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(fù)載設(shè)備(40)與電能供應(yīng)網(wǎng)(10)隔離時(shí)將負(fù)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(fù)載設(shè)備(40)的中性導(dǎo)體(N40)通過包括兩個(gè)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(gè)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(fù)載設(shè)備與電能供應(yīng)網(wǎng)隔 離時(shí)將負(fù)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(jìn)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(jí)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(jí)電 能供應(yīng)網(wǎng)中的故障和/或錯(cuò)誤，備用電力系統(tǒng)用來提供電能給用電負(fù)載設(shè)備。在這種情形 下轉(zhuǎn)接（switchover)裝置執(zhí)行負(fù)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(jī)、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?jī)?chǔ)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(yùn)行模式轉(zhuǎn)接到通過 本地能量產(chǎn)生器供電的島運(yùn)行模式的備用電力系統(tǒng)是已知的，例如，來自于文獻(xiàn)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(fù)載設(shè)備 由處于島運(yùn)行模式的本地提供的電能供電時(shí)，負(fù)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(hù)中性導(dǎo) 體（PEN conductor)也被隔離。由于隔離，因而在島運(yùn)行模式中沒有負(fù)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(huì)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(cè)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(gè)問題，文獻(xiàn)DE10 2010 000 502 A1披露了通過電阻將負(fù)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(yùn)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(shí)由于在系統(tǒng)運(yùn)行模式 中通過電阻流動(dòng)的電流而已經(jīng)跳閘。
[0005] 此外，文獻(xiàn)DE 20 2010 008 123 U1披露了通過開關(guān)將負(fù)載設(shè)備的中性導(dǎo)體連接 到島運(yùn)行模式中的本地接地連接器。這樣，負(fù)載設(shè)備中的中性導(dǎo)體的接地可被提供為不具 有有時(shí)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(xiǎn)， 即連接由接地開關(guān)的動(dòng)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(shí)現(xiàn)或者僅僅通過不足的低接觸電阻實(shí)現(xiàn)，并且因此人身傷害的防護(hù)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(dòng)（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(xiàn)EP 0 435 686 B1可以獲知，電路通過外加低電流和測(cè) 量電壓降確定開關(guān)的接觸電阻，并且其可因此監(jiān)測(cè)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(gè)目標(biāo)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(fù)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(fù)載設(shè)備的中性導(dǎo)體的正確的低電阻接地時(shí)，確保能量通過本 地電能供應(yīng)裝置也被供給負(fù)載設(shè)備。
[0009] 這個(gè)目標(biāo)通過用于備用電力系統(tǒng)的接地裝置獲得，其具有獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特 征。這個(gè)目標(biāo)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(jìn)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(fù)載設(shè)備的中性導(dǎo)體通 過包括兩個(gè)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(gè)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(fù)載設(shè)備的中性導(dǎo)體和電能供應(yīng)裝置通過兩 個(gè)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(fù)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(fù)載設(shè)備的電流從本地電能供應(yīng)裝置通過同時(shí)也執(zhí)行接地的開關(guān)流到 負(fù)載設(shè)備，由于這一事實(shí)，其中負(fù)載設(shè)備通過電能供應(yīng)裝置供電且負(fù)載設(shè)備的中性導(dǎo)體不 具有任何接地的運(yùn)行狀態(tài)被排除。
[0012] 在接地裝置的另一實(shí)施例中，兩個(gè)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(dòng)時(shí)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(diǎn)）將負(fù)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(fù)載設(shè)備與電能供應(yīng)網(wǎng)隔 離時(shí)，通過接地裝置進(jìn)行接地。
[0013] 在接地裝置的進(jìn)一步的有利配置中，至少一個(gè)另外的開關(guān)被布置得與包括兩個(gè)開 關(guān)的串聯(lián)電路并聯(lián)，其中該至少一個(gè)另外的開關(guān)被反向地耦合到該兩個(gè)開關(guān)中的至少一 個(gè)。在此意義上，反向耦合意味著該至少一個(gè)另外的開關(guān)當(dāng)該兩個(gè)開關(guān)中的至少一個(gè)閉合 的時(shí)候是打開的，反之亦然。電能儲(chǔ)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(jìn)行而不影響接地。
