CN101542855A - 过电压保护装置 - Google Patents

Abstract

图示并且说明了一种过电压保护装置，特别用于保护低压电气设备，该过电压保护装置由装置底部(2)和至少一个可在装置底部(2)上***的装置上部(3)组成，其中装置底部(2)具有用于导电体的输入端子和输出端子(4，5)和与该输入端子和输出端子(4，5)连接的、特别作为插座构造的接触元件，其中装置上部(3)具有与接触元件对应的、特别作为插针构造的配合接触元件和至少一个在两个配合接触元件之间接入的特别是变阻器的保护元件(6)。由此该过电压保护装置也可以简单地在必须直接通过被保护的线路***传输不允许的运行状态的地方使用，例如在铁路信号技术中，在两个彼此对应的输入和输出端子(4，5)之间的至少一条线路路径(7)通过装置上部(3)延伸，使得在未***装置上部(3)时线路路径(7)被中断，并且在装置上部(3)内的至少一条线路路径(7)中设置至少一个分离元件(8)，使得在由于保护元件(6)的不允许的运行状态而触发该分离元件(8)的情况下，相应的线路路径(7)在***装置上部(3)的情况下也被中断。

Description

过电压保护装置

技术领域

本发明涉及一种过电压保护装置，特别用于保护低电压电气设备，该过电压保护装置由装置底部和至少一个可在装置底部上***的装置上部组成，其中装置底部具有用于导电体的输入和输出端子和与该输入和输出端子连接的、特别构造为插座的接触元件，并且其中装置上部具有与接触元件对应的、特别构造为插针的配合接触元件和至少一个在两个配合接触元件之间连接的、特别是变阻器的保护元件。

背景技术

测量技术、控制技术和调节技术的线路形成工业设备的神经线。连接在这些线路上的电子测量电路、控制电路、调节电路和开关电路对于瞬时的过电压十分敏感，这些过电压可能尤其是通过大气放电、不过也通过开关操作、在供能网络中由于感应负载或者短路而产生的网络干扰引起。这种敏感性在使用特别是晶体管和闸流管的电子组件的范围内增加，尤其是日益增多使用的集成开关电路在很大程度上受到瞬时过电压的威胁。

以特定于电气电路的电压即额定电压工作的电气电路通常不会受到干扰。但是在过电压发生时不是这样。过电压是指超过额定电压的上容限的所有电压。属于此的首先还有瞬时过电压，所述瞬时过电压可能由于大气放电、也可能通过供能网络中的开关操作或者短路引起，并且能够以电流的、电感的、或者电容的方式耦合到电气电路中。现在为了保护电气的或者电子的电路，特别是经常使用这些电路的电子测量电路、控制电路、调节电路和开关电路不遭受瞬时过电压，开发了过电压保护元件，并且二十多年来已知这些过电压保护元件能够截获或者限制过电压峰值。

用于保护装置和设备的供电的必要措施根据放电器选择和所期望的环境影响分成不同的级。在此用于各个级的过电压保护装置基本上通过放电能力和安全电平的大小来区分。

第一保护级(类型1)在此通常由雷电流放电器构成，该雷电流放电器作为功率最大的保护装置安装在建筑物的中央供电所内。这样的雷电流放电器的基本组成部分是带有至少两个电极的火花间隙，其中在点燃该火花间隙时在两个电极之间产生电弧。

第二保护级(类型2)通常在变阻器的基础上构成过电压放电器。该保护级再次限制通过雷电放电器的剩余的残余电压。根据要保护的设备或者要保护的建筑物的危险电位，从第二保护级即过电压放电器开始在个别情况下是足够的。

第三保护级(类型3)称为装置保护，通常直接安装在要保护的装置的前面。使用装置保护获得对于所连接的装置没有危险的残余电压。这种过电压保护装置有不同的结构形式，例如作为插座、插座内置模块(Doseneinbaumodul)或者作为开关柜模块。

本发明特别在过电压保护装置的情况下使用，所述过电压保护装置用于装置保护并且构造为开关柜模块。但是本发明不限于此，而是原则上也可以在类型1或者类型2的过电压保护装置的情况下或者在控制技术中实现。

