专利名称：在与供电网相连的系统中过电压保护方法，过电压保护设备和带有这种过电压保护设备 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在一个与一供电网相连的系统中出现预定条件时的保护方法。这
种方法的实质是，当供电网中出现过电压时，将与该供电网相连的系统与该供电网分离。与该供电网相连的系统可以是一小型辅助电网，包括至少几条线路，其中，这些线路上一般连接有用电设备。在该系统与该供电网的耦合区域内通常设有一个保护开关。这种保护开关的一个典型例子就是一个故障电流保护开关。当达到预定条件时，保护开关会在供电网和相连系统之间引起电气分离。保护开关内设有多个开关元件。由一闭锁装置对这些开关元件发生作用，将其断开。该闭锁装置自身则由一脱扣元件触发，即在一脱扣元件的作用下脱扣。在一个故障电流保护开关中，这种脱扣元件通常是一个包括一挺杆的吸持磁体，这个吸持磁体会因电流的流动而发生运动，例如随挺杆一起运动到闭锁装置的一个掣子上。在此过程中，该吸持磁体受到一磁场的作用，这个磁场由上述流动中的电流产生。在一个故障电流保护开关中，该电流产生在一个总和电流互感器的二次侧。
背景技术：
目前已有人提出在出现过电压的情况下也利用一个故障电流保护开关的开关元件来将连接在供电网上的系统与该供电网电气分离的方案。为此须测量电压，即将电压在线路上进行分接。可在这个保护开关的系统侧的两个线路段上进行分接，但在该保护开关的供电网侧的两个线路段上进行分接，也能取得同等良好的效果。由于这些线路段通过该保护开关彼此电接触，因而这两种方案测量的是同一个电压。随后由一分析设备对该电压就是否符合一预定标准进行分析。这一预定标准通常包括被分接的电压超过一阈值这一情况。该预定标准还可包括这种超过会持续发生一段预定的时间这一情况，可以计算积分，例如通过测得电压的差分计算该阈值。 根据现有技术，这个分析设备随后会通过产生一人工故障电流来将开关元件断开，这个人工故障电流一旦流动，故障电流保护开关就会开始工作，发挥其作用。
现有技术中存在两种产生人工故障电流的方法 根据第一方案，该分析设备具有一接地件，并使一电流从其中一条接受电压分接的线路流向该接地件。这种方案的缺点在于接地件通电，这在故障情况下会导致人员伤亡事故的发生。 Phoenix Contact Gmb服Co. KG(菲尼克斯公司)所销售的名为"VAL-CP-TOV"的产品就是一种按上述第一方案工作的过电压保护设备。 第二方案是将保护开关的供电网侧的一条第一线路与保护开关的系统侧的一条第二线路耦合，从而使电流在从该第一线路流动至该第二线路的过程中经过故障电流保护开关，随后由故障电流保护开关检测并切断故障电流。这个故障电流保护开关在其常开开关元件的区域内提供一断开距离，这个断开距离可在通向供电网的进线和通向连接在该供电网上的系统的出线之间引起有效的电气分离。如果此时以人工方式产生一个从一条第一进线向一条第二出线流动的故障电流，就无法再实现电气分离，而且这也会导致设备受损，人员伤亡。
发明内容
本发明的目的是提供一种在一与一供电网相连的系统中出现预定条件(特别是过电压)时的保护方法，这种方法没有以往所用方法的缺点。本发明的目的还在于提供一种可实现本发明的方法的过电压保护设备。 这个目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法而达成。这个目的还通过一种具有权利要求3所述特征的过电压保护设备而达成。这个目的还通过一种具有权利要求5所述特征的装置而达成。 本发明的方法包括如下步骤当符合由所述方法的分析步骤所规定的预定标准时，由分析设备实施产生一电场或一磁场的步骤，其中，所产生的电场或磁场直接作用于保护开关的脱扣元件，使得所述脱扣元件将闭锁装置脱扣(释放)，从而将所述保护开关的所述至少一个开关元件断开。 本发明基于如下认识所述脱扣元件基本上可在一电场或一磁场的作用下发挥其脱扣作用。与传统技术先产生故障电流、再由故障电流保护开关在其内部机制基础上产生所述电场或磁场的间接做法不同，本发明由分析设备自身产生一个对所述脱扣元件发生作用的电场或磁场。这样就无需产生人工故障电流。所述分析设备根本不向外发出任何电流，而是仅发出上述电场或磁场。 本发明的过电压保护设备具有至少两个输入接口和用于对施加在两个输入接口上的电压进行分析的构件。所述过电压保护设备的特征在于，所述过电压保护设备具有一种构件，该构件用于根据所述分析构件的分析结果在所述过电压保护设备自身以外直接产生一电场或一磁场。 —般情况下是产生一磁场而非一电场，因此根据本发明的过电压保护设备的一种优选实施方式，所述用于产生电场或磁场的构件包括一电磁线圈和用于为这个电磁线圈加载电流的构件。