[0014] 在接地裝置的進(jìn)一步的有利結(jié)構(gòu)中，附加的開關(guān)與該兩個(gè)開關(guān)的每個(gè)并聯(lián)連接， 或者至少一個(gè)附加的另外開關(guān)與該至少一個(gè)另外的開關(guān)并聯(lián)連接。這些附加的開關(guān)因此相 對(duì)于接地裝置的實(shí)際的（主要）開關(guān)被提供冗余，并且進(jìn)一步提高了接地裝置的運(yùn)行可靠 性。此外，這些附加開關(guān)當(dāng)其被致動(dòng)為相對(duì)于主要開關(guān)而具有時(shí)間偏移時(shí)適于確保用電裝 置的不間斷運(yùn)行。
[0015] 在接地裝置的進(jìn)一步的有利結(jié)構(gòu)中，提供與至少一個(gè)開關(guān)并聯(lián)連接的用于監(jiān)測(cè)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(cè)量電流流經(jīng)該開 關(guān)的電流源或電壓源。這也進(jìn)一步提高了接地裝置的運(yùn)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(fù)載設(shè)備運(yùn)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(diǎn)。
[0017] 在備用電力系統(tǒng)的一個(gè)有利結(jié)構(gòu)中，提供用于將負(fù)載設(shè)備連接到或者將負(fù)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(gè)開關(guān)中的至少一 個(gè)。優(yōu)選地，該備用電力系統(tǒng)具有控制裝置，用于致動(dòng)切換裝置，切換裝置包括用于將負(fù)載 設(shè)備連接到或者將負(fù)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(cè)器。這樣，負(fù)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(shí)發(fā)生的本地接地以協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行。
[0018] 在進(jìn)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(dòng)。優(yōu)選地，這種切換裝 置具有至少一個(gè)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(gè)附加開關(guān)中的至少一個(gè)。該附加開關(guān)和另外的附加開關(guān)代表相對(duì)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(yùn)行可靠性。這些 附加開關(guān)由本地電能供應(yīng)裝置致動(dòng)，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(shí)間上的某些時(shí)間偏移。這一時(shí)間偏移避免了本地接地裝置 和負(fù)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(gè)切換裝置時(shí)，或者當(dāng)切換 裝置被同步地致動(dòng)時(shí)。
【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(shí)施例而被更加詳細(xì)地說明，其中：
[0020] 圖1示出了第一示例實(shí)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(shí)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(cè)開關(guān)的監(jiān)測(cè)電路。
【具體實(shí)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(shí)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(biāo)記基于下面進(jìn)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(shí)施例，也可以使用具有多相和相應(yīng)地多個(gè)導(dǎo)體的供電系統(tǒng)。導(dǎo)體L和中性 導(dǎo)體N10通過兩個(gè)彼此耦合的開關(guān)5被連接到負(fù)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(diǎn)對(duì)。
[0025] 切換裝置K2例如通過系統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置（此處未示出）在系統(tǒng)10的正常運(yùn)行模式中 被致動(dòng)。在系統(tǒng)10的正常運(yùn)行模式中，負(fù)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(fù)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(fù)載設(shè)備40并聯(lián)連接，其中，在該實(shí)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(gè)開關(guān)1，2的串聯(lián)電路被連接到負(fù) 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(gè) 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(fù)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(shí)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(dòng)時(shí)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(dòng)。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(gè)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(dòng)。在這種情形中，切換裝置K2僅負(fù)責(zé) 開關(guān)5。這種情形被示于圖2所示的示例實(shí)施例中。
[0029] 在系統(tǒng)10的正常運(yùn)行模式中，切換裝置K2被致動(dòng)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(shí)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(jī)械地耦合和正向驅(qū)動(dòng)。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(shí)際上 打開時(shí)。在例如由于接地開關(guān)1的觸點(diǎn)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(fù)載設(shè)備40的中性導(dǎo)體N40通過接地開關(guān)1 被同時(shí)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(fù)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(fù)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(chǔ)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(dòng)。結(jié)果，開關(guān)5 打開，將負(fù)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(fù)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(shí)，發(fā)生負(fù)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(fù)載設(shè)備40。同時(shí)， 接地開關(guān)1也提供負(fù)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(fù)載設(shè)備40通過電能供應(yīng)裝置50供電且不具有負(fù)載設(shè)備40的中性導(dǎo)體N40接地的運(yùn)行 狀態(tài)被排除。
