[发明专利]消弧装置和多级消弧设备

说明书

提供了一种消弧装置。该消弧装置具有第一端子(1)和第二端子(2)，该端子(1，2)能够连接到中至高阻抗交流电压源(AV)，该消弧装置包括：触发电路(B)，该触发电路连接在第一端子(1)和第二端子(2)之间并且构造成响应于超过触发电路(B)的至少一个触发元件两端的阈值电压而输出触发信号；正极侧信号电路(C)和负极侧信号电路(D)，该正极侧信号电路和该负极侧信号电路构造成分别根据从触发电路(B)输入的正电压信号或负电压信号输出正箝位信号或负箝位信号；正极侧过电压箝位电路(E)和负极侧过电压箝位电路(F)，该正极侧过电压箝位电路和该负极侧过电压箝位电路各自包括连接在第一端子(1)和第二端子(2)之间的可控半导体元件(ES，FS)，该过电压箝位电路(E，F)构造成当存在来自对应信号电路(C，D)的箝位信号时控制它们各自的半导体元件(ES，FS)处于导通状态，并构造成当预定时间段内不存在相应箝位信号时控制它们的半导体元件(ES，FS)处于非导通状态。

技术领域

本公开涉及可连接到中至高阻抗交流电压源的消弧(crowbar)装置和多级消弧设备。

消弧电路通常用于保护连接到电源的技术设备免受因过电压(例如由瞬态效应(如网络中的开关操作)引起的过电压)造成的损坏。连接到诸如交流高压套管等的高压电源部件的一种设备类型是测量电路。例如，在交流高压套管中，高压分压器用于连接这种测量电路。在高压套管中，高压分压器可以包括例如布置在套管的外层(例如套管的第二最外层)中的套管部件的等电位表面。

在这种示例性应用中的高压分压器使得由测量电路感测到的电压源成为中至高阻抗交流电压源。如本文中所使用，中至高阻抗交流电压源是指具有显著且不可忽略的阻抗(例如显著的内部电容)的非理想交流电压源。可以将不可忽略的阻抗假定为具有这样值的阻抗，在该值条件下，负载(负载吸收器，例如常规过电压保护电路)经受诸如热过载的过载条件。

测量电路可以包括例如电压测量电路。当阻抗为已知量时，可以将由测量电路(电压测量电路)测得的测量值(测量电压)称为已知阻抗，并且可以确定高压装置(例如，电压套管)中的实际高压。

背景技术

例如因交流电压源的瞬变或高压分压器的内部故障在高压套管上可能会发生过电压。交流电压源中的瞬变发生的时间相对较短，而高压分压器的内部故障可能会导致永久性的过电压，必须对该永久性的过电压加以处理。

为了保护将要连接到中至高阻抗电压源(高压分压器)的设备(测量设备)免受那些过电压的影响，众所周知的是在该设备和中至高阻抗电压源之间连接消弧电路或箝位电路。

一种常规消弧电路包括用作保护装置的例如电涌放电器或可变电阻。在此，放电损耗很小，但是传导损耗很大。因此，这些类型的消弧电路有效地消散瞬态电压。但是，这些类型的常规消弧电路在永久性过电压故障的情况下遭受高传导损耗，这可能导致损坏消弧电路的保护装置。

另一方面，另一种常规消弧电路包括可以将消弧电路两端的电压降低到接近零的装置。这种装置的示例包括火花隙或火花放电器、晶闸管、DIAC或SIDAC。这些装置可用于低阻抗交流电压源，即，具有低内部电阻或内部阻抗的接近理想的交流电压源。

用于直流应用的另一种常规消弧电路使用连接在要保护的设备的端子之间的半导体元件。可在导通状态和非导通状态之间控制诸如晶体管的半导体元件。在常规直流应用中，必须将故障信号输入直流消弧电路，从而触发电涌箝位操作。

发明内容

本公开解决的问题

在中至高阻抗交流电压源应用中，交流电压源的阻抗过高，使得无法将上述类型的装置保持处于导通状态。换句话说：在装置旨在消散永久性过电压的整个时间段内都没有达到使这些类型的装置保持处于导通状态的阈值，例如电压阈值。在这种示例性情况下，可能发生装置的交替运行，其中装置以交替方式打开和关闭。这种多次触发可能导致高放电损耗，该高放电损耗与使用例如电涌放电器或可变电阻同一量级。