CN104616937B - 一种用于光伏汇流箱的灭弧保护装置 - Google Patents

一种用于光伏汇流箱的灭弧保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,包括检测电路、用于控制主电路断开的控制机构;直流主电路上设置有主开关;所述检测电路包括铁芯、绕在所述铁芯上的主绕组和副绕组;所述主绕组一端与直流主电路连接;另一端连接外部的汇流排;所述控制机构包括控制铁芯、设置在控制铁芯上的永久磁铁、绕在所述控制铁芯上的去磁绕组、衔铁和用于控制所述主开关断开的控制部;所述衔铁脱离所述控制铁芯,使得所述控制部断开所述主开关;所述去磁绕组与副绕组形成闭合回路,所述去磁绕组与副绕组之间设置有谐振电容。本发明不需要辅助电源就可以检测直流主电路对地拉弧故障,简化了结构,而且能自动断开直流主电路的主开关,有效防止拉弧引起的火灾。

Description

一种用于光伏汇流箱的灭弧保护装置
技术领域
本发明属于光伏发电灭弧保护装置的技术领域,具体涉及一种用于光伏汇流箱的灭弧保护装置。
背景技术
目前,大型地面光伏电站、屋顶光伏BAPV和光伏建筑一体化BIPV等光伏发电形式已经得到了广泛的应用,光伏发电具有以下优势:安装维护简单,运行成本低,适合无人值守,兼容性好,标准化程度高,通用性强。但是,光伏发电实际应用中存在一些问题,影响了光伏发电的推广应用,在工程施工与实际运行过程中,存在由各种原因引起光伏系统直流侧绝缘损坏,从而发生对地放电现象,导致拉弧故障。由于直流拉弧难以自动熄灭,容易引起火灾,造成严重的损失。
发明内容
本发明的目的是要解决光伏汇流箱主电路对地放电,拉弧难以自熄灭,引起火灾的技术问题,提供一种可以自动断开产生拉弧的直流主电路的灭弧保护装置。
为了解决上述问题,本发明按以下技术方案予以实现的:
本发明用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,包括与直流主电路连接的检测电路、用于控制主电路断开的控制机构;所述直流主电路上设置有主开关;
本发明用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,所述检测电路包括铁芯、绕在所述铁芯上的主绕组和副绕组;所述主绕组一端与直流主电路连接;另一端连接外部的汇流排;
本发明用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,所述控制机构包括控制铁芯、绕在所述控制铁芯上的去磁绕组、与所述控制铁芯形成磁回路的衔铁和用于控制所述主开关断开的控制部;所述控制铁芯吸住所述衔铁,所述去磁绕组得电时,所述衔铁脱离所述控制铁芯,从而使得所述控制部断开所述主开关;
本发明用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,所述去磁绕组与副绕组形成闭合回路,所述去磁绕组与副绕组之间设置有谐振电容。
进一步地,所述控制铁芯包括软铁芯和永久磁铁,所述永久磁铁固定设置在所述软铁芯上,形成U形控制铁芯。
进一步地,所述控制部包括设置在衔铁上的弯钩、与所述主开关连接的拉杆,所述拉杆的一端设置有与所述弯钩配合的拉钩,所述拉杆的另一端设置有一拉杆弹簧;所述衔铁上设置有为衔铁提供与所述控制铁芯的磁力相反拉力的衔铁弹簧。
进一步地,所述铁芯为环形铁芯,所述主绕组包括第一主绕组和第二主绕组,所述第一主绕组和第二主绕组分别与直流主电路的正极、负极连接;所述第一主绕组和第二主绕组以共模电感的形式绕制。
进一步地,所述主开关并联有电容,所述电容为高压陶瓷电容,使得主开关断开时,对触点产生的拉弧灭弧,确保主开关断开。
进一步地,所述永久磁铁与所述软铁芯拼接处紧密套设有使所述永久磁铁与所述软铁芯对齐的骨架,所述骨架采用磁性金属制成或其它金属、塑料制成。
进一步地,还包括检测电路,人工使得直流主电路的电流发生突变,检测主开关是否能瞬间断开,检测灭弧保护装置的可靠性,提高本发明的可靠性。
进一步地,所述检测电路包括串联的电阻和试验开关,所述检测电路的一端与第一主绕组中与主开关连接的一端连接,另一端与第二主绕组中与外部汇流排连接的一端连接。
