DE102011056577B3

DE102011056577B3 - Schaltungsanordnung zur Unterdrückung eines bei einem Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens

Info

Publication number: DE102011056577B3
Application number: DE102011056577A
Authority: DE
Inventors: Christopher Merz; Markus Hopf
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: CN104025406B; DE102011056577C5; WO2013092142A1; US9543088B2; JP2015508555A; CN104025406A; EP2795756B1; JP6101283B2; EP2795756A1; US20140293666A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (10) zur Unterdrückung eines bei einem Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens, wobei parallel zu einem Schalter (101) ein Nebenstrompfad (104), der einen PTC-Widerstand (105) aufweist, vorgesehen ist. Die Schaltungsanordnung (10) zeichnet sich dadurch aus, dass im Nebenstrompfad (104) in Serienverschaltung mit dem PTC-Widerstand (105) eine Sicherung (106) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine PV-Anlage mit einem PV-Generator (1), der über DC-Leitungen (2, 3) mit einem Wechselrichter (5) verbunden ist. In zumindest einer der DC-Leitungen (2, 3) ist dabei eine derartige Schaltungsanordnung (10) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung eines bei einem Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens. Dabei ist unter einer Unterdrückung eines Lichtbogens sowohl zu verstehen, dass ein Auftreten eines Lichtbogens verhindert wird, als auch, dass ein bereits aufgetretener Lichtbogen gelöscht wird.
Beim Schalten von insbesondere Gleichströmen mit hoher Stromstärke und Spannungen über etwa 30 Volt besteht latent die Gefahr, dass beim Öffnen einer mit Schaltkontakten ausgeführten Schaltstrecke eines Schalters sich zwischen den Schaltkontakten ein Lichtbogen ausbildet, über den ein Stromfluss aufrecht gehalten wird. Ein solcher Lichtbogen zerstört zum einen die Schaltkontakte des entsprechenden Schalters und birgt zum anderen die Gefahr eines Brandes.
Um die Brandgefahr zu verhindern, sind spezielle Gleichstrom-(DC – direct current)Relais bzw. Schütze bekannt, bei denen ein entstandener Lichtbogen von den Schaltkontakten weg in spezielle Lichtbogenlöschkammern geleitet wird. Zur Ablenkung des Lichtbogens werden dabei mit ionisierten Teilchen des Lichtbogens wechselwirkende Magnete eingesetzt oder ein Druckluftstrom. Diese Lösungen sind zum einen mechanisch aufwendig und zum anderen in Anlagen, in denen keine Druckluftversorgung zur Verfügung steht, beispielweise in Photovoltaikanlagen, ungeeignet.
Weiterhin sind Lösungen bekannt, bei denen ein Lichtbogen vermieden wird, indem parallel zu den Schaltkontakten des Schalters während des Öffnens des Schalters eine Umleitung des Stromes auf einen Nebenstrompfad erfolgt. Dieser Nebenstrompfad kann unter Verwendung von Halbleiterschaltern, Kondensatoren oder temperaturabhängigen Widerständen gebildet sein. Dabei sind Kondensatoren oder temperaturabhängige Widerstände im Nebenstrompfad derart ausgelegt, bzw. werden Halbleiterschalter im Nebenstrompfad derart angesteuert, dass beim Öffnen des Schalters der Strom zunächst zumindest größtenteils über den Nebenstrompfad fließt, so dass Spannung und Ströme beim Betätigen des Schalters so gering sind, dass kein Lichtbogen auftritt. Danach wird der Stromfluss im Nebenstrompfad verringert, idealer Weise auf den Wert Null, so dass ein Stromfluss durch die gesamte Anordnung unterbrochen ist.
Eine derartige Anordnung unter Verwendung eines Widerstands mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC – positive temperature coefficient), im Folgenden abkürzend auch als PTC-Widerstand bezeichnet, ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0850486 B1 bekannt. Um den Strom im Stromkreis nach einem Öffnen des Schalters und einem Umleiten auf den von dem PTC-Widerstand gebildeten Nebenstrompfad auf den Wert Null absenken zu können, wird diese Anordnung in Serie zu einem weiteren Schalter betrieben. Der weitere Schalter kann problemlos geöffnet werden, wenn der Strom durch den Nebenpfad auf einen derart kleinen Wert abgesunken ist, dass beim Betätigen der weiteren Schaltstrecke ein Lichtbogen nicht mehr auftritt bzw. gelöscht werden würde. Beide Schalter werden gleichzeitig oder mit kurzem zeitlichen Abstand zueinander betätigt, beispielsweise indem es sich um gemeinsam elektromagnetisch betätigte Schalter handelt.
Eine ähnliche Anordnung ist aus der Druckschrift DE 10 2005 006 953 A1 bekannt. In einem Gleich- oder Wechselstromkreis sind dabei zwei serienverschaltete Schalter vorgesehen, wobei parallel zu einem ersten Schalter ein PTC-Widerstand angeordnet ist. Zum Unterbrechen des Stroms in dem genannten Gleich- oder Wechselstromkreis wird zunächst der erste Schalter mit dem parallel angeordneten PTC-Widerstand geöffnet, wodurch der Strom auf den Nebenstrompfad kommutiert und durch den PTC-Widerstand fließt, ohne dass ein Schaltlichtbogen an den Schaltkontakten des ersten Schalters auftreten kann. Als Folge erwärmt sich der PTC-Widerstand, wodurch sein Widerstandswert steigt und der Strom im Gleich- oder Wechselstromkreis sinkt. Anschließend kann bei abgesunkenem Strom auch der zweite Schalter geöffnet werden, um den Stromfluss vollständig zu unterbrechen, ohne dass die Gefahr des Auftretens eines Lichtbogens an diesem zweiten Schalter besteht. Dabei sind der PTC-Widerstand und ein Betätigungsorgan für den zweiten Schalter derart gekoppelt, dass der zweite Schalter automatisch aufgrund der mit der Erwärmung des PTC-Widerstands einhergehenden Ausdehnung geöffnet wird.
Nachteilig bei den zuvor beschriebenen Anordnungen ist jedoch, dass der PTC-Widerstand im Nebenstrompfad regelmäßig bei jedem Schaltvorgang einer hohen Belastung ausgesetzt ist, weswegen die Anordnungen nicht für eine hohe Anzahl von Schaltzyklen geeignet sind.
