DE202020005752U1

DE202020005752U1 - Mobile activation device

Info

Publication number: DE202020005752U1
Application number: DE202020005752.5U
Authority: DE
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2020-01-13
Filing date: 2020-01-13
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2030-01-14

Abstract

Mobile Freischalteinrichtung (2) für eine photovoltaische Energieerzeugungsanlage (1), die in eine Aufnahme (6) der Energieerzeugungsanlage (1) einsetzbar ist, wobei die Aufnahme (6) zwei mit jeweils einer Gleichstromleitung (DC+, DC-) der Energieerzeugungsanlage (1) verbundene Adapterkontakte (7) und einen mit Erdpotential verbundenen Adaptererdkontakt (8) aufweist, wobei den Adapterkontakten (7) zugeordnete Freischaltkontakte (9) und ein dem Adaptererdkontakt (8) zugeordneter Erdungskontakt (10) beim Einsetzen der Freischalteinrichtung (2) in die Aufnahme (6) mit den zugeordneten Adapterkontakten (7) und Adaptererdkontakt (8) elektrisch verbunden werden, umfassend:
- einen ersten Schalter (15), über den die Freischaltkontakte (9) miteinander elektrisch verbindbar sind,
- einen zweiten Schalter (14), über den einer der Freischaltkontakte (9) mit dem Erdungskontakt (10) verbindbar ist, und
- eine Betätigungsvorrichtung (11) zum Wechsel des ersten Schalters (15) und des zweiten Schalters (14) zwischen einer ersten Stellung, in der beide Schalter geöffnet sind, und einer zweiten Stellung, in der beide Schalter geschlossen sind, so dass in der zweiten Stellung die Gleichstromleitungen (DC+, DC-) miteinander kurzgeschlossen und mit Erdpotential verbunden sind.

Mobile release device (2) for a photovoltaic power generation system (1), which can be inserted into a receptacle (6) of the power generation system (1), the receptacle (6) having two direct current lines (DC+, DC-) each of the power generation system (1) connected adapter contacts (7) and an adapter ground contact (8) connected to ground potential, with the adapter contacts (7) assigned release contacts (9) and the adapter ground contact (8) assigned ground contact (10) when the release device (2) is inserted into the receptacle ( 6) are electrically connected to the associated adapter contacts (7) and adapter ground contact (8), comprising:
- a first switch (15) via which the release contacts (9) can be electrically connected to one another,
- A second switch (14) via which one of the release contacts (9) can be connected to the grounding contact (10), and
- An actuating device (11) for changing the first switch (15) and the second switch (14) between a first position in which both switches are open and a second position in which both switches are closed, so that in the second Position the direct current lines (DC+, DC-) are short-circuited with one another and connected to earth potential.

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Freischalteinrichtung für eine photovoltaische Energieerzeugungsanlage. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Sammelbox und einen Wechselrichter mit einer Adaptervorrichtung zur Aufnahme der mobilen Freischalteinrichtung.The invention relates to a mobile release device for a photovoltaic power generation system. Furthermore, the invention relates to a collection box and an inverter with an adapter device for accommodating the mobile switch-off device.

In photovoltaischen Energieerzeugungsanlagen wird Sonnenlicht in elektrische Energie umgewandelt und typischerweise als Wechselstrom in ein Energieverteilungsnetz eingespeist. Hierzu weist eine Energieerzeugungsanlage eine Vielzahl von Solarmodulen auf, die das Sonnenlicht in Gleichstromleistung umwandeln. Durch eine Reihenschaltung kann ein String gebildet werden, der eine gewünschte Ausgangsspannung aufweist, die bei aktuellen Freiflächenanlagen Werte bis zu 1500 Volt annehmen kann. Gleichzeitig können eine Vielzahl von Strings parallelgeschaltet werden, so dass sich deren Ströme addieren und gesammelt einem DC-Eingang eines Wechselrichters zugeführt werden. Zur Parallelschaltung mehrerer Strings werden Sammelboxen in die Energieerzeugungsanlage integriert, die mehrere DC-Eingänge zum Anschluss eines Strings und einen DC-Ausgang zur Bereitstellung der Summenströme der angeschlossenen Strings aufweisen. Sammelboxen weisen hierzu häufig weitere Elemente auf, beispielsweise Strom- oder Spannungssensoren, oder Trennschalter zum selektiven Trennen von Strings, die an einem der DC-Eingänge der Sammelbox angeschlossen sind. Weitere Trennschalter können auch im Wechselrichter vorgesehen sein. Da die Trennschalter in der Lage sein müssen, einen hohen Laststrom bei hoher Trennspannung schalten zu können, bei der beispielsweise Lichtbögen auftreten, sind solche Trennschalter ein bedeutender Kostenfaktor in Energieerzeugungsanlagen. Daher ist man bemüht, die Anzahl der Schaltorgane in einer Energieerzeugungsanlage so gering wie möglich zu halten.In photovoltaic power generation systems, sunlight is converted into electrical energy and is typically fed into a power distribution grid as alternating current. For this purpose, a power generation plant has a large number of solar modules that convert the sunlight into direct current power. By connecting in series, a string can be formed that has a desired output voltage, which can assume values of up to 1500 volts in current free-field systems. At the same time, a large number of strings can be connected in parallel so that their currents add up and are collected and fed to a DC input of an inverter. To connect several strings in parallel, collector boxes are integrated into the power generation system, which have several DC inputs for connecting a string and a DC output for providing the total currents of the connected strings. For this purpose, collection boxes often have additional elements, for example current or voltage sensors, or circuit breakers for selectively isolating strings that are connected to one of the DC inputs of the collection box. Further isolating switches can also be provided in the inverter. Since the circuit breakers must be able to switch a high load current at a high disconnection voltage, at which arcing occurs, for example, such circuit breakers are a significant cost factor in power generation plants. Efforts are therefore being made to keep the number of switching elements in a power generation plant as small as possible.

