ES2358946T3 - SURVEY PROTECTION DEVICE FOR USE IN CONTINUOUS CURRENT NETWORKS, PARTICULARLY FOR PHOTOVOLTAIC FACILITIES. - Google Patents

SURVEY PROTECTION DEVICE FOR USE IN CONTINUOUS CURRENT NETWORKS, PARTICULARLY FOR PHOTOVOLTAIC FACILITIES. Download PDF

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ES2358946T3 ES07822072T ES07822072T ES2358946T3 ES 2358946 T3 ES2358946 T3 ES 2358946T3 ES 07822072 T ES07822072 T ES 07822072T ES 07822072 T ES07822072 T ES 07822072T ES 2358946 T3 ES2358946 T3 ES 2358946T3
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Raimund Konig
Arnd Ehrhardt
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Abstract

Dispositivo de protección contra sobretensiones para la utilización en redes de corriente continua, particularmente para instalaciones fotovoltaicas con un circuito paralelo coordinado energéticamente de una primera pista de derivación y una segunda pista de derivación disparable, las cuales presentan cada una un comportamiento de reacción diferente relativo a acontecimientos perturbadores y sobretensiones, en el cual - la primera pista de derivación presenta al menos un varistor (3), cuyo valor de tensión residual es detectado y pasado a un circuito de mando (4), a fin de determinar la carga energética de la primera pista de derivación, - la segunda pista de derivación presenta al menos un explosor (1), cuya entrada del disparador está conectada a una primera salida del circuito de mando (4), caracterizado por el hecho de que - un tercer ramal está conectado en paralelo a la primera y segunda pista de derivación como pista de conmutación y de extinción, el cual contiene un interruptor de cortocircuito, cuya entrada de mando está conectada a una segunda salida del circuito de mando (4), - en el cual la segunda pista de derivación con explosor (1) es activada por el circuito de mando (4) únicamente cuando se espera una sobrecarga energética de la primera pista de derivación reconocida con ayuda de la vigilancia de tensión residual y además, para la limitación eficaz de la corriente secuencial de la red, el interruptor de cortocircuito en el tercer ramal es cerrado durante un período predeterminado después de haber transcurrido un tiempo de retardo, contado desde la reacción del explosor (1) en la segunda pista de derivación.Surge protection device for use in direct current networks, particularly for photovoltaic installations with a parallel circuit that is energetically coordinated with a first bypass track and a second tripable bypass track, which each have a different reaction behavior relative to disturbing and overvoltage events, in which - the first bypass track has at least one varistor (3), whose residual voltage value is detected and passed to a control circuit (4), in order to determine the energy load of the first bypass track, - the second bypass track has at least one explosor (1), whose trigger input is connected to a first output of the control circuit (4), characterized by the fact that - a third branch is connected in parallel to the first and second bypass track as switching and extinction track, which contain e a short-circuit switch, whose control input is connected to a second output of the control circuit (4), - in which the second bypass track with explosor (1) is activated by the control circuit (4) only when an energy overload of the first bypass track recognized with the help of residual voltage monitoring is expected and in addition, for the effective limitation of the sequential current of the network, the short circuit breaker in the third branch is closed for a predetermined period after if a delay time has elapsed, counted from the reaction of the explosor (1) in the second branch track.

Description

Dispositivo de protección contra sobretensiones para la utilización en redes de corriente continua, particularmente para instalaciones fotovoltaicas.Surge Protection Device for use in direct current networks, particularly for photovoltaic installations.

La invención se refiere a un dispositivo de protección contra sobretensiones para su empleo en redes de corriente continua, particularmente para instalaciones fotovoltaicas, con una conexión en paralelo energéticamente coordinada de una primera pista de derivación y de una segunda pista de derivación triggerable (disparable), las cuales presentan respectivamente una reacción diferente a los acontecimientos perturbadores y sobretensiones, según el concepto genérico de la reivindicación 1.The invention relates to a device of surge protection for use in networks direct current, particularly for installations photovoltaic, with an energetic parallel connection coordinated a first bypass track and a second track of triggerable bypass (firing), which present respectively a different reaction to events disruptors and surges, according to the generic concept of the claim 1.

La combinación de diferentes elementos de protección contra sobretensiones para obtener una unidad de protección modular contra sobretensiones a fin de limitar sobretensiones transitorias es conocida por ejemplo de la patente DE 32 28 471 A1. En ella, una limitación de sobretensiones producidas por maniobras se efectúa por disposición paralela de un explosor con un varistor con la misma eficacia que la limitación de acontecimientos perturbadores que surgen a causa de rayos y presentan por regla general un contenido energético mucho más grande.The combination of different elements of surge protection to obtain a unit of modular surge protection to limit transient surges is known for example from the DE patent 32 28 471 A1. In it, a limitation of overvoltages produced by maneuvering is carried out by parallel arrangement of an explosor with a varistor with the same efficacy as the limitation of disturbing events that arise from lightning and they have as a rule a much more energy content big.

Para ello, según el estado de la técnica conocido, los elementos protectores están distribuidos sobre dos pistas de derivación y coordinados de tal manera que se dirijan sobre una primera pista principalmente las sobretensiones causadas por maniobras con un flanco ascendente abrupto y con un aporte energético relativamente escaso y que se dirijan sobre una segunda pista aquellas sobretensiones con un alto aporte energético, p.ej. de una descarga de rayo.To do this, according to the state of the art known, the protective elements are distributed over two bypass tracks and coordinated in such a way that they are addressed on a first track mainly the overvoltages caused by maneuvers with an abrupt rising edge and with a contribution relatively low energy and that are directed on a second track those surges with a high energy input, e.g. of a lightning strike.

Además, según la patente DE 198 38 776 C2 una circuitería para el control de la coordinación necesaria durante la conexión en paralelo de varios elementos de protección contra sobretensiones corresponde al estado de la técnica. Así, en la solución conocida la evaluación del aporte energético es realizada en un elemento protector preciso, p. ej. un varistor y a partir de entonces es activado un elemento protector bruto, es decir un explosor, según la necesidad. Las pistas previstas en este caso por consiguiente son coordinadas energéticamente, es decir en el sentido de que por un componente necesario para ello es captado y evaluado el aporte energético en la primera pista y en caso de sobrepasar un valor límite o varios parámetros de valor límite críticos se efectúa un proceso de conmutación de la primera pista a la segunda pista.In addition, according to DE 198 38 776 C2 a circuitry to control the coordination needed during the parallel connection of several protection elements Surge corresponds to the state of the art. So, in the known solution the evaluation of the energy contribution is carried out in a precise protective element, e.g. ex. a varistor and from then a gross protective element is activated, that is a explosor, as needed. The tracks provided in this case by consequently they are energetically coordinated, that is in the sense that for a component necessary for this it is captured and evaluated the energy contribution in the first track and in case of exceeding a limit value or several critical limit value parameters are performed a process of switching from the first track to the second track.

La patente US 5,325,259 A describe un dispositivo de protección contra sobretensiones para una capacidad conectada en serie con dos pistas de derivación. Una pista de derivación contiene un explosor y la otra pista de derivación contiene un interruptor de potencia. Después de la activación del explosor de una de las pistas de derivación, el explosor es desconectado de nuevo por cierre del interruptor de potencia en la otra pista de derivación. Un tal dispositivo de protección contra sobretensiones sin embargo no es adecuado para redes de corriente continua, puesto que debido a la capacidad no puede fluir ninguna corriente continua. Además, la velocidad de conexión del interruptor de potencia es muy baja y durante la conmutación del interruptor de potencia pueden producirse arcos eléctricos.US Patent 5,325,259 A describes a surge protection device for a capacity connected in series with two bypass tracks. A hint of bypass contains an explosor and the other bypass track It contains a power switch. After activation of explosor of one of the bypass tracks, the explosor is switched off again by closing the power switch in the Another bypass track. One such protection device against surges however not suitable for current networks continuous, since due to the capacity no flow can flow DC. In addition, the switch connection speed power is very low and during the switch switching Power arcs can be produced.

Desde hace mucho tiempo son conocidos en la técnica de protección contra rayos unos explosores aptos de soportar corrientes de rayo, que se emplean principalmente en el campo de bajas tensiones. Su desarrollo técnico ulterior se basa en un dispositivo de encendido que permite determinar dentro de amplios límites el momento de encendido del recorrido de descarga principal de un tal explosor disparable, pudiendo efectuarse una sintonización óptima del momento de encendido, p.ej. con la tensión residual de un varistor dispuesto en paralelo. Por la asociación de la tensión residual de un elemento de varistor a la corriente conducida a través del mismo se puede deducir la carga energética surgida a través del varistor hasta el momento de encendido del explosor.They have long been known in the lightning protection technique, some explosors capable of supporting lightning currents, which are mainly used in the field of low tensions Its subsequent technical development is based on a ignition device that allows to determine within wide limits the timing of the main discharge path of such a trigger explosive, being able to be tuned optimum ignition timing, eg with the residual voltage of a varistor arranged in parallel. By the association of tension residual of a varistor element to the current conducted to through it you can deduct the energy load arising from through the varistor until the moment of ignition of the explosor.

