CN103262375A - 包括至少一个变阻器放电元件的过压防护放电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括至少一个变阻器放电元件的过压防护放电装置及一种断路装置，用以将所述至少一个变阻器放电元件从电网切断，其中，所述断路装置结合于放电装置的连接电路中。按照本发明，在所述连接电路中与变阻器放电元件串联连接一限流电阻，以便在断路装置未作反应而且在变阻器放电元件内部存在过载短路状态时减小所连接的电网的短路电流。

Description

包括至少一个变阻器放电元件的过压防护放电装置
技术领域
本发明涉及一种包括至少一个变阻器放电元件的过压防护放电装置及一种断路装置，用以将所述至少一个变阻器放电元件从电网切断，其中，所述断路装置结合于放电装置的连接电路中，如权利要求1前序部分所述。
背景技术
由DE60216984T2已知一种用于通信***的过压保护电路，其中，该电路包括一金属氧化物变阻器（金属氧化物压敏电阻）和一串联的气体放电装置。
由于在金属氧化物变阻器与气体放电装置之间存在电容差，因此便产生了由这两个元件构成的电容分压器，几乎整个电压都加在气体放电装置上，从而在供电线路上出现电压脉冲时气体放电装置激活金属氧化物变阻器，其中，吸收瞬时能量的电压受到限制。当电压脉冲终止并且电网线路上的电压回复到其额定值时，变阻器（压敏电阻）被激活，而且是当气体放电装置的灭弧电压低于所连接的线路的最高电压时才会如此。由此便产生一种功能性故障，其在电信应用场合中将导致不可接受的噪声。
按照DE60216984T2，对气体放电装置并联连接一电阻，其中，该电阻的值是这样确定的，使得由气体放电器在平衡状态下支持的电压小于所需要的灭弧电压，以便保持放电器打开。
在按照DE102007051854A1的过压防护放电器（其包括一壳体和至少一个放电元件）中，乃是基于变阻器和断路装置。
断路装置的作用在于，当存在热过载时从电网上切断放电元件，亦即切断变阻器。例如，该断路装置构成为焊点并且结合于在放电器内部的连接电路之中。
经由焊点，一方面可以将一个可动的导体段或一个可动的导电桥与放电元件相连，而另一方面可以将该导体段或电桥与放电器的第一个外部电接点相连。在导体段或电桥的运动路径中设置一个导电性元件，其第一端在触发打开断路装置时与导体段或电桥进入接触，此时其第二端与第二个外部电接点处于连接并且所述导电性元件还具有一开关装置或构造为开关装置。
特别是在光伏设备中，由于馈给源的特性，那里的操作电流几乎等于短路电流。当变阻器及其断路装置的变热时常规采取的断路措施在这种直流电压应用场合中可能不大合适，因为光伏设备的***电压量值为直到1000伏，而1000伏直流电回路的中断只有通过相当高的结构或设备费用才可实现。
为了解决这一问题，按照DE102007051854A1进一步发展了断路装置，使其能够引导短路电流。也就是对现有的断路功能补充了一种短路功能，其按时间限制地引导故障电流。
在此，其出发点是，断路装置具有焊点，该焊点包括在相应的响应温度时发生熔化的焊料。
在过压防护放电器中所使用的变阻器（压敏电阻）原则上包括大量并联和串联的、双向工作的二极管，它们以截止工作方式运行。所使用的烧结材料主要包括锌氧化物和其他金属氧化物。在烧结时，在两个锌氧化物晶粒之间的边界上形成变阻器效应。于是便由大量的这种微型变阻器得出变阻器的总体作用，其通过越来越大的表面达到一种较高的放电能力。随着变阻器盘的增厚，保护水平和电网电压也变得更高，因为增加了串联的微型变阻器的数目。在这种变阻器用于过压防护时，不利之处在于平庸的吸收能力、几乎不可控的老化以及相对较高的固有电容。直至达到极限放电电流的非常频繁、也非常高能量的放电能够致使上述的二极管晶粒失效，从而，在失效的变阻器不对热断路装置作出反应的情况下，便对于所连接的电流电网供电形成了短路。在这种情况下，流动的电流（亦即短路电流）必须要由放电装置的内部连接进行引导，并由外部保护装置将其断开。
特别是在直流电压应用场合中，以上问题对于内部和外部的断路装置或者对于要使用的开关设备提出了非常高的要求。
发明内容
因此根据上述情况，本发明的目的是：提供一种进一步发展的过压防护放电装置，该过压防护放电装置包括至少一个变阻器放电元件（Varistorableitelement，压敏电阻放电元件），此装置能够在过载短路状态下在变阻器放电元件内部减小所连接的电源（电流供应）或所连接的电网的短路电流，从而有效地减少损坏性后果，特别是所连接的设备和/或内部连接线路的损坏性后果，以及火险等等。
本发明的上述目的通过按照权利要求1特征组合的过压防护放电装置得以实现，各从属权利要求包含了一些至少是适宜的设计和发展。
据此，从这样一种过压防护放电装置出发，其包括至少一个变阻器放电元件以及一个断路装置，其中，断路装置用来将变阻器放电元件从电网切断。所述断路装置结合于放电装置的连接电路中。
按照本发明，在连接电路中与变阻器放电元件串联连接一限流电阻，以便在断路装置未作反应而且存在过载短路状态时—特别是由于变阻器放电元件失效而引起—减小所连接的电网的或所连接的电源（电流供应）的短路电流。该电阻可以具有线性的或者也可以具有非线性的特性。
所述限流电阻按照本发明不仅可作为常规的欧姆电阻予以实现，而且也可设计为某一电连接部分或连接元件的集成模块。例如存在这样的可能性：使电连接元件的至少一部分由导电性不是太好的材料例如钢制成，以获得所要求的低欧姆的阻抗效应。
在本发明一种优选的实施形式中，限流电阻设计为低欧姆的。电阻值在这里处于几毫欧至几欧的范围内。
在本发明的实施形式中，断路装置包括这样一个装置，该装置在变阻器放电元件热过载情况下将一保险（丝）接入连接电路中。
在本发明的另一实施形式中，对限流电阻并联连接一火花隙或一气体放电器，用以阻止限流电阻的电压过载。
在一种优选的实施形式中，使变阻器放电元件构成为金属氧化物变阻器。
此外，该过压防护放电装置特别适合应用于直流电压领域中的使用场合，是特别是用在光伏设备的过压保护领域。
附图说明
下文借助一个实施例并参照附图更详细地说明本发明。图中示出：
图1过压防护放电装置的一种实施形式，包括断路装置和限流电阻，以及
图2过压防护放电装置的一种实施形式，包括变阻器放电元件，以及断路装置，其构造为热转换开关，用以得到失效保护状态或者用以转接到保险（丝）Si。
具体实施方式
按照图1的视图，在外部接头A与B之间接有一变阻器（Varistor，压敏电阻）2。
该变阻器2可经由断路装置3切断，此断路装置可通过热被触发打开。
在点a与c之间有一导体段或一电桥，从而在未触发打开的状态下产生一电连接。
在按图2的状态3′中断路装置被触发打开，并且借助于短路弓4建立起在路径a到b上的连接，该短路弓4跨接变阻器2。或者作为另选方案，可以代替短路弓4设置一保险（丝），该保险（丝）接收电流并且在达到其最大的负荷值时作出反应。图2中在点a与b之间用虚线示出了操纵的或者说触发的状态。在焊剂熔断以后可以在一压簧的作用下实施装置3的转换运动。
也就是说，断路装置3用来在变阻器2过载或故障情况下达到一些确定的状态。
然而，直至达到极限放电电流的非常频繁、也非常高能量的放电会致使：在变阻器放电元件内部发生短路，其结果便是变阻器放电元件变得导电。该状态原则上并不联系着使得断路装置作出反应那么强的温升。如果发生这种情况，亦即产生了故障状态“失效”，则该失效的变阻器2便几乎在连接点A与B之间形成了所连接的电网供电或电流供电的短路。于是必须由过压防护放电装置的内部连接引导流动的电流并且由内部的或外部的保护装置将其断开。在直流电压应用场合中，这一点对于内部的或外部的断路装置或者对于要使用的开关设备提出了很高的要求。
针对于此，按照本发明，往变阻器放电器2串联连接一限流电阻R。该限流电阻R的电阻值处在几毫欧至几欧的范围内，通过该限流电阻R的使用，可以按照由电阻限制电流的情况来设计过压防护放电器的结构以及其所需要的断路装置或开关设备的内部和外部设计。
进一步补充地，限流电阻R可以并联连接一火花隙5或一气体放电器。该并联防止了所述电阻的电压过载并且降低了装置总体的保护水平。
按照本发明在变阻器放电元件2与限流电流R之间的串联也可以应用在按照图2所示的电路布置中，其具有一断电装置，该断电装置构成为转换开关，这样，或是有针对性地跨接变阻器并使一外部的保险（丝）作出反应，或是转接到一保险（丝），如若热断路装置3由于变阻器放电元件2的过载状态而被激活的话。

