[发明专利]用于探测故障电流的保护开关装置和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于探测故障电流的保护开关装置，具有第一电源线、第二电源线和保护导线，其中该第一电源线连接有第一开关，该第二电源线连接有第二开关，该保护导线连接有第三开关。除此之外，保护开关装置拥有一个检测设备，用于检测三条导线的系统中的故障电流，和用于生成相应的检测信号。此外，在保护开关装置中含有一个用于取决于检测信号来对第一、第二和第三开关进行控制的控制设备。除此之外，本发明涉及一种用于控制这样的保护开关装置的方法。

背景技术

保护开关装置，例如故障电流保护开关，用来在出现故障电流时中断电路。因此例如在具有相线、零线和保护导线的三芯的系统中，如果在保护导线中探测到故障电流，则分离三芯的导线系统，或断开相应的开关。尤其是在这种情况下接通保护导线PE（保护接地）。

具有接通的PE的设备的目标是创立以下的可能性：在危险的情况下（例如由于插座中的错误的接线而L电位在PE线路上）将系统关断，或首先根本不接通。因此避免了L电位位于负载的金属机壳（例如电动车辆的车身）上。也就是在触及金属机壳时，于是存在着电击的危险。

以下以作为负载的电动车辆的实施例示出了若干问题说明。此时尤其是可以发生车辆中的接地（Erdschluss），或经过人员和车辆的接地。

在以下的实施例中，经过故障电流保护开关和插座使电动汽车充电。此时可以发生车辆中的接地，其中，故障电流例如从相线流入保护导线中。在经过车辆和人员的接地情况下，故障电流从相线或零线经过车辆和人员向地线流出。

因此可能出现以下的故障情况，其中，始终接通保护导线：

1. 单个故障

a）接机壳（在车辆中；例如相线L在PE上）；没有触及时也发生全相（allpolig）的关断，车辆由此变成无电压的。

b）经过车辆和人员的工作漏电流（相对于车身的电容）；例如发生了在7.5 mA之下的故障电流保护开关的触发（RCD）；车身获得PE电位，并且在触及时没有机壳电流在流动。

c）L电位在PE线路上（错误连接L-N-L）；在故障电流下发生全相的关断，车身由此出于无电压状态，并且最重要的是保护导线PE接通。

2. 双故障

2.1第一故障：PE接点没有闭合

a）作为第二故障产生了接机壳（在车辆中；例如L在PE上）；没有发生直接的反应，并且不存在经过PE的故障保护，但是在直接触及时有保护。

b）第二故障：经过车辆和人员的工作漏电流（相对于车身的电容）；关断是不必要的，因为差动电流太小；例如经过电容的机壳电流＜3.5 mA（由于对地的微小的接通的电位差，电流的穿过是没有危险的）。

c）第二故障：L电位在PE线路上（错误连接L-N-L）；在故障电流下发生了全相的关断，以至于车身保持无电压的；此时又重要的是将保护导线PE接通。

2.2第一故障：L接点焊合

a）第二故障：接机壳（在车辆中；例如L在PE上）；发生了试图全相地关断，但是L保持闭合；因此保持了施加电压，并且在触及时存在着危险。

b）第二故障：经过车辆和人员的工作漏电流（相对于车身的电容）；关断是不必要的，因为太小的差动电流占据主导地位；例如车身位于PE电位上，并且在触及时没有导致机壳电流。

c）第二故障：L电位在PE线路上（错误连接，例如L-N-L）；在故障电流时发生了试图全相地关断，但是L保持闭合；车身在这里是无电压的，并且很重要的是将PE接通。

以下借助附图1来阐述符合类型的保护开关装置（这里是故障电流保护开关）的原理性的构造。三芯的电源系统拥有一条相线L、一条零线N和一条保护导线PE。将两个电源线L和N引导通过变压器1的环状铁芯。将第一电源线，即相线L，随后引向第一开关2。必要时将开关的第二接点引向没有示出的负载。

除此之外，将第二电源线，即零线N，穿过变压器1的环状铁芯引向第二开关3。可将第二开关3的其它的接点同样引向负载。

在初级绕组中，将保护导线PE在这里围绕变压器1的铁芯进行缠绕，并且引向第三开关5。同样可将第三开关5的第二接点引向负载。