaných částí proudové dráhy je přitom tak velká, že průrazná pevnost vzduchové mezery mezi vzájemně se vzdalujícími rozpojovanými částmi proudové dráhy roste rychleji, než napětí na kapacitoru, které roste vlivem nabíjení kapacitoru přitékajícím elektrickým nábojem z přesměrovaného toku elektrického proudu, a toto napětí roste až do výšky maximálního napětí zdroje stejnosměrného elektrického proudu.
Tohoto chování zařízení pro přepěťovou ochranu lze dosáhnout vhodnou konstrukcí zařízení pro přepěťovou ochranu s příslušným dimenzováním jednotlivých prvků.
Příkladné provedení zařízení pro přepěťovou ochranu stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů elektrického proudu, obsahuje krabičku 0, ve které jsou vestavěny jednotlivé funkční prvky zařízení pro přepěťovou ochranu. Zařízení pro přepěťovou ochranu obsahuje kontakty 00 pro připojení elektrických vodičů chráněného obvodu. Mezi kontakty 00 je v krabičce 0 uspořádána proudová dráha, ve které
je jako ochranný prvek zapojen alespoň jeden nelineární odporový prvek, například varistor 1. nebo skupina paralelně zapojených varistorů 1.
V proudové dráze je uspořádáno místo X záměrného přerušení proudové dráhy. Místo X je ve znázorněném příkladu provedení vytvořeno v místě styku horní plochy spodní elektrody 10 varistorů 1 a spodní plochy prvního konce ohebného elektrického vodiče 11. Obé tyto styčné plochy jsou spojeny pájkou 12. Funkce přerušení proudové dráhy v místě X je realizována teplotně iniciovaným odpojovacim zařízením 3, které je místu X přiřazeno, a které je ve znázorněném příkladu provedeni tvořeno odpruženým pohyblivým akčním členem, který vyvíjí na ohebný elektrický vodič 11 sílu F ve směru paralelně s horní plochou spodní elektrody 10 varistorů 1 a spodní plochou prvního konce ohebného elektrického vodiče 11. Síla F je buď vyvíjena přímo ve směru paralelně s horní plochou spodní elektrody 10 varistorů i a spodní plochou prvního konce ohebného elektrického vodiče 11 nebo v tomto směru působí, např. díky výrobním odchylkám apod., jako složka celkově působící síly. Síla F po roztavení pájky 12 v důsledku zvýšené teploty varistorů oddálí první konec ohebného elektrického vodiče 11 od spodní elektrody 10 varistorů 1_ smykovým působením na roztavenou pájku 12. tj. klouzavým pohybem prvního konce ohebného elektrického vodiče 11 po spodní elektrodě 10 varistorů 1, takže první konec ohebného elektrického vodiče 11 má v okamžiku vzniku nenulové mezery mezi ním a spodní elektrodou 10 varistorů 1_ již poměrně vysokou rychlost. Pájka 12 je roztavena a teplotně iniciované odpojovači zařízení 3 je iniciováno teplem, které jednak vyvíjí nelineární odporový prvek (varistor 1_) zařazený v proudové dráze, a které je také vyvíjeno průchodem elektrického proudu proudovou dráhou.
Teplotně iniciované odpojovači zařízení 3 je spřaženo s prostředky pro optickou a/nebo dálkovou signalizaci stavu zařízeni pro přepěťovou ochranu. Pro optickou signalizaci stavu zařízení pro přepěťovou ochranu je zařízení opatřeno výkyvnou pákou 4, která je spřažena s teplotně iniciovaným odpojovacim zařízením 3.
Na obr. 2 je proudové dráze zařízení pro přepěťovou ochranu v okolí místa X přiřazena paralelní proudová dráha 15 s kapacitorem 16. Kapacitor 16 • · · * · · · · »·« je paralelně k proudové dráze místem X zapojen mezi spodní elektrodou 10 varistoru 1 a nepohyblivou částí ohebného elektrického vodiče 11 až za prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11.