Según la configuración de un disparo descrita en la patente DE 199 52 004 B4 existe la posibilidad de ajustar diferentes momentos de encendido y su duración de tiempo con ayuda de al menos dos valores de tensión residual y de optimizar así más la coordinación. Así se ocasiona p.ej. el encendido inmediato del explosor en caso de un impulso breve de corriente por el varistor no antes de un valor cresta relativamente alto de la corriente, mientras que esto en un impulso de corriente de larga duración ya es el caso con un valor cresta relativamente bajo, en cuanto este sobrepase una señal de tiempo que se encuentre fuera del tiempo del impulso de corta duración.According to the configuration of a shot described in Patent DE 199 52 004 B4 there is the possibility of adjusting different moments of ignition and its duration with time with help of at least two residual voltage values and thus optimize further coordination This is the case, for example, the immediate ignition of the explosor in case of a brief pulse of current by the varistor no before a relatively high peak current value, while this in a long-lasting momentum is already the case with a relatively low crest value, as soon as this exceed a time signal that is outside the time of the short duration boost.

De lo anteriormente mencionado es consecuentemente una tarea de la invención indicar un dispositivo de protección contra sobretensiones perfeccionado, el cual está adaptado especialmente para su empleo en redes de corriente continua y en estas particularmente para las instalaciones fotovoltaicas. Este dispositivo de protección contra sobretensiones debe ser realizado de manera modular y ser adecuado para la derivación de descargas de rayo y las corrientes de rayo relativas a esto, es decir bajo tales condiciones que aparecen en el sistema de corriente continua mencionado. Así varían en instalaciones solares los niveles de tensión y corrientes de servicio, lo cual no es el caso en otras redes de corriente alterna. La problemática de la utilización del dispositivo de protección contra sobretensiones preferiblemente en el sector de instalaciones fotovoltaicas industriales consiste también en que allí aparecen tensiones continuas del orden de 1000 V.Of the above mentioned is consequently a task of the invention indicate a device of perfected surge protection, which is specially adapted for use in direct current networks and in these particularly for photovoltaic installations. This surge protection device must be performed in a modular way and be suitable for the derivation of lightning strikes and lightning currents related to this, is say under such conditions that appear in the current system continued mentioned. This is how levels vary in solar installations of voltage and service currents, which is not the case in other AC networks. The problem of the use of surge protection device preferably in the industrial photovoltaic installations sector consists also in that there appear continuous tensions of the order of 1000 V.

La solución de la tarea de la invención se realiza mediante un dispositivo de protección contra sobretensiones según la combinación de características conforme a la reivindicación 1, representando las reivindicaciones secundarias al menos configuraciones y perfeccionamientos oportunos.The solution of the task of the invention is performed by a surge protection device according to the combination of features according to claim 1, representing the secondary claims at least configurations and timely improvements.

El dispositivo de protección contra sobretensiones se compone de varias unidades funcionales que están alojadas sobre una placa de soporte común, conteniendo la placa de soporte dispositivos para fijar mecánicamente las unidades funcionales y permitiendo sus conexiones eléctricas entre sí en la mayor brevedad posible teniendo en cuenta la compatibilidad electromagnética.The protection device against surges consists of several functional units that are housed on a common support plate, containing the plate support devices to mechanically fix the units functional and allowing their electrical connections to each other in the as soon as possible considering compatibility electromagnetic

En el dispositivo de protección contra sobretensiones para la utilización en redes de corriente continua se refiere a una conexión en paralelo coordinada energéticamente de un primera pista de derivación y una segunda pista de derivación disparable (triggerable), teniendo las dos pistas de derivación una reacción diferente respecto a los acontecimientos perturbadores y sobretensiones dadas.In the device of protection against Overvoltages for use in DC networks are refers to an energy-coordinated parallel connection of a first bypass track and a second bypass track triplable (triggerable), the two bypass tracks having a different reaction to disturbing events and given surges.

La primera pista de derivación presenta al menos un varistor, cuyo valor de tensión residual es captado y pasado a un circuito de mando, para determinar la carga energética de esta primera pista de derivación.The first bypass track has at least a varistor, whose residual voltage value is captured and passed to a control circuit, to determine the energy load of this First bypass track.

La segunda pista de derivación presenta al menos un explosor, cuya entrada de disparador se encuentra en comunicación con una primera salida del circuito de mando.The second bypass track has at least an explosor, whose trigger input is in communication with a first output of the control circuit.

Un tercer ramal está conectado en paralelo a la primera y segunda pista de derivación como una pista de conmutación y pista de extinción que contiene un interruptor de cortocircuito consistente en al menos un transistor de potencia, cuya entrada de mando está conectada a una segunda salida del circuito de mando. En este punto debe hacerse la observación de que en lugar de un transistor de potencia pueden emplearse también otros elementos que conectan rápidamente, como p. ej. tiristores o similares.A third branch is connected in parallel to the first and second bypass track as a switching track and extinguishing track containing a short circuit breaker consisting of at least one power transistor, whose input of control is connected to a second output of the control circuit. In this point should be made the observation that instead of a power transistor can also be used other elements that connect quickly, like p. ex. Thyristors or similar.

La segunda pista de derivación con explosor únicamente es activada por el circuito de mando cuando se espera una sobrecarga energética, reconocida con ayuda de una vigilancia de tensión residual, de la primera pista de derivación, preferiblemente del varistor. Además, para la supresión eficaz de la corriente sucesiva de red, el interruptor de cortocircuito es cerrado, es decir activado en el tercer ramal durante un periodo de tiempo prefijado después del transcurso del tiempo de retardo, contado a partir de la respuesta del explosor en la segunda pista.The second diversion bypass track It is only activated by the control circuit when a energy overload, recognized with the help of surveillance of residual voltage, from the first branch track, preferably varistor In addition, for the effective suppression of the current successive network, the short circuit breaker is closed, it is say activated on the third branch for a period of time preset after the delay time has elapsed, counted to Start the response of the explosor on the second track.

La reacción del explosor en la segunda pista de derivación es reconocida por vigilancia de la tensión del sistema en cuanto a la presencia de caídas de tensión con ayuda del circuito de mando mencionado.The reaction of the explosor on the second track of bypass is recognized by monitoring the system voltage in as for the presence of voltage drops with the help of the circuit mentioned command.

Alternativamente puede estar previsto un sensor de corriente para reconocer la reacción del explosor en la segunda pista de derivación.Alternatively, a sensor may be provided. of current to recognize the reaction of the explosor in the second bypass track.

El circuito de mando comprende un generador de reloj para fijar el tiempo de retardo y/o el período de tiempo de conexión del interruptor de cortocircuito.The control circuit comprises a generator of clock to set the delay time and / or the time period of short circuit breaker connection.

El período de tiempo de conexión en una variante de realización preferida de la invención es del orden de entre 10 \mus y 3 msf.The period of connection time in a variant The preferred embodiment of the invention is of the order of 10 \ mus and 3 msf.

En la situación de un cortocircuito se vigila la corriente fluyente en el tercer ramal y en caso de una sobrecarga, el al menos un transistor de potencia es pasado a un estado de alta resistencia óhmica.In the situation of a short circuit the flowing current in the third branch and in case of an overload, the at least one power transistor is passed to a high state ohmic resistance

En caso de una sobrecarga de corriente particularmente de tipo corriente de impulso, la primera y/o la segunda pista de derivación puede ser activada de nuevo en el sentido de una coordinación retroactiva.In case of a current overload particularly of the impulse current type, the first and / or the second bypass track can be activated again in the sense of retroactive coordination.

El tiempo de retardo para activar el interruptor de cortocircuito o el al menos un transistor de potencia está ajustado de tal manera que se puenteen las longitudes de impulso de impulsos de corriente de choque normalizados.The delay time to activate the switch short circuit or the at least one power transistor is set in such a way that the pulse lengths of normalized shock current pulses.

Puesto que en el caso de una derivación no está presente una tensión del sistema, el circuito de mando presenta una unidad de acumulación de energía para su funcionamiento seguro también en el caso de una derivación.Since in the case of a derivation it is not present a system voltage, the control circuit has a power accumulation unit for safe operation also in the case of a referral.

