УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2016 года по МПК H02H9/06 

Изобретение относится к устройству защиты от перенапряжений.

В случае выброса при переходном процессе или разрядного тока молнии разрядник должен блокировать возникающие высокие напряжения и/или сильные токи путем заземления с целью защиты электрических сетей, находящихся после разрядника, от сильных токов и/или высоких напряжений.

Известно, что в случае (множества) срабатываний или особо сильных токов перегрузки и/или перенапряжений может происходить неприемлемо сильный нагрев разрядника вследствие его перегрузки или процессов старения.

Соответственно, обычно используется встроенное устройство, предохраняющее от перегрева, в целях не только противопожарной защиты, но также для отсоединения в таких случаях разрядника от сети или его замыкания накоротко.

Для обнаружения повышения температуры разрядника и ее пресечения посредством электрических схем путем преимущественно механического процесса разъединения обычно применяются датчики на основе плавящегося припоя (смотри, например, DE 102007051854).

Недостатком в данном случае является то, что при отсоединении, в частности, в случае сильных остаточных сеточных токов на переключающем элементе образуется электрическая дуга, которая способна наносить дополнительный урон и которую сложно контролировать. В результате, это может препятствовать желательному в действительности немедленному отсоединению нагретого разрядника от сети.

В случае переменных токов эта электрическая дуга обычно не создает серьезных затруднений, поскольку электрическая дуга по существу автоматически гасится в течение полупериода переменного тока, в частности, когда ток равен "нулю", иными словами, в момент перехода переменного тока через нулевое значение.

В отличие от этого, такой переход через нулевое значение не происходит в случае постоянного тока.

Соответственно, в известных разрядниках невозможно автоматическое гашение электрических дуг постоянного тока.

Это создает особое затруднение при очень высоких напряжениях постоянного тока, например, в фотоэлектрической энергетике (смотри также DE 102007015933).

Фотоэлектрические элементы в целом создают сложную задачу, поскольку их обычно устанавливают в открытом положении на крыше. При этом их следует особо защищать от разрядов молний. Кроме того, инверторы, используемые в этих установках, подвержены воздействию связанных выбросов.

Следует также упомянуть, что устройства защиты от перенапряжений упомянутого выше встроенного механического типа значительно удорожаются с увеличением возможностей переключений в электроэнергетической системе.

В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства защиты от перенапряжений, в котором преодолен один или несколько недостатков известного уровня техники.

Решение этой задачи обеспечивается за счет устройства защиты от перенапряжений по п.1. Дополнительные выгодные варианты осуществления охарактеризованы в зависимых пунктах и раскрыты в следующем далее описании.

Далее изобретение будет подробнее пояснено со ссылкой на фиг.1.

На фиг.1 схематически проиллюстрирован один из примеров устройства согласно изобретению.

В одном из вариантов осуществления изобретения устройство 5 защиты от перенапряжений содержит разрядник 1, который должен блокировать бросок тока или ток перегрузки, например, путем заземления, иными словами, должен обеспечивать выравнивание различных потенциалов и блокировать ток перегрузки в процессе эксплуатации. Разрядник 1 имеет датчик 2, который генерирует электрический сигнал 4 разъединения. Внешнее по отношению к разряднику 1 переключающее устройство 3 принимает электрический сигнал 4 разъединения и затем отсоединяет разрядник 1 от электрической цепи, при этом переключающее устройство 3 и разрядник 1 разнесены в пространстве.

Датчик 2 может быть реализован, например, посредством мостиковой схемы, в частности мостика Уитстона, датчика температуры, датчика давления, вспомогательного теплового контакта отсоединения или их сочетания.

В одном из дополнительных вариантов осуществления изобретения датчик 2 представляет собой мостиковую схему, которая, например, управляет компаратором, пороговым выключателем, усилительным переключателем и т.п.

Датчик 2 может представлять собой, например, измерительный мост сопротивлений.

В данном случае особо целесообразно снабдить датчик 2 по меньшей мере одним регулируемым терморезистором (РТС, NTC). Предпочтительные конструкции включают, например, мостики Уитстона.

Датчик 2 преимущественно должен быть сконструирован таким образом, чтобы он мог питаться от внешнего источника питания и переключение осуществлялось независимо от подсоединенной части сети. Этот источник питания также может быть выполнен в виде аккумуляторной батареи.

Переключающее устройство 3 может быть реализовано посредством, например, механического или полупроводникового выключателя нагрузки постоянного тока или выключателя постоянного тока.