从模块性、灵活性以及减轻修理工作的理由出发，通常将开关柜模块制造成多个部分，其中所述开关柜模块由作为装置底部的、固定安装的基础元件和作为装置上部的、至少一个可更换的保护插头组成。这里基础元件用于在支承轨上固定过电压保护装置以及用于连接单个的导电体，为此基础元件具有相应的输入和输出端子，这些输入和输出端子可以以任意的连接工艺例如螺丝端子、牵引弹簧端子、直接插接端子或者快速连接端子实施。根据实施的变形方式，这样的过电压保护设备可以构造为双导体保护(Zweileiterschutz)、三导体保护或者四导体保护。保护插头具有真正的过电压保护电路，该过电压保护电路带有一个或者多个适应各应用场合的保护元件。原则上，也可以在基础元件上***两个或者更多个保护插头。

本发明所基于的过电压保护装置基本上已经在DE 33 46 753 C2中说明。此外，这种过电压保护装置多年以来由本申请人以产品名“PLUGTRAB”销售(参照Phoenix Contact Prospect“

TRABTECH 2005”，第48到61页)。该过电压保护装置的重要特征在于，能够把单个保护插头不中断地并且几乎无阻抗地(impedanzneutral)***和拔出。为此在装置底部内在彼此对应的输入和输出端子之间贯通的线路路径中设置响应阻抗(Ansprechimpedanz)。因为基础元件在更换保护插头时仍然安装在该贯通布线中，因此能够为测试和更换的目的不中断地并且几乎无阳抗地拔出保护插头。

为了简单地实现装置底部与各装置上部的机械和电气接触，装置底部具有与接线端子连接的插座，而装置上部具有对应的插针，从而装置上部不用工具即可插到装置底部上。另外，已知的过电压保护装置还具有转换接点作为信号发生器用于远程通知至少一个保护元件的状态，由此能够实现舒适的远程监控。此外，例如从DE 20 2004 006 227 U1已知，装置上部具有光学的状态显示器，该状态显示器可用机械方式操作。由此也能够直接在该装置上简单地读出过电压保护装置的状态。

在确定的应用中，例如在铁路信号技术中，存在安全技术要求，即线路和功能***中的严重错误在它们发生后尽可能立即地以适合于***的方式公开。对此，通过单独的远程通信接点(Femmeldekontakt)进行的错误通知与直接在过电压保护装置上的光学状态显示器一样是不够用的。

发明内容

因此本发明的任务在于，修改开始时说明的过电压保护装置，使得该过电压保护装置的不允许的运行状态可直接通过被保护的线路***的***自身的机构被识别。

该任务在开始时说明的过电压保护装置中首先并且基本如下解决，在两个彼此对应的输入和输出端子之间的至少一条线路路径通过装置上部延伸，使得在未***装置上部的情况下该线路路径是中断的，并且在装置上部内的至少一条线路路径中设置至少一个分离元件，使得在由于保护元件的不允许的运行状态而触发该分离元件的情况下，相应的线路路径即使在***装置上部的情况下也被中断。

因此本发明基于抛弃多年来已实践的基本思想，该基本思想即不中断地并且几乎无阻抗地进行装置上部的拔出和***。在抛弃DE 33 46 753 C2和实践的教导的情况下，装置底部在本发明的过电压保护装置中有意错接，使得至少一条线路路径在未***装置上部的情况下被中断。因此有意抛弃不中断地并且几乎无阻抗地拔出和***装置上部的维护技术的优点。

此外，通过在装置上部内的至少一条线路路径中设置分离元件，实现在信号流中的用于模拟断线的开路功能。因为在正常运行中持续接通的分离元件通过保护元件出现不允许的状态而被触发，所以保护元件的这种故障情况由于有意地分开线路路径而直接通过被保护的线路***传输，使得可以由***自身的机构显示或分析。

此外，通过把至少一条线路路径强制地通过装置上部引导，能够以简单的方式和方法将经过该线路路径的信号流手动分开，因为为此仅需把装置上部从装置底部拔出。

根据本发明的过电压装置的优选的结构，在两个彼此对应的输入和输出端子之间的所有线路路径都通过装置上部引导，其中在装置上部内的每一条线路路径中设置至少一个分离元件。由此能够监视所有对应于该线路路径的保护元件。根据一种可替换的方案，保护元件出现不允许的运行状态可以仅导致所属的分离元件被触发，从而也只有所涉及到的线路路径被中断。根据另一个可替换的方案，各个分离元件可以这样对应设置或者相互错接，使得多个或者所有的分离元件被触发，并因此使多条或者所有线路路径分开，即使是仅在一个保护元件上出现不允许的运行状态。