Para la puesta a tierra según la técnica de instalaciones de pararrayos, el dispositivo de protección contra sobretensiones en una configuración está dotado de un aislamiento de chispas que es insertado en la puesta a tierra.For grounding according to the technique of Lightning rod installations, the protection device against overvoltages in a configuration is provided with an insulation of Sparks that are inserted into the ground.

La invención debe ser explicada a continuación más en detalle con ayuda de un ejemplo de realización así como con ayuda de las figuras.The invention must be explained below. more in detail with the help of an embodiment as well as with Help figures.

Aquí muestran:Here they show:

Fig. 1 una representación en perspectiva de la estructura mecánica del dispositivo de protección contra sobretensiones con las respectivas unidades funcionales;Fig. 1 a perspective representation of the mechanical structure of the protection device against surges with the respective functional units;

Fig. 1a un detalle del dispositivo de protección contra sobretensiones con un explosor así como un aislamiento de chispas previsto facultativamente;Fig. 1a a detail of the protection device against surges with an explosor as well as an insulation of Sparks planned optionally;

Fig. 2 un esquema de conexiones de principio del dispositivo de protección contra sobretensiones con respecto a un modo de conexión entre los polos L+ y L- de una instalación fotovoltaica;Fig. 2 a diagram of connections of principle of surge protection device with respect to a connection mode between the L + and L- poles of an installation photovoltaic;

Fig. 2a el esquema eléctrico del dispositivo de protección contra sobretensiones con un aislamiento de chispas adicional;Fig. 2a the electrical scheme of the device surge protection with spark insulation additional;

Fig. 2b la interconexión de las unidades funcionales, como están dispuestas sobre la cara superior de la placa de soporte según la Fig. 1;Fig. 2b the interconnection of the units functional, as arranged on the upper face of the support plate according to Fig. 1;

Fig. 2c la interconexión de las unidades funcionales, como están dispuestas sobre el lado inferior de la placa de soporte según la Fig. 1, así comoFig. 2c the interconnection of the units functional, as arranged on the underside of the support plate according to Fig. 1, as well as

Fig. 3 curvas de corriente y tensión durante el proceso de derivación en una representación esquemática.Fig. 3 current and voltage curves during derivation process in a schematic representation.

El dispositivo de protección contra sobretensiones según la Fig. 1 y 1a comprende una platina de soporte 5, sobre la cual están dispuestos dos elementos de varistor 3 (VDR1 y VDR2) en la cara superior. En la imagen mostrada a la derecha se halla un circuito disparador que es componente del circuito de mando que sirve de unidad de coordinación y de vigilancia CCU, referencia 4.The protection device against Surge according to Fig. 1 and 1a comprises a support stage 5, on which two elements of varistor 3 are arranged (VDR1 and VDR2) on the upper face. In the image shown on the right, find a trigger circuit that is a component of the control circuit serving as a CCU coordination and monitoring unit, reference Four.

El explosor de la segunda pista de derivación está dotado de la referencia 1 y el aislamiento de chispas de la referencia 2. En la Fig. 1 y 1a está representado el carril a tierra con la referencia 6 y la conexión a tierra con la referencia 6' (Fig. 1).The explosion of the second bypass track It is equipped with reference 1 and the spark insulation of the reference 2. In Fig. 1 and 1a the ground track is represented with reference 6 and the ground connection with reference 6 ' (Fig. 1).

Sobre la primera pista de derivación según la Fig. 2 fluye la corriente I_{p1}. La segunda pista de derivación con un explosor disparable lleva la corriente I_{p2}.On the first bypass track according to the Fig. 2 flows the current I_ {p1}. The second bypass track with a triggered explosor it carries the current I_ {p2}.

En la pista de conmutación o de extinción con un transistor como interruptor de cortocircuito fluye la corriente I_{p3}. En la segunda pista de derivación se halla aun otro sensor de corriente S que es guiado sobre una entrada del circuito de mando CCU (E3).On the switching or extinguishing track with a transistor as short circuit breaker current flows I_ {p3}. In the second bypass track there is still another sensor of current S which is guided on an input of the control circuit CCU (E3).

La tensión sobre el varistor VDR2, es decir U_{VDR}, accede a las entradas E1 y E2 del circuito de mando CCU, a cuya salida A1 está conectada la entrada del disparador del explosor de la segunda pista de derivación.The voltage on the varistor VDR2, that is U_ {VDR}, access inputs E1 and E2 of the CCU control circuit, whose output A1 is connected to the trigger input of the second bypass track explosor.

La salida A2 del circuito de mando CCU se encuentra en comunicación con la base, es decir, la entrada de conexión del transistor en el tercer ramal.The A2 output of the CCU control circuit is is in communication with the base, that is, the entrance of transistor connection in the third branch.

U_{VDR} representa la tensión residual sobre el varistor VDR2, U_{Z} la tensión de encendido o tensión de reacción del explosor, U_{BO} la tensión de mantenimiento del arco del explosor y U_{TR} la tensión de cortocircuito sobre el transistor de conmutación de la pista de extinción o del interruptor de cortocircuito.U_ {VDR} represents the residual voltage over varistor VDR2, U_ {Z} the ignition voltage or voltage of Reactor reaction, U_ {BO} arc maintenance voltage of the explosor and U_ {TR} the short-circuit voltage on the switching transistor of the extinguishing track or switch Short circuit

La coordinación de la primera pista con la corriente I_{p1} con la de la segunda pista que conduce la corriente I_{p2}, ocurre mediante el circuito de mando CCU, activando esta mediante una señal de mando el dispositivo disparador del explosor disparable en la segunda pista a causa de la carga energética de la primera pista.The coordination of the first track with the current I_ {p1} with that of the second track leading the current I_ {p2}, occurs through the CCU control circuit, activating this by means of a command signal the trigger device of the explosive trigger on the second track due to the load energy of the first track.

A raíz de ello, el recorrido de descarga principal del explosor es encendido por un impulso de encendido correspondiente y la corriente de derivación que ha sido derivada al principio por la primera pista conmuta a la segunda pista. Una condición para una conmutación completa, en la que la primera pista queda completamente sin corriente, es una tensión de arco a ser posible baja con respecto a la tensión del varistor, que se produce después de su reacción sobre el recorrido de descarga del explosor.As a result, the download path main of the explosor is ignited by an ignition pulse corresponding and the bypass current that has been derived to beginning with the first track switches to the second track. A condition for a complete switching, in which the first track it is completely without current, it is an arc voltage to be possible low with respect to the varistor voltage, which occurs after its reaction on the discharge path of the explosor

Debido a la conmutación, el varistor sufre una descarga, asumiendo el explosor más potente en cierto modo el proceso de derivación y por lo tanto la corriente de choque.Due to the switching, the varistor suffers a discharge, assuming the most powerful explosor in some ways the bypass process and therefore the shock current.

Puesto que la pista del varistor en estos momentos ya no es activa eléctricamente, el explosor mismo debe terminar el proceso de derivación, de modo que luego se presenten de nuevo las condiciones normales de la red. Esto significa que en muchos casos el explosor debe desconectar, es decir, eliminar la corriente subsiguiente de la red aplicada después de haber disminuido el impulso de corriente de choque. Esta corriente secuencial de la red o denominada corriente de seguimiento surge, en cuanto o mientras la tensión "flotante" de la red sobre el explosor sea superior a su tensión de arco.Since the varistor track on these moments is no longer electrically active, the explosor itself must terminate the referral process, so that they are then presented New normal network conditions. This means that in in many cases the explosor must disconnect, that is, remove the subsequent network current applied after having the impulse of shock current decreased. This current sequential network or called tracking current arises, in how much or while the "floating" voltage of the network on the explosor is greater than its arc tension.

Las corrientes de seguimiento pueden representar una carga considerable para el explosor según el nivel de corriente y/o duración de tiempo y por eso generalmente no han de abandonarse en el dictamen de su balance energético. En estado no regulado y descontrolado pueden dar lugar a que el explosor envejezca anticipadamente y finalmente falla.Tracking currents can represent a considerable load for the explosor according to the current level and / or duration of time and therefore generally should not be abandoned in the opinion of its energy balance. In an unregulated state and uncontrolled can cause the explosor to age in advance and finally fails.

Es por lo tanto necesario evitar la aparición de corrientes de seguimiento o limitar éstas temporalmente así como en la amplitud.It is therefore necessary to avoid the appearance of monitoring currents or limit these temporarily as well as in The amplitude.

Para la solución de la problemática de corrientes de seguimiento debe tenerse ahora aún en cuenta que en redes de tensión continua de instalaciones solares se presentan valores muy elevados de tensión.For the solution of the problem of follow-up currents should now be taken into account that in DC networks of solar installations are presented very high voltage values.

