備用電力系統(tǒng)和用于備用電力系統(tǒng)的接地裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于備用電力系統(tǒng)的接地裝置,用來當(dāng)負載設(shè)備(40)與電能供應(yīng)網(wǎng)(10)隔離時將負載設(shè)備(40)的中性導(dǎo)體(N40)連接到本地的接地導(dǎo)體(21)。該接地裝置,其特征在于負載設(shè)備(40)的中性導(dǎo)體(N40)通過包括兩個開關(guān)(1,2)的串聯(lián)電路被連接到本地電能供應(yīng)裝置(50)的中性導(dǎo)體(N50),其中兩個開關(guān)(1,2)之間的中心抽頭(3)被連接到本地的接地導(dǎo)體(21)。
【專利說明】備用電力系統(tǒng)和用于備用電力系統(tǒng)的接地裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于備用電力系統(tǒng)的接地裝置,用來當(dāng)負載設(shè)備與電能供應(yīng)網(wǎng)隔 離時將負載設(shè)備的中性導(dǎo)體連接到本地的接地導(dǎo)體。本發(fā)明進一步涉及包括這種接地裝置 的備用電力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 如果上級公共電能供應(yīng)網(wǎng),也稱作公共電網(wǎng),不能提供上述電能,例如由于上級電 能供應(yīng)網(wǎng)中的故障和/或錯誤,備用電力系統(tǒng)用來提供電能給用電負載設(shè)備。在這種情形 下轉(zhuǎn)接(switchover)裝置執(zhí)行負載設(shè)備與電能供應(yīng)網(wǎng)的必需的隔離,以及隨后連接到本 地能量產(chǎn)生裝置,諸如,例如,發(fā)電機、光伏系統(tǒng)和/或逆變器,本地能量產(chǎn)生裝置被耦合到 能量儲存裝置,例如電池。這種用于從通過電能供應(yīng)網(wǎng)供電的正常運行模式轉(zhuǎn)接到通過 本地能量產(chǎn)生器供電的島運行模式的備用電力系統(tǒng)是已知的,例如,來自于文獻EP 1 965 483 Al〇
[0003] 特別在電能供應(yīng)網(wǎng)是TT系統(tǒng)(Terre-Terre系統(tǒng))的形式的情形下,當(dāng)負載設(shè)備 由處于島運行模式的本地提供的電能供電時,負載設(shè)備在所有的極(pole)與電能供應(yīng)網(wǎng) 隔離是必需的。在所有的極隔離的情形下,在電能供應(yīng)網(wǎng)中接地的中性導(dǎo)體或保護中性導(dǎo) 體(PEN conductor)也被隔離。由于隔離,因而在島運行模式中沒有負載設(shè)備的中性導(dǎo)體 的接地。由于剩余電流不能通過接地正確地耗散,這會導(dǎo)致使用的剩余電流斷路器的問題, 并且,結(jié)果是接地故障環(huán)路不閉合,剩余電流斷路器因此不跳閘。通常這些剩余電流斷路器 的替代品,也即絕緣監(jiān)測裝置的應(yīng)用,在此考慮下不能用于系統(tǒng)中。
[0004] 為了避免這個問題,文獻DE10 2010 000 502 A1披露了通過電阻將負載設(shè)備中的 PEN導(dǎo)體(PEN conductor)永久地連接到接地連接器,S卩,施加地電位到所述。然而,在一些 電能供應(yīng)網(wǎng)中,由電能供應(yīng)網(wǎng)的運行者設(shè)置的指導(dǎo)方針不能由這一步驟滿足。此外,可被提 供并且直接屬于系統(tǒng)連接的任意剩余電流斷路器可能在沒有故障時由于在系統(tǒng)運行模式 中通過電阻流動的電流而已經(jīng)跳閘。
[0005] 此外,文獻DE 20 2010 008 123 U1披露了通過開關(guān)將負載設(shè)備的中性導(dǎo)體連接 到島運行模式中的本地接地連接器。這樣,負載設(shè)備中的中性導(dǎo)體的接地可被提供為不具 有有時不符合指導(dǎo)方針的永久接地。然而,在這種切換的接地連接的情形下,存在著風(fēng)險, 即連接由接地開關(guān)的動作提供,但是由于與開關(guān)的接觸問題或者另外的缺陷,這種連接不 被實現(xiàn)或者僅僅通過不足的低接觸電阻實現(xiàn),并且因此人身傷害的防護不再被確保。