Zur Durchführung von Wartungsarbeiten an einer Energieerzeugungsanlage ist es erforderlich, sicherzustellen, dass keine während der Wartung berührbaren Teile eine gefährliche Spannung aufweisen. Hierzu können grundsätzlich die vorhandenen Trennschalter eingesetzt werden, wobei dann aber alle Solarmodule abgetrennt werden müssen.In order to carry out maintenance work on a power generation system, it is necessary to ensure that no parts that can be touched during maintenance have a dangerous voltage. In principle, the existing isolating switches can be used for this, but then all solar modules must be disconnected.

Sofern nicht alle Solarmodule durch Trennschalter vom Wechselrichter getrennt werden können, oder auch zusätzlich zu einer Trennung der Solarmodule, ist ein alternatives Vorgehen erforderlich. Hierbei werden in einer sogenannten Freischalteinrichtung die Gleichstromleitungen, die die Solarmodule mit dem Wechselrichter verbinden, kurzgeschlossen und mit Erdpotential verbunden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Gleichstromleitungen kein gefährliches Potential aufweisen. Sicherheitsvorkehrungen müssen in diesem Fall aber sicherstellen, dass der Kurzschluss beziehungsweise die Verbindung mit Erdpotential nicht vor Ende der Wartungsarbeiten versehentlich oder durch einen Defekt der Kurzschlussvorrichtung aufgehoben wird.If not all solar modules can be separated from the inverter by means of a circuit breaker, or in addition to separating the solar modules, an alternative procedure is required. In this case, the DC lines that connect the solar modules to the inverter are short-circuited and connected to ground potential in a so-called disconnection device. This ensures that the direct current lines do not have any dangerous potential. In this case, however, safety precautions must ensure that the short circuit or the connection to ground potential is not eliminated before the end of the maintenance work, either accidentally or due to a defect in the short-circuit device.

Eine Spannungsreduzierung innerhalb einer Energieerzeugungsanlage ist auch im Rahmen von Normen (beispielsweise im National Electrical Code NEC 2014) bei Eintreten bestimmter Betriebssituationen gefordert. Hierzu werden Rapid Shutdown Devices (RSD) eingesetzt wie sie beispielsweise in der Schrift US 9 742 194 B2 beschrieben sind.A voltage reduction within a power generation system is also required within the framework of standards (for example in the National Electrical Code NEC 2014) when certain operating situations occur. For this purpose, Rapid Shutdown Devices (RSD) are used, such as those described in the document U.S. 9,742,194 B2 are described.

Eine solche, die Sicherheitsanforderungen erfüllende Freischalteinrichtung ist ebenfalls aufwändig und teuer. Aus diesem Grund besteht der Wunsch, diese nicht als fester Bestandteil der Energieerzeugungsanlage vorsehen zu müssen, wenn Normen deren dauerhaftes Vorhandensein nicht explizit fordern.Such a release device that meets the safety requirements is also complicated and expensive. For this reason, there is a desire not to have to provide these as a fixed component of the power generation system if standards do not explicitly require their permanent presence.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Freischalteinrichtung aufzuzeigen, die ein sicheres Freischalten einer Energieerzeugungsanlage ermöglicht, aber nicht fester Bestandteil einer Energieerzeugungsanlage ist, so dass sie beispielsweise von einem Servicetechniker mitgebracht, kurzfristig in der Energieerzeugungsanlage installiert, aktiviert und nach Abschluss der Wartungsarbeiten wieder deaktiviert und mitgenommen werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a switch-off device that enables a power generation system to be switched off safely, but is not an integral part of a power generation system, so that it can be brought by a service technician, for example, installed in the power generation system for a short time, activated and activated again after the maintenance work has been completed can be deactivated and taken away.