按照本发明的另一个优选配置，在一条线路路径内设置至少两个彼此串联的分离元件。这里对两个分离元件的设置这样进行，把每一个分离元件设置在电流泄漏路径(Ableitpfad)的设置有保护元件的一侧。由此在故障情况下即使能量流方向在该线路路径内是双向进行的，也能够可靠地中断该线路路径。关于各个分离元件的设置，参照DE 197 51 482 C2作为补充。

各个分离元件优选构造为与所属的保护元件热耦合的温度保护装置。这具有这样的优点，在保护元件构造为变阻器的情况下，由于持续的泄漏电流或者过载，不仅能够检测在按照规定放电时发生的该保护元件的发热，而且能够检测由于老化过程出现的缓慢的发热。

正如已经基本上从现有技术中知道的那样，也在根据本发明的过电压保护装置中在装置底部和一个或者多个装置上部之间构造编码器，以便排除错误安装，例如在保护插头具有不同电压水平的情况下。在此该编码器优选“自编码地”构造，使得在首次***装置上部时，装置底部被编码为该装置上部的相应类型。另外装置底部或者装置上部具有显示器，该显示器通知装置上部在装置底部中的正确的装入状态。这里该显示器可以特别是光学显示器或者机械显示器。

另外在根据本发明的过电压保护装置中，装置上部也可以具有显示器，该显示器通知一个或者多个保护元件的运行状态。此外，过电压保护装置也可以具有附加的远程通信接点，以便能够进行附加的远程监控。

如果装置底部具有用于连接地线的接地端子，则该接地端子能够或者直接地通过设置在装置底部中的金属安装底座(Montagefuβ)连接，或者间接地、例如通过气体放电器与该安装底座连接，其中该安装底座优选在把装置底部放置在支承轨上时直接建立与通向地电位的支承轨的电气连接。

附图说明

详细地，现在存在许多可能性来构造和扩展根据本发明的过电压保护装置。对此既可以参照在权利要求1后面列出的权利要求，也可以结合附图参照下面的对优选实施例的说明。附图中：

图1示出两部分的过电压保护装置的一种可能的外壳形式，

图2在示意图中示出根据本发明的过电压保护装置的两种变形方式的电路布置，

图3示出过电压保护装置的第三实施例的示意性的电路布置，

图4示出过电压保护装置的第四变形方式的示意性的电路布置，

图5示出过电压保护装置的另一个实施例的电路布置的示意图。

具体实施方式

图1示出过电压保护装置1的示意图，该过电压保护装置构造为开关柜模块，并具有装置底部2以及可在装置底部2上***的装置上部3。该装置底部在它的两个端面上具有输入端子4和输出端子5，所述输入端子4和输出端子5优选构造为螺丝端子或者牵引弹簧端子并且在两行中位置错开地上下设置。为了能够简单地把装置上部3插在装置底部2上，在装置底部2内形成插座并在装置上部3内设置对应的插针，其中所述插座与输入端子和输出端子4、5导电连接，所述插针与设置在装置上部3中的保护元件6导电连接。

图2到图5示意性地示出图1中表示的两部分的过电压保护装置1的电路技术结构。在此装置底部2和装置上部3之间的对分线仅通过一条虚线表示。

在此所有实施例的共同点是，在两个彼此对应的输入端子和输出端子4、5之间的线路路径7通过上装置部分3延伸，使得在未***装置上部3时线路路径7被中断。此外对于所有实施例共同的是，在每一条线路路径7中设置至少一个分离元件8，其中在按照图2a的实施例中每一条线路路径7恰好具有一个分离元件8，而在其余的实施例中在每一条线路路径7上各设置两个分离元件8、9。

对此，两个分离元件8、9分别设置在具有保护元件6的电流泄漏路径10的一侧，使得在故障情况下即使能量流方向在线路路径7内是双向的也能够保证可靠地分离优选构造为变阻器的保护元件6。

在按照图3的过电压保护装置1的实施例中，在分离元件8、9的两侧提供构造为测试塞孔(Prüfbuchsen)的测试接头(Prüfabgriffe)11，其中测试接头11设置在装置上部3的上侧，从而能够在上设备部分3被***的状态下简单地够及这些测试接头。

在按照图2和图3的实施例中，装置上部3具有用于各个线路路径7的手动操作分离位置的功能。通过装置上部3来引导各个线路路径7，由此在拔出装置上部3的情况下自动分离各个线路路径7并且从而分离在彼此对应的输入端子和输出端子4、5之间的电气连接。