进一步地,还包括密封箱体,所述灭弧保护装置设置在所述密封箱体内,所述密封箱体引出一对与直流主电路连接的输入端子、一对与外部汇流排连接的输出端子,所述密封箱体防水。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明利用主电路产生拉弧时,电流发生突变,从而引起环形铁芯的磁通量发生变化,从而使得绕在环形铁芯上的副绕组产生电流,去磁绕组有电流通过,使得控制铁芯产生磁场,使得原来控制铁芯、永久磁铁和衔铁形成的磁力失去平衡,衔铁在弹簧拉力作用下,将拉杆断开,从而断开直流主电路的主开关。确保了电路产生拉弧时,主电路能够快速可靠地断开,防止了由于拉弧引起的火花,导致火灾,危及人们的生命财产。
本发明还设置检测电路,通过人工使得主电路的电流发生突变,从而检测灭弧保护装置的可靠性。避免了本发明出现误判或漏判的现象,使用更安全。
本发明不需要辅助电源就可以检测直流主电路对地拉弧故障,简化了结构,节省了资源。
本发明的控制铁芯采用永久磁铁和软铁结合,利用永久磁铁的吸力将衔铁吸住,在正常工作时不消耗电能。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,其中:
图1是本发明所述用于光伏汇流箱的灭弧保护装置的原理示意图;
图2是本发明所述用于光伏汇流箱的灭弧保护装置的控制铁芯的结构示意图;
图3是图2的俯视图。
图中:1-直流主电路,11-主开关,12-电容,2-拉杆,21-拉杆弹簧,3-电阻,4-试验开关,5-环形铁芯,51-第一主绕组,52-第二主绕组,6-副绕组,61-谐振电容,62-去磁绕组,7-软铁芯,71-永久磁铁,72-骨架,8-衔铁,81-衔铁弹簧。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1~图3所示,本发明所述用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,包括与直流主电路1连接的检测电路、用于控制主电路断开的控制机构和用于检测该保护装置可靠性的检测电路,所述直流主电路1上设置有主开关11,所述检测电路包括环形铁芯5、绕在所述环形铁芯5上并分别与直流主电路1的正负极连接的第一主绕组51和第二主绕组52、绕在所述环形铁芯5上的副绕组6;所述第一主绕组51和第二主绕组52的另一端连接外部的汇流排。所述第一主绕组51和第二主绕组52以共模电感的绕制方式绕在所述环形铁芯5上。
所述第一主绕组51和第二主绕组52采用铜编织导线,电流密度控制在2A/mm2,其缠绕的匝数以主电路最大电流时,环形铁芯不饱和为准,取3~10匝。所述副绕组6缠绕的匝数为11~28匝。
所述控制机构包括控制铁芯、绕在所述控制铁芯上的去磁绕组62、与所述控制铁芯7形成环形磁路的衔铁8和与所述主开关11连接并与所述衔铁8配合的拉杆2,所述去磁绕组62与所述副绕组6之间设置有谐振电容61,所述去磁绕组62、副绕组6和谐振电容61形成闭合回路。
所述控制铁芯包括软铁芯7和永久磁铁71,所述控制铁芯为U型,所述衔铁8设置在所述U型控制铁芯的开口位置,所述衔铁8铰接于固定座,所述衔铁8与所述永久磁铁71相反方向连接有衔铁弹簧81。当永久磁铁71将衔铁8吸住时,所述衔铁弹簧81处于拉伸状态,给衔铁8提供拉力。
如图2~图3所示,所述永久磁铁71通过骨架72固定在所述软铁芯7上,所述骨架72是方管,其紧密套设于所述永久磁铁71与所述软铁芯7的连接处,为了方便永久磁铁71与软铁芯7的对齐组装,也防止在运行过程中永久磁铁71与软铁芯7因振动而错位。
本实施例中所述谐振电容61为薄膜电容,但本发明中的谐振电容61不局限于薄膜电容,也可以是其它的电容。
所述衔铁8的一端用于铰接,其另一端设置有一弯钩,所述拉杆2的一端设置有一与所述弯钩配合的拉钩,其另一端连接有一拉杆弹簧21,当拉杆2的拉钩与衔铁8上的弯钩配合时,拉钩弹簧21处于拉伸状态,为所述拉杆2提供拉力,主开关11闭合,直流主电路导通。
所述检测电路包括电阻3和一个与电阻3串联的试验开关4,所述电阻3的一端与直流主电路1上的正极连接,所述电阻3的一端连接于所述第一主绕组51与主开关11之间的直流主电路11上,所述试验开关4的一端与第二绕组连接汇流排的一端连接。
所述主开关11上并联设置有电容12,所述电容12为高压陶瓷电容器,对触点拉弧起到灭弧的作用,确保主开关11触点可靠断开。
所述环形铁芯为高导磁率的铁氧体软磁环或锰锌铁氧体磁环,也可以是其他高导磁率的软磁材料制成。
所述灭弧保护装置设置在一密封箱体内,所述密封箱体防水,所述密封箱体引出一对与直流主电路连接的输入端子和一与外部汇流排连接的输出端子。