Eine erfindungsgemäße Freischalteinrichtung weist die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 auf. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Eine erfindungsgemäße Sammelbox beziehungsweise ein erfindungsgemäßer Wechselrichter weist eine Aufnahme zum Einsetzen einer erfindungsgemäßen Freischalteinrichtung auf.An enabling device according to the invention has the features of independent claim 1 . Preferred embodiments are described in the dependent claims. A collection box according to the invention or an inverter according to the invention has a receptacle for inserting an isolating device according to the invention.

Eine erfindungsgemäße mobile Freischalteinrichtung für eine photovoltaische Energieerzeugungsanlage ist in eine Aufnahme der Energieerzeugungsanlage einsetzbar, wobei die Aufnahme zwei mit jeweils einer Gleichstromleitungen der Energieerzeugungsanlage verbundene Adapterkontakte und einen mit Erdpotential verbundenen Adaptererdkontakt aufweist. Die mobile Freischalteinrichtung weist den Adapterkontakten zugeordnete Freischaltkontakte und ein dem Adaptererdkontakt zugeordneter Erdungskontakt auf, die beim Einsetzen der Freischalteinrichtung in die Aufnahme mit den zugeordneten Adapterkontakten und Adaptererdkontakt elektrisch verbunden werden. Weiterhin umfasst die Freischalteinrichtung einen ersten Schalter, über den die Freischaltkontakte miteinander elektrisch verbindbar sind, einen zweiten Schalter, über den einer der Freischaltkontakte mit dem Erdungskontakt verbindbar ist, und eine Betätigungsvorrichtung zum Wechsel des ersten Schalters und des zweiten Schalters zwischen einer ersten Stellung, in der beide Schalter geöffnet sind, und einer zweiten Stellung auf, in der beide Schalter geschlossen sind, so dass in der zweiten Stellung die Gleichstromleitungen miteinander kurzgeschlossen und mit Erdpotential verbunden sind. In diesem Schaltzustand kann sichergestellt werden, dass die Gleichstromleitungen ein ungefährliches Potential aufweisen, so dass Wartungsarbeiten an der Energieerzeugungsanlage gefahrlos möglich sind. Durch die Möglichkeit, die mobile Freischalteinrichtung einzusetzen und zu entnehmen, benötigt die Energieerzeugungsanlage keine fest installierte, kostspielige Freischalteinrichtung. Stattdessen kann das Wartungspersonal die Freischalteinrichtung mit sich führen und jeweils an der zu wartenden Energieerzeugungsanlage einsetzen.A mobile switch-off device according to the invention for a photovoltaic power generation system can be used in a receptacle of the power generation system, the receptacle having two adapter contacts each connected to a DC line of the power generation system and an adapter earth contact connected to ground potential. The mobile release device has release contacts assigned to the adapter contacts and a ground contact assigned to the adapter ground contact, which are electrically connected to the assigned adapter contacts and adapter ground contact when the release device is inserted into the receptacle. Furthermore, the release device includes a first switch, via which the release contacts can be electrically connected to one another, and a second switch ter, via which one of the release contacts can be connected to the grounding contact, and an actuating device for changing the first switch and the second switch between a first position in which both switches are open and a second position in which both switches are closed, so that in the second position the DC lines are shorted together and connected to ground potential. In this switching state, it can be ensured that the DC lines have a harmless potential, so that maintenance work on the power generation system can be carried out without risk. Due to the possibility of inserting and removing the mobile switch-off device, the power generation system does not require a permanently installed, expensive switch-off device. Instead, the maintenance personnel can carry the isolating device with them and use it on the power generation system to be serviced.