在此情况下，由从该电磁线圈中流过的电流所提供的洛伦兹力就可对一保护开关的一个脱扣元件发生作用，所述保护开关靠近所述过电压保护设备布置，或者说，所述保护开关的脱扣元件靠近所述电磁线圈布置。 在本发明的由一本发明的保护开关与一本发明的过电压保护设备构成的装置中，所述保护开关以已知方式具有至少两对接口。在一成对的两个接口上连接有相应(可能从属于所述装置的) 一对线路段。这样一对接口的特征在于，连接在所述接口对上的两个线路段共同构成一条导线路，其实现方式为，所述保护开关在一基本状态下将这两个线路段跨接。该基本状态的特征在于，一开关元件是闭合的。所述各开关元件在一脱扣状态下是断开的。借此可将所述导线切断。通过由所述保护开关中的一脱扣元件将一闭锁装置脱扣(释放)，可将所述各开关元件断开。 所述过电压保护设备的至少两个输入接口各与一线路段相连，其中，这些线路段在所述基本状态下从属于不同的导线。所述过电压保护设备的用于产生一电场或一磁场的构件在空间上的布置方式与所述保护开关相匹配，使得由所述构件所产生的一电场或一磁场对所述脱扣元件发生作用，从而将所述闭锁装置脱扣，进而将每个开关元件断开。
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所述保护开关优选为一故障电流保护开关。特定而言，该故障电流保护开关的脱扣元件包括一吸持磁体。为了与这一情况匹配，可在所述过电压保护设备中提供所述可加载电流的电磁线圈。所述电磁线圈在所述过电压保护设备中的布置方式应与所述吸持磁体的布置方式相匹配，从而使得所述吸持磁体可在由流经所述电磁线圈的电流所产生的磁场的作用下发生运动。 —般情况下，可针对任何一种故障电流保护开关构建一个与之匹配的过电压保护设备，从而实现本发明的装置。安装所述故障电流保护开关和所述过电压保护设备时，如果按常规做法将二者安装在同一个帽式安装导轨上，就可使所述电磁线圈的布置方式自然与所述吸持磁体的布置方式相匹配。
下面借助附图对本发明的优选实施方式进行说明，其中 图1为本发明的装置的示意图，所述装置用于通过本发明的过电压保护设备实施本发明的方法。
具体实施例方式
—小型电网(例如一生产车间的电网或一家用电网)通过一故障电流保护开关IO连接在一供电网上。图l对这个包括一相导体L与一中性导体N的单相系统进行了图示，但本发明也适用于一个多相特别是一个三相系统。 故障电流保护开关10将一个分离或通向所述供电网的线路段12a与一个属于或通向所述待连接系统的线路段12b跨接。为此，故障电流保护开关10的接口 14a和14b在内部通过一线路段12c和一线路段12d彼此相连或可彼此相连，这两个线路段相互被一开关元件16分离。开关元件16在一基本状态下是闭合的，在此情况下，线路段12a、线路段12c、开关元件16、线路段12d和线路段12b共同构成一条连续的导线线路。与此相似，此外还存在线路段18a和18b，这些线路段连接在故障电流保护开关10的接口 20a、20b上，且通过线路段18c、18d可彼此耦合，其中，为此须提供一开关元件22。 开关元件16和22可由一闭锁装置24以已知方式断开。为了使闭锁装置24具有这一功能，须让一脱扣元件26对其发生作用。脱扣元件26包括一吸持磁体，该吸持磁体在一通过一线路28而在一个总和电流互感器30的二次侧流动的电流的作用下发生运动，因为该电流会产生一个会对该吸持磁体产生引力作用的磁场。总和电流互感器30用于检测故障电流。根据已知方案，可使该吸持磁体发生运动的电流正好产生于连接在所述供电网上的系统中有故障电流流动的时候。 根据本实施方式，还需对连接在所述供电网上的系统进行过电压保护。为此须提供一个过电压保护设备32。这个过电压保护设备具有输入接口 34和36，这些输入接口与线路段12b或18b上的接口 38或40分别相连，借此将存在于所述供电网中的电压施加在输入接口 34和36之间。这个电压由一分析单元42进行分析，所述分析单元既可设计为电子电路，又可设计为微处理器。当该电压超过一个预先确定的或可从外部在过电压保护设备32上加以设定的阈值时，应将所述系统与所述供电网分离，特别是短时分离。这一点通过开关元件16和22的断开而实现。所述阈值例如比所述额定值大10%，也就是说，如果额定电网电压为230V，该阈值就是253V。当阈值被超过时，分析单元42会触发一电磁线圈44发出一强度足够大的电流，从而产生一个可使脱扣元件26的吸持磁体发生运动(朝闭锁装置24运动)的磁场。过电压保护设备32在结构上与故障电流保护开关10匹配，在对过电压保护设备32和故障电流保护开关10进行组装时，过电压保护设备32与故障电流保护开关IO相邻布置，此时，电磁线圈44应位于正好与脱扣元件26相邻的帽式安装导轨上，借此将电磁线圈44所产生的磁场输入耦合到故障电流保护开关10中，从而正好使吸持磁体发生运动。 本发明无需利用故障电流保护开关10的机制来使故障电流保护开关10自身产生所述的用于驱动所述吸持磁体的磁场。过电压保护设备32的工作原理远比现有技术中的过电压保护设备的工作原理简单，因而其工作过程中所产生的副作用也小于现有技术中的