Aus der Druckschrift US 4,583,146 ist es bekannt, parallel zu einer Schaltstrecke eines Schalters einen PTC-Widerstand und parallel zu diesem zusätzlich ein spannungsabhängiges Widerstandselement anzuordnen. Nach einer anfänglichen Stromübernahme durch den PTC-Widerstand nach einem Öffnen des Schalters und der daraus resultierenden Erhöhung des Widerstandswertes des PTC-Widerstands steigt die über der Schaltstrecke abfallende Spannung und das spannungsabhängige Widerstandselement wird zunehmend leitend, wodurch es einen Teil des Stromflusses übernimmt und den PTC-Widerstand zumindest teilweise entlastet. Dennoch besteht auch hier die Gefahr, dass der PTC-Widerstand nach einem oder mehreren Einsätzen nicht mehr funktionstauglich ist und in einem erneuten Einsatz das Auftreten eines Lichtbogens über der Schaltstrecke nicht zuverlässig unterdrücken kann.
Alternativ hat sich bei Schaltorganen, die für eine höhere Anzahl von Schaltzyklen ausgelegt sein müssen, ein Einsatz von Halbleiterschaltern im Nebenstrompfad trotz höherer Kosten als praxistauglicher bewährt. Jedoch besteht auch bei einer solchen Einheit eine Fehlergefahr, beispielsweise wenn der Halbleiterschalter defekt ist oder die Schaltkontakte verklebt oder verschweißt sind. Aus Sicherheitsgründen ist daher üblicherweise gefordert, eine weitere Schaltungsanordnung vorzusehen, durch die der Stromkreis unterbrochen werden kann, wobei Lichtbögen an dieser weiteren und/oder der ersten Schaltungsanordnung unterdrückt (verhindert und/oder gelöscht) werden.
Die Ausstattung dieser weiteren Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter trägt jedoch zu einer weiteren Kostensteigerung für die Gesamtanordnung bei. Zudem ist bei einer solchen redundanten Anordnung von mit Halbleiterschaltern überbrückten Schaltern keine einfache Möglichkeit gegeben, ein Versagen nur einer der beiden Anordnungsteile zu erkennen, da ein Defekt nur einer Hälfte der redundanten Anordnung die Funktionsfähigkeit nicht erkennbar verringert. Daher ist es möglich, dass die redundant aufgebaute, aber halbseitig defekte Anordnung weiter betrieben wird, obwohl nun aber das Risiko des Auftretens eines nicht unterdrückten Lichtbogens erhöht ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung eines bei einem Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens mithilfe eines PTC-Widerstands bereitzustellen, die möglichst kostengünstig aufgebaut werden kann und die einen zuverlässigen Indikator für einen erfolgten Einsatz umfasst, so dass sich das Risiko, dass in einem nächsten Schaltvorgang ein Lichtbogen aufgrund eines nicht mehr funktionsfähigen PTC-Widerstands nicht unterdrückt wird, nicht unerkannt erhöhen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Unterdrückung eines bei einem Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens ist parallel zu einem Schalter ein Nebenstrompfad vorgesehen, der einen PTC-Widerstand aufweist. Die Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass im Nebenstrompfad in Serienverschaltung mit dem PTC-Widerstand eine Sicherung angeordnet ist.
Wenn der Schalter der Schaltungsanordnung strombelastet geöffnet wird, führt dieses zu einem Stromfluss im Nebenstrompfad. Da der temperaturabhängige Widerstand zunächst Umgebungstemperatur aufweist, ist sein Widerstand aufgrund des positiven Temperaturkoeffizienten des PTC-Widerstands relativ klein. Durch die Sicherung fließt folglich ein relativ hoher Strom der einen eventuell über dem Schalter beim Öffnen aufgetreten Lichtbogen löscht und dann die Sicherung auslöst. Es wird so zum einen der Schalter vor einem Lichtbogenabbrand geschützt und zum anderen dient die Sicherung als Indikator, dass der Schalter strombelastet geöffnet wurde. Die Schaltungsanordnung kann besonders vorteilhaft als zusätzliche Schutzschaltung für einen Schalter eingesetzt werden, der im Regelfall nicht strombelastet betätigt, insbesondere geöffnet wird. Eine solche Situation liegt beispielsweise bei einem gleichstromseitigen Trennschalter einer PV-Anlage vor, der üblicherweise nur betätigt wird, wenn zuvor ein mit dem Trennschalter serienverschalteter und Lichtbogensicherer Schalter geöffnet wurde.
In vorteilhaften Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung ist in Serie zu der Parallelschaltung aus dem Schalter und dem Nebenstrompfad oder im Nebenstrompfad selbst ein weiterer Schalter geschaltet. Bevorzugt sind der Schalter und der weitere Schalter bezüglich ihrer Betätigung gekoppelt. Durch den weiteren Schalter kann ein Stromfluss durch den Nebenstrompfad unterbunden werden, auch wenn dieser durch gegebenenfalls vorhandene weitere Elemente im Nebenstrompfad nach dem Auslösen der Sicherung andernfalls nicht auf Null absinken würde.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist parallel zu der Sicherung eine Schaltungseinheit angeordnet, die den Spannungsabfall über der Sicherung begrenzt, wenn diese ausgelöst hat. Dadurch kann trotz einer hohen an der Schaltungsanordnung anliegenden Spannung eine Sicherung mit einer kleinen Spannungsfestigkeit und damit mit geringer Baugröße eingesetzt werden. Die Schaltungseinheit hält zwar nach Auslösen der Sicherung den Stromfluss im Nebenstrompfad aufrecht, dieser nimmt jedoch aufgrund einer einsetzenden Erwärmung des PTC-Widerstands rasch ab und kann gegebenenfalls über den zuvor genannten weiteren Schalter ganz auf Null reduziert werden. Bevorzugt umfasst die Schaltungseinheit zumindest eine Diode oder zwei antiparallel geschaltete Dioden. Besonders bevorzugt ist dabei zumindest eine der Dioden eine Zenerdiode, eine Suppressordiode oder eine Transildiode. Weiter bevorzugt umfasst das parallel zu der Sicherung angeordnete Element zumindest einen spannungsabhängigen Widerstand, zum Beispiel einen Varistor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltungsanordnung wird eine Betätigung des Schalters und/oder des weiteren Schalters in Abhängigkeit eines Spannungsabfalls über der Sicherung blockiert. Dadurch kann erreicht werden, dass bei ausgelöster Sicherung ein Betrieb der Schaltungsanordnung unterbunden ist. Insbesondere wird ein automatisches oder ungeprüftes Wiedereinschalten des Schalters verhindert, ohne dass die Sicherung und gegebenenfalls der PTC-Widerstand der Schaltungsanordnung ersetzt oder überprüft wurden. Es wird so sichergestellt, dass der Stromkreis, in dem die Schaltungsanordnung eingesetzt wird, nur mit korrekt arbeitender Schaltungsanordnung betrieben wird.
