用于不接地it供電系統(tǒng)內(nèi)的選擇性絕緣監(jiān)控的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于具有至少兩個(gè)相導(dǎo)體的不接地IT供電系統(tǒng)的絕緣監(jiān)控的方法和包含IT供電系統(tǒng)的絕緣電阻的確定和第一響應(yīng)值的設(shè)置的此類方法。
[0002]進(jìn)一步的，本發(fā)明涉及用于具有至少兩個(gè)相導(dǎo)體的不接地IT供電系統(tǒng)的絕緣監(jiān)控的裝置和包括用于確定供電系統(tǒng)的絕緣電阻的檢測(cè)裝置的此類裝置，該檢測(cè)裝置具有使用用于絕緣電阻的可調(diào)第一響應(yīng)值識(shí)別第一故障的第一故障識(shí)別裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]在關(guān)于操作、消防和接觸安全的需求增加的情況下，使用網(wǎng)絡(luò)類型的IT供電系統(tǒng)(隔離的供電網(wǎng)絡(luò))為電力設(shè)備供電。在此類供電網(wǎng)絡(luò)中，電力系統(tǒng)的有源組件與地電勢(shì)分離。這些網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)在于，如果發(fā)生第一絕緣故障(接地故障或到機(jī)架的故障)，電力設(shè)備的功能不受影響，這是因?yàn)橛捎趯?dǎo)體和地之間的理想的無窮高阻抗值而在這種第一故障的情況下不能形成閉合電路。
[0004]由于IT供電系統(tǒng)的固有安全性，即使第一絕緣故障發(fā)生，可以確保由IT供電系統(tǒng)供電的負(fù)載(即，連接到IT供電系統(tǒng)的設(shè)備)的連續(xù)供電。
[0005]從此考慮變得清晰的是，必須持續(xù)監(jiān)控待監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的對(duì)地電阻(絕緣電阻-在故障的情況下，也是絕緣故障電阻或故障電阻)，因?yàn)榱硪挥性磳?dǎo)體內(nèi)的潛在的其他故障(第二故障)將導(dǎo)致故障回路，且因此流動(dòng)的與過電流保護(hù)裝置有關(guān)的故障電流將造成系統(tǒng)的關(guān)閉和操作停機(jī)。
[0006]如果IT供電系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)被絕緣監(jiān)控裝置連續(xù)地監(jiān)控，那么即使發(fā)生第一故障，在指定的時(shí)間限制之外可以操作IT供電系統(tǒng)。這已在如DIN VDE 0100-410和IEC60364-4-41中的411部分中描述。在發(fā)生第二故障的情況下，如果不存在另外的防護(hù)措施，需要保護(hù)措施“自動(dòng)關(guān)閉”。
[0007]然而，第二故障(尤其是高電阻故障)的可靠識(shí)別是至今尚未得到充分解決的問題。由于未識(shí)別的高電阻第二故障，可能不會(huì)可靠地發(fā)生過電流觸發(fā)；相反地，很可能存在電擊和/或火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。
[0008]在前述的標(biāo)準(zhǔn)中，過電流斷路器的使用和差動(dòng)電流斷路器(殘余電流保護(hù)裝置-RCD)的使用作為其他的保護(hù)措施而被提及。然而，在IT供電系統(tǒng)中，因?yàn)檫^電流斷路器的觸發(fā)閾值是基于短路電流或基于線路的當(dāng)前載流容量，從而它比殘余電流(當(dāng)流過人或動(dòng)物時(shí)被認(rèn)為是嚴(yán)重的)的值高出很多倍，所以這兩種防護(hù)措施不足以可靠地防止電擊和/或火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
[0009]當(dāng)前用于火災(zāi)預(yù)防的300mA的殘余電流限值也不足以觸發(fā)過電流斷路器。