Bevorzugt weist die mobile Freischalteinrichtung eine Verriegelungsvorrichtung auf, die ein Einsetzen in die und eine Entnahme aus der Aufnahme nur in der ersten Stellung ermöglicht, also wenn beide Schalter geöffnet sind. Somit kann der Kurzschluss der Gleichstromleitungen nicht durch ein Einsetzen der Freischalteinrichtung in einer unerwünschten Schalterstellung verursacht beziehungsweise durch eine Entnahme der Freischalteinrichtung in einer unerwünschten Schalterstellung aufgehoben werden, was die Betriebssicherheit der Freischalteinrichtung erhöht. Zusätzlich kann ein Wechsel zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung gesperrt sein, wenn die Freischalteinrichtung nicht ordnungsgemäß in die Aufnahme eingesetzt ist, also wenn eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen den Freischaltkontakten und den zugeordneten Adapterkontakten beziehungsweise dem Erdungskontakt und dem zugeordneten Adaptererdkontakt nicht gewährleistet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Betätigungsvorrichtung eine mechanische Verriegelung gegen einen unautorisierten Wechsel der Stellung aufweisen, im einfachsten Fall eine Öse, in die ein Vorhängeschloss eingehakt werden kann.The mobile release device preferably has a locking device which allows insertion into and removal from the receptacle only in the first position, ie when both switches are open. Thus, the short circuit of the DC lines cannot be caused by inserting the disconnection device in an undesired switch position or canceled by removing the disconnection device in an undesired switch position, which increases the operational reliability of the disconnection device. In addition, a change between the first position and the second position can be blocked if the isolating device is not properly inserted into the receptacle, i.e. if a reliable electrical connection between the isolating contacts and the associated adapter contacts or the grounding contact and the associated adapter grounding contact is not guaranteed. In addition or as an alternative, the actuating device can have a mechanical lock to prevent an unauthorized change of position, in the simplest case an eyelet into which a padlock can be hooked.

Zur weiteren Steigerung der Betriebssicherheit der Freischalteinrichtung kann jeder Freischaltkontakt zwei elektrisch miteinander verbundene Teilkontakte umfassen, denen jeweils zwei Adapterteilkontakte zugeordnet sind, die mit der gleichen Gleichstromleitung verbunden sind. Ergänzend oder alternativ können der erste Schalter und/oder der zweite Schalter jeweils zwei parallele Teilschalter aufweisen.To further increase the operational reliability of the disconnection device, each disconnection contact can comprise two partial contacts which are electrically connected to one another and which are each assigned two adapter partial contacts which are connected to the same DC line. In addition or as an alternative, the first switch and/or the second switch can each have two parallel sub-switches.

Zusätzlich kann die Freischalteinrichtung eine Fehlerstromvorrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, zu Beginn eines Wechsels der Betätigungsvorrichtung von der ersten Stellung in die zweite Stellung einen Fehlerstromwert von einem der Freischaltkontakte zum Erdungskontakt für eine vorgegebene Zeitdauer zu erzeugen, wobei die Zeitdauer größer als eine Auslösedauer einer Fehlerstromschutzschaltung der Energieerzeugungsanlage bei Vorliegen eines Fehlerstrom in Höhe des Fehlerstromwerts ist. Aufgabe der Fehlerstromvorrichtung ist es, die Fehlerstromschutzschaltung der Energieerzeugungsanlage auszulösen und dadurch eine Trennung der Energieerzeugungsanlage vom Netz zu erreichen, falls die Energieerzeugungsanlage zu diesem Zeitpunkt noch mit einem Netz verbunden ist. Im Falle einer bestehenden Netzverbindung kann sonst ein Kurzschlussstrom zwischen den Gleichstromleitungen entstehen, der die Energieerzeugungsanlage oder die Freischalteinrichtung beschädigen würde.In addition, the isolating device can have a residual current device which is set up to generate a residual current value from one of the isolating contacts to the grounding contact for a specified period of time at the beginning of a change of the actuating device from the first position to the second position, the period of time being longer than a tripping period of a Residual current protection circuit of the power generation system in the presence of a residual current in the amount of the residual current value. The task of the residual current device is to trigger the residual current protection circuit of the power generation system and thereby separate the power generation system from the grid if the power generation system is still connected to a grid at this point in time. In the case of an existing grid connection, a short-circuit current can otherwise occur between the DC lines, which would damage the power generation system or the isolating device.

In einer bevorzugten Ausführung der Freischalteinrichtung ist die Betätigungsvorrichtung dazu eingerichtet, beim Wechsel von der ersten in die zweite Stellung den ersten Schalter vor dem zweiten Schalter zu schließen. Hierdurch wird zunächst ein Kurzschluss zwischen den Gleichstromleitungen erzeugt, und dann erst werden die Gleichstromleitungen geerdet. Eine Zeitdauer zwischen dem Kurzschließen der Gleichstromleitungen und dem Erden der kurzgeschlossenen Gleichstromleitungen kann durch die Ausführung der Betätigungsvorrichtung in bekannter Weise vorgegeben werden.In a preferred embodiment of the release device, the actuating device is set up to close the first switch before the second switch when changing from the first to the second position. This first creates a short circuit between the DC lines, and only then are the DC lines grounded. A period of time between the short-circuiting of the DC lines and the grounding of the short-circuited DC lines can be specified in a known manner by the design of the actuating device.

Die Betätigungsvorrichtung kann beispielsweise eine motorische oder eine manuelle Betätigungsvorrichtung sein.The actuating device can be, for example, a motorized or a manual actuating device.