Dabei ist bevorzugt zur Bestimmung des Spannungsabfalls über der Sicherung eine Vergleicherschaltung vorgesehen oder es ist eine Betätigungsspule zur Betätigung des Schalters und/oder des weiteren Schalters mit dem Verbindungsknoten der Sicherung und dem PTC-Widerstand verbunden. Auf beide Arten kann auf einfache Weise eine Betätigung des Schalters und/oder des weiteren Schalters abhängig vom Zustand der Sicherung blockiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist eine mit dem Schalter und/oder dem weiteren Schalter thermisch in Verbindung stehende Thermosicherung in Serie zu der Betätigungsspule geschaltet. Auf diese Weise wird der Schalter und/oder der weiterer Schalter bei Überlastung des jeweiligen Schalters oder bei einem aufgetretenen Lichtbogen geöffnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist die Sicherung und/oder die Thermosicherung eine reversibel auslösende Sicherung. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Schaltungsanordnung nach Auslösen der Sicherung weiter betrieben werden kann. Bevorzugt ist dabei eine Zählvorrichtung vorgesehen, um über den Nebenstrompfad erfolgte Lichtbogenlöschvorgänge zu zählen. Besonders bevorzugt blockiert die Zählvorrichtung ein Zurücksetzen einer reversibel auslösenden Sicherung bei Erreichen einer vordefinierten Anzahl an erfolgten Lichtbogenlöschvorgängen. So wird auch bei einer reversibel arbeitenden Sicherung ein allzu häufiges Auslösen, das beispielsweise den PTC-Widerstand beschädigen könnte, verhindert.
Eine erfindungsgemäße PV-Anlage weist einen PV-Generator auf, der über DC-Leitungen mit einem Wechselrichter verbunden ist. In zumindest einer der DC-Leitungen ist dabei eine der zuvor beschriebenen Schaltungsanordnungen angeordnet. Es ergeben sich wiederum die im Zusammenhang mit der Schaltungsanordnung genannten Vorteile.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der PV-Anlage ist der Schalter und/oder der weitere Schalter Teil eines Relais zur galvanischen Trennung des PV-Generators von dem Wechselrichter. Bevorzugt ist in Serienverschaltung mit der Schaltungsanordnung eine Lichtbogen-sichere Schalteinheit angeordnet. Weiter bevorzugt weist die Lichtbogen-sichere Schalteinheit einen Schalter auf, der durch den Schalter und/oder den weiteren Schalter der Schaltungsanordnung gebildet wird. In den genannten Konstellationen sichert die Schaltungsanordnung mit geringem Materialaufwand im Stromkreis vorhandene Schalter gegenüber den Auswirkungen eines (fehlerhaften) Schaltens unter Last ab.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe von sechs Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Lichtbögen,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Lichtbögen,
3 eine PV-Anlage mit einer Schaltungsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
4 bis 6 weitere Ausführungsbeispiele von Schaltungsanordnungen zur Unterdrückung von Lichtbögen.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 10 zur Unterdrückung von Lichtbögen. Die Schaltungsanordnung 10 weist einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss auf, die über eine Serienschaltung eines Schalters 101 und eines weiteren Schalter 102 miteinander verbunden sind. Die beiden Schalter 101, 102 sind über eine Kopplung 103 miteinander gekoppelt gemeinsam betätigbar. Die Schaltungsanordnung dient zum Beispiel der Verbindung einer Strom- oder einer Spannungsquelle mit einer Last und befindet sich daher in Reihenschaltung zwischen der Strom- bzw. Spannungsquelle und der Last (Strom- bzw. Spannungsquelle sind in 1 nicht dargestellt). Die Schalter 101 und 102 können beispielsweise Schalter eines gemeinsam elektromagnetisch betätigten Schaltorgans (Schütz) sein, dessen weitere Komponenten, zum Beispiel eine Betätigungsspule, hier nicht dargestellt sind. In einem solchen Fall ist die Kopplung 103 direkt und mechanisch. Die Schalter 101 und 102 können jedoch alternativ auch unterschiedlichen Schaltorganen zugeordnet sein, wobei die Kopplung 103 dann in einer gleichzeitigen oder mit geringem Zeitversatz erfolgenden Ansteuerung der beiden Schaltorgane besteht. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform öffnet der Schalter 102 kurz nach dem Öffnen des Schalters 101. Dies kann zum Beispiel über eine entsprechende elektrische Ansteuerung der Schaltorgane erfolgen. Neben mechanischen und elektrischen Kopplungen sind weitere Kopplungsmechanismen möglich, beispielsweise eine optische Kopplung der Schalter 101, 102, zum Beispiel unter Verwendung von Photoelementen in Verbindung mit einer elektrischen Ansteuerung, oder eine thermische Kopplung der Schalter 101, 102, zum Beispiel über eine an dem Schalter 102 messende und auf den Schalter 101 wirkende Thermosicherung in Verbindung mit einer thermomechanischen oder einer elektrischen Ansteuerung des Schalters. Ferner ist es denkbar, dass der Schalter 101 auch über eine elektrische Lichtbogendetektion, insbesondere am Schalter 102, geöffnet wird.
Parallel zu der Schaltstrecke des Schalters 101 ist ein Nebenstrompfad 104 angeordnet, der aus einer Reihenschaltung eines Widerstands mit positivem Temperaturkoeffizienten 105, nachfolgend PTC-Widerstand 105 genannt, und einer Sicherung 106 besteht. Parallel zu der Sicherung 106 ist eine Diode 107 derart angeordnet, dass sie für einen durch die Schaltungsanordnung 10 fließenden Strom I, von dem ein Teilstrom in gleicher Richtung durch den Nebenstrompfad 104 fließt, in Durchflussrichtung liegt.
Zur Erläuterung der Funktionsweise der Schaltungsanordnung 10 gemäß 1 wird im Folgenden von einer Ausgangssituation ausgegangen, in der beide Schalter 101, 102 geschlossen sind und gegebenenfalls ein Strom I in der angegeben Richtung durch die Schaltungsanordnung 10 fließt.