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Según la invención, como primera medida debe ser evitada la aparición de una corriente de seguimiento, teniendo lugar la reacción del explosor únicamente cuando exista el riesgo de una sobrecarga energética para el varistor. Si no existe este riesgo, el varistor asume el proceso de derivación completamente y de esta manera una corriente de seguimiento debido al funcionamiento es imposible.According to the invention, the first measure must be avoiding the appearance of a tracking current, taking place the reaction of the explosor only when there is a risk of energy overload for the varistor. If this risk does not exist, the varistor assumes the derivation process completely and from this way a tracking current due to operation is impossible.

La evaluación energética se efectúa en el circuito de mando CCU que genera preferiblemente con ayuda de la curva de tensión residual una señal de disparador orientada de manera selectiva por el varistor, haciendo que el explosor disparable reaccione.The energy evaluation is carried out in the CCU control circuit that preferably generates with the help of the residual voltage curve an oriented trigger signal of Selective way by the varistor, causing the explosor firing react.

Puesto que la conexión de la segunda pista de derivación se efectúa en dependencia del rendimiento de los varistores en la primera pista, entonces resulta una zona amplia seleccionable, dentro de la cual el varistor puede efectuar la derivación completa del impulso de corriente, sin que exista por una parte el riesgo de una sobrecarga del varistor y por otra parte si se presenta una corriente de seguimiento.Since the connection of the second track of referral is made depending on the performance of the varistors on the first track, then it turns out a wide area selectable, within which the varistor can perform the complete derivation of the current pulse, without there being a part the risk of an overload of the varistor and on the other hand if A tracking current is presented.

Esta zona puede ser ampliada mediante la evaluación orientada de manera selectiva con ayuda del circuito de mando con respecto a métodos de evaluación sencillos, de modo que p.ej. en caso de un impulso de corriente de choque pobre en energía de la forma de ondas 8/20 \mus, un determinado tipo de varistor puede ser cargado hasta 10 kA y el mismo tipo en otro impulso de corriente rico en energía de la forma de ondas 10/350 \mus puede ser cargado hasta 1,5 kA.This area can be expanded by selectively oriented evaluation with the help of the circuit command regarding simple evaluation methods, so that eg in case of a low energy shock current pulse of the 8/20 \ mus waveform, a certain type of varistor it can be loaded up to 10 kA and the same type in another pulse of 10/350 \ mus waveform energy-rich current can be loaded up to 1.5 kA.

Con el método arriba descrito es imposible que se presente una corriente de seguimiento ya con corrientes de impulso débiles en energía, que puedan surgir p.ej. a consecuencia de tensiones de conmutación o de influencias indirectas de rayos moderadas en una secuencia relativamente frecuente. También por la gama total de las influencias indirectas de rayos, representadas por la forma de ondas 8/20 \mus, no se esperan corrientes de seguimiento. Por lo contrario, el explosor es conectado adicionalmente conforme a su destino en caso de influencias directas del rayo reproducidas por la forma de ondas 10/350 \mus. Se tiene que contar por lo tanto con pocos acontecimientos de corriente de seguimiento a título comparativo debido a esta configuración.With the method described above it is impossible for a tracking current is already present with currents of weak energy impulse, which may arise, for example switching voltages or indirect lightning influences moderated in a relatively frequent sequence. Also for the total range of indirect lightning influences, represented by 8/20 \ mus waveform, no currents are expected from tracing. On the contrary, the explosor is connected additionally according to your destination in case of direct influences of the ray reproduced by the 10/350 \ mus waveform. It has to have therefore few current events of Comparison tracking due to this configuration.

Como otra medida para impedir la presencia de corrientes de seguimiento se vigila en primer lugar, cuando el explosor está conectado directamente y cuando comienza el transcurso de un tiempo de retardo. Si se evalúa el momento en el cual ha disminuido la corriente de impulso o si ha terminado el tiempo de retardo prefijado, se activa el interruptor que cortocircuita la tensión de arco del explosor en el tercer ramal, es decir, en la pista de conmutación y de extinción, de modo que se conmuta la corriente de seguimiento que está a punto de comenzar o ha comenzado y se apaga el explosor que se encuentra entonces sin corriente. Después de un corto tiempo de conexión, el cortocircuito es eliminado de nuevo abriendo el interruptor en la pista de extinción y se restablece el estado de funcionamiento originario, como ha existido antes del proceso de derivación.As another measure to prevent the presence of Tracking currents are monitored first, when the explosor is connected directly and when the course begins of a delay time. If you evaluate the moment in which you have pulse current decreased or if the time for preset delay, the switch that short-circuits the arc voltage of the explosor in the third branch, that is, in the switching and extinguishing track, so that the tracking current that is about to start or has started and the explosor that is then without power goes out. After a short connection time, the short circuit is removed again by opening the switch on the extinguishing track and the original operating status is restored, as has existed before the referral process.

En comparación con métodos conocidos, la solución se puede poner en práctica fácilmente, ahorrando espacio y de manera económica. Por ello resulta la ventaja de que pueden ser aprovechadas las configuraciones de explosores, las cuales de la manera habitual hasta ahora sólo se emplean en redes de tensión alterna o han sido concebidas para redes de este tipo.Compared to known methods, the solution can be easily implemented, saving space and economically This is the advantage that they can be exploited the configurations of explosors, which of the usual way until now they are only used in voltage networks alternate or have been designed for networks of this type.

Como ya se puede deducir de los diagramas de bloques, la pista de extinción presenta un interruptor de cortocircuito que físicamente es apto de cumplir tanto los requisitos eléctricos como mecánicos, como se presentan en relación con el proceso de conmutación. Además, el interruptor es controlable para que pueda realizarse una conexión y desconexión coordinada por el circuito de mando CCU.As can already be deduced from the diagrams of blocks, the extinguishing track features a switch short circuit that is physically able to meet both electrical and mechanical requirements, as presented in relation with the switching process. In addition, the switch is controllable so that a connection and disconnection coordinated by the CCU control circuit.

En relación con el proceso de conmutación existe la exigencia de que, además de la capacidad de una alta carga de conexión, el proceso de conmutación en sí ocurra sin formación de un arco eléctrico por conexión. Por ello pueden ahorrarse cámaras apagachispas laboriosas y por lo tanto una alta necesidad en espacio que resultaría adicionalmente. Puesto que es posible apagar la corriente de seguimiento dentro de un corto tiempo de conexión o lograr una reestabilización de la distancia de aislamiento de un explosor, el interruptor está concebido tanto para ser conectado rápidamente como también para ser desconectado de nuevo, es decir, tiene una alta velocidad de conmutación
dinámica.
In relation to the switching process there is a requirement that, in addition to the capacity of a high connection load, the switching process itself occurs without the formation of an electric arc per connection. That is why laborious spark arrester cameras can be saved and therefore a high need in space that would result additionally. Since it is possible to turn off the tracking current within a short time of connection or achieve a resetting of the isolation distance of an explosor, the switch is designed both to be quickly connected and also to be disconnected again, that is, it has high switching speed
dynamic.

En cuanto a las ventajas que resultan de la puesta en práctica de la teoría de invención, deberá señalarse aún lo siguiente.As for the advantages that result from the implementation of the theory of invention, it should still be noted the next.

El esfuerzo de apagar una corriente de seguimiento en caso de una tensión continua de aprox. 1000 V es con la utilización de un explosor muy alto y requiere habitualmente medidas muy caras para la extinción del arco eléctrico. Los explosores habitualmente bastante económicos están dimensionados y concebidos para el dominio de tensiones alternas en el campo de baja tensión. Las tensiones a dominar son claramente más bajas en este caso de aplicación, además se apaga el arco eléctrico independientemente en el retorno a cero natural de la corriente. En una tensión continua no existe ningún retorno a cero natural de la corriente y los explosores por lo tanto deben trabajar según el principio de apagado de la corriente continua. La potencia conmutada necesitada para una desconexión exitosa de la corriente de seguimiento es considerable y requiere explosores desarrollados de una manera especial así como también explosores que precisan de mucho espacio y son muy caros, los cuales han de adaptarse exclusivamente para el caso de aplicación previamente citada. El envejecimiento de un explosor de este tipo es considerable a causa de la potencia conmutada necesitada que se ha aumentado. Finalmente, los explosores correspondientes deben disponer de cámaras apagachispas complicadas con una alta necesidad en espacio.The effort to turn off a current of monitoring in case of a continuous voltage of approx. 1000 V is with the use of a very high explosor and usually requires very expensive measures for the extinction of the electric arc. The usually quite cheap explosives are sized and designed for mastering alternating voltages in the low field tension. The tensions to dominate are clearly lower in this application case, the electric arc is also turned off regardless of the natural zero return of the current. In a continuous voltage there is no natural zero return of the current and the explosors must therefore work according to the principle of shutdown of the direct current. Switching power needed for a successful disconnection of the current from monitoring is considerable and requires developed explosors of a special way as well as explosives that require a lot of space and are very expensive, which have to adapt exclusively for the aforementioned application case. He aging of such an explosive is considerable because of the switching power needed that has been increased. Finally, the corresponding explosors must have cameras complicated spark arresters with a high need in space.