Na obr. 3a až 3d jsou proudové dráze zařízeni pro přepěťovou ochranu v okolí místa X přiřazeny paralelní proudová dráha 15 s kapacitorem 16 a sériový dočasný odporový prvek P, který má od okamžiku začátku klouzavého rozpojovacího pohybu prvního konce ohebného elektrického vodiče 11 delší dobu vedení elektrického proudu, než je doba vedení elektrického proudu proudovou dráhou přes místo X od okamžiku začátku klouzavého rozpojovacího pohybu prvního konce ohebného elektrického vodiče 11, kdy klouzavý rozpojovací pohyb je zahájen po roztavení pájky 12 působením síly F. Na konci spodní elektrody 10 varistoru 1 odlehlém od prvního konce ohebného elektrického vodiče 11 je elektricky vodivě připevněn pomocný elektrický vodič 13, který má významně větší elektrický odpor, než mají spodní elektroda 10 varistoru 1 a ohebný elektrický vodič 11, např. je tvořen páskem z nerezavějící oceli o malé tloušťce. Pomocný elektrický vodič 13 vede kolem spodní plochy spodní elektrody 10 varistoru 1 až do volného prostoru ve vzdálenosti A od hrany spodní elektrody 10 varistoru 1, kde je zakončen kontaktní hranou 130 situovanou ve volném prostoru za prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11 mimo kontakt s ohebným elektrickým vodičem 11 Vzdálenost A je přitom menši, než je délka prvního konce ohebného elektrického vodiče 11. Mezi pomocným elektrickým vodičem 13 a spodní elektrodou 10 varistoru 1 je, s výjimkou místa připojení pomocného elektrického vodiče 13 ke spodní elektrodě 10 varistoru 1, situována elektrická izolace 14, např. izolační folie. Kapacitor 16 je paralelně k proudové dráze místem X zapojen mezi spodní elektrodou 10 varistoru 1 a nepohyblivou částí ohebného elektrického vodiče 11 až za prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11.
Na obr. 3a je znázorněn stav plné funkce zařízení pro přepěťovou ochranu bez výskytu poruchového stavu. Pájka 12 je v tuhém stavu a drží první konec ohebného elektrického vodiče 11 a spodní elektrodu 10 varistoru 1 u sebe. Na kapacitoru 16 je napětí Uq.
·..··..· ·..··..· Ρ$5ρβ2ΡΖ
Na obr. 3b je znázorněn stav, kdy pájka 12 je již roztavena a odpružený pohyblivý akční člen teplotně iniciovaného odpojovacího zařízení 3 již začal odsouvat první konec ohebného elektrického vodiče 11 ve směru působení síly F paralelně s plochou spodní elektrody 10 varistoru 1. První konec ohebného elektrického vodiče 11 se pohybuje postupně narůstající rychlostí, přičemž je stále ještě v elektrickém kontaktu se spodní elektrodou 10 varistoru 1 a nově vstoupil do elektrického kontaktu s kontaktní hranou 130 pomocného elektrického vodiče 13. Na kapacítoru 16 je napětí UOi.
Na obr. 3c je znázorněn stav, kdy odpružený pohyblivý akční člen teplotně iniciovaného odpojovacího zařízení 3 jíž odsunul první konec ohebného elektrického vodiče 11 nadále narůstající rychlostí paralelně s plochou spodní elektrody 10 varistoru 1 zcela mimo elektrický kontakt se spodní elektrodou 10 varistoru 1, přičemž však první konec ohebného elektrického vodiče 11 zůstává v elektrickém kontaktu s kontaktní hranou 130 pomocného elektrického vodiče 13. Na kapacítoru 16 je napětí U2. Na obr. 3d je znázorněn stav úplného přerušení proudové dráhy zařízení pro přepěťovou ochranu v místě X, kdy odpružený pohyblivý akční člen teplotně iniciovaného odpojovacího zařízení 3 odsunul první konec ohebného elektrického vodiče 11 zcela mimo elektrický kontakt s kontaktní hranou 130 pomocného elektrického vodiče 13. Na kapacítoru 16 je napětí U3.