本发明所述用于光伏汇流箱的灭弧保护装置的工作原理是:
将拉杆2与衔铁8连接,主开关11闭合,直流主电路1导通,当发生拉弧现象时,第一主绕组51与第二主绕组52流过的电流不一样,在环形铁芯5中产生磁通,,使得副绕组6产生电流,电流通过去磁绕组62,使得控制铁芯产生磁,打破原来控制铁芯与衔铁8的磁力平衡,衔铁8在衔铁弹簧81的拉力作用下向上转动,使得拉杆2脱离衔铁8的弯钩,拉杆2在拉杆弹簧21的作用下断开主开关11,使得直流主电路1断开,防止了拉弧引起的火灾。
检测电路设置该灭弧保护装置的两端,当将试验开关4闭合,直流主电路1的电流发生突变,检验拉杆2是否脱离衔铁5的弯钩,从而断开主开关11,测试本发明所述灭弧保护装置是否可靠。
本发明利用主电路产生拉弧时电流发生突变,从而引起环形铁芯的磁通量发生改变,磁通量发生改变在副绕组中产生电流,电流在控制铁芯中产生磁力,从而打破原有的磁力平衡,断开主开关,
本实施例所述用于光伏汇流箱的灭弧保护装置的其它结构参见现有技术。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,故凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,其特征在于:包括与直流主电路连接的检测电路、用于控制主电路断开的控制机构;所述直流主电路上设置有主开关;
所述检测电路包括铁芯、绕在所述铁芯上的主绕组和副绕组;所述主绕组一端与直流主电路连接;另一端连接外部的汇流排;
所述控制机构包括控制铁芯、绕在所述控制铁芯上的去磁绕组、与所述控制铁芯形成磁回路的衔铁和用于控制所述主开关断开的控制部;所述控制铁芯吸住所述衔铁,所述去磁绕组得电时,所述衔铁脱离所述控制铁芯,从而使得所述控制部断开所述主开关;
所述去磁绕组与副绕组形成闭合回路,所述去磁绕组与副绕组之间设置有谐振电容;
所述控制部包括设置在衔铁上的弯钩、与所述主开关连接的拉杆,所述拉杆的一端设置有与所述弯钩配合的拉钩,所述拉杆的另一端设置有一拉杆弹簧;所述衔铁上设置有为衔铁提供与所述控制铁芯的磁力相反拉力的衔铁弹簧。
2.根据权利要求1所述的用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,其特征在于:所述控制铁芯包括软铁芯和永久磁铁,所述永久磁铁固定设置在所述软铁芯上,形成U形控制铁芯。
3.根据权利要求1所述的用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,其特征在于:所述铁芯为环形铁芯。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,其特征在于:所述主绕组包括第一主绕组和第二主绕组,所述第一主绕组和第二主绕组分别与直流主电路的正极、负极连接;所述第一主绕组和第二主绕组以共模电感的形式绕制。
5.根据权利要求4所述的用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,其特征在于:所述主开关并联有电容;所述电容为高压陶瓷电容。
6.根据权利要求2所述的用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,其特征在于:所述永久磁铁与所述软铁芯拼接处套设有使所述永久磁铁与所述软铁芯对齐的骨架。
7.根据权利要求5所述的用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,其特征在于:还包括用于检测所述灭弧保护装置可靠性的检测电路。
8.根据权利要求7所述的用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,其特征在于:所述检测电路包括串联的电阻和试验开关,所述检测电路的一端与第一主绕组中与主开关连接的一端连接,另一端与第二主绕组中与外部汇流排连接的一端连接。
9.根据权利要求8所述的用于光伏汇流箱的灭弧保护装置,其特征在于:还包括密封箱体,所述灭弧保护装置设置在所述密封箱体内,所述密封箱体引出一对与直流主电路连接的输入端子、一对与外部汇流排连接的输出端子。
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