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制造方法及图纸

本发明专利技术涉及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。具体地，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（26）转移，该电极（26）位于两个主电极（24，28）之间的中间位置；将形成的电弧（62）分离成为两个二次电弧（64，68），常开的半导体开关将中间电极（26）连接至其中一个主电极（24）；闭合半导体开关，以便熄灭在两个电极（24，26）之间的二次电弧（64），两个电极（24，26）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（68）。另外，本发明专利技术进一步涉及一种保护方法和保护装置，特别地涉及被专门设计成应用该方法的保护装置。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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
本专利技术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。本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
由于这个原因，本专利技术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。本专利技术还提议一种方法，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。本专利技术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；电极，其位于第一主电极和第二主电极之间的中间位置；常开的半导体开关，其将中间电极连接至第一主电极；电路，其用于控制所述半导体开关，该控制电路被设置成在主电极之间形成的电弧通过中间电极被分离成为两个电弧之后相继地确保开关的闭合以及随后的开关的断开。根据一种替代实施方式，半导体开关是绝缘栅双极晶体管或带有金属氧化物栅的场效应晶体管。根据一种替代实施方式，控制电路确保在电弧通过中间电极分离成为两个电弧与开关的闭合之间、和/或在开关的闭合与开关的断开之间的暂停。根据一种替代实施方式，电极被固定，两个主电极从第一侧到第二侧被彼此面对地定位，并形成火花间隙；中间电极从第二侧在两个主电极之间部分地延伸。根据一种替代实施方式，装置包括单元，如果瞬时电压冲击发生在要被保护的电气设备上，该单元用于在主电极之间触发电弧，该触发单元包括电极，该电极用于从主电极的第一侧触发电弧。根据一种替代实施方式，中间电极在一侧具有楔形的端部部分，在该侧中间电极在两个主电极之间延伸。根据一种替代实施方式，装置包括磁体，该磁体被定位成沿从第一侧到第二侧的方向转移电弧，该电弧在火花间隙的主电极之间形成，并且/或者，主电极从第一侧到第二侧叉开形成。根据一种替代实施方式，装置包括附加的连接端子和附加的火花间隙，该火花间隙通过两个附加电极形成，该附加电极的其中一个被连接至附加端子而该附加电极的另一个被连接至用于将装置连接至电气设备的两个端子的其中一个。根据一种替代实施方式，装置被专门地被设计成应用前述方法。附图说明本专利技术的其他特征和优点通过阅读下面的本专利技术的实施方式的详细描述和参照附图将会变得明显，本专利技术的实施方式只作为示例提供，在所述附图中：图1示出提议的切断方法的实施方式的不同阶段和该方法应用在火花间隙的示意图；图2示出在图1中图示的方法的应用期间各个不同的电量的变化的时间曲线；图3示出用于防止电压冲击的提议的装置的实施方式的剖面图；图4示出用于控制图3的保护装置的半导体开关的电路的实施方式的电路图；图5示出带有磁体的提议的检测装置的实施方式示意图；图6和图7示出在DIN导轨上的“可安装的”的盒体中的提议的检测装置的优选的实施方式的分解图；图8示出带有附加的连接端子的保护装置的优选的实施方式的示意图。具体实施方式本专利技术涉及一种用于切断电弧的方法。该方法应用于第一主电极和第二主电极，在所述两个电极之间要被破坏的电弧可以作为故障、外部活动或外部事件--例如雷电冲击或机械开关的移动触头的分离的结果而形成。半导体开关将中间电极连接到第一主电极。半导体开关是通过掺杂半导体的层的叠合而形成的开关。半导体开关对应于一种通过半导体在或者使电流通过、或者阻断电流的切换模式下运行而实现闭合或断开的特性的开关。其结果是，与机械开关不同，半导体开关没有任何移动触头或移动机械部分--其运动实现在闭合状态与断开状态之间的切换并通过分离移动触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于切断形成在两个主电极之间的电弧的方法，所述方法包括：使形成的电弧朝向位于两个主电极（24，28）之间的中间位置的中间电极（26）转移；将所述形成的电弧（62）分离成位于所述主电极（24，28）与所述中间电极（26）之间的两个二次电弧（64，68），常开的半导体开关将所述中间电极（26）连接至所述主电极中的一个（24）；闭合所述半导体开关，以便熄灭位于通过所述半导体开关连接的两个电极（24，26）之间的所述二次电弧（64）；断开所述半导体开关，以便熄灭另一个所述二次电弧（68）。

【技术特征摘要】
2011.10.21 FR 11595571.一种用于切断形成在两个主电极之间的第一电弧的切断方法，所述切断方法包括：使形成的所述第一电弧朝向位于所述两个主电极(24，28)之间的中间位置的中间电极(26)转移；将形成的所述第一电弧(62)分离成位于所述两个主电极(24，28)分别与所述中间电极(26)之间的两个二次电弧(64，68)，常开的半导体开关将所述中间电极(26)连接至所述两个主电极中的一个(24)；闭合所述半导体开关，以便熄灭所述两个二次电弧(64，68)中的位于通过所述半导体开关连接的所述中间电极(26)与所述两个主电极中的一个(24)之间的一个二次电弧(64)；断开所述半导体开关，以便熄灭所述两个二次电弧(64，68)中的另一个二次电弧(68)。2.如权利要求1所述的切断方法，所述切断方法包括在所述形成的第一电弧(62)分离成所述两个二次电弧(64，68)之后的暂停，以便防止在闭合所述半导体开关时电弧在所述两个主电极(24，28)之间重新形成。3.如权利要求1或2所述的切断方法，所述切断方法包括在闭合所述半导体开关之后的暂停，以便防止在断开所述半导体开关时熄灭的电弧在所述两个主电极中的一个(24)与所述中间电极(26)之间重新形成。4.一种用于为电气设备提供抗瞬时电压冲击保护的方法，所述方法在下述情况下根据权利要求1至3中任一项所述的切断方法而应用电弧的切断，所述情况即：瞬时电压冲击出现在要被保护的所述电气设备从而造成第一电弧(62)形成在两个主电极(24，28)之间，所述两个主电极(24，28)连接至要被保护的所述电气设备。5.如权利要求4所述的方法，要被保护的所述电气设备是连接至低压配电网的电气设备。6.如权利要求5所述的方法，要被保护的所述电气设备是利用直流电流运行的电气设备。7.如权利要求6所述的方法，所述电气设备是用于光伏发电的设备。8.一种用于为电气设备提供抗瞬时电压冲击保护的装置，包括：两个连接端子(94，98)，所述两个连接端子(94，98)用于将所述装置连接至要被保护的所述电气设备；第一主电极(24)和第二主电极(28)，所述第一主电极(24)和所述第二主电极(28)分别连接至所述两个连接端子(94，98)中的相应一个；中间电极(26)，所述中间电极(26)位于所述第一主电极(24)与所述第二主电极(28)之间的中间位置；半导体开关，所述半导体开关常开，所述半导体开关将所述中间电极(26)连接至所述第一主电极(24)；控制电...

【专利技术属性】
技术研发人员：文森特·克勒弗纳，
申请(专利权)人：ABB法国公司，
类型：发明
国别省市：