[发明专利]具有双重热断开器的过电压保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及电气设施的保护设备的通用技术领域，所述保护设备用于防止过电压或电压浪涌，特别是防止例如由雷击导致的瞬时浪涌。本发明更具体地涉及用于保护电气设施以防瞬时过电压的装置，诸如用于低压电气设施的压敏电阻避雷器。

背景技术

使用包括至少一个防浪涌组件(特别是一个或多个压敏电阻和/或一个或多个火花隙避雷器)的装置来保护电气设备以防过电压是公知的。对于单相设备，习惯将压敏电阻连接在火线(Phase)与中性线(Neutral)之间，而将火花隙连接在中性线与地之间。对于三相设备，通常在火线之间和/或各火线与中性线之间具有压敏电阻，并且在中性线和地之间具有火花隙。对于在直流(DC)下工作的电气设施，诸如光电设施，同样使用压敏电阻并可能使用火花系避雷器。

如果保护组件发生故障，则这些装置包括为了安全而将保护组件与电气设备隔离的断开装置。具体地，在压敏电阻的情况下，通常设置有热保护器。热保护器或热断开器用于在压敏电阻过热的情况下(例如，超过140℃)将压敏电阻与待保护的电气设施隔离。压敏电阻的这种过热是增加的漏泄电流(通常为几十毫安)通过压敏电阻所导致，是老化的结果。在这种情况下，将压敏电阻的这种过热称为压敏电阻的热逸溃。

热断开器通常是将导电部保持在适当位置的低温焊接接头，导电部形成传导性活动触点，压敏电阻通过该活动触点连接至电气设备，传导性元件有弹性地偏向打开位置。焊接接头的熔化使得活动触点在有弹性的偏向力的作用下发生位移，这导致压敏电阻的断开。EP-A-0716493、EP-A-0905839和EP-A-0987803中特别描述了这种类型的热断开器。

这些防电压浪涌的保护装置(特别是它们的热断开器)在它们的使用过程中可能面临各种难以处理的情况，并且特别依赖于它们所连接的电力系统的类型。

首先，这些保护装置必须使热断开器具有足以在其发生热逸溃的情况下有效地断开保护性组件的电路切断能力。当设备工作在DC下时，这种情况更难处理，因为电压不像交流(AC)那样定期通过零伏，所以有助于在活动触点打开时所生成的电弧的扩大。

电路保护装置必须能够经受由预期的突然冲击(诸如闪电流)所产生的应力。这些突然冲击是高振幅瞬时浪涌(几千伏)并具有短(微秒至毫秒)持续时间。这些浪涌引入对制造保护装置的各种传导组件施加机械应力的特别的电动力和温度上升。尽管存在这些机械应力，用于将保护性组件连接至电气设施的电路也必须保持闭合。具体地，机械应力不应由于可熔焊接接头被扯开而导致热断开器打开。该装置满足这种限制的能力以可应用的标准制定，特别对于通过低压交流电供电的设施，以IEC标准61643-1，2nd ed.，2005-03第7.6小节(工况测试(Operating duty test))(此后称“IEC第7.6小节”)或UL标准1449，3rd ed.，29.09.2006第37小节(浪涌测试(Surge testing))(此后称“UL第37小节”)制定。对于DC设施诸如光电发生器设施，例如可以引用UTE光电指南C 61-740-51 2009年6月第6.6小节(工况测试(Operating duty test))(此后称“UTE第6.6小节”)。

此外，将保护性组件连接至电气设施的电路保护装置可能在额定电压下经受来自电气设施(特别是从AC公共网络供电的设施)的极高电流。当压敏电阻保护装置由于短路而经受故障时，情况就是这样。在这种情况下，具体的防短路保护器(诸如保险丝或断路器)的责任是断开故障的压敏电阻。考虑到该具体保护器的反应时间，包括热断开器的保护装置的电路不应导致在该反应时间期间起火，考虑到由公共供电器供电的高短路电流。对于通过低压交流电供电的设施，该装置满足这种限制的能力例如以IEC标准61643-1，2nd ed.，2005-03第7.7.3小节(短路承受能力(short-circuit withstand capability))(此后称“IEC第7.7.3小节”)制定。

如果在供电网的电线之间存在至少两个串联的压敏电阻，则由于向电气设施供电的供电网电压的异常，或在由压敏电阻的短路而导致故障的情况下，防过电压保护装置仍然有可能经受临时过电压。在这种情况下，压敏电阻变得导电，并且考虑到其低阻抗而能够被极高电流通过，该电流大约是电气设施的供电网能够供应的短路电流。面临这种情况，保护装置一定不会引起火。