[0006] 已知切換裝置中除了主開關(guān)外,還提供由主開關(guān)正向驅(qū)動(positively drive)的 輔助開關(guān),并且輔助開關(guān)可被用于確保主開關(guān)的切換狀態(tài)。然而,憑借這樣的輔助開關(guān),僅 僅可能安全地確保主開關(guān)是打開的,但是不能確保主開關(guān)是否閉合而具有低接觸電阻。
[0007] 從現(xiàn)有技術(shù)中,例如從文獻EP 0 435 686 B1可以獲知,電路通過外加低電流和測 量電壓降確定開關(guān)的接觸電阻,并且其可因此監(jiān)測開關(guān)的正確的閉合。這一方法原則上也 可用在接地開關(guān)中,但這與附加的復(fù)雜性相關(guān)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 因此本發(fā)明的一個目標是提供一種接地裝置以及備用電力系統(tǒng),其可在與電能 供應(yīng)網(wǎng)隔離的情形下根據(jù)要求將負載設(shè)備的中性導(dǎo)體連接到本地接地連接(grounding connect ion),其中僅當(dāng)存在負載設(shè)備的中性導(dǎo)體的正確的低電阻接地時,確保能量通過本 地電能供應(yīng)裝置也被供給負載設(shè)備。
[0009] 這個目標通過用于備用電力系統(tǒng)的接地裝置獲得,其具有獨立權(quán)利要求的技術(shù)特 征。這個目標還通過具有這種接地裝置的備用電力系統(tǒng)獲得。該接地裝置的有利結(jié)構(gòu)和改 進是從屬權(quán)利要求的主題。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的以及開始提及類型的接地裝置,其特征在于負載設(shè)備的中性導(dǎo)體通 過包括兩個開關(guān)的串聯(lián)電路被連接到本地電能供應(yīng)裝置的中性導(dǎo)體,其中兩個開關(guān)之間的 中心抽頭被連接到本地的接地連接。
[0011] 在根據(jù)本發(fā)明的接地裝置的例子中,負載設(shè)備的中性導(dǎo)體和電能供應(yīng)裝置通過兩 個開關(guān)的連接導(dǎo)致了通過這些開關(guān)由本地電能供應(yīng)裝置到負載設(shè)備的電力供應(yīng)。由于開關(guān) 之間的中心抽頭和接地連接的連接,地電位被施加到供電系統(tǒng)的中性導(dǎo)體,即所述中性導(dǎo) 體被接地。用于供給負載設(shè)備的電流從本地電能供應(yīng)裝置通過同時也執(zhí)行接地的開關(guān)流到 負載設(shè)備,由于這一事實,其中負載設(shè)備通過電能供應(yīng)裝置供電且負載設(shè)備的中性導(dǎo)體不 具有任何接地的運行狀態(tài)被排除。
[0012] 在接地裝置的另一實施例中,兩個開關(guān)是公共切換裝置的靜態(tài)開關(guān),其當(dāng)切換裝 置沒有被致動時被閉合。該公共切換裝置因此可與通過操作開關(guān)(閉合觸點)將負載設(shè)備 連接到電能供應(yīng)網(wǎng)的切換裝置并聯(lián)連接。當(dāng)該操作開關(guān)打開并且負載設(shè)備與電能供應(yīng)網(wǎng)隔 離時,通過接地裝置進行接地。
[0013] 在接地裝置的進一步的有利配置中,至少一個另外的開關(guān)被布置得與包括兩個開 關(guān)的串聯(lián)電路并聯(lián),其中該至少一個另外的開關(guān)被反向地耦合到該兩個開關(guān)中的至少一 個。在此意義上,反向耦合意味著該至少一個另外的開關(guān)當(dāng)該兩個開關(guān)中的至少一個閉合 的時候是打開的,反之亦然。電能儲存器(例如本地電能供應(yīng)裝置的電池)從電能供應(yīng)網(wǎng) 的充電,可通過這些另外的開關(guān)進行而不影響接地。
[0014] 在接地裝置的進一步的有利結(jié)構(gòu)中,附加的開關(guān)與該兩個開關(guān)的每個并聯(lián)連接, 或者至少一個附加的另外開關(guān)與該至少一個另外的開關(guān)并聯(lián)連接。這些附加的開關(guān)因此相 對于接地裝置的實際的(主要)開關(guān)被提供冗余,并且進一步提高了接地裝置的運行可靠 性。此外,這些附加開關(guān)當(dāng)其被致動為相對于主要開關(guān)而具有時間偏移時適于確保用電裝 置的不間斷運行。