Con la invención se consigue mediante la pista de cortocircuito retornable separadamente hacer utilizables los explosores habituales y convencionales del campo de bajas tensiones, los cuales disponen sólo de un poder de apagado suficiente de la corriente de seguimiento en caso de corriente alterna y de tensiones claramente más bajas, también para aplicaciones en el rango de tensiones continuas de hasta 1000 V.With the invention is achieved by the track Short-circuit returnable separately make usable the usual and conventional low voltage field explosors, which have only a sufficient power off of the tracking current in case of alternating current and voltages clearly lower, also for applications in the range of continuous voltages up to 1000 V.

Ventajosa es además la reducción drástica de la potencia convertida dentro del explosor, puesto que la tensión de arco eléctrico de > 1000 V necesaria en el principio de apagado de corriente continua habitual no debe ser generada, sino la tensión de arco p.ej. puede ser sólo de 30 V. En caso de corriente continua, la potencia conmutada, la carga del explosor y el envejecimiento por consiguiente pueden ser reducidos en más del factor 30.Advantageous is also the drastic reduction of the converted power inside the explosor, since the voltage of > 1000V electric arc required in the shutdown principle DC current should not be generated, but the voltage arc eg it can only be 30 V. In case of direct current, Switching power, explosor charge and aging by consequently they can be reduced by more than factor 30.

El principio básico según la invención se basa en apagar la corriente de seguimiento no con ayuda del explosor, sino en desplazar la función de apagado para la corriente secuencial de la red a un componente de semiconductor sin envejecimiento y sin arco eléctrico. Por consiguiente existe prácticamente una separación funcional y un reparto de funciones entre el explosor y el componente del semiconductor. La combinación del explosor y el varistor realiza en total la función de la derivación de magnitudes perturbadoras en forma de impulso, asumiendo el semiconductor la función de apagado de la corriente de seguimiento sin arco eléctrico. Una condición para ello es la conmutación completa de la corriente de seguimiento desde el explosor a la pista de semiconductor y una reestabilización suficiente del explosor tanto en la altura como también en la velocidad, antes de que el elemento del semiconductor desconecte la corriente de seguimiento. La conmutación completa se logra en que la caída de tensión de la pista de apagado sea mas baja que la tensión de arco eléctrico del explosor. El tiempo de conexión del semiconductor depende de la diferencia de las tensiones U_{TR} y U_{BO} así como del tiempo de reestabilización del explosor, según se describe esto más en detalle en el ejemplo de realización con referencia a la Fig. 3 del mismo.The basic principle according to the invention is based in turning off the tracking current not with the help of the explosor, but in shifting the off function for the sequential current from the network to a semiconductor component without aging and without Electric arc. Therefore there is practically a separation functional and a distribution of functions between the explosor and the semiconductor component. The combination of the explosor and the varistor performs in total the function of the derivation of quantities disturbing in the form of impulse, assuming the semiconductor the arc tracking power off function electric. A condition for this is the complete switching of the tracking current from the explosor to the track semiconductor and a sufficient reestabilization of the explosor both in height as well as speed, before the element from the semiconductor disconnect the tracking current. The Complete switching is achieved in that the voltage drop of the track shutdown is lower than the arc voltage of the explosor The semiconductor connection time depends on the difference of voltages U_ {TR} and U_ {BO} as well as time reestabilization of the explosor, as this is described more in detail in the exemplary embodiment with reference to Fig. 3 of the same.

Para poder determinar exactamente el momento de conexión adicional para la pista de extinción así como para evitar que una corriente de impulso fluya sobre la misma o la corriente de seguimiento permanezca demasiado tiempo en la pista de derivación del explosor, no sólo es necesaria una conexión de reacción rápida del interruptor de cortocircuito, sino también es necesario un dispositivo técnico de circuitos que ofrezca la posibilidad de un acoplamiento con una unidad sensorial para la vigilancia de la pista del explosor.In order to determine exactly the moment of additional connection to the extinguishing track as well as to avoid that a pulse current flows over it or the current of follow up stay too long on the bypass track of the explosor, not only a quick reaction connection is necessary of the short circuit breaker but also a technical circuit device that offers the possibility of a coupling with a sensory unit for track monitoring of the explosor

Así p.ej. la corriente es detectable por el explosor, de modo que puede ser activado el interruptor de cortocircuito directamente después de la disminución de la corriente de impulso. Una corriente de seguimiento indeseada se evita por el explosor y se reduce la carga energética del explosor así como el envejecimiento debido al guiado de la corriente de impulso, como resulta de una sobretensión transitoria. Como interruptor de cortocircuito se utiliza preferiblemente un transistor de potencia que no está sometido a ningún fenómeno de envejecimiento o de desgaste, bajo la condición de que no se excedan sus valores límites eléctricos.Thus, the current is detectable by the explosor, so that the switch can be activated short circuit directly after the current decrease impulse An unwanted tracking current is avoided by the explosor and the explosive energy load is reduced as well as the aging due to impulse current guidance, such as results from transient overvoltage. As switch of short circuit a power transistor is preferably used that is not subject to any phenomenon of aging or wear, under the condition that their limit values are not exceeded electric

Según la invención se ha cuidado de que aquellas partes de conexión, de las cuales parte una gran emisión interferente, se encuentren desacopladas de aquellos componentes que están expuestos a una sensibilidad a la perturbación. Esto se realiza de manera que las funciones individuales estén divididas en grupos que reúnan por un lado solamente fuentes perturbadoras o partes de conexión insensibles, y por otra parte aquellas que son sensibles a la perturbación, siendo proyectadas las combinaciones de los grupos entre sí por la vía más breve a pesar de la separación espacial.According to the invention, care has been taken that connection parts, of which a large emission part interfering, they are decoupled from those components that They are exposed to a sensitivity to disturbance. This is performs so that the individual functions are divided into groups that gather on the one hand only disturbing sources or insensitive connection parts, and on the other hand those that are sensitive to disturbance, with combinations of the groups with each other in the shortest way despite the separation space.

El interruptor de cortocircuito puede ser compuesto de transistores en cascada, para lograr en estado desconectado una alta resistencia a tensiones que se encuentra por encima del nivel de protección del dispositivo de protección contra sobretensiones.The short circuit breaker can be composed of cascading transistors, to achieve in state disconnected a high tensile strength found by above the protection level of the protection device surges

Para impedir un deterioro del interruptor de transistor, éste es conmutado con alta resistencia óhmica, cuando se alcanza o sobrepasa la integral máxima admisible de la corriente. En caso de sobrecarga de corriente para el caso de la conexión, esta casi desconexión de emergencia prevista da eventualmente lugar a que se interrumpa el proceso de extinción o de conmutación. Es por lo tanto necesario distinguir tal desconexión de emergencia de un proceso de conmutación regular e iniciar contrariamente a esto otros intentos de extinción, hasta que se lleve a cabo un proceso de conmutación regular.To prevent deterioration of the power switch transistor, this is switched with high ohmic resistance, when reaches or exceeds the maximum permissible integral of the current. In current overload case for the connection case, this almost planned emergency shutdown eventually results in the extinction or switching process is interrupted. It is so so much necessary to distinguish such emergency disconnection from a regular switching process and start contrary to this others extinction attempts, until a process of regular switching

Como proceso de conmutación regular rige aquel que dispone del tiempo de conexión total fijo ajustado sin interrupción. El tiempo de conexión se compone del tiempo de extinción y el tiempo de reposo que necesita el explosor generalmente en dependencia de la carga para pasar del área conductor de baja resistencia óhmica al área aislante de alta resistencia óhmica. Conforme a ello, el tiempo de conexión preciso puede estar en el margen de aprox. 10 \mus a 3 ms.As a regular switching process governs that which has the fixed total connection time set without interruption. The connection time is made up of the time of extinction and the rest time needed by the explosor generally depending on the load to pass the area low ohmic resistance conductor to the high insulating area ohmic resistance Accordingly, the precise connection time may be in the range of approx. 10 \ mus to 3 ms.

