EP3245697A1 - Method and device for eliminating an electric arc in a multi-phase system - Google Patents

Method and device for eliminating an electric arc in a multi-phase system

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Publication number
EP3245697A1
EP3245697A1 EP16700436.5A EP16700436A EP3245697A1 EP 3245697 A1 EP3245697 A1 EP 3245697A1 EP 16700436 A EP16700436 A EP 16700436A EP 3245697 A1 EP3245697 A1 EP 3245697A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switches
arc
phases
detected
controller
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16700436.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Hauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Intelligent Power Ltd
Original Assignee
Eaton Industries Austria GmbH
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 Eaton Industries Austria GmbH filed Critical Eaton Industries Austria GmbH
Publication of EP3245697A1 publication Critical patent/EP3245697A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H02H7/222—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear
    • H02B13/065—Means for detecting or reacting to mechanical or electrical defects
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015—Using arc detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/083—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for three-phase systems

Definitions

  • the invention relates to a method for extinguishing an arc in a
  • Multi-phase system in which at least one short-circuit switch is closed when an arc is detected.
  • the invention relates to a device for extinguishing an arc in a polyphase system by means of a plurality of switches, which are connected between the phases of the polyphase system such that a short circuit path between phases can be switched.
  • Such a method and apparatus are known in principle and are used, for example, in electrical installations, in order to protect people and / or the plant itself against the destructive effects of a short-circuited arc or at least to mitigate its effects. For example, animals or even
  • dropping tool as well as (damp) dirt reduce the insulation or the spark gap between two conductors at different voltage potential such that such an arc is formed. Due to the sometimes very high resulting currents may cause violent explosions due to the heating up in a short time air.
  • This object is achieved by a method of the type mentioned, in which with the closing of the switch, a short circuit is generated only between those phases between which an arc is detected.
  • the object of the invention is also achieved with a device of the type mentioned, in which
  • the switches are individually controllable and
  • the presented device can basically be freely installed on an electrical system, but it is advantageous if it is installed in a control cabinet.
  • switches are connected in a triangle. In this way, only a single switch must be closed to extinguish an arc burning between two phases. With two arcs between each two phases only two switches must be closed.
  • the device has a plurality of current sensors connected to the control, one of which is assigned to one respective phase is. Similarly, it is advantageous if an arc is detected with the aid of a plurality of current sensors, one of which is assigned to a respective one phase. In this way, an arc can be accurately located, that is, it can be determined between which phases an arc burns. It is also advantageous if the device is one with the controller
  • an arc is detected by means of a light sensor, in particular with a single light sensor.
  • a light sensor With the aid of a light sensor, it can be determined whether there is an extraordinary bright light in the electrical system (for example in a control cabinet) which can be assigned to an electric arc. In this way, the probability of false triggering can be reduced.
  • the device has a plurality of light sensors connected to the control, of which one each is associated with one phase. Similarly, it is beneficial to use an arc with the help of several
  • Light sensors is detected, one of which is assigned to a respective one phase. In this way, an arc can also be accurately located, that is, it can be determined between which phases an arc burns.
  • the housing may also have all the necessary connections for the control, so for example, connections for current sensors, light sensors and other controlled switches (for example, the device upstream NC).
  • Fig. 1 shows an exemplary apparatus for extinguishing an arc in one
  • Fig. 1 shows an apparatus 1 for extinguishing an arc X in one
  • Multi-phase system 2 with the aid of several individually controllable switch S1 ..S3, which are connected between the phases L1 ..L3 of the polyphase system 2 such that a short-circuit path between phases L1 ..L3 is switchable.
  • the switches S1 ..S3 are connected via the connecting rail 3 in the star.
  • the star point is free in this example, but it could also be connected to a (not shown) neutral conductor. It would also be conceivable, however, that the switches S1 ..S3 are connected in a triangle.
  • the switches S1 ..S3 are formed in the example as a semiconductor switch. Specifically, each switch S1 ..S3 has two anti-parallel arranged thyristors, with which both the positive and the negative half-wave of an alternating current
  • switches S1 ..S3 could also be constructed of other semiconductors, for example of IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor), or else designed as (mechanical) switching contacts.
  • IGBTs Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the device 1 has one with the switches S1 ..S3, the device 1 has one with the switches S1 ..S3, the device 1 has one with the switches S1 ..S3, the device 1 has one with the switches S1 ..S3, the device 1 has one with the switches S1 ..S3, the device 1 has one with the switches S1 ..S3, the device 1 has one with the switches S1 ..S3, the device 1 has one with the
  • Switches S1 ..S3 connected control 4 which is adapted to generate a short circuit only between those phases L1 ..L3, between which an arc X is detected.
  • Switch S1 ..S3 in particular all switches S1 ..S3, in a common
  • Housing a short-circuit switch may be arranged.
  • the Control 4 may be arranged in the common housing.