[0015] 在接地裝置的進一步的有利結(jié)構(gòu)中,提供與至少一個開關(guān)并聯(lián)連接的用于監(jiān)測該 開關(guān)在閉合狀態(tài)下的接觸電阻的附加的電路,所述附加的電路具有用于測量電流流經(jīng)該開 關(guān)的電流源或電壓源。這也進一步提高了接地裝置的運行可靠性。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一種備用電力系統(tǒng),用于選擇性地將負載設(shè)備運行在電能供應(yīng)網(wǎng)上 或者本地能量產(chǎn)生裝置上,其特征在于具有這種接地裝置。相應(yīng)地帶來了與根據(jù)本發(fā)明的 接地裝置有關(guān)的提及的優(yōu)點。
[0017] 在備用電力系統(tǒng)的一個有利結(jié)構(gòu)中,提供用于將負載設(shè)備連接到或者將負載設(shè)備 隔離于電能供應(yīng)網(wǎng)的開關(guān),其中這些開關(guān)被耦合到接地裝置的所述兩個開關(guān)中的至少一 個。優(yōu)選地,該備用電力系統(tǒng)具有控制裝置,用于致動切換裝置,切換裝置包括用于將負載 設(shè)備連接到或者將負載設(shè)備隔離于電能供應(yīng)網(wǎng)的開關(guān),接地裝置的開關(guān)和另外的開關(guān)。特 別優(yōu)選地,控制裝置包括系統(tǒng)故障檢測器。這樣,負載設(shè)備與電能供應(yīng)網(wǎng)或者本地電能供應(yīng) 裝置的連接可通過控制裝置與同時發(fā)生的本地接地以協(xié)調(diào)的方式進行。
[0018] 在進一步的有利結(jié)構(gòu)中,備用電力系統(tǒng)具有切換裝置,其具有與用于接地的開關(guān) 并聯(lián)連接的附加的開關(guān),其中這種切換裝置由本地電能供應(yīng)裝置致動。優(yōu)選地,這種切換裝 置具有至少一個另外的附加開關(guān),其被布置為與附加開關(guān)的串聯(lián)連接相并聯(lián),并且其反向 耦合到兩個附加開關(guān)中的至少一個。該附加開關(guān)和另外的附加開關(guān)代表相對于接地裝置的 該(主要)開關(guān)和另外的開關(guān)的冗余開關(guān),并且提高了備用電力系統(tǒng)的運行可靠性。這些 附加開關(guān)由本地電能供應(yīng)裝置致動,這與接地裝置的主要開關(guān)由控制裝置切換相反。這導(dǎo) 致附加開關(guān)和主要開關(guān)在切換時間上的某些時間偏移。這一時間偏移避免了本地接地裝置 和負載設(shè)備之間的連接的中斷,該中斷可能發(fā)生在當(dāng)僅使用一個切換裝置時,或者當(dāng)切換 裝置被同步地致動時。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 本發(fā)明將在下面借助三幅附圖參照示例實施例而被更加詳細地說明,其中:
[0020] 圖1示出了第一示例實施例中的接地裝置的電路方框圖;
[0021] 圖2示出了第二示例實施例中的具有接地裝置的備用電力系統(tǒng)的電路方框圖;以 及
[0022] 圖3示出了接地裝置的用于監(jiān)測開關(guān)的監(jiān)測電路。
【具體實施方式】
[0023] 圖1示出了用于備用電力系統(tǒng)的接地裝置的第一實施例的電路方框圖。接地裝置 具有連接,通過這些連接接地裝置耦合到備用電力系統(tǒng)中的電能供應(yīng)網(wǎng)10、用電裝置40和 本地電能供應(yīng)裝置50。電能供應(yīng)網(wǎng)10、用電裝置40和本地電能供應(yīng)裝置50為了清楚的原 因沒有示于圖中。在各自的連接件處表示的參考標記基于下面進一步解釋的圖2而被選 擇。
[0024] 電能通過中性導(dǎo)體N10和導(dǎo)體L由電能供應(yīng)網(wǎng)10 (下面稱為系統(tǒng)10)提供。代替 所示出的單相實施例,也可以使用具有多相和相應(yīng)地多個導(dǎo)體的供電系統(tǒng)。導(dǎo)體L和中性 導(dǎo)體N10通過兩個彼此耦合的開關(guān)5被連接到負載設(shè)備40的導(dǎo)體L和中性導(dǎo)體N40。所述 開關(guān)5為切換裝置K2 (例如接觸器)的觸點對。