[0033] 在所述接地裝置的進(jìn)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(fù)載設(shè)備 40之間產(chǎn)生連接的兩個(gè)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(gè)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(diǎn)），而另外的開關(guān)4是操作開關(guān)（具有常開觸點(diǎn)）。通過切換裝置K2和切換 裝置K3中的附加的輔助觸點(diǎn)可以進(jìn)行相互的機(jī)電互鎖，以便例如防止切換裝置K2被致動(dòng) (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(dòng)，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(qǐng)的具有接地裝置的備用電力系統(tǒng)的電路方框圖。在這個(gè)例 子中相同的參考標(biāo)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(jí)電能供應(yīng)網(wǎng)10,其具有在此例中通過實(shí)例的方式表 示的不提供任何獨(dú)立的接地線作為ΡΕ導(dǎo)體的ΤΤ系統(tǒng)的拓?fù)?。替代地，電能供?yīng)網(wǎng)10的中 性導(dǎo)體在合適的點(diǎn)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(qǐng)的接地裝置同樣可被用于與具有不同拓?fù)涞碾娔芄?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(diǎn)），提供本地接地連接21，其提供ΡΕ導(dǎo) 體，例如用于將負(fù)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(duì)于 供電系統(tǒng)10的接地連接11的電位差可以產(chǎn)生時(shí)。
[0037] 服務(wù)連接20現(xiàn)在通過轉(zhuǎn)接裝置30連接到負(fù)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(fù)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(gè)都是兩個(gè)切換裝置K1和K2的（例如接觸器的）操作 開關(guān)（常開觸點(diǎn)）。為了冗余的原因提供兩個(gè)串聯(lián)連接的開關(guān)5,6,以便確保負(fù)載設(shè)備40與 供電系統(tǒng)10進(jìn)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(dòng)。后 者包括例如系統(tǒng)故障檢測(cè)器，其對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)10的運(yùn)行狀態(tài)來致動(dòng)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(fù)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?jī)?chǔ)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(fù)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(jī)可被使用。系統(tǒng)故障檢測(cè)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(gè)示例的實(shí)施例中，接地裝置包括兩個(gè)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(gè)串聯(lián)連接的接地開關(guān)1，2和兩個(gè)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(gè)附加接地開關(guān)Γ和2'以及兩個(gè)附加充電開 關(guān) 4a' 和 4b'。
[0041] 如圖1示出的實(shí)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(dòng)，并且就其功能而言 對(duì)應(yīng)于圖1所示的示例實(shí)施例中的充電開關(guān)4的功能。
[0042] 在系統(tǒng)10的正常運(yùn)行狀態(tài)中，其中切換裝置K1和K2被致動(dòng)，并且所有相關(guān)聯(lián)的 開關(guān)因此被閉合，并且負(fù)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(dòng)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?jī)?chǔ)存。此外，在正常運(yùn)行狀態(tài)中，控制開關(guān)52打開并且切換裝置K4不被致動(dòng)。附加充 電開關(guān)4a'和4b'為靜態(tài)開關(guān)，因此在該運(yùn)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(dòng)，負(fù)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(fù)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(fù)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(huì)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(dòng)，具有相對(duì)于切換裝置K3的小的時(shí)間偏移，由此，對(duì)應(yīng) 的附加接地開關(guān)Γ和2'閉合，于是提供負(fù)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(shí)，切換裝置K1-K4的開關(guān)順序?qū)⒂欣叵喾催M(jìn)行。切換裝置K4 首先被斷開連接，然后再經(jīng)過小的時(shí)間偏移，切換裝置K3和K1和K2被致動(dòng)。
[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(diǎn)可能導(dǎo)致的在系統(tǒng)10的正常運(yùn)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(cè)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(shí)施例的接地開關(guān)1，2或1'，2'中的一個(gè)相連。值得注意的 是這種附加電路也可被用于監(jiān)測(cè)不是根據(jù)本申請(qǐng)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(jiǎn)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(fù)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(cè)量電阻器64,熔斷器65和開關(guān)66連接到要監(jiān)測(cè)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(hù)附加電路自身， 特別是電源61。