  • the components mentioned can also be accommodated in separate housings.
  • a plurality of current sensors 11... 13 connected to the controller 4 are provided, of which one each is assigned to one phase L 1 .L 3.
  • a light sensor 5 connected to the controller 4 is also provided. In the example shown specifically, only a single light sensor 5 connected to the controller 5 is provided. However, it is also conceivable that the arrangement has several connected to the controller 4
  • the current sensors 11 and 12 measure one
  • Short-circuit current which is detected by the controller 4.
  • the controller 4 controls the two switches S1 and S2 to extinguish the arc X.
  • the switch S3 remains open. For two arcs X between each two phases L1 ..L3 or arcs between all three phases L1 ..L2, however, all switches S1 ..S3 would be closed.
  • this phenomenon should be taken into account, so that the switch is not destroyed by overvoltage.
  • the upstream switches S4..S6 are opened in the event of a fault. This can, as shown in the figure, be taken over by the controller 4, or the switches S4..S6 are opened in case of overcurrent by a self-sufficient controller.
  • the switches S4..S6 can in particular as
  • Overcurrent protection switch may be formed.
  • the downstream switches S7..S9 can also be opened. This is particularly useful if there are memories in the downstream network with large amounts of electrical energy (for example, capacitances, inductances, accumulators), which are high even when the switches S4..S6 are open
  • Switches S1 ..S3 an all-pole short circuit switched.

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

The invention relates to a device (1) for eliminating an electric arc (X) in a multi-phase system (2) with the aid of a plurality of switches (S1..S3), by means of which a short-circuit path can be switched between phases (L1..L3). The switches (S1..S3) can be controlled individually, and the device (1) has a controller (4) which is connected to the switches (S1..S3) and is arranged to produce a short-circuit only between those phases (L1..L3) between which an electric arc (X) is detected. The invention further relates to a method for eliminating an electric arc (X), wherein a short-circuit is only produced between those phases (L1..L3) between which an electric arc (X) is detected.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Löschen eines Lichtbogens in einem  Method and device for extinguishing an arc in one
Mehrphasensystem Multiphase system
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löschen eines Lichtbogens in einem The invention relates to a method for extinguishing an arc in a
Mehrphasensystem, bei dem zumindest ein Kurzschlussschalter bei Erkennung eines Lichtbogens geschlossen wird. Zudem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Löschen eines Lichtbogens in einem Mehrphasensystem mit Hilfe mehrerer Schalter, welche derart zwischen die Phasen des Mehrphasensystems geschaltet sind, dass ein Kurzschlusspfad zwischen Phasen schaltbar ist. Multi-phase system in which at least one short-circuit switch is closed when an arc is detected. In addition, the invention relates to a device for extinguishing an arc in a polyphase system by means of a plurality of switches, which are connected between the phases of the polyphase system such that a short circuit path between phases can be switched.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise in elektrischen Anlagen eingesetzt, um etwa Menschen und/oder die Anlage selbst vor den zerstörerischen Auswirkungen eines durch einen Kurzschluss verursachten Lichtbogens zu schützen oder um wenigstens dessen Auswirkungen abzumildern. Beispielsweise können Tiere oder auch Such a method and apparatus are known in principle and are used, for example, in electrical installations, in order to protect people and / or the plant itself against the destructive effects of a short-circuited arc or at least to mitigate its effects. For example, animals or even
herunterfallendes Werkzeug sowie (feuchter) Schmutz die Isolation beziehungsweise die Funkenstrecke zwischen zwei Leitern auf unterschiedlichem Spannungspotential derart herabsetzen, dass ein solcher Lichtbogen entsteht. Durch die teils sehr hohen resultierenden Ströme kann es zu heftigen Explosionen aufgrund der sich in kurzer Zeit aufheizenden Luft kommen. dropping tool as well as (damp) dirt reduce the insulation or the spark gap between two conductors at different voltage potential such that such an arc is formed. Due to the sometimes very high resulting currents may cause violent explosions due to the heating up in a short time air.