[0025] 切換裝置K2例如通過系統(tǒng)監(jiān)測裝置(此處未示出)在系統(tǒng)10的正常運行模式中 被致動。在系統(tǒng)10的正常運行模式中,負載設(shè)備40的導(dǎo)體L和中性導(dǎo)體N40各自通過開 關(guān)5被連接到系統(tǒng)10的導(dǎo)體L和中性導(dǎo)體N10。因此,負載設(shè)備40通過系統(tǒng)10被供給電 能。
[0026] 本地電能供應(yīng)裝置50與負載設(shè)備40并聯(lián)連接,其中,在該實施例中,導(dǎo)體L被直 接連接到電能供應(yīng)裝置50。
[0027] 電能供應(yīng)裝置50的中性導(dǎo)體N50通過包括兩個開關(guān)1,2的串聯(lián)電路被連接到負 載設(shè)備40的中性導(dǎo)體N40。通過到本地接地導(dǎo)體21的連接,地電位PE被施加到包括兩個 開關(guān)1,2的串聯(lián)電路中的中心抽頭3。因此,可以通過開關(guān)1,2獲得負載設(shè)備40的中性導(dǎo) 體N40的接地。開關(guān)1,2因此在下文中被稱作接地開關(guān)1,2,從而其可更容易區(qū)分于設(shè)備中 的其他開關(guān)。
[0028] 在圖1示出的示例實施例中,接地開關(guān)1為接地裝置K2的靜態(tài)開關(guān),即當(dāng)切換裝 置不被致動時為閉合的開關(guān)。接地開關(guān)2為另外的切換裝置K3的靜態(tài)開關(guān),切換裝置K3 與切換裝置2并聯(lián)地致動。值得注意的是在接地裝置的其他配置中開關(guān)1和2到切換裝置 K2, K3的分配可以不同于此處示出的接地裝置。例如,可以為兩個接地開關(guān)1和2提供分 配到另外的切換裝置K3,其與切換裝置K2 -起被致動。在這種情形中,切換裝置K2僅負責(zé) 開關(guān)5。這種情形被示于圖2所示的示例實施例中。
[0029] 在系統(tǒng)10的正常運行模式中,切換裝置K2被致動并且開關(guān)5被閉合,因此耦合到 其的接地開關(guān)1被打開。在示出的實例中,開關(guān)5和接地開關(guān)1都屬于切換裝置K2,并且所 述開關(guān)被機械地耦合和正向驅(qū)動。因此,開關(guān)5的閉合僅能發(fā)生在當(dāng)接地開關(guān)1被實際上 打開時。在例如由于接地開關(guān)1的觸點的焊接而導(dǎo)致接地開關(guān)1的永久性閉合的纏住或粘 結(jié)的情形中,開關(guān)5因此不能閉合。這防止了負載設(shè)備40的中性導(dǎo)體N40通過接地開關(guān)1 被同時連接到系統(tǒng)10的中性導(dǎo)體N10和接地導(dǎo)體21。
[0030] 此外,負載設(shè)備40的中性導(dǎo)體N40通過另外的開關(guān)4被耦合到電能供應(yīng)裝置50。 另外的開關(guān)4是切換裝置K3的操作開關(guān)(常開開關(guān))。開關(guān)4因此被正向耦合,這與接地 開關(guān)2相反。電能供應(yīng)裝置50在正常操作期間通過該另外的開關(guān)4也被連接到系統(tǒng)10,在 正常操作期間負載設(shè)備40被連接到系統(tǒng)10。電能供應(yīng)裝置50包括例如電池逆變器,其耦 合到電池作為儲能裝置。電能供應(yīng)裝置50的來自系統(tǒng)10的供電于是例如用作電能供應(yīng)裝 置50的電池的再充電或者用來維持電能供應(yīng)裝置50的電池的充電狀態(tài)。另外的開關(guān)4因 此在下面被稱作充電開關(guān),以更容易地區(qū)分其與設(shè)備中的其他開關(guān)。
[0031] 在供電系統(tǒng)10的故障操作狀態(tài)中,切換裝置K2和K3被解除致動。結(jié)果,開關(guān)5 打開,將負載設(shè)備40和電能供應(yīng)裝置50都與系統(tǒng)10隔離。通過打開充電開關(guān)4,負載設(shè)備 40的中性導(dǎo)體N40也與電能供應(yīng)裝置50的中性導(dǎo)體N50隔離。