В одном из дополнительных вариантов осуществления с целью разъединения или оценки другим устройствам передается электрический сигнал 4 разъединения. Этот сигнал 4 может использоваться как для оповещения, так и отсоединения более крупных установок. Кроме того, сигнал 4 может использоваться для раннего предупреждения, дистанционного предупреждения, приведения в действие переключающего устройства 3 и приведения в действие размыкающего переключателя 3 в случае постоянного тока, в частности, в фотоэлектрических установках.

Разрядник 1 может быть реализован, например, посредством варистора, искрового разрядника, полупроводника или их сочетания и, например, может представлять собой разрядник тока молнии типа 1.

В предложенном устройстве защиты 5 от перенапряжений согласно изобретению процесс переключения инициируется чисто электрически, за счет чего преодолеваются недостатки известного уровня техники, в частности, что касается стабильности точек контакта в случае механического разъединения или стоимости или способности гашения дуги постоянного тока.

Устройство 5 защиты от перенапряжений преимущественно рассчитано на существующие переключающие элементы 3.

Само собой разумеется, что разрядник 1 способен защищать не только переключающее устройство 3, но также более сложную установку.

Кроме того, выход датчика существующего разрядника 1, в частности предусмотренный вспомогательный контакт разрядника, может использоваться в качестве электромеханического средства переключения электрического сигнала 4 переключающего устройства 3.

В этом случае может использоваться электромеханическое средство 2 переключения, которое, например, генерирует электрический сигнал 4 на основании механического процесса отсоединения, и этот сигнал используется для отсоединения.

Разрядник 1 преимущественно оснащен датчиком оповещения. Этот датчик 2 оповещения преобразует механический сигнал переключения в электрический сигнал 4. В результате, может обеспечиваться экономически эффективное переоснащение установок напряжения постоянного тока, в которых существующее переключающее устройство 3 приводится в действие электрическим сигналом 4 посредством существующего разрядника 1, но при этом по-прежнему осуществляется гашение. В данном случае может быть предусмотрен возврат к существующему вспомогательному контакту разрядника 1 и/или к модернизированному датчику 2.

Применение выключателя 3 нагрузки по постоянному току или выключателя постоянного тока, управляемого электрическим сигналом 4, позволяет создать экономически эффективное устройство 5, рассчитанное на экономически эффективное устройство 1 и выключатель 3 нагрузки по постоянному току или выключатель постоянного тока.

Датчик 2 и разрядник также могут быть легко объединены в одном устройстве.

Список позиций

разрядник 1 датчик 2 переключающее устройство 3 сигнал разъединения 4 устройство защиты от перенапряжений 5

Устройство (5) защиты от перенапряжений имеет разрядник (1), который должен обеспечивать выравнивание различных потенциалов и блокировать ток перегрузки во время эксплуатации. Разрядник (1) имеет датчик(2), который генерирует электрический сигнал (4) разъединения и содержит мостик Уитстона. Внешнее по отношению к разряднику переключающее устройство (3) принимает электрический сигнал (4) разъединения и отсоединяет разрядник (1) от электрической цепи. При этом переключающее устройство (3) и разрядник (1) разнесены в пространстве друг от друга. Технический результат - обеспечение немедленного отсоединения нагретого разрядника от сети без образования электрической дуги на переключающем элементе, процесс переключения которого инициируется чисто электрически. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство (5) защиты от перенапряжений, содержащее разрядник (1), который должен обеспечивать выравнивание различных потенциалов и блокировать ток перегрузки во время эксплуатации, отличающееся тем, что разрядник (1) имеет датчик (2), который генерирует электрический сигнал (4) разъединения, принимаемый переключающим устройством (3), которое отсоединяет разрядник (1) от электрической цепи, при этом переключающее устройство (3) и разрядник (1) разнесены в пространстве друг от друга, а датчик (2) содержит мостик Уитстона.

2. Устройство защиты от перенапряжений по п. 1, отличающееся тем, что датчик (2) содержит электромеханическое средство переключения.

3. Устройство защиты от перенапряжений по п. 1, отличающееся тем, что датчик (2) содержит датчик температуры и/или датчик давления.

4. Устройство защиты от перенапряжений по п. 1, отличающееся тем, что датчик (2) содержит, по меньшей мере, один регулируемый терморезистор (РТС, NTC).

5. Устройство защиты от перенапряжений по п. 1, отличающееся тем, что датчик (2) может питаться от внешнего источника питания.

6. Устройство защиты от перенапряжений по п. 1, отличающееся тем, что переключающим устройством (3) является выключатель нагрузки постоянного тока или выключатель постоянного тока.

7. Устройство защиты от перенапряжений по п. 1, отличающееся тем, с целью разъединения или оценки другим устройствам передается электрический сигнал (4) разъединения.

8. Устройство защиты от перенапряжений по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что разрядник (1) содержит варистор, и/или искровой разрядник, и/или полупроводник.