Vorteilhaft weist die Freischalteinrichtung eine optische Anzeige auf. Die optische Anzeige kann hierbei beispielsweise den Betriebszustand der Freischalteinrichtung, einen über den ersten Schalter fließenden Strom oder einen über den zweiten Schalter fließenden Strom anzeigen. Auf diese Weise kann leicht überprüft werden, ob die Energieerzeugungsanlage sich in einem sicheren Zustand zur Durchführung von Wartungsarbeiten befindet.The release device advantageously has a visual display. In this case, the visual display can display, for example, the operating state of the disconnection device, a current flowing through the first switch, or a current flowing through the second switch. In this way it is easy to check whether the power generation plant is in a safe state for carrying out maintenance work.

Da beim Betätigen der Freischalteinrichtung eine kurzzeitige hohe Belastung der Komponenten der Freischalteinrichtung, insbesondere des ersten und zweiten Schalters entsteht, die zu einem Verschleiß führen können, kann die Freischalteinrichtung einen Zähler zur Erfassung der Anzahl der Wechsel der Betätigungsvorrichtung aufweisen. Dieser Zähler kann ablesbar ausgeführt sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Betätigungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass ein Wechsel von der ersten Stellung in die zweite Stellung gesperrt wird, wenn ein vorgegebener Zählerstand erreicht ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass eine Freischalteinrichtung eingesetzt wird, die bereits einem Verschleiß ausgesetzt war, der einen sicheren Betrieb nicht mehr gewährleistet. Bei Erreichen des vorgegebenen Zählerstandes kann eine Überholung oder Überprüfung der Freischalteinrichtung durchgeführt werden, die ein Zurücksetzten des Zählers erlaubt.Since actuating the release device causes a short-term high load on the components of the release device, in particular the first and second switch, which can lead to wear, the release device can have a counter for recording the number of times the actuating device has been changed. This counter can be designed so that it can be read. However, it is also conceivable that the actuating device is set up in such a way that a change from the first position to the second position is blocked when a predetermined counter reading is reached. In this way it can be prevented that a free switch equipment is used that has already been subjected to wear and tear that no longer guarantees safe operation. When the specified counter reading is reached, the release device can be overhauled or checked, which allows the counter to be reset.

Um Informationen zum Betriebszustand der Freischalteinrichtung auch über eine Entfernung erfassbar zu machen, die ein Ablesen der optischen Anzeige nicht mehr erlaubt, kann die Freischalteinrichtung weiterhin eine Signalvorrichtung zur Erzeugung eines von der Stellung der Betätigungsvorrichtung abhängigen Signals umfassen. Das Signal kann beispielsweise ein Funksignal sein, das von einer Empfangseinrichtung empfangen werden kann, die der Wartungstechniker mit sich führt.In order to make information on the operating status of the release device also detectable from a distance that no longer allows the optical display to be read, the release device can also include a signaling device for generating a signal dependent on the position of the actuating device. The signal can be, for example, a radio signal that can be received by a receiving device that the maintenance technician carries with him.

In einer vorteilhaften Ausführung weist eine erfindungsgemäße Freischalteinrichtung weiterhin eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung einer Kontaktqualität der Freischaltkontakte, des Erdungskontakts, von Kontakten des ersten Schalters und/oder von Kontakten des zweiten Schalters auf, wobei die Überwachungsvorrichtung insbesondere Sensoren zur Bestimmung einer Kontakttemperatur und/oder einer über einen Kontakt abfallenden Spannung aufweist. Die Signalvorrichtung kann in diesem Fall auch zur Erzeugung eines von der Kontaktqualität abhängigen Signals eingerichtet sein.In an advantageous embodiment, a disconnection device according to the invention also has a monitoring device for monitoring a contact quality of the disconnection contacts, the grounding contact, contacts of the first switch and/or contacts of the second switch, the monitoring device having in particular sensors for determining a contact temperature and/or a has a contact dropping voltage. In this case, the signaling device can also be set up to generate a signal dependent on the contact quality.

Um Kurzschlussströme zu verringern, kann die Freischalteinrichtung weiterhin eine Entladeschaltung umfassen, die eingerichtet ist zum kontrollierten Abbau einer zwischen den Freischaltkontakten anliegenden Spannung bei Wechsel der Betätigungsvorrichtung von der ersten Stellung in die zweite Stellung, bevor die zweite Stellung eingenommen wird. Eine Entladeschaltung kann beispielsweise durch einen Bremschopper, also einen getaktet betriebenen Widerstand, realisiert sein.In order to reduce short-circuit currents, the disconnection device can also include a discharge circuit that is set up for the controlled reduction of a voltage present between the disconnection contacts when the actuating device changes from the first position to the second position, before the second position is assumed. A discharge circuit can be implemented, for example, by a brake chopper, that is to say a resistor operated in a clocked manner.