[0032] 然而,這一連接然后通過包括閉合的接地開關(guān)1和2的串聯(lián)電路被重現(xiàn)。當(dāng)接地開 關(guān)1,2都閉合時,發(fā)生負載設(shè)備40的通過電能供應(yīng)裝置50的供電。由于接地開關(guān)1,2之 間的中心抽頭3與接地連接21的連接,于是確保在這種情形下地電位PE被施加到供電系 統(tǒng)40的中性導(dǎo)體N40。電流從電能供應(yīng)裝置50通過接地開關(guān)1流到負載設(shè)備40。同時, 接地開關(guān)1也提供負載設(shè)備40的中性導(dǎo)體N40與接地導(dǎo)體21之間的連接。相應(yīng)地,其中 負載設(shè)備40通過電能供應(yīng)裝置50供電且不具有負載設(shè)備40的中性導(dǎo)體N40接地的運行 狀態(tài)被排除。
[0033] 在所述接地裝置的進一步配置中,開關(guān)1,2,4到切換裝置K2, K3的分配可不同于 此處示出的接地裝置。例如,在供電系統(tǒng)10的故障情況下在電能供應(yīng)裝置50與負載設(shè)備 40之間產(chǎn)生連接的兩個接地開關(guān)1和2,,可以共同地與切換裝置例如切換裝置K3相關(guān)聯(lián)。 切換裝置K3于是例如為具有至少三個開關(guān)1,2和4的接觸器,其中開關(guān)1和2是靜態(tài)開關(guān) (具有常閉觸點),而另外的開關(guān)4是操作開關(guān)(具有常開觸點)。通過切換裝置K2和切換 裝置K3中的附加的輔助觸點可以進行相互的機電互鎖,以便例如防止切換裝置K2被致動 (并且因此通過5產(chǎn)生到系統(tǒng)50的連接),只要另外的切換裝置K3不被致動,并且因此通 過開關(guān)1,中心抽頭3和本地接地導(dǎo)體21的Ν40的接地是有效的。
[0034] 圖2示出了根據(jù)本申請的具有接地裝置的備用電力系統(tǒng)的電路方框圖。在這個例 子中相同的參考標記表示與圖1中的那些相同或者功能相同的元件。
[0035] 該備用電力系統(tǒng)被連接到上級電能供應(yīng)網(wǎng)10,其具有在此例中通過實例的方式表 示的不提供任何獨立的接地線作為ΡΕ導(dǎo)體的ΤΤ系統(tǒng)的拓撲。替代地,電能供應(yīng)網(wǎng)10的中 性導(dǎo)體在合適的點上被連接到系統(tǒng)10中的接地連接11,以便提供供電系統(tǒng)10中的地電位 ΡΕ。根據(jù)本申請的接地裝置同樣可被用于與具有不同拓撲的電能供應(yīng)網(wǎng)的連接。
[0036] 在電氣服務(wù)連接區(qū)域20中(也稱作連接點),提供本地接地連接21,其提供ΡΕ導(dǎo) 體,例如用于將負載接地。本地接地連接21處的電位在下面稱為地電位ΡΕ,即使當(dāng)相對于 供電系統(tǒng)10的接地連接11的電位差可以產(chǎn)生時。
[0037] 服務(wù)連接20現(xiàn)在通過轉(zhuǎn)接裝置30連接到負載設(shè)備40和本地電能供應(yīng)裝置50兩 者。在示出的例子中,轉(zhuǎn)接裝置30具有可選的能量表(energy meter)31,具有三條導(dǎo)體L1, L2,L3(也稱作相),以及被提供在所述能量表的輸出處的系統(tǒng)10的中性導(dǎo)體N10。三條導(dǎo) 體L1至L3與系統(tǒng)10的中性導(dǎo)體N10通過開關(guān)5,6被連接到負載設(shè)備40的相應(yīng)的導(dǎo)體L1 至L3和中性導(dǎo)體N40。所述開關(guān)每個都是兩個切換裝置K1和K2的(例如接觸器的)操作 開關(guān)(常開觸點)。為了冗余的原因提供兩個串聯(lián)連接的開關(guān)5,6,以便確保負載設(shè)備40與 供電系統(tǒng)10進行完全地隔離。接觸器K1和K2通過轉(zhuǎn)接裝置30的控制裝置32致動。后 者包括例如系統(tǒng)故障檢測器,其對應(yīng)于系統(tǒng)10的運行狀態(tài)來致動接觸器K1和K2。
[0038] 中性導(dǎo)體N40和一條導(dǎo)體(在此例中為負載設(shè)備40的導(dǎo)體L1)例如被連接到本 地電能供應(yīng)裝置50。本地電能供應(yīng)裝置50包括電池逆變器51,其在DC側(cè)連接到電池作為 能量儲存裝置(圖中未示出),并且在系統(tǒng)10的故障情形中通過切換裝置K5在至少一相 上在AC側(cè)為負載設(shè)備40供電。除了故障情形中的電能供應(yīng)以外,另外的本地電能供應(yīng)單 元例如光伏系統(tǒng)和/或發(fā)電機可被使用。系統(tǒng)故障檢測器也可被提供在本地電能供應(yīng)裝置 50中,特別是在電池逆變器51中,而不是在控制裝置32中。