Es werden nun die Schalter 101, 102 gleichzeitig oder mit geringem Zeitversatz zueinander geöffnet. Es wird weiter davon ausgegangen, dass ein zum Zeitpunkt des Öffnens der Schalter 101, 102 noch fließender Strom I bereits auf einen Fehlerfall hindeutet. Ein solcher Fehlerfall kann beispielsweise dadurch eingetreten sein, dass eine in der 1 nicht dargestellte der Schaltungsanordnung 10 vorgeschaltete Lichtbogen-sichere Schalteinheit versagt hat und den Stromfluss nicht unterbrechen konnte, sei es aufgrund von verklebten Kontakten oder weil sich in dieser Schalteinheit dennoch ein Lichtbogen ausgebildet hat, z. B. aufgrund eines defekten Halbleiterschalters. Der in einem solchen Fehlerfall noch bestehende Stromfluss I durch die Schaltungsanordnung 10 führt bei geöffnetem Schalter 101 zu einem Stromfluss im Nebenstrompfad 104.
Da der temperaturabhängige Widerstand 105 zunächst Umgebungstemperatur aufweist, ist sein Widerstand aufgrund des positiven Temperaturkoeffizienten des PTC-Widerstands 105 relativ klein. Aufgrund der Durchlassspannung, die bei typischen Dioden 107 im Bereich von etwa einem Volt liegt, fließt der Strom im Nebenstrompfad 104 im Wesentlichen durch die Sicherung 106. Der Widerstand des PTC-Widerstands 105 bei Umgebungstemperatur und der Auslösestrom der Sicherung 106 sind dabei so gewählt, dass die Sicherung 106 auslöst. Die Sicherung 106 ist bevorzugt eine irreversibel auslösende Sicherung, beispielsweise eine Schmelzsicherung. Nach Auslösen der Sicherung 106 kommutiert der Stromfluss im Nebenstrompfad 104 auf die Diode 107. Der Widerstandswert des PTC-Widerstands 105 ist zudem so bemessen, dass die Höhe des anfänglich nach Öffnen des Schaltorgans 101 durch den Nebenstrompfad 104 fließenden Stroms ausreichend groß ist, wodurch der Spannungsabfall über dem Schalter 101 so klein ist, dass sich am Schalter 101 kein Lichtbogen ausbilden kann.
Bedingt durch den Stromfluss im Nebenstrompfad 104 und dem Spannungsabfall über dem PTC-Widerstand 105 erwärmt sich dieser innerhalb einer kurzen Zeitdauer, wodurch sich sein Widerstandswert erhöht und der Strom durch den Nebenstrompfad 104 reduziert wird. Aufgrund des geöffneten Schalters 101, an dem sich kein Lichtbogen ausbilden konnte, reduziert sich folglich auch der Strom I durch die Schaltungsanordnung 10. Dieses wiederum führt zum Löschen eines eventuell am weiteren Schalter 102 oder an einem in Serie zu der Schaltungsanordnung 10 angeordneten Schalter ausgebildeten Lichtbogens.
Aufgrund des irreversiblen Auslösens der Sicherung 106 kann anhand des Status der Sicherung 106 abgelesen werden, ob die Schaltungsanordnung 10 zur Lichtbogenunterdrückung aktiv geworden ist. So deutet eine einmal aktiv gewordene Schaltungsanordnung 10 auf einen Fehler in einer der Schaltungsanordnung 10 vorgelagerten, den Strom I abschaltenden Trennvorrichtung, zum Beispiel einer Lichtbogen-sicheren Schalteinheit hin. Um weiterem Schaden vorzubeugen, ist es notwendig, dass vor einem erneuten Verbinden von Strom- bzw. Spannungsquelle mit der Last die Fehlerursache erkannt und beseitigt wird. Bei der Schaltungsanordnung 10 erfolgt ein erneutes Schließen der Schalter 101, 102 daher stets in Verbindung mit einer Abfrage zum Status der Sicherung 106. Hierbei wird das Schließen der Schalter 101, 102 nur bei intakter – nicht ausgelöster – Sicherung freigegeben und ansonsten blockiert. Auf diese Weise lässt sich das Verbinden von Strom- bzw. Spannungsquelle und Last bei Vorliegen von potentiell fehlerhaften Bauteilen wirksam unterdrücken. Erst nach erfolgter Ursachenanalyse, Fehlerbeseitigung und gegebenenfalls auch Austausch von durch den Fehler zu Schaden gekommenen Bauteilen, wird die ausgelöste Sicherung 106 gegen eine intakte Sicherung ausgewechselt. Auf diese Weise wird die Fehlerbeseitigung quittiert und die Schaltungsanordnung ist für ein erneutes Verbinden von Strom- bzw. Spannungsquelle und Last freigeschaltet.
Durch die Diode 107 ist zudem gewährleistet, dass ein Spannungsabfall über der Sicherung 106 auf die Durchlassspannung der Diode 107 begrenzt ist. Die Sicherung 106 braucht also nur für eine geringe Maximalspannung ausgelegt sein, wodurch die Schaltungsanordnung 10 kompakt und kostengünstig aufgebaut werden kann.
Die 2 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in dieser wie in den folgenden Figuren gleiche oder gleich wirkende Elemente.
Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Beispiel ist hier der Schalter 102 Bestandteil des Nebenstrompfades 104 und dort in Reihe zu dem PTC-Widerstand 105 geschaltet. Die Schalter 101 und 102 sind hier somit in parallelen Strompfaden angeordnet.
Beim Betrieb der Schaltungsanordnung 10 gemäß 2 sind zwei unterschiedliche Varianten möglich, die im Folgenden erläutert werden.
In einer ersten Variante sind in der Ausgangssituation beide Schalter 101, 102 geschlossen und es fließt gegebenenfalls ein Strom I in der angegeben Richtung durch die Schaltungsanordnung 10.