Häufig werden elektrische Anlagen daher auf das Auftreten eine solchen Frequently, electrical systems are therefore on the occurrence of such
Störlichtbogens überwacht. Wird ein solcher erkannt, dann wird ein Alarmsignal ausgegeben, beziehungsweise ein Schaltsignal zum Schließen eines Kurzschluss- Schalters, welcher einen Dreiphasen-Kurzschluss erzeugt. Dies hat einerseits zur Folge, dass der Lichtbogen rasch gelöscht wird, andererseits auch, dass sehr hohe Ströme in den Zuleitungen auftreten, welche einen übergeordneten Internal arc monitoring. If such is detected, then an alarm signal is output, or a switching signal for closing a short circuit switch, which generates a three-phase short circuit. This has the consequence that the arc is extinguished quickly, on the other hand, that very high currents occur in the supply lines, which is a parent
Überstromschalter auslösen, der letztlich die gefährdete Stelle vom Netz trennt. Zu dieser Thematik sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich einige Veröffentlichungen bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 44 38 593 A1 dazu eine Anordnung mit drei im Stern geschalteten Paaren antiparalleler Thyristoren. Mit Hilfe der Thyristoren ist die Schaltung eines Dreiphasenkurzschlusses und die Löschung eines Lichtbogens möglich. Für die Wiederinbetriebnahme brauchen die Thyristor- Schalter nur geöffnet werden, ein Austausch von Elementen ist dazu in der Regel nicht nötig. Overcurrent switch trigger, which ultimately separates the vulnerable point from the network. In principle, some publications are known from the prior art on this subject. For example, DE 44 38 593 A1 discloses an arrangement with three star-connected pairs of antiparallel thyristors. With the help of the thyristors the circuit of a three-phase short circuit and the extinction of an arc is possible. For the restart, the thyristor switches need only be opened, an exchange of elements is usually not necessary.
Problematisch ist allerdings, dass die Thyristoren aufgrund der extremen Belastung schnell degradieren und schon nach einigen Schaltspielen unbrauchbar werden. Unter Umständen kann dies auch schon nach einem Schaltspiel der Fall sein. The problem, however, is that the thyristors degrade quickly due to the extreme load and become unusable after a few switching cycles. Under certain circumstances, this may also be the case after a switching game.
Generell gilt dies natürlich auch für andere Halbleiterschalter und Of course, this also applies to other semiconductor switches and
Kurzschlussschalter mit mechanischen Schaltkontakten. Short-circuit switch with mechanical switching contacts.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
Eine Aufgabe ist es daher, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte It is therefore an object, an improved method and an improved
Vorrichtung zum Löschen eines Lichtbogens anzugeben. Insbesondere soll die Einsatzdauer von Kurzschlussschaltern verlängert werden. Specify device for extinguishing an arc. In particular, the duration of use of short circuit breakers should be extended.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem mit dem Schließen des Schalters ein Kurzschluss nur zwischen jenen Phasen erzeugt wird, zwischen denen ein Lichtbogen detektiert wird. Die Aufgabe der Erfindung wird auch mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der This object is achieved by a method of the type mentioned, in which with the closing of the switch, a short circuit is generated only between those phases between which an arc is detected. The object of the invention is also achieved with a device of the type mentioned, in which
die Schalter einzeln ansteuerbar sind und  the switches are individually controllable and
die Vorrichtung eine mit den Schaltern verbundene Steuerung aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Kurzschluss nur zwischen jenen Phasen zu erzeugen, zwischen denen ein Lichtbogen detektiert wird.  the device has a controller connected to the switches, which is arranged to generate a short circuit only between those phases between which an arc is detected.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen werden bei Auftreten eines Lichtbogens nur jene Schalter belastet, die auch tatsächlich zum Löschen des Lichtbogens benötigt werden. Schalter, die nicht zum Löschen des Lichtbogens benötigt werden, werden dagegen nicht unnötig belastet, so wie dies im Stand der Technik der Fall ist. Die Einsatzdauer eines Kurzschlussschalters kann damit deutlich verlängert werden, wodurch auch Wartungen inklusive der damit verbundenen Ausserbetriebnahmen der mit dem Kurzschlussschalter geschützten elektrischen Anlage seltener auftreten. Zudem werden auch die Zuleitungen zu der elektrischen Anlage geschont. Generell kann der Schalter als mechanischer Schaltkontakt ausgebildet sein oder als Halbleiterschalter, insbesondere aus (antiparallel geschalteten) Thyristoren oder IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor). By the proposed measures only those switches are charged when an arc occurs, which are actually required to extinguish the arc. Switches that are not needed to extinguish the arc, however, are not unnecessarily burdened, as is the case in the prior art. The The service life of a short-circuit switch can thus be significantly extended, whereby maintenance including the associated shutdown of protected with the short-circuit switch electrical system occur less frequently. In addition, the supply lines to the electrical system are spared. In general, the switch can be designed as a mechanical switching contact or as a semiconductor switch, in particular from (anti-parallel connected) thyristors or IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor).
Die präsentierte Vorrichtung kann grundsätzlich frei an einer elektrischen Anlage verbaut sein, vorteilhaft ist es jedoch, wenn diese in einem Schaltschrank eingebaut ist. The presented device can basically be freely installed on an electrical system, but it is advantageous if it is installed in a control cabinet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren. Further advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims and from the description in conjunction with the figures.