[0010]IT供電系統(tǒng)中發(fā)生的第二故障是否將觸發(fā)殘余電流保護(hù)裝置取決于第一故障的位置、第二故障的位置、殘余電流保護(hù)裝置的位置和電力系統(tǒng)目前對(duì)地的其他漏泄阻抗。
[0011]與在TN供電系統(tǒng)中不同，在IT供電系統(tǒng)中不存在中性導(dǎo)體和/或中性點(diǎn)到殘余電流保護(hù)裝置的差動(dòng)變流器的上游的地的低電阻連接，因此變壓器的外部流動(dòng)的差動(dòng)電流可以觸發(fā)殘余電流保護(hù)裝置。
[0012]因此，IT供電系統(tǒng)中的第二故障觸發(fā)殘余電流保護(hù)裝置將被認(rèn)為是極不可能的。
[0013]采用當(dāng)前市場上可用的絕緣監(jiān)控裝置，第二故障的識(shí)別或如果達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)待監(jiān)控的IT供電系統(tǒng)的直接關(guān)閉是不可能的，因?yàn)橹豢紤]了源自IT網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個(gè)相導(dǎo)體的絕緣電阻的并聯(lián)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]因此，本發(fā)明的目的在于提出確保IT供電系統(tǒng)中的第二故障的可靠識(shí)別或幫助避免第二故障的發(fā)生的方法和裝置。如果將出現(xiàn)引起高電擊風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)狀態(tài)和/或引起難以預(yù)防的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)狀態(tài)，期望第二故障的識(shí)別以關(guān)閉IT供電系統(tǒng)。
[0015]通過包括以下方法步驟的方法實(shí)現(xiàn)該目的:確定每個(gè)相導(dǎo)體和地之間的絕緣電阻，為每個(gè)確定的絕緣電阻設(shè)置獨(dú)立的響應(yīng)值，測(cè)試用于被相關(guān)聯(lián)的所述絕緣電阻削切(undercut)的每個(gè)響應(yīng)值，以及如果至少兩個(gè)獨(dú)立的響應(yīng)值被削切，生成用于關(guān)閉所述IT供電系統(tǒng)的關(guān)閉信號(hào)。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中，首先，通過形成用于所述相導(dǎo)體的獨(dú)立的耦合和測(cè)量路徑，選擇性地為每個(gè)單個(gè)相導(dǎo)體確定絕緣電阻。因此確定的絕緣電阻與獨(dú)立于其他單獨(dú)地確定的絕緣電阻的響應(yīng)值相關(guān)聯(lián)，其中，可以考慮網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，如各個(gè)測(cè)量路徑的漏泄阻抗。測(cè)試預(yù)設(shè)響應(yīng)值以查看相關(guān)聯(lián)的當(dāng)前確定的絕緣電阻是否達(dá)不到各個(gè)響應(yīng)值。如果至少兩個(gè)獨(dú)立的響應(yīng)值被削切，生成用于關(guān)閉IT供電系統(tǒng)的關(guān)閉信號(hào)。這種用于多個(gè)絕緣故障的存在的測(cè)試確保另一相導(dǎo)體上的第二故障被識(shí)別，意味著系統(tǒng)處于危險(xiǎn)狀態(tài)，必需關(guān)閉IT供電系統(tǒng)。
[0017]在該方法的另一實(shí)施例中，如果響應(yīng)值被削切，觸發(fā)與各個(gè)相導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)的報(bào)警信號(hào)。與各個(gè)相導(dǎo)體相關(guān)的測(cè)量路徑上的響應(yīng)值的削切對(duì)應(yīng)于報(bào)警信號(hào)的選擇性的觸發(fā)。通過這些與單個(gè)相導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)的報(bào)警信號(hào)，關(guān)于現(xiàn)有絕緣故障的有關(guān)相導(dǎo)體的信息可用于進(jìn)一步的處理尤其可用于對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的評(píng)估。