Wenn durch die Schaltungsanordnung 10 die Verbindung vom Ein- zum Ausgang unterbrochen werden soll, wird der Schalter 101 und danach der weitere Schalter 102 geöffnet. Wie beim Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben ist, ist auch hierbei davon auszugehen, dass ein zum Zeitpunkt des Öffnens der Schalter 101, 102 noch fließender Strom I bereits auf einen Fehlerfall einer im Stromkreis vorhandenen Lichtbogen-sicheren Schalteinheit hindeutet. Falls zum Zeitpunkt des Öffnens des Schalters 101 noch ein Strom I durch die Schaltungsanordnung 10 fließt, kommutiert dieser Strom I auf den Nebenstrompfad 104, was ein Auftreten eines Lichtbogens am Schalter 101 verhindert. Wie zuvor erläutert, löst zum einen die Sicherung 106 aus und zum anderen wird der Strom durch einen Temperaturanstieg beim PTC-Widerstand 105 verringert. Das Öffnen des weiteren Schalters 102 unterbricht den Stromfluss dann vollständig. Sollte zum Zeitpunkt des Öffnens des weiteren Schalters 102 noch ein so großer Stromfluss durch den Nebenstrompfad 104 bestehen, dass sich am weiteren Schalter 102 ein Lichtbogen ausbildet, würde dieser durch die nachfolgende (weitere) Erwärmung des PTC-Widerstands 105 gelöscht.
In einer zweiten Variante ist in der Ausgangssituation der Schalter 101 geschlossen und der Schalter 102 geöffnet. Wiederum fließt ggf. ein Strom I in der angegeben Richtung durch die Schaltungsanordnung 10.
Bei der zweiten Variante wird ebenfalls zunächst der Schalter 101 geöffnet, wenn die Verbindung vom Ein- zum Ausgang unterbrochen werden soll. Falls beim Öffnen noch ein Strom I durch die Schaltungsanordnung 10 fließt, bildet sich dabei unter Umständen ein Lichtbogen am Schalter 101 aus. Es wird dann der weitere Schalter 102 geschlossen, um den Strom auf den Nebenstrompfad 102 umzuleiten und einen gegebenenfalls entstandenen Lichtbogen zu löschen. Anschließend wird der weitere Schalter 102 wieder geöffnet, um den Stromfluss durch die Schaltungsanordnung 10 vollständig zu unterbrechen, nachdem ein gegebenenfalls entstandener Lichtbogen mit Hilfe des Nebenstrompfads 104 gelöscht wurde. Das Betätigen des weiteren Schalters 102 kann dabei an das Auftreten eines Lichtbogens gekoppelt werden, beispielsweise indem der weitere Schalter 102 als Bimetall-Schalter ausgeführt ist, der thermisch mit dem Schalter 101 in Verbindung steht. Wenn ein Lichtbogen am Schalter 101 auftritt, schließt der weitere Schalter 102 automatisch aufgrund der Wärmeentwicklung und öffnet wieder, wenn der Lichtbogen gelöscht ist. Im Gegensatz zu 1 wird bei 2 eine Kopplung der Schalter 101, 102 derart umgesetzt, dass eine am Schalter 101 messende und auf den Schalter 102 wirkende Kopplung thermischer oder anderer Art vorliegt.
In 3 ist die Verwendung einer Schaltungsanordnung 10 zur Unterdrückung von Lichtbögen in einem weiteren Ausführungsbeispiel innerhalb einer PV-Anlage in einem Blockschaltbild wiedergegeben.
Die PV-Anlage umfasst einen PV-Generator 1, der über Gleichstrom(DC)-Leitungen 2, 3 über ein Relais 4 mit einem Wechselrichter 5 verbunden ist. Der Wechselrichter 5 ist ausgangseitig mit einem Energieversorgungsnetz 6 gekoppelt, wobei es sich bei dem Energieversorgungsnetz 6 um ein öffentliches Versorgungsnetz oder ein privates Versorgungsnetz (Inselbetrieb) handeln kann.
Beispielhaft ist der PV-Generator 1 in der 2 durch das Schaltzeichen einer einzelnen Photovoltaikzelle symbolisiert. In einer Umsetzung der dargestellten PV-Anlage kann es sich bei dem PV-Generator 1 um ein einzelnes PV-Modul, das eine Vielzahl von Zellen aufweist, oder um eine Zusammenschaltung mehrerer PV-Module, insbesondere in einer Serienverschaltung zu einem String oder zu mehreren parallel geschalteten Strings, handeln. Ebenfalls beispielhaft ist der Wechselrichter 5 mit nur zwei Wechselstromausgängen für ein einphasiges Einspeisen in das Energieversorgungsnetz 6 ausgelegt. Es versteht sich, dass auch eine andere als die dargestellte einphasige Auslegung des Wechselrichters 5 möglich ist, z. B. eine dreiphasige Auslegung.
Das Relais 4 weist hier zwei Schalter 100, 102 auf, die jeweils in einer der Gleichstromleitungen 2, 3 angeordnet sind. Über das Relais 4 ist so eine völlige (galvanische) Abtrennung des PV-Generators 1 vom Wechselrichter 5 möglich, wie dieses aus Sicherheitsgründen beispielsweise für einen Wartungsfall des PV-Generators 1 und/oder des Wechselrichters 5 erforderlich ist. Denkbar ist jedoch auch, dass nur eine einpolige Trennung zwischen PV-Generator 1 und Wechselrichter 5 erfolgen soll, wobei dann der Schalter 100 des Relais 4 entfallen kann.
Um das Relais 4 gefahrlos schalten zu können, insbesondere um die Schalter 100, 102 zu öffnen, ist in einer der Gleichstromleitungen 2, 3, hier beispielhaft in der Gleichstromleitung 3, eine Lichtbogen-sichere Schalteinheit 20 angeordnet. Diese umfasst einen Schalter 201 zur Unterbrechung des Stromflusses durch die DC-Leitung 3. Parallel zu dem Schalter 201 ist ein Nebenstrompfad 202 vorgesehen, der einen Halbleiterschalter 203 aufweist. Der Halbleiterschalter 203 ist dabei diagonal in einer Brückengleichrichteranordnung bestehend aus vier Gleichrichterdioden 205 angeordnet und wird von einer Treiberschaltung angesteuert. Die Gleichrichterdioden 205 dienen dazu, einen Strom im Nebenstrompfad 202 unabhängig von seiner Stromrichtung in Durchflussrichtung durch den Halbleiterschalter 203 zu führen. Eine Zenerdiode 204 schützt den Halbleiterschalter 203 vor Schädigung bei eventuell auftretenden Überspannungen.