[0039] 電能供應(yīng)裝置50通過控制線路33被連接到控制裝置32。此外,提供互鎖線路53, 通過互鎖線路53互鎖開關(guān)54可經(jīng)由本地電能供應(yīng)裝置50切換。互鎖開關(guān)54作用于切換 裝置K2和K3。除了通過控制線路33的有線互鎖,也可使用無線通信。
[0040] 在這個示例的實施例中,接地裝置包括兩個開關(guān)組,其中第一開關(guān)組與切換裝置 K3相關(guān)聯(lián),并包括兩個串聯(lián)連接的接地開關(guān)1,2和兩個同樣串聯(lián)連接的充電開關(guān)4a,4b。第 二組與另外的切換裝置K4相關(guān)聯(lián),并具有兩個附加接地開關(guān)Γ和2'以及兩個附加充電開 關(guān) 4a' 和 4b'。
[0041] 如圖1示出的實施例中,接地開關(guān)1,2通過插入的中心抽頭3被連接到本地接地 連接21,并且因此地電位PE施加到所述接地開關(guān)。包括充電開關(guān)4a,4b的串聯(lián)電路被布置 得與包括接地開關(guān)1,2的串聯(lián)電路并聯(lián)。充電開關(guān)4a,4b被共同致動,并且就其功能而言 對應(yīng)于圖1所示的示例實施例中的充電開關(guān)4的功能。
[0042] 在系統(tǒng)10的正常運行狀態(tài)中,其中切換裝置K1和K2被致動,并且所有相關(guān)聯(lián)的 開關(guān)因此被閉合,并且負載設(shè)備40被連接到供電系統(tǒng)10,相應(yīng)地充電開關(guān)4a和4b閉合以 便通過被同樣致動的切換裝置K5從供電系統(tǒng)10提供電能到電池逆變器51,例如用于充電 能量儲存。此外,在正常運行狀態(tài)中,控制開關(guān)52打開并且切換裝置K4不被致動。附加充 電開關(guān)4a'和4b'為靜態(tài)開關(guān),因此在該運行狀態(tài)中同樣地閉合。它們提供與充電開關(guān)4a, 4b相并聯(lián)的電流通路。
[0043] 在系統(tǒng)10的故障情形中,切換裝置K1和K2被解除致動,負載設(shè)備40與供電系統(tǒng) 10隔離。切換裝置K3斷開與切換裝置K2的并聯(lián)連接,結(jié)果充電開關(guān)4a,4b打開,接地開關(guān) 1,2閉合,并將負載設(shè)備40的中性導(dǎo)體N40接地。在此情形中初始一直閉合的附加充電開 關(guān)4a'和4b'防止了本地電能供應(yīng)裝置50與負載設(shè)備40之間的連接的短期中斷,如果不 提供與切換裝置K4相關(guān)聯(lián)的第二開關(guān)組,這將會由于切換裝置K3的轉(zhuǎn)接操作而發(fā)生。切 換裝置K4于是通過控制開關(guān)52致動,具有相對于切換裝置K3的小的時間偏移,由此,對應(yīng) 的附加接地開關(guān)Γ和2'閉合,于是提供負載設(shè)備40的中性導(dǎo)體N40的冗余接地。
[0044] 在系統(tǒng)10的恢復(fù)時,切換裝置K1-K4的開關(guān)順序?qū)⒂欣叵喾催M行。切換裝置K4 首先被斷開連接,然后再經(jīng)過小的時間偏移,切換裝置K3和K1和K2被致動。
[0045] 除了切換裝置K3和K4的接地和充電開關(guān)1,2,4a,4b和Γ,2 ',4a',4b ',所述切換 裝置各自可具有輔助開關(guān),它們與互鎖開關(guān)54相互作用以便防止有缺陷的切換裝置K3或 K4或者其開關(guān)的堵塞觸點可能導(dǎo)致的在系統(tǒng)10的正常運行期間中性導(dǎo)體N10的接地。
[0046] 圖3示出了附加電路60,其用來監(jiān)測接地裝置的接地開關(guān)。該附加電路可被用于 例如與圖1或2中所示的示例實施例的接地開關(guān)1,2或1',2'中的一個相連。值得注意的 是這種附加電路也可被用于監(jiān)測不是根據(jù)本申請的接地裝置的開關(guān)。
[0047] 附加電路60包括電流或電壓源61,下面簡稱電源61,其具有并聯(lián)連接的旁路二極 管62。電源61連接到連接件,例如在此例中將其負極連接到接地開關(guān)1的連接件之一。電 源61的另一連接件通過二極管63,測量電阻器64,熔斷器65和開關(guān)66連接到要監(jiān)測的接 地開關(guān)1的另一連接件。二極管62和63以及熔斷器65在此例中用于保護附加電路自身, 特別是電源61。