[0018]有利地，通過報(bào)警信號(hào)的邏輯運(yùn)算的方式生成關(guān)閉信號(hào)。選擇性地提供的報(bào)警信號(hào)允許這種方式的邏輯運(yùn)算:可以檢測(cè)至少兩條測(cè)量路徑(即，多絕緣故障)上的響應(yīng)值的削切的存在。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的可選的第二實(shí)施例中，該方法包括方法步驟:確定每個(gè)相導(dǎo)體和地之間的絕緣電阻，確定所述相導(dǎo)體和地之間的系統(tǒng)電壓，考慮所述IT供電系統(tǒng)的其他電氣特性，基于確定的絕緣電阻和確定的系統(tǒng)電壓計(jì)算所述IT供電系統(tǒng)內(nèi)和與其連接的設(shè)備上的相關(guān)電流和電壓，評(píng)估確定的電流和確定的電壓是否表示所述系統(tǒng)的危險(xiǎn)狀態(tài)，以及如果識(shí)別到所述系統(tǒng)的危險(xiǎn)狀態(tài)，生成關(guān)閉信號(hào)以關(guān)閉所述IT供電系統(tǒng)。
[0020]在此實(shí)施例中，通過相導(dǎo)體和地之間的系統(tǒng)電壓的確定補(bǔ)充絕緣電阻的選擇性確定。通過應(yīng)用用于計(jì)算線性網(wǎng)絡(luò)的基本電工學(xué)規(guī)則和考慮IT供電系統(tǒng)的其他電氣特性(如保護(hù)導(dǎo)體電阻或接地電阻)，基于這些值可以計(jì)算IT供電系統(tǒng)的相關(guān)部分的電流和電壓，尤其是故障電流和接觸電壓。在評(píng)估中，因?yàn)橄到y(tǒng)的特定部分內(nèi)或相連接的設(shè)備上的最大容許電流和電壓的預(yù)先設(shè)置的限值的削切，所以作出關(guān)于系統(tǒng)是否處于危險(xiǎn)狀態(tài)(例如，是否出現(xiàn)關(guān)于針對(duì)電擊的保護(hù)或火災(zāi)防護(hù)的風(fēng)險(xiǎn))的確定。如果識(shí)別到系統(tǒng)的這種危險(xiǎn)狀態(tài)，IT供電系統(tǒng)被關(guān)閉。
[0021]優(yōu)選地，使用評(píng)估算法評(píng)估確定的電流和確定的電壓以識(shí)別系統(tǒng)的危險(xiǎn)狀態(tài)。可以將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)值輸入所述評(píng)估算法以能夠可靠地檢測(cè)系統(tǒng)的危險(xiǎn)狀態(tài)。
[0022]前述方法并未覆蓋第二故障發(fā)生在發(fā)生第一故障的對(duì)地相導(dǎo)體上的故障情況。因此，下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的第三方法，使用該方法可以檢測(cè)所述故障情況。
[0023]在這個(gè)進(jìn)一步的方法中，確定所述IT供電系統(tǒng)的絕緣電阻并設(shè)置第一響應(yīng)值，其中在第一響應(yīng)值已被削切后，啟動(dòng)變化時(shí)間窗口，在該變化時(shí)間窗口內(nèi)激活設(shè)置的第二響應(yīng)值，以及其中如果第二響應(yīng)值在變化時(shí)間窗口內(nèi)被削切，自動(dòng)地關(guān)閉IT供電系統(tǒng)。
[0024]在已經(jīng)識(shí)別到第一故障后，即在當(dāng)前確定的絕緣電阻達(dá)不到第一響應(yīng)值后，啟動(dòng)變化時(shí)間窗口，在該變化時(shí)間窗口內(nèi)，激活第二響應(yīng)值作為絕緣電阻的低于第一響應(yīng)值的另一限值。如果第二響應(yīng)值在變化時(shí)間窗口內(nèi)被削切，這暗示系統(tǒng)處于危險(xiǎn)狀態(tài)一可能由第二絕緣故障引