[发明专利]低压和中压装置中所使用的用于保护部件和人员的短路设备

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的进一步改进的在低压和中压装置中所使用的用于部件和人员保护的短路设备，包括可由故障检测设备的触发信号操纵的开关元件；两个具有馈电装置的相对的接触电极，其中这两个接触电极在电路上可与不同电势的端子接触，此外，接触电极在处于机械预应力下时在短路情况下弹力支持地执行相互之间的相对运动；作为接触电极之间隔离物的消耗元件(Opferelement)；以及具有消耗元件和开关元件作为一侧、而接触电极之一作为另一侧它们之间的电连接，以便有针对性地产生消耗元件的取决于电流流动的热损坏。

此外，本发明还涉及用于在具有短路设备的低压和中压装置中实现短路的方法。

背景技术

在电气开关和分配装置中，可能出现不直接导致存在的过电流保护设备的响应的或只导致存在的过电流保护设备的延迟响应的各种故障。例如，这里提到的故障电弧。尤其对于通过取决于操作的或由故障导致的电势差而实现的人员保护，出现类似的问题。这样的故障可能导致严重的部件损坏，而且还导致人员受伤。为了限制损伤，除了非常快地确定故障之外，还要求快速地切断其。

对于快速确定不同故障情况，现有技术中已经有各种解决方案。

这里例如参考DE 43 31 992 A1，其公开了一种用于分配电能的防止故障电弧的格子形(zellenartig)开关装置。在DE 43 45 170 A1中也介绍了一种用于开关装置的故障电弧保护设备，其中实际的开关或保护器由来自至少一个光敏传感器和非光敏传感器的“与”逻辑信号操纵。实际的短路器包括线圈，其中短路器由于由感应电流在处于真空状态的杯状金属部件中所产生的力而在短路部件之间产生金属短路。储能源和线圈应该这样确定尺寸，即使得在0.1ms到2ms之间的时间中实现所提到的金属短路。

在根据DE 197 46 815 A1的用于分配电能的装置中的短路器中，设置具有短路器活塞(Kurzschliesserkolben)的由气体发生器驱动的短路元件。这样的短路器活塞应该与制造公差无关地执行最优冲击运动(Stossbewegung)，并同时是运输安全的(transportgesichert)。

例如在DE 94 19 141 US、DE 197 46 815 A1和DE 42 35 329 C2中介绍了现有技术中的其他典型的短路器。这里区分可多次使用的和一次作用的设备。可重复使用的短路器非常昂贵并且成本很高。对于一次作用的短路器，通常使用爆炸式加载(Sprengladung)或气体发生器来使电极相互移动，这当然对于生产、运输和使用需要特别的保护措施。

根据DE 42 35 329 A1，现有技术中提供了一种短路设备，其由至少一个开关元件构成，以故障识别设备的触发信号来操纵该开关元件。那里所提供的短路器在接收电极之间包括至少两个开关元件，并且包括导电的部件或区域。由于导电部件中既在开关元件中又在短路器中直接流动的电流，所以至少一个可移动或可变形的导电区域相对于电极被挤压，并因此产生金属短路。在该已知短路设备中，响应时间不足，并且设计的总装置在制造方面成本很高。

在根据专利文献DE 103 13 045 B3的教导中，提供了一种在低压和中压装置中使用的短路设备，其同样包括开关元件，该开关元件由故障识别设备的触发信号操纵。根据该发明，开关元件是可触发的过电压保护设备，其可通过电流或电压脉冲而导致响应并在故障情况下是可损坏的。至少一个接收过电压保护设备的电极处于机械预应力的状态下，并且可在相对设置的电极的方向上运动，其中过电压保护设备构成电极隔离物，电极隔离物在损坏的情况下使得可以使电极接触，从而构成短路。

前面所提到的开关元件可以是由可触发的过电压保护设备和具有可调节或限定的熔化积分(Schmelzintegral)的设备构成的串联电路。在该串联电路中，在故障情形下仅具有限定的熔化积分的设备可被损坏。在一种实施方式中，前面所提到的设备是玻璃管熔断器、线性或非线性的电阻器、变阻二极管、低熔点金属或金属合金、半传导性或传导性的陶瓷、这样的玻璃等。为了产生机械预应力和电极相对运动，根据DE 103 13 045 B3使用张力弹簧或压力弹簧。而且，根据与其相关的现有技术教导，电极作为具有对电极(Gegenelektrode)的罐(Topf)的实施方式是常用的，其中对电极具有浸入罐中的凸模形状(Stempelform)。