Funkce zařízení podle obr. 2 je taková, že jakmile dojde k výskytu přepětí, je toto eliminováno průchodem elektrického proudu přes varistor χ který se tím zahřívá, čímž se otepluje i spodní elektroda 10 varistoru L Jakmile se spodní elektroda 10 varistoru 2 oteplí na teplotu tavení pájky 12, tato se roztaví a uvolní pohyb odpruženého pohyblivého akčního členu teplotně iniciovaného odpojovacího zařízení 3 ve směru paralelním s plochou spodní elektrody 10 varistoru _1. Odpružený pohyblivý akční člen začne postupně se zvyšující rychlostí klouzavě posouvat první konec ohebného elektrického vodiče 11 po ploše spodní elektrody 10 varistoru 1, přičemž díky roztavené pájce 12 i nadále prochází mezi prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11 a spodní elektrodou 10 varistoru 1_ elektrický proud. Jakmile dojde ke vzniku nenulové mezery mezi prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11 a
spodní elektrodou 10 varistoru 1, dojde ke zvýšeni napětí mezi prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11 a spodní elektrodou 10 varistoru 1, čímž se protékající elektrický proud přesměruje do paralelní proudové dráhy 15 s kapacitorem 16, který v tomto okamžiku představuje pouze nepatrný elektrický odpor, protože napětí na kapacitoru 16 odpovídá stavu před vznikem nenulové mezery mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy a zvyšuje se v závislosti na kapacitě kapacitoru 16 a velikosti proudu. Díky klouzavému pohybu prvního konce ohebného elektrického vodiče 11 po ploše spodní elektrody 10 varistoru 1 má tento první konec ohebného elektrického vodiče 11 v okamžiku vzniku uvedené nenulové mezery již dostatečnou rychlost svého pohybu, takže při jeho dalším vzdalování od spodní elektrody 10 varistoru 1. roste vznikající mezera a s ni i její průrazná pevnost rychleji, než roste napětí na kapacitoru 16, které (napětí na kapacitoru 16) roste vlivem nabíjení kapacitoru 16 přitékajícím elektrickým nábojem z přesměrovaného toku elektrického proudu. Toto napětí na kapacitoru 16 roste až do hodnoty maximálního napětí zdroje stejnosměrného elektrického proudu. Při tomto uspořádání nedojde ani při hodnotách elektrického proudu řádově v desítkách ampér ke vzniku nekontrolovaného elektrického oblouku mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy v místě X záměrného přerušení proudové dráhy. Pod pojmem nekontrolovaný elektrický oblouk se rozumí déletrvající elektrický oblouk. Experimentálně bylo prokázáno, že při odpojování stejnosměrného proudu v hodnotách desítek Ampér zařízením podle předkládaného vynálezu došlo pouze ke vzniku jiskry mezi prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11 a spodní elektrodou 10 varistoru 2 v okamžiku vzniku nenulové mezery mezi prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11 a spodní elektrodou 10 varistoru 1. Nekontrolovaný elektrický oblouk nevznikl.