Si la sobrecarga de corriente tiene lugar después de estar ya conectados los transistores, la desconexión de emergencia debe producirse igualmente y según está descrito debe generar en su caso uno o varios otros ciclos de apagado, hasta que se inicie un proceso de conmutación regular.If the current overload takes place after the transistors are already connected, the disconnection of emergency must also occur and as described must generate one or more other shutdown cycles if necessary, until A regular switching process is initiated.

La desconexión de emergencia da lugar a que el interruptor de cortocircuito conmute la pista de apagado con alta resistencia óhmica. Esto sin embargo significa también que, para el caso de que la sobrecarga de corriente sea una corriente de impulso, la tensión puede ascender ampliamente vía la pista de apagado, de manera que dé lugar a una nueva reacción de la primera o incluso de la segunda pista de derivación. Por ello el dispositivo de protección contra sobretensiones presenta ventajosamente no sólo una coordinación continua sencilla, sino también retroactiva, en la cual la última fase de la disposición (tercer ramal) en el caso de necesidad repercute a la primera fase.Emergency disconnection results in the short circuit switch switch off track with high ohmic resistance This however also means that, for the if the current overload is a pulse current, the voltage can rise widely via the off track, of so that it results in a new reaction of the first or even of the second bypass track. Therefore the device surge protection advantageously presents not only a simple, but also retroactive, continuous coordination, in which the last phase of the provision (third branch) in the case of need affects the first phase.

Por ello, el dispositivo de protección contra sobretensiones puede superar también las llamadas descargas de rayo múltiples, en las cuales aparecen en ciertos intervalos varias sobretensiones o impulsos de corriente, cuando debía tener lugar otra carga eléctrica durante la fase activada de la pista de extinción. Por esta función de reacoplamiento se reacciona casi automáticamente el correspondiente escalón del descargador, es decir la primera o segunda pista de derivación.Therefore, the protection device against surges can also overcome so-called lightning strikes multiple, in which several intervals appear at certain intervals overvoltages or current impulses, when it should take place another electric charge during the activated phase of the track extinction. By this re-coupling function, almost automatically the corresponding step of the arrester, that is the first or second bypass track.

El circuito de mando CCU está destinado a detectar todas las informaciones sobre los transcursos temporales de los grupos funcionales y de emitir las correspondientes órdenes de ajuste o de mando a los elementos de ajuste. Una de las funciones más importante del circuito de mando CCU es la coordinación de las funciones implementadas en la pista de extinción, además de la evaluación de la carga del varistor y la emisión de los señales resultantes para el disparo selectivo del explosor.The CCU control circuit is intended for detect all information about temporary transcripts of the functional groups and to issue the corresponding orders of adjustment or control to the adjustment elements. One of the functions The most important of the CCU control circuit is the coordination of functions implemented in the extinction track, in addition to the evaluation of varistor load and signal emission resulting for selective firing of the explosor.

A las mismas pertenecen las funciones auxiliares que están relacionadas con la desconexión de emergencia, también aquellas que van acompañadas con el proceso de apagado, es decir comenzando con el reconocimiento de que el explosor ha reaccionado a la conexión del interruptor de cortocircuito controlada por sucesos o tiempo hasta incluso su desconexión o redisparo con el proceso definitivo de conmutación regular.The auxiliary functions belong to them that are related to emergency disconnection, too those that are accompanied by the shutdown process, that is beginning with the recognition that the explosor has reacted to the event-controlled short circuit breaker connection or time until even its disconnection or redisparo with the process Definitive regular switching.

La detección de que el explosor ha respondido, puede ser realizada de manera que la tensión del sistema aplicada es controlada respecto a caídas de tensión que típicamente corresponden a la reacción de un explosor y presentan p.ej. una determinada velocidad de crecimiento de la tensión, quedando un determinado valor de tensión simultáneamente por debajo de su valor mínimo.The detection that the explosor has responded, It can be done so that the applied system voltage is controlled with respect to voltage drops that typically correspond to the reaction of an explosor and present eg a certain speed of tension growth, leaving a certain voltage value simultaneously below its minimum value.

Las caídas de tensión de procesos externos que corresponden a esta trama, se detectan por ello ventajosamente también, por lo cual igualmente puede ser controlado y apagado p.ej. un arco eléctrico perturbador producido por errores de aislamiento en el circuito total.The voltage drops from external processes that correspond to this frame, are therefore advantageously detected also, so it can also be controlled and turned off eg a disturbing electric arc produced by insulation errors in the total circuit.

Las presentes informaciones son evaluadas por el circuito de mando CCU y rigen por ejemplo como condición de arranque para el tiempo de retardo y transcurrido este tiempo se conecta la pista de cortocircuito.This information is evaluated by the CCU control circuit and apply for example as a starting condition for the delay time and after this time the short circuit track.

El tiempo de retardo puede ser ajustado de manera que haga desaparecer o puentee p.ej. las longitudes de impulso de los impulsos de corriente de choque normalizados de la forma de ondas 8/20 \mus o 10/350 \mus.The delay time can be adjusted from so that it disappears or bridges eg the lengths of impulse of the normalized shock current pulses of the waveform 8/20 \ mus or 10/350 \ mus.

Para un impulso eléctrico 10/350 \mus habría que estimar entonces un tiempo de retardo de aprox. 2 ms, el cual causa posiblemente también en caso de impulsiones más breves una corriente de seguimiento que corresponde aproximadamente a este período de tiempo.For an electric pulse 10/350 \ mus there would be then estimate a delay time of approx. 2 ms, which possibly also in case of shorter drives a tracking current corresponding approximately to this time frame.

Dada la función de la desconexión de emergencia, puede ser ajustado también un tiempo inefectivo más breve que se orienta en el impulso eléctrico más breve de 8/20 \mus, p.ej. un tiempo de 60 \mus, de modo que en caso de impulsos más largos, p.ej. 10/350 \mus, se activa la desconexión de emergencia cíclicamente durante tanto tiempo que la corriente es superior a la corriente de conexión admisible en la pista de cortocircuito.Given the function of the emergency disconnection, a shorter ineffective time can also be set than orients on the shortest electric pulse of 8/20 \ mus, eg a 60 \ mus time, so that in case of longer pulses, eg 10/350 \ mus, emergency disconnection is activated cyclically for so long that the current is greater than the permissible connection current in the short circuit.

En el supuesto tiempo inefectivo de 60 \mus la pista de cortocircuito intenta activar el interruptor de cortocircuito mediante varios ciclos de conexión periódicos para iniciar la conmutación, hasta que finalmente el valor restante de la corriente de impulso haya disminuido hasta la corriente de conexión admisible. Con esta medida se puede realizar una predeterminación temporal en el sentido de un tiempo de ciclo mediante el ajuste del tiempo de retardo y una vez transcurrido este tiempo debe tener lugar un intento de conexión para la conmutación. La ventaja de este ajuste se encuentra en la reducción de la fase de corriente de seguimiento particularmente en caso de elevadas corrientes de seguimiento a esperar.In the supposed ineffective time of 60 \ mus the short circuit track tries to activate the switch short circuit by several periodic connection cycles to start the switching, until finally the remaining value of the pulse current has decreased to the connection current admissible. With this measure you can make a default temporal in the sense of a cycle time by adjusting the delay time and after this time must have Place a connection attempt for switching. The advantage of this adjustment is in the reduction of the current phase of monitoring particularly in case of high currents of Follow up to wait.

En otra forma de realización de la invención se dispone en la segunda pista de derivación un sensor de corriente, cuya detección de señal es ajustable por el circuito de mando en la corriente de impulso o la corriente de seguimiento o ambos tipos de corriente. Con ello existe la posibilidad de iniciar el proceso de conmutación independientemente de un tiempo de retardo fijo ajustado ya en el momento en el que haya bajado la corriente de impulso sobre el explosor a un valor que corresponde a la corriente de conexión admisible en la pista de extinción. Debido al tiempo de reacción más reducido de la conexión con la alta velocidad de conmutación de los interruptores de cortocircuito en la pista de extinción no se produce por lo tanto ninguna corriente de seguimiento. Esta es otra posibilidad para poner el momento de conexión a ser posible cerca de la transición de la corriente de choque decreciente a la corriente de seguimiento a aplicar en caso de esperar elevadas corrientes de seguimiento.In another embodiment of the invention, it has a current sensor in the second bypass track, whose signal detection is adjustable by the control circuit in the pulse current or tracking current or both types of stream. With this there is the possibility of starting the process of switching regardless of a set fixed delay time already at the moment when the impulse current has dropped over the explosor at a value that corresponds to the connection current admissible on the extinction track. Due to the reaction time more reduced connection with the high switching speed of the short circuit breakers in the extinguishing track do not therefore produces no tracking current. This is another possibility to put the connection time if possible near the transition from the decreasing shock current to the current of follow-up to be applied if high currents of tracing.