Vorteilhaft ist es, wenn die Schalter der Vorrichtung im Stern geschaltet sind, wobei der Sternpunkt mit Neutralleiter verbunden sein oder frei sein kann. Dadurch ist die an einem Schalter im Kurzschlussfall anliegende Spannung relativ klein, It is advantageous if the switches of the device are connected in star, wherein the neutral point can be connected to neutral or can be free. As a result, the voltage applied to a switch in the event of a short circuit is relatively small,
nämlich 230 V In einem 230 V-System. Günstig ist es in dem gegebenen Fall nun, wenn bei einer Detektion eines Lichtbogens zwischen zwei Phasen nur die beiden mit den Phasen verbundenen Schalter geschlossen werden. Damit wird eine unnötige Beanspruchung des verbleibenden dritten Schalters vermieden. Werden bei im Stern geschalteten Schaltern zwei Lichtbögen zwischen je zwei Phasen detektiert, dann werden vorteilhaft alle Schalter geschlossen, um den Lichtbogen sicher löschen zu können. namely 230 V in a 230 V system. It is favorable in the given case now, if in a detection of an arc between two phases only the two switches connected to the phases are closed. This avoids unnecessary stress on the remaining third switch. If two arcs between two phases are detected in the star-connected switches, then advantageously all switches are closed in order to delete the arc safely.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Schalter im Dreieck geschaltet sind. Auf diese Weise muss zum Löschen eines zwischen zwei Phasen brennenden Lichtbogens nur ein einziger Schalter geschlossen werden. Bei zwei Lichtbögen zwischen je zwei Phasen müssen lediglich zwei Schalter geschlossen werden. It is also advantageous if the switches are connected in a triangle. In this way, only a single switch must be closed to extinguish an arc burning between two phases. With two arcs between each two phases only two switches must be closed.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Vorrichtung mehrere mit der Steuerung verbundene Stromsensoren aufweist, von denen je einer je einer Phase zugeordnet ist. Gleichermaßen ist es von Vorteil, wenn ein Lichtbogen mit Hilfe mehrerer Stromsensoren detektiert wird, von denen je einer je einer Phase zugeordnet ist. Auf diese Weise kann ein Lichtbogen genau lokalisiert werden, das heißt es kann festgestellt werden, zwischen welchen Phasen ein Lichtbogen brennt. Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Vorrichtung einen mit der Steuerung It is furthermore advantageous if the device has a plurality of current sensors connected to the control, one of which is assigned to one respective phase is. Similarly, it is advantageous if an arc is detected with the aid of a plurality of current sensors, one of which is assigned to a respective one phase. In this way, an arc can be accurately located, that is, it can be determined between which phases an arc burns. It is also advantageous if the device is one with the controller
verbundenen Lichtsensor, insbesondere einen einzigen mit der Steuerung connected light sensor, in particular a single with the controller
verbundenen Lichtsensor aufweist. Gleichermaßen ist es von Vorteil, wenn ein Lichtbogen mit Hilfe eines Lichtsensors detektiert wird, insbesondere mit einem einzigen Lichtsensor. Mit Hilfe eines Lichtsensors kann festgestellt werden, ob in der elektrischen Anlage (z.B. in einem Schaltschrank) außergewöhnlich helles Licht auftritt, das einem Lichtbogen zugeordnet werden kann. Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit von Fehlauslösungen verringert werden. having connected light sensor. Similarly, it is advantageous if an arc is detected by means of a light sensor, in particular with a single light sensor. With the aid of a light sensor, it can be determined whether there is an extraordinary bright light in the electrical system (for example in a control cabinet) which can be assigned to an electric arc. In this way, the probability of false triggering can be reduced.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Vorrichtung mehrere mit der Steuerung verbundene Lichtsensoren aufweist, von denen je einer je einer Phase zugeordnet ist. Gleichermaßen ist es von Vorteil, wenn ein Lichtbogen mit Hilfe mehrererIt is furthermore advantageous if the device has a plurality of light sensors connected to the control, of which one each is associated with one phase. Similarly, it is beneficial to use an arc with the help of several
Lichtsensoren detektiert wird, von denen je einer je einer Phase zugeordnet ist. Auf diese Weise kann ein Lichtbogen ebenfalls genau lokalisiert werden, das heißt es kann festgestellt werden, zwischen welchen Phasen ein Lichtbogen brennt. Light sensors is detected, one of which is assigned to a respective one phase. In this way, an arc can also be accurately located, that is, it can be determined between which phases an arc burns.
Günstig ist es, wenn mehrere Schalter, insbesondere alle Schalter, in einem gemeinsamen Gehäuse eines Kurzschlussschalters angeordnet sind. Dadurch ergibt sich ein kompakter Aufbau der offenbarten Vorrichtung. Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn auch die Steuerung in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders kompakter und It is advantageous if a plurality of switches, in particular all switches, are arranged in a common housing of a short-circuit switch. This results in a compact construction of the disclosed device. It is particularly favorable in this context, although the controller is arranged in the common housing. This results in a particularly compact and
übersichtlicher Aufbau. Im Speziellen kann das Gehäuse auch alle für die Steuerung nötigen Anschlüsse aufweisen, also zum Beispiel Anschlüsse für Stromsensoren, Lichtsensoren und weitere anzusteuernde Schalter (beispielsweise der Vorrichtung vorgelagerte Öffner). clear structure. In particular, the housing may also have all the necessary connections for the control, so for example, connections for current sensors, light sensors and other controlled switches (for example, the device upstream NC).