Funkce zařízení podle obr. 3a až 3d je následující. Zařízení je plné funkční, viz. obr. 3a, varistorem 1 neprochází žádný elektrický proud. Nedochází k žádnému pohybu jednotlivých prvků proudové dráhy. Jakmile dojde k výskytu přepětí, je toto eliminováno průchodem elektrického proudu přes varistor 1, který se tím zahřívá, čímž se otepluje i spodní elektroda 10 varistoru 1. Jakmile se spodní elektroda 10 varistoru 1 oteplí na teplotu tavení pájky 12, tato se roztaví a uvolní pohyb odpruženého pohyblivého akčního • · ····»· r ···
·..··..· ·..··„· Rfi&esžeř členu teplotně iniciovaného odpojovacího zařízení 3 ve směru paralelním s plochou spodní elektrody 10 varistoru χ Odpružený pohyblivý akční člen začne postupně se zvyšující rychlostí posouvat první konec ohebného elektrického vodiče 11 po ploše spodní elektrody 10 varistoru 1, přičemž díky roztavené pájce 12 i nadále prochází mezi vzájemně se pohybujícími prvky proudové dráhy, tj. mezi prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11 a spodní elektrodou 10 varistoru χ elektrický proud. Následně dojde k dotyku prvního konce ohebného elektrického vodiče 11 s kontaktní hranou 130 pomocného elektrického vodiče 13, přičemž první konec ohebného elektrického vodiče 11 je stále v elektricky vodivém styku se spodní elektrodou 10 varistoru X jak je znázorněno na obr. 3b. Vytvořením elektricky vodivého styku mezi prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11 a kontaktní hranou 130 pomocného elektrického vodiče 13 při zachování elektricky vodivého styku mezi prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11 a spodní elektrodou 10 varistoru χ dojde ke skokovému zvýšení elektrického odporu proudové dráhy v místě X, což má za následek, že tok elektrického proudu je přesměrováván přes kapacitor 16, který se nabíjí, napětí UOi 2 Uo a proudovou dráhou přes místo X protéká pouze zlomek původní hodnoty elektrického proudu. Dalším posouváním prvního konce ohebného elektrického vodiče 11, obr. 3c, se zruší elektricky vodivé spojení prvního konce ohebného elektrického vodiče 11 a spodní elektrody 10 varistoru χ, takže místo X je rozpojeno, většina elektrického proudu protéká přes kapacitor 16, který se nabíjí, napětí U2 > UOi 2 Uo, ale současně je napětí U2 < Uobi (obloukové napětí), takže nedojde ke vzniku nekontrolovaného elektrického oblouku mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy v místě X. Dalším posouváním prvního konce ohebného elektrického vodiče χΐ, obr. 3d, se zruší i elektricky vodivé spojení prvního konce ohebného elektrického vodiče 11 a kontaktní hrany 130 pomocného elektrického vodiče 13. přičemž pohybující se první konec ohebného elektrického vodiče 11 má takovou rychlost svého pohybu, že izolační pevnost vzduchové mezery mezi prvním koncem ohebného elektrického vodiče 11 a kontaktní hranou 130 pomocného elektrického vodiče 13 rychle roste a nedojde ke vzniku nekontrolovaného elektrického oblouku. Je zřejmé, že u provedení podle obr. 3a až 3d dojde ke zvýšení celkového odporu proudové dráhy, čímž se zvětší .:.PS3682CZ přerozdělení proudu mezi proudovou dráhou v místě X a paralelní proudovou dráhou 15 s kapacitorem 16.
Jak je vidět z obr. 4, dosáhne se způsobem a zařízením podle tohoto vynálezu účinného omezení podmínek nutných pro vznik (nekontrolovaného) 5 elektrického oblouku mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy, protože při nárůstu napětí dojde k významnému poklesu hodnoty elektrického proudu.
Průmyslová využitelnost
Vynález je využitelný při přepěťové ochraně stejnosměrných elektrických 10 obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů stejnosměrného elektrického proudu.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (10)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob přepěťové ochrany stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů elektrického proudu, při kterém se v zařízení pro přepěťovou ochranu rozpojí proudová dráha v místě (X) záměrného přerušení proudové dráhy, vyznačující se tím, že během rozpojování proudové dráhy v místě (X) se mezi rozpojovanými prvky proudové dráhy omezí hodnota elektrického proudu, čímž se potlačí vznik nekontrolovaného elektrického oblouku mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že hodnota elektrického proudu mezi rozpojovanými prvky proudové dráhy se omezí přesměrováním toku elektrického proudu přes paralelně přiřazený kapacitor (16).
  3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi rozpojovanými prvky proudové dráhy se při rozpojování vytváří mezera nejméně takovou rychlostí, při které je nárůst průrazné pevnosti vzduchové mezery mezi rozpojovanými částmi proudové dráhy větší, než je nárůst napětí na kapacitoru (16).