[0048] 開關(guān)66可被機械地耦合到接地開關(guān)1,結(jié)果當(dāng)接地開關(guān)1閉合時其同樣閉合。如 果開關(guān)1,66都閉合,測量電阻器64上的電壓降可被測量。此外,這個電路中存在的電阻可 以從該電壓降確定,其中該電阻可為例如接地開關(guān)1的過高接觸電阻帶來的結(jié)果。
[0049] 此外,電容器67和低阻電阻器68被可選地與包括開關(guān)66和要被監(jiān)測的接地開關(guān) 1的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。當(dāng)開關(guān)1,66打開時,電容器67充電到由電源61預(yù)定的最大電壓。 在開關(guān)1和66閉合后,電容器67通過兩個開關(guān)1,66放電,其電流僅由電阻器68限制。電 阻器68和電容器67在此例中設(shè)計為使得至少對于短期時間,具有充足電流水平的浪涌電 流流經(jīng)開關(guān)1,66以去除形成在開關(guān)1,66的觸點之間的氧化物層。這一過程也被稱為通過 燒穿的觸點清潔。如果電容器67已經(jīng)放電,電源61和測量電阻器64處的實際測量電流由 開關(guān)1,66設(shè)置,由此接地開關(guān)1的正確的低電阻閉合被監(jiān)測。
[0050] 在根據(jù)本申請的接地裝置中,作為在系統(tǒng)故障情形中通過接地開關(guān)1從本地電能 供應(yīng)裝置50流到負載設(shè)備40的消耗電流的結(jié)果,接地開關(guān)1的觸點保持沒有氧化物層。 因而與其中負載設(shè)備的中性導(dǎo)體通過單一的接地開關(guān)接地的接地裝置相比,經(jīng)由電容器67 來產(chǎn)生電流浪涌與本申請的接地裝置更加無關(guān)。
[0051] 特別是,在具有電容器67和電阻器68的附加電路的實施例中,開關(guān)66是需要的, 因為否則的話,當(dāng)接地開關(guān)1打開時電容器67的充電在大多情形下是不可能的,因為在供 電系統(tǒng)10的正常運行期間負載設(shè)備的中性導(dǎo)體N40與供電系統(tǒng)的中性導(dǎo)體N10互連(比 較圖1和2),并且這一中性導(dǎo)體N10處于地電位。當(dāng)沒有開關(guān)66接地開關(guān)1被打開時,電 容器67的充電將因此為不可能。在任何情況下,開關(guān)66對于從供電系統(tǒng)的中性導(dǎo)體N10 解耦附加電路特別是電源61來說是額外有利的,結(jié)果,可以保護其防止可能相對于地電位 PE發(fā)生在中性導(dǎo)體上的過電壓。
[0052] 參考標記列表
[0053] 1,2開關(guān)(接地開關(guān))
[0054] 3 中心抽頭
[0055] 4 另外的開關(guān)(充電開關(guān))
[0056] 5,6開關(guān)(系統(tǒng)隔離點)
[0057] 10 電能供應(yīng)網(wǎng)
[0058] 11 供電系統(tǒng)的接地連接
[0059] 20 電氣服務(wù)連接
[0060] 21 本地接地連接器
[0061] 30 轉(zhuǎn)接裝置
[0062] 31 能量表
[0063] 32 控制裝置
[0064] 33 控制線路
[0065] 40 負載設(shè)備
[0066] 50 本地電能供應(yīng)裝置
[0067] 51 電池逆變器
[0068] 52 控制開關(guān)
[0069] 53 互鎖線路
[0070] 54 互鎖開關(guān)
[0071] 60 附加電路
[0072] 61 電流或電壓源
[0073] 62 旁路二極管
[0074] 63 二極管
[0075] 64 測量電阻器
[0076] 65 熔斷器
[0077] 66 開關(guān)
[0078] 67 電容器
[0079] 68 電阻器
[0080] K1至K5切換裝置
[0081] N10 供電系統(tǒng)的中性導(dǎo)體
[0082] M0負載設(shè)備的中性導(dǎo)體
[0083] N50本地電能供應(yīng)裝置的中性導(dǎo)體
[0084] L,L1,L2,L3 導(dǎo)體
[0085] PE 地電位
【權(quán)利要求】
