用于将绝缘监测装置耦接至不接地供电系统的装置制造方法及图纸

公开了一种用于将绝缘监测装置耦接至不接地供电系统的装置，该装置包括具有切换功能的耦接电路(20)，该耦接电路(20)包括耦接模块(22)或串联连接的多个相同的耦接模块(22)，其中，耦接模块(22)具有至少一个开关单元(25)以及用于电压供应和电势分离的恰好一个变压器(30)，所述至少一个开关单元(25)包括耦接阻抗(26)、与耦接阻抗(26)串联布置的用于市电断开连接的开关(24)和用于控制开关(24)的控制电路(28)。

Device for coupling insulation monitoring device to ungrounded power supply system

【技术实现步骤摘要】
用于将绝缘监测装置耦接至不接地供电系统的装置
本技术涉及用于将绝缘监测装置耦接至不接地供电系统的装置，该装置包括具有切换功能的耦接电路。
技术介绍
不接地供电系统(IT系统——法语“接地隔离(IsoléTerre”))主要用于敏感能量供应网络，其中，除了增强的保护之外，高可用性也很重要。例如，此处可以涉及应用领域采矿、发电(光伏和风力)、通信基础设施、用于医学的领域以及船舶和海上装置上的电力供应网络。不接地网络的优点在于以下事实：在诸如地接触或体接触的绝缘故障的情况下，例如，连接的耗电器的功能不会受到损害，因为由于在网络的有源导体与地之间的理想无限大的阻抗值而不能形成闭合回路。即，甚至在第一绝缘故障的情况下也可以操作网络。然而，要不断监测不接地供电系统对地的电阻(绝缘电阻——在故障的情况下也是绝缘故障电阻或故障电阻)，这是因为不同有源导体处的可能的另外故障可能会产生故障回路，并且在这种情况下与过电流保护装置相关的故障电流流动将导致系统被关闭并且操作停止。因此，在相关标准中，在不接地供电系统中需要使用绝缘监测装置(IMD)。如果多个不接地供电系统暂时彼此电连接，则这会引起个别绝缘监测装置可能相互影响的问题。绝缘监测装置的可靠操作以及因此对绝缘电阻的可靠确定不再得以确保。为了防止这种负面影响，除了一个所连接的绝缘监测装置之外的所连接的绝缘监测装置与彼此耦接的不接地供电系统断开连接。该市电断开连接可以借助于在绝缘监测装置的外部或集成在绝缘监测装置中的(市电断开连接)开关进行。在不接地供电系统中的低电阻地接触的情况下，在开关处施加有无故障导体的(外部)线电压(标称市电电压)。因此，开关必须能够安全地断开该电压。在不接地供电系统的标称电压超过绝缘监测装置的额定电压的情况下，绝缘监测装置必须借助于耦接阻抗连接至不接地供电系统。这确保绝缘监测装置不在其规格之外进行操作。集成在绝缘监测装置中或外部地布置在绝缘监测装置与耦接阻抗之间的开关与耦接阻抗形成串联电路。如果开关关断，则其相对于耦接阻抗具有很高的电阻，这意味着在地接触的情况下，不接地供电系统的电压几乎完全落在开关上。结果是对开关的破坏以及对人员和电气系统的危险。即使开关的控制电路(无论是机械地、电磁地还是电子地进行操作)也必须桥接开关电势(在开关的闭合状态下，由于耦接阻抗上的压降而接近地电势)与在开关断开的情况下施加在耦接阻抗上的电势(对应于标称市电电压)之间的电势差。除了开关和开关控制电路过载的风险之外，电路方面的工作量以及因此这样的电势分离的成本变得非常高。根据现有技术中已知的是，使用适合于来自能量供应领域的高电压的开关。这些开关能够切换与高电流相关的高电压。为了能够实现这一点，开关具有很大且复杂的设计，这使得开关看起来尺寸过大并且在高电压和低电流的当前情况下显然太昂贵。替选地，已知的是，使用机械开关，例如簧片继电器或半导体型开关。然而，继电器触点带来机械开关的缺点：切换处理的次数有限并且切换需要相当高的能量需求。半导体型开关主要是单极性配置。然而，由于AC电压也用于不接地供电系统，在没有其他切换措施的情况下，半导体型开关是不合适的。对于半导体开关的根据现有技术的控制，开关控制必须在半导体开关电势与控制电势之间产生电势分离。例如，在耦接阻抗用于标称电压为6.6kV的不接地供电系统的情况下，甚至该6.6kV也必须由控制电路桥接。甚至对于该电压范围，市场上也没有可用于简单半导体开关的控制电路。此外，随着不接地供电系统的标称电压的增大，甚至是电势分离的工作量也会大大增加。对于特别是在1.5kV之上的电压范围，目前没有闭合的解决方案可用。电气系统的操作员必须选择合适的高电压开关并且将其安装在耦接阻抗与不接地供电系统之间，或者，如果电气系统切换到零电势，则手动将当前未用于测量的绝缘监测装置与市电断开连接。
技术实现思路