  4. 4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že během rozpojování proudové dráhy v místě (X) se připojí sériový dočasný odporový prvek (P), čímž se zvýší přerozdělení toku elektrického proudu mezi rozpojovanými prvky proudové dráhy a kapacitor (16).
  5. 5. Zařízení pro přepěťovou ochranu stejnosměrných elektrických obvodů s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdrojů elektrického proudu, které obsahuje kontakty (00) pro připojení elektrických vodičů chráněného obvodu, mezi kontakty (00) je uspořádána proudová dráha s alespoň jedním varistorem (1), mezi varistorem (1) a jedním kontaktem (00) je vytvořeno místo (X) záměrného přerušeni proudové dráhy s pájeným spojem plochy pevného prvku proudové dráhy a plochy pohyblivého prvku proudové dráhy, místu (X) záměrného přerušení proudové dráhy je přiřazeno teplotně iniciované odpojovači zařízení (3) s odpruženým pohyblivým akčním členem, který na pohyblivý prvek proudové dráhy vyvíjí sílu (F) ve směru paralelně s rovinou pájeného spoje plochy pevného prvku proudové dráhy a plochy pohyblivého prvku proudové dráhy, vyznačující se tím, že místu (X) záměrného přerušení proudové dráhy je paralelně přiřazen kapacitor (16).
  6. 6. Zařízeni podle nároku 5, vyznačující se tím, že kapacitor (16) je paralelně k proudové dráze zapojen mezi spodní elektrodou (10) varistoru (1) a nepohyblivou částí ohebného elektrického vodiče (11) za prvním koncem ohebného elektrického vodiče (11).
  7. 7. Zařízeni podle nároku 5, vyznačující se tím, že místu (X) záměrného přerušení proudové dráhy je přiřazen dočasný sériový odpor (P).
  8. 8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že dočasný sériový odpor (P) je tvořen pomocným elektrickým vodičem (13), který je na jednom svém konci elektricky vodivě spojen se spodní elektrodou (10) varistoru (1) a na svém druhém konci je opatřen kontaktní hranou (130) situovanou ve vzdálenosti (A) od spodní elektrody (10) varistoru (1) ve volném prostoru za prvním koncem ohebného elektrického vodiče (11) mimo kontakt s ohebným elektrickým vodičem (11), přičemž vzdálenost (A) je menši, než je délka prvního konce ohebného elektrického vodiče (11).
  9. 9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že pomocný elektrický vodič (13) je tvořen ocelovým páskem z nerezavějící oceli o malé tloušťce.
  10. 10. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 8 nebo 9, vyznačující se tím, že mezi pomocným elektrickým vodičem (13) a spodní elektrodou (10) varistoru (1) je, s výjimkou místa připojeni pomocného elektrického vodiče (13) ke spodní elektrodě (10) varistoru (1), situována elektrická izolace (14).