An dieser Stelle wird angemerkt, dass sich die zum vorgestellten Verfahren offenbarten Varianten und die daraus resultierenden Vorteile gleichermaßen auf die Vorrichtung zum Löschen eines Lichtbogens in einem Mehrphasensystem beziehen und umgekehrt. It should be noted at this point that the variants disclosed for the presented method and the resulting advantages are equally applicable to the Obtain apparatus for extinguishing an arc in a multiphase system and vice versa.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in der schematischen Figur der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei: The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figure of the drawing. It shows:
Fig. 1 eine beispielhafte Vorrichtung zum Löschen eines Lichtbogens in einem Fig. 1 shows an exemplary apparatus for extinguishing an arc in one
Dreiphasensystem.  Three-phase system.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Löschen eines Lichtbogens X in einem Fig. 1 shows an apparatus 1 for extinguishing an arc X in one
Mehrphasensystem 2 mit Hilfe mehrerer einzeln ansteuerbarer Schalter S1 ..S3, welche derart zwischen die Phasen L1 ..L3 des Mehrphasensystems 2 geschaltet sind, dass ein Kurzschlusspfad zwischen Phasen L1 ..L3 schaltbar ist. In dem gezeigten Beispiel sind die Schalter S1 ..S3 über die Verbindungsschiene 3 im Stern geschaltet. Der Sternpunkt ist in diesem Beispiel frei, er könnte aber auch mit einem (nicht dargestellten) Neutralleiter verbunden sein. Denkbar wäre aber natürlich auch, dass die Schalter S1 ..S3 im Dreieck geschaltet sind. Weiterhin sind die Schalter S1 ..S3 in dem Beispiel als Halbleiterschalter ausgebildet. Konkret weist jeder Schalter S1 ..S3 zwei antiparallel angeordnete Thyristoren auf, mit denen sowohl die positive als auch die negative Halbwelle eines Wechselstroms Multi-phase system 2 with the aid of several individually controllable switch S1 ..S3, which are connected between the phases L1 ..L3 of the polyphase system 2 such that a short-circuit path between phases L1 ..L3 is switchable. In the example shown, the switches S1 ..S3 are connected via the connecting rail 3 in the star. The star point is free in this example, but it could also be connected to a (not shown) neutral conductor. It would also be conceivable, however, that the switches S1 ..S3 are connected in a triangle. Furthermore, the switches S1 ..S3 are formed in the example as a semiconductor switch. Specifically, each switch S1 ..S3 has two anti-parallel arranged thyristors, with which both the positive and the negative half-wave of an alternating current
kurzgeschlossen werden können. Selbstverständlich könnten die Schalter S1 ..S3 auch aus anderen Halbleitern aufgebaut sein, beispielsweise aus IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor), oder aber auch als (mechanische) Schaltkontakte ausgebildet sein. can be shorted. Of course, the switches S1 ..S3 could also be constructed of other semiconductors, for example of IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor), or else designed as (mechanical) switching contacts.
Zusätzlich zu den Schaltern S1 ..S3 weist die Vorrichtung 1 eine mit den In addition to the switches S1 ..S3, the device 1 has one with the
Schaltern S1 ..S3 verbundene Steuerung 4 auf, die dazu eingerichtet ist, einen Kurzschluss nur zwischen jenen Phasen L1 ..L3 zu erzeugen, zwischen denen ein Lichtbogen X detektiert wird. Switches S1 ..S3 connected control 4, which is adapted to generate a short circuit only between those phases L1 ..L3, between which an arc X is detected.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante können mehrere Schalter der In an advantageous embodiment, several switches of
Schalter S1 ..S3, insbesondere alle Schalter S1 ..S3, in einem gemeinsamen Switch S1 ..S3, in particular all switches S1 ..S3, in a common
Gehäuse eines Kurzschlussschalters angeordnet sein. Optional kann auch die Steuerung 4 in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Prinzipiell können die genannten Komponenten aber auch in gesonderten Gehäusen untergebracht sein. Housing a short-circuit switch may be arranged. Optionally, the Control 4 may be arranged in the common housing. In principle, however, the components mentioned can also be accommodated in separate housings.