因此，本技术的目的在于提出一种用于将绝缘监测装置耦接至不接地供电系统的装置，该装置能够安全地将绝缘监测装置与不接地供电系统断开连接，特别是在超过1.5kV的标称市电电压的范围内。此外，就成本方面而言，应该可以省去尺寸过大的市电断开连接开关。该目的通过具有切换功能的耦接电路实现，该耦接电路包括耦接模块或串联连接的多个相同的耦接模块，其中，耦接模块具有至少一个开关单元和用于电压供应和电势分离的恰好一个变压器，所述至少一个开关单元包括耦接阻抗、与耦接阻抗串联布置的用于市电断开连接的开关和用于控制开关的控制电路。因此，本技术基于以模块化方式构造耦接电路的基本构思，即，耦接电路包括串联连接的一个或更多个相同耦接模块。例如，如果要在有源导体与地之间桥接12kV的电势差，则耦接电路可以包括四个相同的耦接模块，这四个相同的耦接模块分别桥接3kV的电势差。耦接模块又具有至少一个开关单元和恰好一个变压器。优选地，每个耦接模块要克服的电势差分布在串联连接的多个开关单元上。因此，例如，每个耦接模块的上述3kV的电势差可以由串联连接的三个开关单元处理，这三个开关单元分别克服1kV的电势差。开关单元具有由耦接阻抗和开关组成的串联电路，其中开关借助于控制电路进行切换。耦接模块附加地包括恰好一个变压器，该变压器向控制电路或多个控制电路供应电压。此外，变压器承担半导体开关电势与实现为半导体的开关的控制电势之间的电势分离的任务。在根据本技术的模块化结构中，每个耦接模块包括操作所需的所有电路部件，并且因此，每个耦接模块可以被认为除了电压供应之外是自主的。每个耦接模块产生与相邻耦接模块——即与较低电压电平的上游连接的耦接模块和较高电压电平的下游连接的耦接模块——的电势分离。所有耦接模块都具有相同的电势分离能力。借助于模块的串联连接和所得到的可桥接电势差，可以容易地使所需的耦接阻抗适应于不接地供电系统的不同标称电压。由于每个耦接模块仅需要确保与相邻耦接模块的电势差，因此半导体开关的控制相对简单，因为在电势电平内不会发生无法桥接或仅能以不可接受的工作量桥接的电势差。在另一有利的实施方式中，变压器在输入侧连接至外部电力供应单元或连接至上游连接的耦接模块的变压器的电压输出，并且变压器具有以下电压输出端，该电压输出被实现用于控制电路或多个控制电路的电压供应和电势分离以及用于另外的耦接模块的电压供应。因此，耦接模块具有变压器，该变压器由外部电力供应单元——在耦接模块用作用于桥接最低电压电平差的基本模块的情况下——或由上游连接的耦接模块的变压器的输出供电。变压器的剩余电压输出用于耦接模块内的各个开关单元的控制电路的电压供应。有利地，控制电路被构造为整流电路，该整流电路包括整流二极管、用于平滑的RC元件、用于设置栅极电压和栅极放电电阻的齐纳二极管。附图说明另外的有利的设计特征由以下描述和附图得到，以下描述和附图基于示例说明了本技术的优选实施方式。在附图中：图1示出了具有绝缘监测装置的不接地供电系统；图2示出了具有绝缘监测装置和耦接阻抗的两个耦接的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将绝缘监测装置耦接至不接地供电系统的装置，其特征在于，所述装置包括具有切换功能的耦接电路(20)，所述耦接电路(20)包括耦接模块(22)或串联连接的多个相同的耦接模块(22)，其中，所述耦接模块(22)具有至少一个开关单元(25)和用于电压供应和电势分离的恰好一个变压器(30)，所述至少一个开关单元(25)包括耦接阻抗(26)、与所述耦接阻抗(26)串联布置的用于市电断开连接的开关(24)和用于控制所述开关(24)的控制电路(28)。/n

【技术特征摘要】
20180504 DE 102018110709.91.一种用于将绝缘监测装置耦接至不接地供电系统的装置，其特征在于，所述装置包括具有切换功能的耦接电路(20)，所述耦接电路(20)包括耦接模块(22)或串联连接的多个相同的耦接模块(22)，其中，所述耦接模块(22)具有至少一个开关单元(25)和用于电压供应和电势分离的恰好一个变压器(30)，所述至少一个开关单元(25)包括耦接阻抗(26)、与所述耦接阻抗(26)串联布置的用于市电断开连接的开关(24)和用于控制所述开关(24)的控制电路(28)。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变压器(30)在输入侧连接至外部电力供应单元(32)或连接至上游连接的耦接模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·赫贝尔，格尔德·约阿希姆·克洛斯特曼，
申请(专利权)人：本德尔有限两合公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE