[發明專利]具有過電壓保護的故障電弧保護開關

有效

• 申請號: 201210274876.6
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN102916415B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: A.許貝爾;J-M.馬特爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;G01R19/165
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 臧永杰,盧江

技術領域

本發明涉及故障電弧保護開關，其具有：待監視線路可被連接到的信號輸入裝置，用于提供該線路的輸入信號；分析裝置，用于在故障電弧的存在方面分析該輸入信號；以及觸發裝置，用于基于分析裝置的觸發信號中斷待監視線路。

背景技術

當光控開關有缺陷并且在光控開關的兩個觸點之間的距離太小以致電流可能被中斷時，在電路中例如可能出現電弧。于是，在兩個觸點之間形成電弧。除了在電路中串行地（in?Serie）形成的電弧外，也可能在電路的中性導體和相之間形成電弧。如果出現電弧，那么周圍部件的溫度升高，并且可能發生火災。

因此有意義的是，提供一種裝置，借助其保證防電弧保護。為此開發了所謂的故障電弧保護開關（AFDD=Arc?Fault?Detection?Devices，電弧故障檢測裝置），它們能夠識別并且減弱在低壓安裝中的串行的和并行的故障電弧。這些設備借助復雜的模擬電路和/或信號處理器監視高頻信號分量、線路電壓和負載電流。

因為故障電弧保護開關被用于保護被供給230?Vac電壓的分支電路，因此這些設備可能遭受由于在三相系統或在配電網變壓器中的干擾而逆流而上地形成的過電壓。線路電壓在此在干擾情況下可以為直至400Vac。

故障電弧保護開關的電子裝置要求在10mA至50mA范圍中的足夠的DC電流供給和在小的DC電壓情況下可提供該電流的電源部分。

故障電弧保護開關的許多傳感器、如用于接收HF分量的高頻變壓器和用于測量電流或電壓的電流轉換器直接被連接到分支電路的相導體和中性導體上。由此它們可以遭受過電壓。通常用于控制磁性開關并且用于觸發故障電弧保護開關的觸發機械裝置的晶閘管也直接與施加有電壓的部分相連接。所有這些器件必要時遭受過電壓。

使用可以經受住這種過電壓的電壓供給組件、傳感器和晶閘管是昂貴的并且因而也是不常見的。于是必須使用具有更高標稱電壓的組件，其一方面是更貴的并且另一方面具有更大的尺寸。

在美國市場上可以找到故障電弧保護開關（AFCI=Arc?Fault?Circuit?Interrupter,電弧故障斷路器），其在120Vac下工作并且通常經得住直至240Vac，這可能起因于在兩相系統中的干擾。故障電流保護開關（RCD=Residual?Current?Device,剩余電流裝置）也面對相同的問題。一些能夠接受過電壓，而另一些被裝備有附加的過電壓保護，該過電壓保護引起附加的成本。

由出版物DE?10?2008?004?869?A1已知用于歐洲IEC技術的電弧保護模塊。該模塊具有用于檢測在電路中是否出現電弧的裝置。此外，該模塊不具有自己的分離觸點，而是相反具有用于促使打開本來布置在電路中的保護開關的分離觸點的裝置。

發明內容

本發明的任務在于，以簡單的方式保護故障電弧保護開關和所述故障電弧保護開關監視的電路以防過電壓。

根據本發明，該任務通過故障電弧保護開關解決，所述故障電弧保護開關具有：

－待監視線路可被連接到的信號輸入裝置，用于提供線路的輸入信號，

－用于在故障電弧的存在方面分析輸入信號的分析裝置，以及

－用于基于分析裝置的觸發信號中斷待監視線路的觸發裝置，其中

－信號輸入裝置具有用于減少在待監視線路處的電壓的電壓轉換器，

－電壓轉換器的輸出信號被導向分析裝置，并且

－分析裝置在過電壓方面分析輸出信號并且相應地控制觸發裝置。

以有利的方式，故障電弧保護開關因此通過電壓轉換器被補充，該電壓轉換器減少在待監視線路處的電壓，使得它對于故障電弧保護開關的傳統地設計的電子裝置是可分析的。故障電弧保護開關的分析裝置于是也可以被用于在過電壓的情況下觸發該觸發裝置。

優選地，該電壓轉換器通過分壓器來實現。分壓器可以非常有益地被制造，使得故障電弧保護開關的成本能夠保持得低。

分壓器尤其是可以具有歐姆電阻。歐姆電阻在制造中是特別有益的。

電壓轉換器的輸出電壓可以為小于電壓轉換器的輸入電壓的5%、尤其是例如0.5%。輸出電壓于是通常處于低的一位數的（einstellig）伏特范圍中，該伏特范圍可通過傳統的電子裝置容易地采樣。

該分析裝置可以具有帶有A/D轉換器的輸入端，電壓轉換器的輸出信號被引導給該輸入端。因此，通常本來在故障電弧保護開關中存在的數字處理器可以被使用用于分析。