Kurz vor dem Öffnen des Schalters 201 wird nun der Halbleiterschalter 203 durch die Treiberschaltung leitend geschaltet. Auf diese Weise erfolgt nach Öffnen des Schalters 201 zunächst ein Stromfluss durch den Halbleiterschalter 203, wodurch Strom durch den Nebenstrompfad 202 fließt und ein Auftreten eines Lichtbogens am Schalter 201 verhindert wird. Danach erfolgt ein Öffnen des Halbleiterschalters 203, wodurch der Stromfluss unterbrochen wird. Über die Lichtbogen-sichere Schalteinheit 20 kann somit auch unter Last der Stromfluss in der DC-Leitung 3 und damit auch in der (DC)-Leitung 2 unterbrochen werden. Anschließend kann eine galvanische Trennung, die aufgrund des Nebenstrompfads 202 durch den Schalter 201 nicht erfolgen kann, durch Betätigen des Relais 4 und insbesondere Öffnen der Schalter 100 und 102 erfolgen.
Weiterhin ist in der DC-Leitung 3 ein zusätzlicher Schalter 101 als Teil einer anmeldungsgemäßen Schaltungsanordnung 10 vorgesehen. Diese umfasst daneben den Schalter 102 des Relais 4 als weiteren Schalter. Die Schaltungsanordnung 10 ist im Wesentlichen entsprechend der Schaltungsanordnung aus der 1 aufgebaut. Unterschiedlich ist lediglich, dass antiparallel zur Diode 107 eine weitere Diode 107a angeordnet ist, die die Schaltungsanordnung 10 bidirektional arbeiten lässt. Eine solche bidirektionale Ausführung, die im vorliegenden Beispiel auch bei der Lichtbogen-sicheren Schalteinheit 20 gegeben ist, kann in PV-Anlagen bei bestimmten Betriebsbedingungen sinnvoll sein, beispielsweise wenn Rückströme aufgrund von Verschattungen, Asymmetrien oder Erd- oder Kurzschlüssen innerhalb eines Strings auftreten und eine Parallelschaltung von mehreren Strings und ihnen zugeordneter Schaltungsanordnungen vorliegt. Es wird darauf hingewiesen, dass sowohl die Schaltungsanordnung 10 als auch die Lichtbogen-sichere Schalteinheit 20 jedoch auch undirektional ausgelegt sein können, wenn ein gegenüber dem normalen Betrieb der PV-Anlage rückwärtiger Strom auf andere Weise verhindert ist.
In der PV-Anlage der 3 dient die Schaltungsanordnung 10 einer Absicherung der im Stromkreis vorhandenen Schalter 100, 102 und 201, falls ein dem Öffnen des Relais 4 vorausgehendes Unterbrechen des Gleichstromkreises durch Öffnen des Schalters 201 missglückte, beispielsweise wenn durch einen defekten Halbleiterschalter 203 ein Lichtbogen zwischen den Kontakten des Schalters 201 aufgetreten ist. Ebenso schützt die Schaltungsanordnung 10 die im Stromkreis vorhandenen Schalter 100 und 102, wenn durch einen defekten Schalter 201, beispielsweise aufgrund von verklebten Kontakten des Schalters 201, der Stromfluss im Gleichstromkreis nicht unterbrochen werden konnte, und daher beim Öffnen des Relais 4 die Gefahr der Bildung eines Lichtbogens über den Schaltern 100, 102 besteht. Der Schalter 102 der Schaltungsanordnung 10 wird dazu über die Kopplung 103 parallel mit den Schaltern 100, 101 betätigt. Dieses kann wiederum, wie im Zusammenhang mit 1 ausgeführt ist, durch eine direkte mechanische Kopplung geschehen, beispielsweise indem die Schalter 100, 101 und 102 von einer gemeinsamen Betätigungsspule des Relais 4 betätigt werden.
Im dargestellten Beispiel ist der durch den Schalter 101 geschützte weitere Schalter 102 der Schaltungsanordnung 10 dem Relais 4 zugeordnet. Es ist jedoch auch eine Anordnung denkbar, in der eine galvanische Trennung über das Relais 4 nicht vorgesehen ist und zur Unterbrechung des Stromkreises lediglich die Lichtbogen-sichere Schalteinheit 20 vorgesehen ist. In einem solchen Fall kann der Schalter 201 als weiterer Schalter der Schaltungsanordnung 10 fungieren, wobei dieser Schalter 201 dann mit dem Schalter 101 gekoppelt wäre. Bei dieser Ausführungsform ist es insbesondere sinnvoll, dass der Halbleiter 203 inklusive der Dioden 204, 205 parallel zu der Serienschaltung aus Schalter 201 und Schalter 101 geschaltet ist.
Aus Gründen der Fehlersicherheit kann es von Vorteil sein, neben dem bereits abgesicherten Schalter 102, auch weitere Schalter, insbesondere die Schalter 201, 100, durch die Schaltungsanordnung 10 zu ersetzen.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 10 zur Unterdrückung eines Lichtbogens dargestellt. Das in 4 wiedergegebene Ausführungsbeispiel basiert auf der in 1 wiedergegebenen Schaltungsanordnung 10 in bidirektionaler Ausführung, auf die hiermit verwiesen wird.
Zusätzlich zu den aus den vorherigen Ausführungsbeispielen bekannten Elementen ist vorliegend eine Einrichtung vorgesehen, mit der der Status der Sicherung 106 überwacht wird und die auf die Betätigung der Schalter 101 und 102 zurückwirkt. Zu diesem Zweck wird eine Seite der Sicherung 106 mit einem Masseanschluss GND als Bezugspotential verbunden. Die andere Seite der Sicherung 106 wird über einen Widerstand 108 mit einer Spannungsquelle verbunden, die in der 4 durch eine Spannung U₀ bezeichnet wird. Die nicht auf dem Massepotential GND liegende Seite der Sicherung 106 ist zudem mit einem Eingang einer Vergleicherschaltung 109 verbunden, die die Spannung an diesem Eingang misst und mit einem Schwellenwert von etwa 0,5 Volt vergleicht. Der Eingang der Vergleicherschaltung 109 ist somit mit dem Spannungsabfall beaufschlagt, der an der Parallelschaltung aus der Sicherung 106 und den Dioden 107, 107a abfällt. Bei intakter, nicht ausgelöster Sicherung 106 geht dieser Spannungsabfall aufgrund des kleinen Innenwiderstandes der Sicherung 106 im Wesentlichen gegen Null Volt. Hat die Sicherung 106 dagegen ausgelöst, ist diese also beispielsweise im Fall einer Schmelzsicherung durchgebrannt, fließt der Strom im Nebenstromkreis 104 über die Diode 107, woraufhin sich ein Spannungsabfall von etwa 0,7 bis 1 Volt, je nach Diodenart, einstellt. Bei nicht ausgelöster Sicherung 106 liegt der Spannungsabfall also unterhalb des Schwellenwertes der Vergleicherschaltung 109, wogegen er bei ausgelöster Sicherung 106 oberhalb dieses Schwellenwertes liegt.