Zur Vermeidung von Lichtbögen beim Öffnen der Schalter können Lichtbogen-Löschvorrichtungen wie beispielsweise die in der Schrift DE 102 25 259 A1 offenbarte verwendet werden.To avoid arcing when the switches are opened, arc-extinguishing devices such as those in reference DE 102 25 259 A1 disclosed are used.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Sammelbox eine Aufnahme zum Einsetzen einer vorstehend beschriebenen Freischalteinrichtung auf. Es ist aber auch denkbar, einen Wechselrichter mit einer Aufnahme zum Einsetzen einer vorstehend beschriebenen Freischalteinrichtung auszustatten.In a further aspect of the invention, a collection box has a receptacle for inserting a release device described above. However, it is also conceivable to equip an inverter with a receptacle for inserting a disconnection device as described above.

Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe von Figuren dargestellt, von denen

1 eine erste erfindungsgemäße Ausführung einer Freischalteinrichtung und
2 eine zweite erfindungsgemäße Ausführung einer Freischalteinrichtung zeigen.

The invention is illustrated below with the aid of figures, of which

1 a first embodiment of an activation device according to the invention and
2 show a second inventive embodiment of a disconnection device.

1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführung einer mobilen Freischalteinrichtung 2, die in eine Aufnahme 6 einer Komponente einer Energieerzeugungsanlage einsetzbar ist. Die Komponente der Energieerzeugungsanlage weist Gleichstromleitungen DC+, DC- der Energieerzeugungsanlage auf und kann beispielsweise eine Sammelbox oder ein Wechselrichter sein. Innerhalb der Aufnahme 6 sind zwei Adapterkontakte 7 und ein Adaptererdkontakt 8 vorgesehen, die derart angeordnet sind, dass bei Einsetzen der Freischalteinrichtung 2 ein elektrischer Kontakt zwischen den Adapterkontakten 7 und korrespondierenden Freischaltkontakten 9 der Freischalteinrichtung 2, beziehungsweise zwischen dem Adaptererdkontakt 8 und einem Erdungskontakt 10 der Freischalteinrichtung 2 hergestellt wird. Die Adapterkontakte 7 sind jeweils mit unterschiedlichen Gleichstromleitungen DC+, DC- verbunden, so dass über die Freischalteinrichtung 2 ein Kurzschluss zwischen den Gleichstromleitungen DC+, DC- herstellbar ist. Der Adaptererdkontakt 8 ist mit Erdpotential verbunden. 1 shows a first embodiment according to the invention of a mobile disconnection device 2, which can be inserted into a receptacle 6 of a component of a power generation plant. The component of the power generation plant has direct current lines DC+, DC- of the power generation plant and can be a collection box or an inverter, for example. Two adapter contacts 7 and one adapter ground contact 8 are provided within the receptacle 6, which are arranged in such a way that when the isolating device 2 is inserted, an electrical contact is established between the adapter contacts 7 and corresponding isolating contacts 9 of the isolating device 2, or between the adapter ground contact 8 and a grounding contact 10 of the Activation device 2 is produced. The adapter contacts 7 are each connected to different direct current lines DC+, DC-, so that a short circuit can be produced between the direct current lines DC+, DC- via the isolating device 2 . The adapter earth contact 8 is connected to earth potential.

Weiterhin weist die Aufnahme 6 Verriegelungsaufnahmen 16 auf, in die Elemente einer Verriegelungsvorrichtung 12 der Freischalteinrichtung 2 eingreifen können, um eine Entnahme der Freischalteinrichtung 2 aus der Aufnahme 6 abhängig vom Schaltzustand der Freischalteinrichtung 2 mechanisch blockieren zu können. Insbesondere kann eine Entnahme der Freischalteinrichtung 2 nur erfolgen, wenn der erste Schalter 15 und der zweite Schalter 14 geöffnet sind. Die Adapterkontakte 7 sind hierbei berührsicher ausgeführt, damit diese bei entnommener Freischalteinrichtung 2 nicht berührt werden können.Furthermore, the receptacle 6 has locking receptacles 16 into which elements of a locking device 12 of the disconnection device 2 can engage in order to be able to mechanically block removal of the disconnection device 2 from the receptacle 6 depending on the switching state of the disconnection device 2 . In particular, the disconnection device 2 can only be removed if the first switch 15 and the second switch 14 are open. The adapter contacts 7 are designed to be safe to touch, so that they cannot be touched when the release device 2 is removed.