[0048] 開關(guān)66可被機(jī)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(shí)其同樣閉合。如 果開關(guān)1，66都閉合，測(cè)量電阻器64上的電壓降可被測(cè)量。此外，這個(gè)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(cè)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(shí)，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(gè)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(jì)為使得至少對(duì)于短期時(shí)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(diǎn)之間的氧化物層。這一過程也被稱為通過 燒穿的觸點(diǎn)清潔。如果電容器67已經(jīng)放電，電源61和測(cè)量電阻器64處的實(shí)際測(cè)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(cè)。
[0050] 在根據(jù)本申請(qǐng)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(fù)載設(shè)備40的消耗電流的結(jié)果，接地開關(guān)1的觸點(diǎn)保持沒有氧化物層。 因而與其中負(fù)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(qǐng)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(shí)施例中，開關(guān)66是需要的， 因?yàn)榉駝t的話，當(dāng)接地開關(guān)1打開時(shí)電容器67的充電在大多情形下是不可能的，因?yàn)樵诠?電系統(tǒng)10的正常運(yùn)行期間負(fù)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(shí)，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(duì)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(hù)其防止可能相對(duì)于地電位 PE發(fā)生在中性導(dǎo)體上的過電壓。
[0052] 參考標(biāo)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(diǎn)）
[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(fù)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(cè)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(fù)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(fù)載設(shè)備（40)與電能供應(yīng)網(wǎng)（10)隔離 時(shí)將所述負(fù)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(fù) 載設(shè)備（40)的所述中性導(dǎo)體（N40)通過包括兩個(gè)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(gè)開關(guān)（1，2)為具有常閑觸點(diǎn)的開關(guān)，并且其 中所述兩個(gè)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(gè)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(dòng)時(shí)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(gè)另外的開關(guān)（4,4a，4b)被布置 成與包括兩個(gè)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(gè)另外的開關(guān)（4)反 向耦合到所述兩個(gè)開關(guān)（1，2)中的至少一個(gè)。
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(gè)開關(guān) (1，2)中的每一個(gè)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(gè)附加的另外的開關(guān)（4a'，4b'） 與所述至少一個(gè)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(gè)開關(guān)（1，2)中的 至少一個(gè)并聯(lián)連接的附加電路（60)，用于監(jiān)測(cè)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(cè)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(yùn)行負(fù)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(gè)開關(guān)（5,6)，用于將所述 負(fù)載設(shè)備（40)連接到所述電能供應(yīng)網(wǎng)（10)或者將所述負(fù)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(gè)開關(guān)（5,6)被耦合到所述接地裝置的所述兩個(gè)開關(guān)（1，2)中 的至少一個(gè)。
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(dòng)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(fù)載設(shè)備（40)連接到所述電能供應(yīng)網(wǎng) (10)或者將所述負(fù)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(gè) 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(cè)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(gè)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(dòng)。
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(gè)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(gè)所述附加開關(guān)（1'，2'）中的至少一個(gè)。
【文檔編號(hào)】H02H11/00GK104160573SQ201380012116
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)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(qǐng)人:Sma太陽能技術(shù)股份公司