In der Fig. 1 sind zusätzlich zu den bereits erwähnten Bauteilen mehrere mit der Steuerung 4 verbundene Stromsensoren 11 ..13 vorgesehen, von denen je einer je einer Phase L1 ..L3 zugeordnet ist. Zusätzlich ist auch ein mit der Steuerung 4 verbundener Lichtsensor 5 vorgesehen. In dem konkret dargestellten Beispiel ist nur ein einziger mit der Steuerung 5 verbundener Lichtsensor 5 vorgesehen. Vorstellbar ist aber auch, dass die Anordnung mehrere mit der Steuerung 4 verbundene In FIG. 1, in addition to the already mentioned components, a plurality of current sensors 11... 13 connected to the controller 4 are provided, of which one each is assigned to one phase L 1 .L 3. In addition, a light sensor 5 connected to the controller 4 is also provided. In the example shown specifically, only a single light sensor 5 connected to the controller 5 is provided. However, it is also conceivable that the arrangement has several connected to the controller 4
Lichtsensoren 5 aufweist, von denen je einer je einer Phase L1 ..L3 zugeordnet ist. Schließlich sind in der Fig. 1 noch weitere von der Steuerung 4 gemeinsam Light sensors 5, each of which is associated with one each one phase L1 ..L3. Finally, in Fig. 1 further more of the controller 4 in common
angesteuerte Schalter S4..S6 vorgesehen, welche der Vorrichtung 1 vorgelagert sind sowie weitere Schalter S7..S9, welche der Vorrichtung 1 nachgelagert sind. Darüber hinaus ist auch noch ein weiterführendes Stromverteilersystem 6 dargestellt. controlled switch S4..S6 provided which are upstream of the device 1 and further switches S7..S9, which are downstream of the device 1. In addition, a secondary power distribution system 6 is also shown.
Die Funktion der in der Fig. dargestellten Anordnung ist nun wie folgt, wobei angenommen wird, dass (nur) zwischen den Phasen L1 und L2 ein Lichtbogen X auftritt: The function of the arrangement shown in the figure is now as follows assuming that (only) between phases L1 and L2 an arc X occurs:
Durch den Lichtbogen X messen die Stromsensoren 11 und 12 einen Through the arc X, the current sensors 11 and 12 measure one
Kurzschlussstrom, welcher von der Steuerung 4 erfasst wird. Zudem wird geprüft, ob der Lichtsensor 5 ein von einem Lichtbogen herrührendes Licht detektiert. Sind beide Bedingungen erfüllt, so steuert die Steuerung 4 die beiden Schalter S1 und S2 an, um den Lichtbogen X zu löschen. Der Schalter S3 bleibt dagegen offen. Bei zwei Lichtbögen X zwischen je zwei Phasen L1 ..L3 oder bei Lichtbögen zwischen allen drei Phasen L1 ..L2 würden dagegen alle Schalter S1 ..S3 geschlossen werden. Short-circuit current, which is detected by the controller 4. In addition, it is checked whether the light sensor 5 detects a light originating from an arc. If both conditions are met, the controller 4 controls the two switches S1 and S2 to extinguish the arc X. The switch S3 remains open. For two arcs X between each two phases L1 ..L3 or arcs between all three phases L1 ..L2, however, all switches S1 ..S3 would be closed.
In der konkret dargestellten Schaltung mit freiem Sternpunkt können die Ströme nicht über den Neutralleiter abfließen, wodurch das Potential der Verbindungsschiene 3 verschoben wird. Über dem Schalter S3 liegt dann eine erhöhte Spannung an, welche dem rund 1 ,5-fachen der normalen Phasenspannung entspricht. In In the concretely illustrated circuit with a free star point, the currents can not flow away via the neutral conductor, whereby the potential of the connecting rail 3 is shifted. Over the switch S3 then there is an increased voltage, which corresponds to approximately 1.5 times the normal phase voltage. In
einem 230 V-System liegen im gezeigten Fehlerfall somit 1 ,5 x 230 V = 345 V an. Insbesondere bei der Verwendung von Halbleiterschaltern sollte dieses Phänomen berücksichtigt werden, sodass der Schalter nicht durch Überspannung zerstört wird. Um das Versorgungsnetz durch den Kurzschluss nicht zu stark zu belasten, ist es auch zweckmäßig, wenn die vorgelagerten Schalter S4..S6 im Fehlerfall geöffnet werden. Dies kann, wie in der Fig. dargestellt, von der Steuerung 4 übernommen werden, oder die Schalter S4..S6 werden im Falle von Überstrom durch eine autarke Steuerung geöffnet. Die Schalter S4..S6 können insbesondere als In the case of a fault, a 230 V system thus has 1.5 x 230 V = 345 V at its disposal. Especially with the use of semiconductor switches this phenomenon should be taken into account, so that the switch is not destroyed by overvoltage. In order not to overburden the supply network as a result of the short circuit, it is also expedient if the upstream switches S4..S6 are opened in the event of a fault. This can, as shown in the figure, be taken over by the controller 4, or the switches S4..S6 are opened in case of overcurrent by a self-sufficient controller. The switches S4..S6 can in particular as
Überstromschutzschalter ausgebildet sein. Zusätzlich zu den Schaltern S4..S6 können auch die nachgelagerten Schalter S7..S9 geöffnet werden. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn sich im nachgelagerten Netz Speicher mit großen Mengen an elektrischer Energie befinden (z.B. Kapazitäten, Induktivitäten, Akkumulatoren), welche auch bei geöffneten Schaltern S4..S6 hohe  Overcurrent protection switch may be formed. In addition to the switches S4..S6, the downstream switches S7..S9 can also be opened. This is particularly useful if there are memories in the downstream network with large amounts of electrical energy (for example, capacitances, inductances, accumulators), which are high even when the switches S4..S6 are open
Kurzschlussströme verursachen können. Can cause short circuit currents.