Am Ausgang der Vergleicherschaltung 109 wird ein digitales Signal ausgegeben, das die beiden möglichen Zustände der Sicherung 106 wiedergibt. Das am Ausgang der Vergleicherschaltung 109 ausgegebene Signal kann über einen Signalausgang 110 beispielsweise einer Signaleinrichtung zugeführt werden, die damit ein Auslösen der Sicherung 106 anzeigt. Weiterhin wird das Signal am Ausgang der Vergleicherschaltung 109 einem Eingang einer UND-Verknüpfung 111 zugeführt. Ein weiterer Eingang der UND-Verknüpfung ist mit einem Steuereingang 112 verbunden. Über den Ausgang der UND-Verknüpfung 111 wird eine Betätigungsspule 113 angesteuert, die über die Kopplung 103 die Schalter 101 und 102 betätigt. Die Betätigungsspule 113, die Kopplung 103 und die Schalter 101 und 102 bilden also somit ein Schaltorgan, beispielsweise ein Schütz oder Relais. Über den Steuereingang 112 der Schaltungsanordnung 10 können somit die Schalter 101 und 102 betätigt werden, dieses jedoch nur bei intakter Sicherung 106. Hat die Sicherung 106 dagegen einmal ausgelöst, weil die Schaltungsanordnung 10 zur Lichtbogenunterdrückung aktiv geworden ist, können die Schalter 101 und 102 entsprechend nicht wieder eingeschaltet werden, ohne zuvor die Sicherung 106 zu ersetzen. Somit kann nach einem Defekt kein Stromfluss mehr aufgebaut werden und daher kann auch kein Lichtbogen mehr gezündet werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass bauartbedingt ein Ersetzen der Sicherung 106 nur zusammen mit einem Austausch des PTC-Widerstands 105 möglich ist, um zu verhindern, dass die Schaltungsanordnung mit einem ggf. durch den Auslösevorgang beschädigten PTC-Widerstand 105 weiterbetrieben wird. Auch ist es denkbar, eine Zählvorrichtung in Verbindung mit einer reversibel arbeitenden Sicherung 106 einzusetzen. Die Zählvorrichtung in Verbindung mit einer solchen reversibel arbeitenden Sicherung 106 bietet hier eine erweiterte Funktionalität im Vergleich zu den bisher dargestellten Ausführungsformen. So ist bekannt, dass insbesondere bei polymerbasierten PTCs (sogenannten PPTCs) jede Lichtbogenlöschung irreversible, die Funktion schädigende Effekte in dem Bauteil hervorruft. Ein PPTC kann daher nur eine begrenzte Anzahl an Lichtbogenlöschvorgängen sicher durchführen. Nach der freigegebenen Anzahl von Lichtbogenlöschungen ist der PPTC sicherheitshalber auszutauschen. Analog zu der irreversiblen Sicherung blockiert auch die reversibel auslösende Sicherung 106 ein erneutes Verbinden von Strom- bzw. Spannungsquelle mit der Last, ohne dass zuvor die Fehlerbeseitigung über ein Zurücksetzen der Sicherung 106 quittiert wurde. Es ist jedoch nicht zwingenderweise mit jeder erfolgten Lichtbogenlöschung über die Schaltungsanordnung 10 ein physischer Austausch der Sicherung 106 verbunden, was auf längere Sicht kostengünstiger sein kann. Die Zählvorrichtung zählt die über den PTC-Widerstand 105 erfolgten Vorgänge der Lichtbogenlöschung mit und blockiert nach Erreichen einer vordefinierten, für das Material des jeweiligen PTC-Widerstandes charakteristischen Anzahl ein Zurücksetzen der reversiblen Sicherung 106. Erst nach erfolgtem Austausch des nun nicht mehr sicher arbeitenden PTC-Widerstandes durch ein neues Bauteil und Quittierung des erfolgten Austausches an der Zählvorrichtung, wird die Blockierung zum Zurücksetzen der reversibel arbeitenden Sicherung 106 aufgehoben und die Schaltungsanordnung 10 ist für ein erneutes Verbinden der Strom- bzw. Spannungsquelle mit der Last freigeschaltet. Zweckmäßigerweise wird mit der Quittierung an der Zählvorrichtung deren Zählwerk wieder auf den Ausgangswert 0 gesetzt.
5 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Wiederum wird im Hinblick auf den grundsätzlichen Aufbau auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele verwiesen. Anstelle der Dioden 107 bzw. 107a ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine bidirektionale Suppressordiode oder bidirektionale Transildiode 107b vorgesehen. Bei unidirektionaler Auslegung der Schaltungsanordnung 10 kann an dieser Stelle als Diode 107b auch eine Zenerdiode oder eine unidirektionale Suppressordiode oder unidirektionale Transildiode genutzt werden. Alternativ zu der parallel zu der Sicherung 106 geschalteten mindestens einen Diode 107, 107a, 107b kann auch ein anderes Bauelement zur Erzeugung eines gewünschten Spannungsabfalles parallel zu der Sicherung 106 geschaltet werden. Ein solches Bauelement kann zum Beispiel ein Widerstand oder ein spannungsabhängiger Widerstand (Varistor) sein. Auch eine Kombination mehrerer Bauelemente zur Erzeugung des gewünschten Spannungsabfalles, zum Beispiel eine Parallelschaltung einer Diode und eines Widerstandes, ist denkbar.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Betätigungsspule 113 des Schaltorgans, zu dem die Schalter 101 und 102 gehören, unmittelbar mit dem Knoten zwischen PTC-Widerstand 105 und Sicherung 106 verbunden. Durch die Suppressor- oder Zenerdiode 107b wird eine Funktionalität wie beim Ausführungsbeispiel der 4 erreicht. Bei intakter Sicherung 106 und einer anliegenden Steuerspannung der Höhe U₀ am Steuereingang 112 fällt im Wesentlichen die gesamte Spannung U₀ über der Betätigungsspule 113 ab, woraufhin diese die Schalter 101 und 102 betätigt. Die Transil-, Suppressor- oder Zenerdiode 107b weist nun eine Durchbruchspannung auf, die so hoch ist, das bei ausgelöster Sicherung 106 der Spannungsabfall über der Transil-, der Suppressor- oder Zenerdiode 107b den Spannungsabfall an der Betätigungsspule 113 derart verringert, das die Betätigungsspule 113 die Schalter 101 und 102 nicht mehr betätigt. Die Sicherung 106 ist daher so auszulegen, dass diese bei dem für die Betätigungsspule 113 notwendigem Strom noch nicht auslöst, wohl aber bei dem kleinstmöglichen lichtbogenerzeugenden Strom auslöst.