过电压保护设备。参考符号表10故障电流保护开12a，12b，12c，12d ;线路段18a，18b，18c，18d14a， 14b ;20a，20b故障电流保护开关:16，22开关元件24闭锁装置26脱扣元件28线路30总和电流互感器32过电压保护设备34， 36输入接口38， 40接口42分析单元44电磁线圈相导体N中性导体
权利要求
一种在一个与一供电网相连的系统中出现预定条件时的保护方法，其中，所述系统通过一保护开关(10)特别是一故障电流保护开关(10)与所述供电网耦合，其中，通过所述保护开关(10)可实现电气分离，其方式为，所述保护开关(10)中的一脱扣元件(26)将一闭锁装置(24)脱扣，所述闭锁装置将至少一个开关元件(16，22)断开，所述方法包括下列步骤-在两条线路(12b，18b)上对一电压进行拾取，-由一分析设备(32)对所述电压是否符合一预定标准进行分析，在符合所述预定标准的情况下，其特征在于如下步骤-所述分析设备(32)产生一电场或一磁场，所述电场或所述磁场直接对所述脱扣元件(26)发生作用，使得所述闭锁装置(24)被所述脱扣元件(26)脱扣，并且所述至少一个开关元件(16，22)被断开。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述预定标准包括所述被拾取的电压超过一阈值这一情况。
3. —种过电压保护设备(32)，包括至少两个输入接口 (34,36)和用于对一个施加在两 个输入接口 (34,36)上的电压进行分析的构件(42)，其特征在于构件(44)，所述构件(44) 用于根据所述分析构件(42)的分析结果在所述过电压保护设备(32)以外直接产生一电场 或一磁场。
4. 根据权利要求3所述的过电压保护设备，其特征在于，所述用于产生一电场或一磁场的构件包括一个电磁线圈(44)和用于为所述电磁线圈 加载电流的构件。
5. —种装置，包括一个保护开关(10)和一个根据权利要求3或4所述的过电压保 护设备(32)，其中，所述保护开关具有至少两对接口 (14a，14b ;20a，20b)，成对的两个接口 (14a，14b ;20a，20b)上连接有一对线路段(12a， 12b ;18a， 18b)，所述保护开关在一基本状 态下将所述线路段跨接，以形成一导线，其中，在所述基本状态下，一开关元件(16，22)是 闭合的，但所述导线也可被切断，其实现方式为，一脱扣元件(26)将一闭锁装置(24)脱扣， 从而使所述开关元件(16， 22)断开；其中，所述过电压保护设备(32)的至少两个输入接(34,36)各与一个线路段(12b， 18b)相连从而连接到不同的导线上，其中所述过电压保护设备(32)的用于产生一电场或 一磁场的所述构件(44)在空间上的布置方式与所述保护开关(10)相匹配，使得所述构件 所产生的一电场或一磁场对所述脱扣元件(26)发生作用，从而将所述闭锁装置(24)脱扣， 进而将每个开关元件(16， 22)断开。
6. 根据权利要求5所述的装置，包括一个根据权利要求4所述的过电压保护设备 (32)，其中，所述脱扣元件(26)包括一吸持磁体，所述吸持磁体可在由流经所述电磁线圈 (44)的电流所产生的所述磁场的作用下发生运动。
全文摘要
一过电压保护设备(32)检测一供电网中是否存在过电压，其中，另一系统通过一故障电流保护开关(10)连接在所述供电网上。为了在出现这种过电压的情况下可以通过所述故障电流保护开关(10)的开关元件(16，22)将所述相连系统断开，所述过电压保护设备(32)产生一直接作用于一脱扣元件(26)的电场或磁场。可以通过所述过电压保护设备(32)中的一电磁线圈(44)产生一磁场，一吸持磁体(26)在所述磁场的作用下发生运动，从而将用于所述开关元件(16)和(22)的闭锁装置(24)脱扣。
文档编号H02H3/20GK101728813SQ20091020663
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月23日 优先权日2008年10月23日
发明者曼弗雷德·克雷迈尔, 汉斯-约尔根·胡伯, 阿尔门·斯塔尔 申请人:西门子公司