Die mobile Freischalteinrichtung 2 umfasst eine Betätigungsvorrichtung 11, über die ein erster Schalter 15 und ein zweiter Schalter 14 betätigt werden können. Hierbei ist der erste Schalter 15 auf einer Seite mit einem ersten Freischaltkontakt 9 und auf der anderen Seite mit einem zweiten Freischaltkontakt 9 verbunden, so dass über den ersten Schalter 15 die Gleichstromleitungen DC+, DC- kurzgeschlossen werden können. Der zweite Schalter 14 ist auf einer Seite mit einem der Freischaltkontakte 9 und auf der anderen Seite mit dem Erdungskontakt 10 verbunden, so dass ein Erdschluss der korrespondierenden Gleichstromleitung erzeugt werden kann.The mobile activation device 2 includes an actuating device 11, via which a first switch 15 and a second switch 14 can be actuated. In this case, the first switch 15 is connected on one side to a first disconnect contact 9 and on the other side to a second disconnect contact 9, so that the direct current lines DC+, DC- can be short-circuited via the first switch 15. The second switch 14 is connected to one of the disconnect contacts 9 on one side and to the ground contact 10 on the other side, so that a ground fault of the corresponding DC line can be generated.

Die Betätigungsvorrichtung 11 kann eine mechanische Vorrichtung, beispielsweise ein Drehknopf oder Hebel, oder eine motorische oder elektromechanische Betätigungsvorrichtung sein. Die beiden Schalter 14, 15 können gemeinsam oder nacheinander betätigt werden. Insbesondere kann der erste Schalter 14 nach dem zweiten Schalter 15 betätigt werden. Die Schalter 14, 15 können mechanische Schalter, elektromechanische Schalter, Halbleiterschalter oder eine Kombination aus den genannten Schaltertypen sein.The actuating device 11 can be a mechanical device, for example a knob or lever, or a motor or electromechanical actuating device. The two switches 14, 15 can be used together or be pressed one after the other. In particular, the first switch 14 can be actuated after the second switch 15 . The switches 14, 15 can be mechanical switches, electromechanical switches, semiconductor switches or a combination of the switch types mentioned.

Optional kann die Freischalteinrichtung 2 eine Fehlerstromvorrichtung 13, beispielsweise in Form einer Stromquelle, aufweisen. Mit deren Hilfe kann ein gewünschter Fehlerstrom zwischen einer der Gleichstromleitungen und Erdpotential erzeugt werden. Ein solcher erzeugter Fehlerstrom kann vor dem Schließen der beiden Schalter 14, 15 mit dem Ziel erzeugt werden, eine Fehlerstromschutzvorrichtung der Energieerzeugungsanlage auszulösen, damit sich die Energieerzeugungsanlage von einem angeschlossenen Netz vor dem Kurzschließen der Gleichstromleitungen DC+, DC- trennt, sofern die Netzverbindung zu diesem Zeitpunkt besteht.The disconnecting device 2 can optionally have a residual current device 13, for example in the form of a current source. With their help, a desired fault current can be generated between one of the DC lines and earth potential. Such a generated residual current can be generated before the two switches 14, 15 are closed with the aim of triggering a residual current protective device of the power generation system so that the power generation system disconnects from a connected network before the direct current lines DC+, DC- are short-circuited, provided that the network connection to this time exists.

Eine Steuerung 17 kann die Schaltprozesse innerhalb der Freischalteinrichtung 2 steuern und/oder überwachen. Hierzu können beispielsweise der Zeitablauf der Betätigung der Fehlerstromvorrichtung 13, der Betätigung des ersten und des zweiten Schalters 14,15, eine Erfassung von Temperatur-, Strom- oder Spannungswerten innerhalb der Freischalteinrichtung 2, eine Anzeige des Schaltzustandes der Freischalteinrichtung 2 über Elemente einer Anzeige 18 und/oder eine datentechnische Kommunikation über die Steuerung 17 koordiniert werden. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 17 beispielsweise mit einem Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage kommunizieren, damit der Wechselrichter unmittelbar vor einem Wechsel der Freischalteinrichtung von der ersten in die zweite Stellung die angeschlossenen Solargeneratoren in einen spannungsreduzierten oder sogar spannungsfreien Betriebspunkt versetzt, wodurch eine Schaltbelastung der Freischalteinrichtung reduziert werden kann.A controller 17 can control and/or monitor the switching processes within the disconnection device 2 . For this purpose, for example, the timing of the actuation of the fault current device 13, the actuation of the first and the second switch 14, 15, a detection of temperature, current or voltage values within the isolating device 2, a display of the switching state of the isolating device 2 via elements of a display 18 and/or a data communication via the controller 17 can be coordinated. In one embodiment, the controller 17 can, for example, communicate with an inverter of the power generation system, so that the inverter puts the connected solar generators into a voltage-reduced or even voltage-free operating point immediately before the disconnection device changes from the first to the second position, thereby reducing the switching load on the disconnection device can.