In dem vorgestellten Verfahren wurde angenommen dass, die Schalter S1 ..S3 im Stern geschaltet sind. Dies ist jedoch keine notwendige Bedingung, und es ist auch möglich, dass die Schalter S1 ..S3 im Dreieck geschaltet sind. In dem in Fig. 1 dargestellten Fehlerfall würde demzufolge (nur) der zwischen den Phasen L1 , L2 liegende Schalter geschlossen werden. Bei zwei zwischen je zwei Phasen L1 ..L3 brennenden Lichtbögen X würden dementsprechend jene zwei Schalter S1 ..S3 geschlossen werden, welche zwischen den betroffenen Phasen L1 , L2 liegen. In the presented method it was assumed that the switches S1 ..S3 are star connected. However, this is not a necessary condition, and it is also possible that the switches S1..S3 are delta-connected. In the fault case illustrated in FIG. 1, therefore, only the switch lying between the phases L1, L2 would be closed. In the case of two arcs X burning between each of two phases L1... L3, those two switches S1... S3 that lie between the affected phases L1, L2 would accordingly be closed.
Brennen Lichtbögen X zwischen allen drei Phasen L1 ..L3, dann wird mit dem Burn arcs X between all three phases L1 ..L3, then with the
Schaltern S1 ..S3 ein allpoliger Kurzschluss geschaltet. Switches S1 ..S3 an all-pole short circuit switched.
In dem vorgestellten Verfahren wurde ein Lichtbogen X zudem mit Hilfe der In the presented method, an arc X was also using the
Stromsensoren 11 ..13 und mit Hilfe des Lichtsensors 5 detektiert. Dies ist zwar vorteilhaft, jedoch nicht zwingend. Denkbar wäre auch, dass die Detektion des Lichtbogens X nur mit Hilfe der Stromsensoren 11 ..13 (und ohne Lichtsensor 5) erfolgt, mit Hilfe der Stromsensoren 11 ..13 und mehrerer Lichtsensoren 5, von denen je einer je einer Phase L1 ..L3 zugeordnet ist oder auch auf andere Weise. Current sensors 11 ..13 and detected by means of the light sensor 5. This is advantageous, but not mandatory. It would also be conceivable for the detection of the arc X to take place only with the aid of the current sensors 11... 13 (and without the light sensor 5), with the aid of the current sensors 11... 13 and several light sensors 5, of which one each has a phase L 1. L3 is assigned or otherwise.
Insbesondere sind Detektionsverfahren vorstellbar, die ohne die Verwendung von Stromsensoren 11 ..13 auskommen und die Detektion eines Lichtbogens X mit einem Lichtsensor 5 oder mehreren Lichtsensoren 5 vornehmen. Abschließend wird angemerkt, dass die dargestellte Anordnung respektive deren oder dessen Bauteile nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind und daher auch andere Proportionen aufweisen können. Weiterhin kann eine Vorrichtung 1 zum Löschen eines Lichtbogens X auch mehr oder weniger Bauteile als dargestellt umfassen. Lageangaben ( z.B.„oben",„unten",„links",„rechts", etc.) sind auf die jeweils beschriebene Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß an die neue Lage anzupassen. Schließlich wird angemerkt, dass sich die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung auf beliebige Art und Weise kombinieren lassen. In particular, detection methods are conceivable that manage without the use of current sensors 11 ..13 and make the detection of an arc X with a light sensor 5 or more light sensors 5. Finally, it is noted that the arrangement shown or their or their components are not necessarily shown to scale and therefore may also have other proportions. Furthermore, a device 1 for extinguishing an arc X can also comprise more or fewer components than illustrated. Location information (eg "top", "bottom", "left", "right", etc.) are based on the respective figure described and are mutatis mutandis adapt to a new position to the new situation. Finally, it is noted that the above refinements and developments of the invention can be combined in any desired manner.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zum Löschen eines Lichtbogens (X) in einem 1 . Method for extinguishing an arc (X) in one
Mehrphasensystem (1 ), bei dem zumindest ein Schalter (S1 ..S3) bei Erkennung eines Lichtbogens (X) geschlossen wird, Multiphase system (1) in which at least one switch (S1 ..S3) is closed when an arc (X) is detected,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
damit ein Kurzschluss nur zwischen jenen Phasen (L1 ..L3) erzeugt wird, zwischen denen ein Lichtbogen (X) detektiert wird. so that a short circuit is generated only between those phases (L1 ..L3), between which an arc (X) is detected.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer 2. The method according to claim 1, characterized in that at a
