[发明专利]切断电弧的方法以及为设备提供抗电压冲击的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及保护电气器件或设备免受电压冲击--尤其是瞬时电压冲击（例如由于雷电冲击而产生的瞬时电压冲击）--的总体技术领域。本发明更具体地涉及一种用于在火花间隙中切断电弧的方法和涉及一种用于应用该切断电弧的方法来保护电气设备免受瞬时电压冲击的方法。本发明进一步涉及一种用于保护电气设备免受瞬时电压冲击的装置。

背景技术

如何通过装置保护电气设备免受电压冲击已经被了解，装置包括用于防止电压冲击的至少一个部件、尤其一个或几个变阻器和/或一个或几个火花间隙。这种装置目前根据避雷器设计。对于单相设备，通常采取变阻器被连接在相线和中性线之间而火花间隙被连接在中性线和地面之间。对于三相设备，通常将变阻器布置在不同相之间和/或各相与中性相之间，并且将火花间隙布置在中性相与底面之间。对于通过直流电流运行的电气设备、例如光伏发电机设备，同样采取变阻器和可选择地采取火花间隙。

将火花间隙作为防止电压冲击的保护装置的使用可能引起处理火花间隙的持续电流的问题。确实，由于火花间隙的触发，电流会继续流过触发的火花间隙，这甚至会发生在瞬时电压冲击结束之后。该电流通过要被保护的电气设备的电压源保持。因此该电流对应于理想地通过破坏在火花间隙内形成的电弧而切断的持续电流。该切断持续电流的问题尤其在通过直流电流运行的电气设备、例如用于光伏发电的设备的情况下发生。

在避雷器领域，不同的断路器系统被提议。

在当变阻器寿命的终点时电弧只在两个电极之间形成的情况下，存在单一用途的断路器系统，其包括电弧的机械短路以及从而利用保险丝应对短路电流。

在将火花间隙作为避雷器使用的情况下，电弧在火花间隙的电极之间被反复地形成，阻止不适当的单一用途的断路器系统的使用。另外，反复形成的电弧的切断对应于对设备的其他器件的元件的需要，其目的是更加广泛地切断电流，该电流作为故障或任何外部活动的结果。多种用途的断路器系统从而被提出，用于器件的元件--例如接触器、电路断路器或开关以及带有火花间隙的避雷器。

提议的系统基本上以增大电弧形成的电极之间的距离或将电弧分离成为多个电弧为基础。在两种情况下，电弧的切断通过将所谓的电弧电压提高到足够高的值，使得电压源不再能够保持该电弧电压。因此，当电源的电压较高，多种用途的断路器系统应当允许电极之间的距离的进一步的增大或者进一步分离成为多个电弧。对于可能在光伏设备中遇到的高运行电压、例如由于电流的直流特性而在500到1000V之间或甚至达到1500V的电压，将先前的系统匹配到该电压水平的切断会导致严重的尺寸限制。目前避雷器装置通常被容纳在DIN导轨上的所谓“可安装的”壳体里。这些壳体不超过17.5mm的宽度和92mm的长度，因此其太小而不能够满足该尺寸的限制。

因此存在对用于切断电弧的方法的需要，实施该方法的装置的大小可以是次要的。

发明内容

由于这个原因，本发明提出一种用于切断在两个主电极之间形成的电弧的方法，该方法包括：

将形成的电弧朝向电极转移，该电极位于两个主电极之间的中间位置；

将形成的电弧分离成为在主电极与中间电极之间的两个二次电弧，常开的半导体开关将中间电极连接至其中一个主电极；

闭合半导体开关，以熄灭在两个电极之间的二次电弧，两个电极通过半导体开关连接；

断开半导体开关，以便熄灭另一个二次电弧。

根据一种替代实施方式，所述方法包括在形成的电弧分离成为两个第二电弧之后的暂停，以便防止电弧在断开半导体开关时在两个主电极之间重新形成。

根据一种替代实施方式，所述方法包括在闭合半导体开关之后的暂停，以便防止熄灭的电弧在断开半导体开关时在中间电极和其中一个主电极之间重新形成。

本发明还提议一种方法，所述方法用于针对瞬时电压冲击保护电气设备，当瞬时电压冲击发生在要被保护的电气设备从而造成在两个主电极之间形成第一电弧形成时，该方法按照先前的切断方法实施电弧的切断，主电极被连接至要被保护的电气设备。

根据一种替代实施方式，要被保护的电气设备为连接至低压配电网的电气设备。

根据一种替代实施方式，要被保护的电气设备是在直流电流下运行的电气设备，优选地是用于光伏发电的设备。

本发明进一步提出用于针对瞬时电压冲击保护电气设备的装置，包括：

两个端子，其用于将装置连接至要被保护的电气设备；

第一主电极和第二主电极，每个主电极被分别连接至连接端子中的一个；