Die elektrische Versorgung der Steuerung 17 kann beispielsweise aus einer Batterie (nicht gezeigt) erfolgen, die bevorzugt über eine über den ersten Schalter 15 abfallende Spannung geladen werden kann.The electrical supply of the controller 17 can be provided, for example, from a battery (not shown), which can preferably be charged via a voltage drop across the first switch 15 .

Um die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen mobilen Freischalteinrichtung 2 zu erhöhen, können der erste und/oder der zweite Schalter 14, 15 redundant als parallele Teilschalter ausgeführt sein. Ebenso können redundante Adapterkontakte 7 beziehungsweise redundante Freischaltkontakte 9 vorgesehen sein, um einen zuverlässigen dauerhaften Kurzschluss der Gleichstromleitungen DC+, DC- durch die Freischalteinrichtung 2 sicherzustellen. Eine solche Ausführung ist in 2 veranschaulicht.In order to increase the operational reliability of the mobile disconnection device 2 according to the invention, the first and/or the second switch 14, 15 can be designed redundantly as parallel partial switches. Likewise, redundant adapter contacts 7 or redundant isolating contacts 9 can be provided in order to ensure a reliable permanent short circuit of the direct current lines DC+, DC- through the isolating device 2 . Such an implementation is in 2 illustrated.

BezugszeichenlisteReference List

22: Freischalteinrichtungrelease device
55: Gleichstromleitungdirect current line
66: Aufnahmerecording
77: Adapterkontaktadapter contact
88th: Adaptererdkontaktadapter ground contact
99: Freischaltkontaktrelease contact
1010: Erdungskontaktground contact
1111: Betätigungsvorrichtungoperating device
1212: Verriegelungsvorrichtunglocking device
1313: Fehlerstromvorrichtungresidual current device
1414: SchalterSwitch
1515: SchalterSwitch
1616: Verriegelungsaufnahmelocking receptacle
1717: Steuerungsteering
1818: Anzeigeadvertisement

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 9742194 B2 [0005]
DE 10225259 A1 [0020]

Claims

Activation device (2) after claim 1 , further comprising a locking device (12) which allows insertion into and removal from the receptacle (6) only in the first position.

Activation device (2) after claim 2 , wherein a change between the first position and the second position is blocked if the release device (2) is not properly inserted into the receptacle (6).

Activation device (2) according to one of the preceding claims, in which each activation contact (9) comprises two partial contacts which are electrically connected to one another and which are each assigned two adapter partial contacts which are connected to the same DC line.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, in which the first switch (14) has two parallel sub-switches.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, further comprising a fault current device (13) which is set up to, at the beginning of a change of the actuating device (11) from the first position to the second position, a fault current value from one of the disconnect contacts (9) to the to produce a grounding contact (10) for a predetermined period of time, the period of time being greater than a tripping period of a residual current protection circuit of the power generation system (1) when there is a residual current in the amount of the residual current value.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, wherein the actuating device (11) is set up to close the first switch (15) before the second switch (14) when changing from the first to the second position.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, in which the actuating device (11) is a motor-driven actuating device.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, in which the actuating device (11) is a manual actuating device.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, further comprising a visual display (18) of a current flowing via the first switch.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, further comprising a visual display (18) of a current flowing via the second switch.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, further comprising a visual display (18) for the operating state of the activation device (2).

Activation device (2) according to one of the preceding claims, further comprising a counter for recording the number of times the actuating device (11) has been changed.

Activation device (2) after claim 12 , wherein the actuating device (11) is set up such that a change from the first position to the second position is blocked when a predetermined counter reading is reached.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, further comprising a signaling device for generating a signal which is dependent on the position of the actuating device.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, further comprising a monitoring device for monitoring a contact quality of the activation contacts, des Grounding contact, contacts of the first switch and/or contacts of the second switch, the monitoring device having in particular sensors for determining a contact temperature and/or a voltage drop across a contact.

Activation device (2) after claim 15 , as far as related to Claim 14 , wherein the signaling device is further set up to generate a signal dependent on the contact quality.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, in which the actuating device (11) has a mechanical locking mechanism to prevent an unauthorized change of position.

Activation device (2) according to one of the preceding claims, further comprising a discharge circuit set up to reduce a voltage present between the activation contacts (9) when the actuating device (11) changes from the first position to the second position before the second position is assumed.

Collection box with a receptacle (6) for inserting an activation device (2) according to one of the preceding claims.

Inverter with a receptacle (6) for inserting a disconnection device (2) according to one of Claims 1 until 19 .