Claims (7)

1.过压防护放电装置，其包括至少一个变阻器放电元件以及一个断路装置，用以将所述至少一个变阻器放电元件从电网切断，其中，所述断路装置结合于放电装置的连接电路（A，B）中；其特征在于，在所述连接电路（A，B）中与变阻器放电元件（2）串联连接一限流电阻（R）或者在那里构成一限流电阻，以便在断路装置（3）未作反应而且在变阻器放电元件（2）内部存在过载短路状态时减小所连接的电网的短路电流。
2.按照权利要求1的过压防护放电装置，其特征在于，所述限流电阻（R）设计为低欧姆的。
3.按照权利要求2所述的过压防护放电装置，其特征在于，限流电阻（R）的电阻值处在几毫欧至几欧的范围内。
4.按照上述权利要求之一项所述的过压防护放电装置，其特征在于，所述断路装置（3）包括这样一个装置（3′），该装置在变阻器放电元件（2）热过载情况下将一保险（Si）接入所述连接电路（A，B）中。
5.按照上述权利要求之一项所述的过压防护放电装置，其特征在于，对所述限流电阻（R）并联连接一火花隙（5）或一气体放电器，用以阻止该限流电阻（R）的电压过载。
6.按照上述权利要求之一项所述的过压防护放电装置，其特征在于，所述变阻器放电元件（2）构成为金属氧化物变阻器。
7.按照上述权利要求之一项所述的过压防护放电装置，其特征在于，该过压防护放电装置应用于直流电压领域中的使用场合，特别是用在光伏设备的过压保护领域。
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