在图4和图5中示出的根据本发明的过电压保护装置1的电路布置中，另外在装置底部2上还提供附加的分离位置12。优选构造为闸刀式分离位置的分离位置12可以单个地针对每一条线路路径7操作，也可以针对多条线路路径7共同操作。

在按照图5的电路布置中，在装置底部2内除分离位置12外还提供附加的多个测试接头11。在这里示出的实施例中，测试接头11既在可手动操作的分离位置12的两侧也在装置上部3的两侧设置。不言而喻，这里测试接头11和分离位置12也可以彼此组合地构造，从而在把分离闸刀***测试位置时实现分离位置的功能。

从按照图1的过电压保护装置1的图示中可知，装置上部3具有用于把过电压保护装置1固定在支承轨14上的安装底座13。如果按照图2到图5的过电压保护装置1具有接地端子，则相应的接头能够直接地或者通过气体放电器15与金属的安装底座13连接，该金属的安装底座13建立通向接地的支承轨14的电气连接。即使不存在接地端子也能够通过安装底座13将过电压保护装置1的参考电位与接地的支承轨14连接。

Claims (12)

1.一种特别是用于保护低压电气设备的过电压保护装置，该过电压保护装置由装置底部(2)和至少一个可在装置底部(2)上***的装置上部(3)组成，

其中装置底部(2)具有用于导电体的输入端子和输出端子(4，5)，和与该输入端子和输出端子(4，5)连接的、特别是构造为插座的接触元件，

其中装置上部(3)具有与所述接触元件对应的、特别构造为插针的配合接触元件和至少一个连接在两个配合接触元件之间的保护元件(6)，该保护元件特别是变阻器，

其特征在于，

在两个彼此对应的输入和输出端子(4，5)之间的至少一条线路路径(7)通过装置上部(3)延伸，使得在未***装置上部(3)时线路路径(7)被中断，和

在装置上部(3)内的至少一条线路路径(7)中设置至少一个分离元件(8)，使得在由于保护元件(6)的不允许的运行状态而触发该分离元件(8)的情况下，相应的线路路径(7)在***装置上部(3)的情况下也被中断。

2.根据权利要求1所述的过电压保护装置，其特征在于，在两个彼此对应的输入端子和输出端子(4，5)之间的所有线路路径(7)通过装置上部(3)延伸，并且在装置上部(3)内的每一条线路路径(7)中分别设置至少一个分离元件(8)。

3.根据权利要求1或2所述的过电压保护装置，其特征在于，在装置上部(3)内在至少两个配合接触元件之间设置彼此串联的两个或者更多个分离元件(8，9)，使得每至少一个分离元件(8，9)在具有保护元件(6)的电流泄漏路径(10)的一侧。

4.根据权利要求1到3之一所述的过电压保护装置，其特征在于，一个分离元件(8，9)被分配给多条线路路径(7)，使得在由于保护元件(6)的不允许的运行状态而触发该分离元件(8，9)的情况下，中断该多条线路路径(7)。

5.根据权利要求1到4之一所述的过电压保护装置，其特征在于，各个分离元件(8，9)构造为与所属的保护元件(6)热耦合的温度保护装置。

6.根据权利要求1到5之一所述的过电压保护装置，其特征在于，在装置底部(2)内和/或在装置上部(3)内构造至少一个测试接头(11)，特别是测试塞孔。

7.根据权利要求1到6之一所述的过电压保护装置，其特征在于，在装置底部(2)内构造至少一个可手动操作的分离位置(12)，特别是闸刀式分离位置。

8.根据权利要求1到7之一所述的过电压保护装置，其特征在于，在装置底部(2)和一个或者多个装置上部(3)之间构造编码器。

9.根据权利要求1到8之一所述的过电压保护装置，其特征在于，装置底部(2)或者装置上部(3)具有显示器，该显示器通知一个或者多个装置上部(3)在装置底部(2)中的正确的***状态。

10.根据权利要求1到9之一所述的过电压保护装置，其特征在于，装置上部(3)具有至少一个显示器，该至少一个显示器通知一个或者多个保护元件(6)的运行状态。

11.根据权利要求1到10之一所述的过电压保护装置，其特征在于，装置底部(2)具有至少一个接地端子，该接地端子特别是通过金属的安装底座(13)直接地或者间接地与地电位、特别是与支承轨(14)连接。

12.根据权利要求1到11之一所述的过电压保护装置，其特征在于，装置上部(3)具有特别是可无接触获得的读出至少一个保护元件(6)和/或至少一个分离元件(8)的状态的可能性，该可能性特别是RFID标签。

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