CZ20100440A 2010-06-03 2010-06-03 Zpusob prepetové ochrany stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdroju elektrického proudu a zarízení pro prepetovou ochranu stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltai CZ2010440A3 (cs)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10164827.7A EP2393088B1 (en) 2010-06-03 2010-06-03 Method and device for overvoltage protection of direct-current electrical circuits with currents even in tens of amperes, especially of photovoltaic sources of electric current
CZ20100440A CZ2010440A3 (cs) 2010-06-03 2010-06-03 Zpusob prepetové ochrany stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdroju elektrického proudu a zarízení pro prepetovou ochranu stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltai
PCT/IB2010/001951 WO2011151668A1 (en) 2010-06-03 2010-08-02 Method of overvoltage protection of direct-current electrical circuits with currents even in tens of amperes, especially of photovoltaic sources of electric current, and a device for overvoltage protection of direct-current electrical circuits with currents even in tens of amperes, especially of photovoltaic sources of electric current

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20100440A CZ2010440A3 (cs) 2010-06-03 2010-06-03 Zpusob prepetové ochrany stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdroju elektrického proudu a zarízení pro prepetovou ochranu stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltai

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2010440A3 true CZ2010440A3 (cs) 2011-12-14

Family

ID=42342511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20100440A CZ2010440A3 (cs) 2010-06-03 2010-06-03 Zpusob prepetové ochrany stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdroju elektrického proudu a zarízení pro prepetovou ochranu stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltai

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2393088B1 (cs)
CZ (1) CZ2010440A3 (cs)
WO (1) WO2011151668A1 (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015149870A1 (de) * 2014-04-04 2015-10-08 Siemens Aktiengesellschaft Kommutierungsschaltung
TW201742095A (zh) * 2017-08-29 2017-12-01 Pao Hsuan Chen 保護元件

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE877335C (de) * 1944-06-28 1953-05-21 Siemens Ag Einrichtung zum Unterbrechen von Gleichstromkreisen
SE361379B (cs) * 1972-03-21 1973-10-29 Asea Ab
US5606299A (en) * 1995-11-14 1997-02-25 Eaton Corporation Modular surge suppressor
JP2004014241A (ja) * 2002-06-05 2004-01-15 Toshiba Corp 直流遮断装置
BRPI0611123A2 (pt) 2005-05-04 2010-11-09 Kiwa Spol Sr O proteção para sobretensão
US7839257B2 (en) 2005-08-05 2010-11-23 Kiwa Spol. S.R.O. Overvoltage protection with status signalling
DE102005040432A1 (de) * 2005-08-25 2007-03-01 Rwth Aachen Strombegrenzender Schalter
DE202007018507U1 (de) 2007-01-04 2008-09-11 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Überspannungsschutzeinrichtung für den Einsatz in Gleichstromnetzen, insbesondere für Photovoltaik-Anlagen
CZ2007167A3 (cs) 2007-02-28 2008-09-10 Kiwa Spol. S R. O. Prepetová ochrana

Also Published As

Publication number Publication date
EP2393088A1 (en) 2011-12-07
EP2393088B1 (en) 2021-04-28
WO2011151668A1 (en) 2011-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101521074B1 (ko) 직류 고전압을 스위칭하기 위한 개폐기
US8861157B2 (en) Surge arrestor comprising at least one arrester element
US11159013B2 (en) Disconnection and switch-over device for overvoltage protection, particularly for DC systems
CN105684120B (zh) 保护器件
CN106663566B (zh) 保护设备
CN103703534A (zh) 具有转盘且具有用于延长过压元件的寿命的额外的电子组装的冗余过压电路断路器
CN107851527B (zh) 用于进行直流电流中断的隔离开关
CN107533926B (zh) 旁路开关、提供导电路径的方法和功率系统
CN206878453U (zh) 电池保护装置和电池系统
CN103748651A (zh) 熔断器
RU2008103879A (ru) Устройство защиты от перенапряжения с подвижным контактом, содержащее средство селективного отключения
TW201943167A (zh) 三相突波保護裝置
CZ2010440A3 (cs) Zpusob prepetové ochrany stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltaických zdroju elektrického proudu a zarízení pro prepetovou ochranu stejnosmerných elektrických obvodu s proudy i v desítkách A, zejména fotovoltai
US10229774B2 (en) Varistor with an isolating arrester
CN103931064B (zh) 用于断开两个连接点之间的电连接的方法和电路装置
CN105009246B (zh) 用于过电压保护的断开和切换装置
EP2587604A1 (en) A fault protection device
CN105428174B (zh) 旨在集成于电路中的切断件及包括该切断件的组件
CN200956352Y (zh) 带热脱扣装置的浪涌保护器
JP5112128B2 (ja) Ｓｐｄ活線分離装置
CZ292211B6 (cs) Zařízení pro přepěťovou ochranu koncového zařízení elektrické sítě
EP3594979A1 (en) Apparatus to switch a led
CZ303073B6 (cs) Zarízení pro prepetovou ochranu
HK1174440A1 (en) Surge protection element
HK1174440B (en) Surge protection element