Los ejemplos de realización comentados para la detección de las condiciones de conexión para la pista de cortocircuito muestran que una adaptabilidad y flexibilidad es posible en un margen amplio utilizando el circuito de mando. En las funciones ulteriores que puede efectuar el circuito de mando es también posible una combinación o un enlazamiento lógico de diferentes características, para p.ej. ampliar los criterios de conexión, creando la pista de extinción un cortocircuito permanente deseado para determinadas situaciones o limitando a un valor determinado una sobretensión persistente durante mucho tiempo y que aparece fuera del intervalo de tiempo transitorio. Otras tareas que han de efectuarse con el circuito de mando CCU es también una prolongación automática del tiempo de conexión, cuando dentro de un lapso de tiempo predeterminado en principio no se efectúa ninguna extinción o la inclusión de la temperatura de calentamiento del explosor en el cálculo del tiempo de conexión del interruptor de cortocircuito, es decir, del tiempo de extinción.The embodiments described for the detection of connection conditions for the track Short circuit show that adaptability and flexibility is possible over a wide range using the control circuit. In the subsequent functions that the control circuit can perform is also possible a combination or logical linkage of different characteristics, for example expanding the criteria of connection, creating a permanent short circuit desired for certain situations or limiting to a value determined a persistent overvoltage for a long time and that appears outside the transitional time interval. Other tasks that have to be carried out with the CCU control circuit is also a automatic extension of the connection time, when within a default time span in principle is not done any extinction or inclusion of the heating temperature of the explosor in the calculation of the switch on time short circuit, that is, the extinction time.

En virtud de los hechos de que durante todo el proceso de derivación la tensión del sistema prácticamente no está disponible, el circuito de mando dispone de un acumulador de energía que asegura la alimentación eléctrica necesaria para esta fase.Under the facts that throughout the bypass process the system voltage is practically not available, the control circuit has an energy accumulator which ensures the necessary power supply for this phase.

Como ya se había explicado, el interruptor del semiconductor, como interruptor de cortocircuito, consiste preferiblemente en un transistor de potencia que como componente apropiado dispone de las funciones de conexión y de desconexión exigidas en intervalos de tiempo cortos también en caso de elevadas corrientes de conexión. En este caso son imaginables también soluciones alternativas que utilizan p.ej. un tiristor conmutable o un tiristor o descargador de gas disparable en serie con un varistor o un elemento PTC.As already explained, the power switch semiconductor, as a short circuit breaker, consists preferably in a power transistor as a component appropriate has the connection and disconnection functions required in short time intervals also in case of high connection currents In this case they are imaginable too alternative solutions that use eg a switchable thyristor or a thyristor or series fired gas arrester with a varistor or a PTC element.

Con referencia a la Fig. 2a y 2c y bajo determinadas condiciones de utilización se exige que el circuito activo, p.ej. los polos caracterizados en instalaciones solares con L+/L debe ser separado con seguridad del potencial de tierra (tierra) o debe estar instalado.With reference to Fig. 2a and 2c and under certain conditions of use require that the circuit active, eg the poles characterized in solar installations with L + / L must be safely separated from ground potential (ground) or must be installed.

Desde el punto de vista técnico de protección contra rayos, en este caso debe tener lugar la puesta a tierra necesaria mediante un aislamiento de chispas. Para este caso de necesidad puede ser integrado en el dispositivo de protección contra sobretensiones modular un tal aislamiento de chispas 2 (véase la Fig. 1 y 1a), abriendo el carril de tierra 6 y conectándolo por medio del aislamiento de chispas a la conexión a tierra 6'. No habiendo necesidad en este sentido, no procede este explosor 2 y se sustituye por parte de la fábrica por un carril de tierra continuo (conexión
6 y 6').
From the technical point of view of lightning protection, in this case the necessary grounding must take place by means of a spark insulation. For this case of necessity, such a spark insulation 2 (see Fig. 1 and 1a) can be integrated in the modular surge protection device, opening the ground rail 6 and connecting it by means of the spark insulation to the connection to 6 'land. There being no need in this regard, this explosor 2 does not proceed and is replaced by a continuous ground lane by the factory (connection
6 and 6 ').

La fig. 3 muestra curvas típicas de corriente y de tensión durante el proceso de derivación.Fig. 3 shows typical curves of current and of tension during the bypass process.

El área "impulso" se refiere en este caso al proceso de derivación en sí hasta la disminución de la magnitud de influencia U_{rayo}, mientras que el área "sistema" representa la fase de cancelación con una corriente de seguimiento que aparece sobre el explosor hasta el retorno de la tensión del sistema.The "impulse" area is referred to in this case. to the derivation process itself until the magnitude decreases of influence U_ {ray}, while the area "system" represents the cancellation phase with a tracking current appearing on the explosor until the voltage return of the system.

Para la conmutación de corriente mostrada en las fases individuales I_{p1} hasta I_{p3} rige la condición siguiente:For the current switching shown in the individual phases I_ {p1} until I_ {p3} govern the condition next:

U_{TR} < U_{BO} < U_{VDR}U_ {TR} < U_ {BO} < U_ {VDR}

En el intervalo de tiempo t0 a t1, la magnitud de influencia U_{rayo} solicita en principio el varistor en la pista de derivación I_{p1} y provoca allí la tensión U_{VDR}.In the time interval t0 to t1, the magnitude of influence U_ {ray} requests in principle the varistor in the bypass track I_ {p1} and causes tension there U_ {VDR}.

Si esta tensión sobrepasa la carga admisible del varistor (un valor ajustado a la cantidad y la duración) en relación con la corriente correspondiente, la corriente en el momento t1 conmuta a la pista de derivación I_{p2} del explosor conforme a la representación según la Fig. 1 y 1a, de modo que la tensión del varistor U_{VDR} interviene en el valor U_{BO} por debajo de la tensión del sistema U_{dc}. Una vez disminuida la magnitud de influencia, aparece sobre el explosor 1 en el momento t2 una corriente secuencial de la red que es conmutada en el momento t3 a la pista de cortocircuito I_{p3} y es desconectada por esta en el momento t4. Entre los momentos t3 y t4 se baja la tensión a la tensión del transistor U_{TR}.If this voltage exceeds the permissible load of the varistor (a value adjusted to the quantity and duration) in relation with the corresponding current, the current at time t1 switches to the diversion track I_ {p2} of the explosor according to the representation according to Fig. 1 and 1a, so that the voltage of the varistor U_ {VDR} intervenes in the value U_ {BO} below the system voltage U_ {dc}. Once the magnitude of influence, appears on the explosor 1 at time t2 a sequential network current that is switched at time t3 to the short circuit track I_ {p3} and is disconnected by it in the moment t4. Between moments t3 and t4 the voltage drops to the transistor voltage U_ {TR}.

El intervalo de tiempo t2 a t3 representa un intervalo, en el cual en el presente caso aparece una corriente de seguimiento indeseada sobre el explosor (representación rayada). En combinación con una sensórica, particularmente un sensor de corriente S, y un interruptor de cortocircuito rápido, puede ser acortado este intervalo de tiempo indeseado hasta que ya no represente ninguna carga adicional más allá de la carga eléctrica de impulso para el explosor.The time interval t2 to t3 represents a interval, in which in the present case a current of unwanted tracking on the explosor (scratched representation). In combination with a sensor, particularly a sensor S current, and a quick short circuit breaker, can be shortened this unwanted time interval until it no longer represent no additional charge beyond the electric charge of impulse for the explosor.

En resumen, el dispositivo de protección contra sobretensiones según la invención dispone de propiedades, para sistemas de corriente continua, que permiten utilizar explosores según el estado de la técnica en aplicaciones de corriente continua, aspirando las soluciones a evitar una corriente de seguimiento mientras se incluye el explosor únicamente en caso de necesidad en el proceso de derivación. Las corrientes de seguimiento se evitan de manera que el interruptor de cortocircuito en la pista de extinción conmuta inmediatamente después de la disminución de la corriente de impulso o las corrientes de seguimiento pueden ser limitadas temporalmente, mientras una caída de tensión definida en la tensión del sistema impulsa un tiempo de retardo y transcurrido este tiempo, el interruptor de cortocircuito es activado en la pista de extinción.In short, the protection device against Surge according to the invention has properties, for DC systems, which allow the use of explosors according to the state of the art in direct current applications, aspiring solutions to avoid a tracking current while the explosor is included only if necessary in the derivation process. Tracking currents are avoided from way that the short circuit breaker in the extinguishing track commutes immediately after the decrease of the current of impulse or tracking currents may be limited temporarily, while a voltage drop defined in the voltage of the system drives a delay time and after this time has elapsed, the short circuit breaker is activated on the track of extinction.