6 zeigt eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung 10 aus 5. Beim Ausführungsbeispiel der 6 ist in Serie zur Betätigungsspule 113 eine Thermosicherung 114, zum Beispiel eine manuell rückstellbare, eine selbst rückstellende oder eine nicht rückstellbare Thermosicherung, angeordnet. Diese Thermosicherung 114 steht in thermischen Kontakt mit den Schaltern 101 und 102, was in der 6 durch Wechselwirkungspfeile 115 symbolisiert ist.
Treten bei den Schaltern 101, 102 Kontaktprobleme auf, die zu einem Kontaktbrand führen können, werden diese durch die Thermosicherung 114 erkannt, woraufhin die Thermosicherung 114 auslöst und den Stromfluss durch die Betätigungsspule 113 unterbricht. Entsprechend werden die Schalter 101 und 102 geöffnet und ein eventuell entstehender Lichtbogen – zum Beispiel über dem Schalter 102 – wird über den PTC-Widerstand 105 gelöscht. Desweiteren löst in diesem Fall die Sicherung 106 aus und verhindert ein erneutes Schließen der Schalter 101, 102, insbesondere auch für den Fall, dass es sich bei der Thermosicherung 114 um eine selbst rückstellende Thermosicherung handelt.
Bezugszeichenliste

1: PV-Generator
2, 3: Leitung
4: Relais
5: Wechselrichter
6: Energieversorgungsnetz
10: Schaltungsanordnung
100, 101, 102: Schalter
103: Kopplung
104: Nebenstrompfad
105: Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstand)
106: Sicherung
107, 107a, 107b: Diode
108: Widerstand
109: Vergleicherschaltung
110: Signalausgang
111: UND-Verknüpfung
112: Steuereingang
113: Betätigungsspule
114: Thermosicherung
115: Wechselwirkungspfeil
20: Lichtbogen-sichere Schalteinheit
201: Schalter
202: Nebenstrompfad
203: Halbleiterschalter
204: Zenerdiode
205: Gleichrichterdioden
GND: Masseanschluss
I: Strom
U₀: Spannung

Claims

Schaltungsanordnung (10) zur Unterdrückung eines bei einem Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens, wobei parallel zu einem Schalter (101) ein Nebenstrompfad (104), der einen PTC-Widerstand (105) aufweist, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Nebenstrompfad (104) in Serienverschaltung mit dem PTC-Widerstand (105) eine Sicherung (106) angeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1, bei der in Serie zu der Parallelschaltung aus dem Schalter (101) und dem Nebenstrompfad (104) ein weiterer Schalter (102) geschaltet ist,
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1, bei der im Nebenstrompfad (104) ein weiterer Schalter (102) angeordnet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Schalter (101) und der weitere Schalter (102) bezüglich ihrer Betätigung gekoppelt sind.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der parallel zu der Sicherung (106) eine Schaltungseinheit angeordnet ist, die den Spannungsabfall über der Sicherung (106) begrenzt, wenn diese ausgelöst hat.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 5, wobei die parallel zu der Sicherung (106) angeordnete Schaltungseinheit zumindest eine Diode (107, 107a, 107b) umfasst.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 6, bei der die parallel zu der Sicherung (106) angeordnete Schaltungseinheit zweiantiparallel geschaltete Dioden (107, 107a, 107b) umfasst.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei der zumindest eine der Dioden (107, 107a, 107b) eine Zenerdiode, eine Suppressordiode oder eine Transildiode ist.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 5, wobei das parallel zu der Sicherung (106) angeordnete Element zumindest einen spannungsabhängigen Widerstand, zum Beispiel einen Varistor, umfasst.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der eine Betätigung des Schalters (101) und/oder des weiteren Schalters (102) in Abhängigkeit eines Spannungsabfalls über der Sicherung (106) blockiert wird.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 10, bei der zur Bestimmung des Spannungsabfalls über der Sicherung (106) eine Vergleicherschaltung (109) vorgesehen ist.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 10, bei der eine Betätigungsspule (113) zur Betätigung des Schalters (101) und/oder des weiteren Schalters (102) mit dem Verbindungsknoten der Sicherung (106) und dem PTC-Widerstand (105) verbunden ist.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der eine mit dem Schalter (101) und/oder dem weiteren Schalter (102) thermisch in Verbindung stehende Thermosicherung (114) in Serie zu der Betätigungsspule (113) geschaltet ist.
Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Sicherung (106) und/oder die Thermosicherung (114) eine reversibel auslösende Sicherung ist.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 14, umfassend eine Zählvorrichtung, um über den Nebenstrompfad (104) erfolgte Lichtbogenlöschvorgänge zu zählen.
Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 15, wobei die Zählvorrichtung ein Zurücksetzen der reversibel auslösenden Sicherung (106) bei Erreichen einer vordefinierten Anzahl an erfolgten Lichtbogenlöschvorgängen blockiert.
PV-Anlage, aufweisend einen PV-Generator (1) der über DC-Leitungen (2, 3) mit einem Wechselrichter (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer der DC-Leitungen (2, 3) eine Schaltungsanordnung (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet ist.
PV-Anlage nach Anspruch 17, bei der der Schalter (101) und/oder der weitere Schalter (102) Teil eines Relais (4) zur galvanischen Trennung des PV-Generators (1) von dem Wechselrichter (5) ist.
PV-Anlage nach Anspruch 17 oder 18, bei der in Serienverschaltung mit der Schaltungsanordnung (10) eine Lichtbogen-sichere Schalteinheit (20) angeordnet ist.
PV-Generator nach Anspruch 19, bei der die Lichtbogen-sichere Schalteinheit (20) einen Schalter (201) aufweist, der durch den Schalter (101) und/oder den weiteren Schalter (102) der Schaltungsanordnung (10) gebildet wird.