1. 一種用于備用電力系統(tǒng)的接地裝置,用于當(dāng)負載設(shè)備(40)與電能供應(yīng)網(wǎng)(10)隔離 時將所述負載設(shè)備(40)的中性導(dǎo)體(N40)連接到本地接地連接器(21),其特征在于所述負 載設(shè)備(40)的所述中性導(dǎo)體(N40)通過包括兩個開關(guān)(1,2)的串聯(lián)電路連接到本地電能 供應(yīng)裝置(50)的中性導(dǎo)體(N50),其中所述兩個開關(guān)(1,2)為具有常閑觸點的開關(guān),并且其 中所述兩個開關(guān)(1,2)之間的中心抽頭(3)被連接到所述本地接地連接器(21)。
2. 如權(quán)利要求1中所述的接地裝置,其中所述兩個開關(guān)(1,2)為公共切換裝置(K3)的 靜態(tài)開關(guān),其當(dāng)所述切換裝置(K3)沒有被致動時閉合。
3. 如權(quán)利要求1或2中所述的接地裝置,其中至少一個另外的開關(guān)(4,4a,4b)被布置 成與包括兩個開關(guān)(1,2)的所述串聯(lián)電路并聯(lián),并且其中所述至少一個另外的開關(guān)(4)反 向耦合到所述兩個開關(guān)(1,2)中的至少一個。
4. 如權(quán)利要求1至3之一中所述的接地裝置,其中附加開關(guān)(Γ,2')與所述兩個開關(guān) (1,2)中的每一個并聯(lián)連接。
5. 如權(quán)利要求3或4中所述的接地裝置,其中至少一個附加的另外的開關(guān)(4a',4b') 與所述至少一個另外的開關(guān)(4,4a,4b)并聯(lián)連接。
6. 如權(quán)利要求1至5之一中所述的接地裝置,其中提供有與所述兩個開關(guān)(1,2)中的 至少一個并聯(lián)連接的附加電路(60),用于監(jiān)測所述開關(guān)(1,2)在閉合狀態(tài)下的接觸電阻, 所述附加電路包括電流或電壓源(61),以使測量電流流過所述開關(guān)(1,2)。
7. -種備用電力系統(tǒng),用于或者在電能供應(yīng)網(wǎng)(10)上或者在本地能量產(chǎn)生裝置(50) 上選擇性地運行負載設(shè)備(40),其中所述備用電力系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1至6之一中所述 的接地裝置。
8. 如權(quán)利要求7中所述的備用電力系統(tǒng),其中提供有至少一個開關(guān)(5,6),用于將所述 負載設(shè)備(40)連接到所述電能供應(yīng)網(wǎng)(10)或者將所述負載設(shè)備(40)隔離于所述電能供 應(yīng)網(wǎng)(10),其中所述至少一個開關(guān)(5,6)被耦合到所述接地裝置的所述兩個開關(guān)(1,2)中 的至少一個。
9. 如權(quán)利要求7或8中所述的備用電力系統(tǒng),具有用于致動切換裝置(K1-K3)的控制 裝置(32),所述切換裝置(K1-K3)包括用于將所述負載設(shè)備(40)連接到所述電能供應(yīng)網(wǎng) (10)或者將所述負載設(shè)備(40)隔離于所述電能供應(yīng)網(wǎng)(10)的所述開關(guān)(5,6)、所述兩個 開關(guān)(1,2)和所述接地裝置的所述另外的開關(guān)(4,4a,4b)。
10. 如權(quán)利要求9中所述的備用電力系統(tǒng),所述控制裝置(32)包括系統(tǒng)故障檢測器。
11. 如權(quán)利要求7至10之一中所述的備用電力系統(tǒng),具有切換裝置(K4),所述切換裝 置(K4)具有與所述兩個開關(guān)(1,2)并聯(lián)連接的附加開關(guān)(Γ,2'),其中所述切換裝置(K4) 由所述本地電能供應(yīng)裝置(50)致動。
12. 如權(quán)利要求11中所述的備用電力系統(tǒng),其中所述切換裝置(Κ4)包括至少一個另外 的附加開關(guān)(4a',4b'),其被布置為與所述附加開關(guān)(Γ,2')的串聯(lián)連接相并聯(lián),并且其反 向耦合到兩個所述附加開關(guān)(1',2')中的至少一個。
【文檔編號】H02H11/00GK104160573SQ201380012116
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】C·阿勒特, S·海因澤, J-U·牧勒 申請人:Sma太陽能技術(shù)股份公司