Detektion eines Lichtbogens (X) zwischen zwei Phasen (L1 , L2) im Falle von im Stern geschalteten Schaltern (S1 ..S3) nur die beiden mit den Phasen (L1 , L2) verbundenen Schalter (S1 , S2) geschlossen werden. Detection of an arc (X) between two phases (L1, L2) in the case of switches connected in the star (S1 ..S3) only the two with the phases (L1, L2) connected switches (S1, S2) are closed.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei im Stern geschalteten Schaltern (S1 ..S3) alle Schalter (S1 ..S3) geschlossen werden, wenn zwei Lichtbögen (X) zwischen je zwei Phasen (L1 ..L3) detektiert werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the star-connected switches (S1 ..S3) all switches (S1 ..S3) are closed when two arcs (X) between each two phases (L1 ..L3 ) are detected.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtbogen (X) mit Hilfe mehrerer Stromsensoren (11 ..13) detektiert wird, von denen je einer je einer Phase (L1 ..L3) zugeordnet ist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an arc (X) with the aid of a plurality of current sensors (11 ..13) is detected, each of which is associated with one each a phase (L1 ..L3).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtbogen (X) mit Hilfe eines Lichtsensors (5) detektiert wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that an arc (X) by means of a light sensor (5) is detected.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtbogen (X) mit Hilfe mehrerer Lichtsensoren (5) detektiert wird, von denen je einer je einer Phase (L1 ..L3) zugeordnet ist. 6. The method according to claim 5, characterized in that an arc (X) by means of a plurality of light sensors (5) is detected, each of which is associated with one each a phase (L1 ..L3).
7. Vorrichtung (1 ) zum Löschen eines Lichtbogens (X) in einem 7. Device (1) for extinguishing an arc (X) in one
Mehrphasensystem (2) mit Hilfe mehrerer Schalter (S1 ..S3), welche derart zwischen die Phasen (L1 ..L3) des Mehrphasensystems (1 ) geschaltet sind, dass ein Multiphase system (2) with the aid of several switches (S1 ..S3), which between such the phases (L1 ..L3) of the polyphase system (1) are connected, that a
Kurzschlusspfad zwischen Phasen (L1 ..L3) schaltbar ist, Short circuit path between phases (L1 ..L3) is switchable,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Schalter (S1 ..S3) einzeln ansteuerbar sind und  the switches (S1 ..S3) are individually controllable and
- die Vorrichtung (1 ) eine mit den Schaltern (S1 ..S3) verbundene Steuerung (4) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Kurzschluss nur zwischen jenen - The device (1) has a with the switches (S1 ..S3) connected control (4), which is adapted to a short circuit only between those
Phasen (L1 ..L3) zu erzeugen, zwischen denen ein Lichtbogen (X) detektiert wird. Create phases (L1 ..L3), between which an arc (X) is detected.
8. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 7, dass die Schalter (S1 ..S3) im Stern geschaltet sind. 8. Device (1) according to claim 7, that the switches (S1 ..S3) are connected in star.
9. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 7, dass die Schalter (S1 ..S3) im Dreieck geschaltet sind. 9. Device (1) according to claim 7, that the switches (S1 ..S3) are connected in a delta.
10. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schalter(S1 ..S3) in einem gemeinsamen Gehäuse eines 10. Device (1) according to one of claims 7 to 9, characterized in that a plurality of switches (S1 ..S3) in a common housing of a
Kurzschlussschalters angeordnet sind. Short circuit switch are arranged.
1 1 . Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Steuerung (4) in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist. 1 1. Device (1) according to claim 10, characterized in that the controller (4) is arranged in the common housing.
12. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , gekennzeichnet durch mehrere mit der Steuerung (4) verbundene Stromsensoren (11 ..13), von denen je einer je einer Phase (L1 ..L3) zugeordnet ist. 12. Device (1) according to one of claims 7 to 1 1, characterized by a plurality of the controller (4) connected to current sensors (11 ..13), each of which is associated with one each a phase (L1 ..L3).
13. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch einen mit der Steuerung (4) verbundenen Lichtsensor (5). 13. Device (1) according to any one of claims 7 to 12, characterized by a with the controller (4) connected to the light sensor (5).
14. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch mehrere mit der Steuerung (4) verbundene Lichtsensoren (5), von denen je einer je einer 14. Device (1) according to claim 13, characterized by a plurality of the controller (4) connected to light sensors (5), one of which ever one
Phase (L1 ..L3) zugeordnet ist. Phase (L1 ..L3) is assigned.
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