Junto a la pista del explosor en sí está prevista otra pista de derivación con un elemento protector contra sobretensión que puede conducir corrientes de impulso más bajas hasta incluso medias, sin crear el mismo corrientes de seguimiento. Adicionalmente está presente una pista de extinción que reconoce una corriente de seguimiento y que provoca una conmutación de corriente de la pista del explosor en la pista de extinción debido al cortocircuito de la tensión de arco del explosor. El proceso de extinción es controlado y eventualmente repetido, en cuanto se reconozca que no ha tenido lugar ninguna extinción regular.Next to the track of the explosor itself is provided another bypass track with a protective element against overvoltage that can drive lower impulse currents even average, without creating the same tracking streams. Additionally there is an extinction track that recognizes a tracking current and that causes a current switching of the track of the explosor in the extinction track due to the short circuit of the arc voltage of the explosor. The process of extinction is controlled and eventually repeated, as soon as acknowledge that no regular extinction has taken place.

El dispositivo de protección contra sobretensiones está coordinado de manera que la primera pista de derivación con el varistor conmute en caso de sobrecarga a la segunda pista de derivación de mayor rendimiento con explosor. Una vez disminuido el impulso de corriente en la pista del explosor, tiene lugar una conmutación en la pista de extinción. En caso de sobrecarga de la pista de extinción del cortocircuito se puede conmutar de nuevo con una desconexión de emergencia a la primera pista del varistor y desde donde se puede conmutar eventualmente a la segunda pista con explosor.The protection device against surges is coordinated so that the first track of shunt with the varistor switch in case of overload to the second highest performance bypass track with explosor. A once the current pulse in the track of the explosive has decreased, a switching on the extinction track takes place. In case of overload of the short circuit extinction track can be switch again with an emergency disconnection at the first varistor track and from where it can eventually be switched to The second track with explosor.

Lista de referenciasReference List

1 one
Explosor disparable (FS1)Trigger Blast (FS1)

2 2
Aislamiento de chispas (FS2)Spark Isolation (FS2)

2' 2'
Soporte de conexiónConnection support

3 3
Elemento de varistor (VDR1/VDR2)Varistor Element (VDR1 / VDR2)

4 4
Circuito de mando como unidad de coordinación y de control (CCU)Command circuit as coordination unit and control (CCU)

5 5
Placa de soporteSupport plate

6 6
Carril de tierraDirt lane

6' 6 '
Conexión a tierraGround connection

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Documentos citados en la descripciónDocuments cited in the description

Esta lista de los documentos relacionados por el solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información del lector y no forma parte del documento de patente europea. La misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u omisiones.This list of related documents by the applicant has been collected exclusively for information of the reader and is not part of the European patent document. The it has been made with the greatest diligence; the EPO without However, it assumes no responsibility for any errors or omissions

Documentos de patente mencionados en la descripciónPatent documents mentioned in the description

\bullet DE 3228471 A1 [0002]DE 3228471 A1 [0002]
\bullet US 5325259 A [0005]US 5325259 A [0005]

\bullet DE 19838776 C2 [0004]DE 19838776 C2 [0004]
\bullet DE 19952004 B4 [0007]DE 19952004 B4 [0007]

Claims (10)

1. Dispositivo de protección contra sobretensiones para la utilización en redes de corriente continua, particularmente para instalaciones fotovoltaicas con un circuito paralelo coordinado energéticamente de una primera pista de derivación y una segunda pista de derivación disparable, las cuales presentan cada una un comportamiento de reacción diferente relativo a acontecimientos perturbadores y sobretensiones, en el cual1. Protection device against surges for use in direct current networks, particularly for photovoltaic systems with a circuit energy-coordinated parallel of a first track of bypass and a second tripable bypass track, which each have a different relative reaction behavior to disturbing events and surges, in which
--
la primera pista de derivación presenta al menos un varistor (3), cuyo valor de tensión residual es detectado y pasado a un circuito de mando (4), a fin de determinar la carga energética de la primera pista de derivación,the first bypass track has at least one varistor (3), whose residual voltage value is detected and passed to a circuit of command (4), in order to determine the energy load of the first bypass track,
--
la segunda pista de derivación presenta al menos un explosor (1), cuya entrada del disparador está conectada a una primera salida del circuito de mando (4), caracterizado por el hecho de quethe second bypass track has at least one explosor (1), whose trigger input is connected to a first output of the control circuit (4), characterized by the fact that
--
un tercer ramal está conectado en paralelo a la primera y segunda pista de derivación como pista de conmutación y de extinción, el cual contiene un interruptor de cortocircuito, cuya entrada de mando está conectada a una segunda salida del circuito de mando (4),a third branch is connected in parallel to the first and second track bypass as switching and extinguishing track, which It contains a short circuit switch, whose control input is connected to a second output of the control circuit (4),
--
en el cual la segunda pista de derivación con explosor (1) es activada por el circuito de mando (4) únicamente cuando se espera una sobrecarga energética de la primera pista de derivación reconocida con ayuda de la vigilancia de tensión residual y además, para la limitación eficaz de la corriente secuencial de la red, el interruptor de cortocircuito en el tercer ramal es cerrado durante un período predeterminado después de haber transcurrido un tiempo de retardo, contado desde la reacción del explosor (1) en la segunda pista de derivación.at which the second bypass track with explosor (1) is activated by the control circuit (4) only when an overload is expected energy of the first bypass track recognized with the help of residual voltage monitoring and also for limitation effective sequential network current, the switch short circuit in the third branch is closed for a period default after a delay time has elapsed, counted from the reaction of the explosor (1) on the second track of derivation.
         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
      
2. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la reacción del explosor (1) en la segunda pista de derivación es reconocida por la vigilancia de la tensión del sistema en relación a la aparición de caídas de tensión, con ayuda del circuito de mando (4).2. Surge protection device according to claim 1, characterized in that the reaction of the explosor (1) in the second bypass track is recognized by monitoring the system voltage in relation to the occurrence of voltage drops , with the help of the control circuit (4). 3. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que un sensor de corriente está previsto en la segunda pista de derivación para reconocer la reacción del explosor (1).3. Surge protection device according to claim 1, characterized in that a current sensor is provided on the second branch track to recognize the reaction of the explosor (1). 4. Dispositivo de protección contra sobretensiones según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el circuito de mando (4) presenta un generador de reloj para fijar el tiempo de retardo y/o el tiempo de conexión del interruptor de cortocircuito.4. Surge protection device according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (4) has a clock generator for setting the delay time and / or the connection time of the short circuit breaker. 5. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el período de tiempo de conexión es del orden de entre 10 \mus y 3 ms.5. Surge protection device according to claim 4, characterized in that the period of connection time is of the order of between 10 µm and 3 ms. 6. Dispositivo de protección contra sobretensiones según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que en la situación de cortocircuito, la corriente fluyente en el tercer ramal es vigilada y en caso de sobrecarga, un transistor de potencia empleado como interruptor de cortocircuito es pasado a un estado abierto, de alta resistencia óhmica.6. Surge protection device according to one of the preceding claims, characterized in that in the short circuit situation, the flowing current in the third branch is monitored and in case of overload, a power transistor used as a short circuit breaker It is passed to an open state of high ohmic resistance. 7. Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que en caso de sobrecarga de corriente particularmente del tipo de corriente de impulso son activadas la primera y/o la segunda pista de derivación.7. Surge protection device according to claim 6, characterized in that in the event of a current overload, particularly of the type of impulse current, the first and / or the second bypass track are activated. 8. Dispositivo de protección contra sobretensiones según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el tiempo de retardo es ajustado de tal manera que se puentean las longitudes de impulso de impulsos de corriente de choque normalizados.8. Surge protection device according to one of the preceding claims, characterized in that the delay time is adjusted such that the pulse lengths of normalized shock current pulses are bridged. 9. Dispositivo de protección contra sobretensiones según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el circuito de mando (4) presenta una unidad de acumulación de energía para su funcionamiento en el caso de derivación.9. Surge protection device according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (4) has an energy accumulation unit for operation in the case of bypass. 10. Dispositivo de protección contra sobretensiones según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que para la puesta a tierra según la técnica de protección contra rayos está previsto un aislamiento de chispas (2) que está integrado en la puesta a tierra.10. Surge protection device according to one of the preceding claims, characterized in that a spark insulation (2) is provided for earthing according to the lightning protection technique, which is integrated into the grounding.
ES07822072T 2007-01-04 2007-10-31 SURVEY PROTECTION DEVICE FOR USE IN CONTINUOUS CURRENT NETWORKS, PARTICULARLY FOR PHOTOVOLTAIC FACILITIES. Active ES2358946T3 (en)

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