CN111868871A - 保护继电装置及电力转换系统 - Google Patents

Abstract

实施方式的保护继电装置具备箱体和熔断器单元。熔断器单元具备连结导体、与连结导体连接并且输入外部电源的输入导体、与连结导体连接的熔断器、以及连接在连结导体中的熔断器的与输入导体相反侧并与外部设备连接的外部设备连接导体。具备设置在连结导体中的输入导体的与熔断器相反侧及挡板部的至少任一个，朝向另一个突出的短路引导导体。

Description

保护继电装置及电力转换系统

技术领域

本发明涉及保护继电装置及电力转换系统。

背景技术

以往，已知在外部电源与电路之间设置熔断器等保护继电器，以免在电力转换系统等电路中流过规定以上的电流的技术。通过这样构成，如果规定以上的电流涌入到电路中，则由保护继电器将外部电源与电路断开。因此，能够保护电路。

另外，大规模的电力转换系统可能流过规定以上的大的浪涌电流。如果流过大的浪涌电流，则不能精度良好地设定保护继电器，产生高的入射能量。因此，有可能产生电弧闪光。

近年来，作为该电弧闪光对策，期待满足关于电弧闪光的规格的电力转换系统。但是，如果以单纯满足关于电弧闪光的规格的方式设计电力转换系统，则存在例如为了确保箱体的强度而系统整体无益地大型化等缺乏实现性的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016－82626号公报

专利文献2：日本特开2016－192837号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明要解决的课题是提供一种能够容易地满足关于电弧闪光的规格，并且能够使系统整体小型化的保护继电装置及电力转换系统。

用来解决课题的手段

技术方案的保护继电装置具备箱体和熔断器单元。熔断器单元具备连结导体、与连结导体连接并且输入外部电源的输入导体、与连结导体连接的熔断器、以及连接在连结导体中的熔断器的与输入导体相反侧并与外部设备连接的外部设备连接导体。具备设置在连结导体中的输入导体的与熔断器相反侧及挡板部的至少任一个，朝向另一个突出的短路引导导体。

附图说明

图1是实施方式的电力转换系统的概略结构图。

图2是实施方式的保护继电装置的斜视图。

图3是实施方式的挡板部的斜视图。

图4是实施方式的保护继电装置的透过箱体观察的斜视图。

图5是图4的A向视图。

图6是变形例的短路引导导体的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明实施方式的保护继电装置及电力转换系统。

图1是电力转换系统1的概略结构图。

如图1所示，电力转换系统1具备电力转换装置2，向电力转换装置2供电的外部电源3，以及设置在电力转换装置2与外部电源3之间，防止朝向电力转换装置2的过电流的保护继电装置4。

外部电源3例如将3相交流(U相、V相、W相)电力向电力转换装置2供给。

电力转换装置2例如在箱体5内具备转换器和逆变器(都未图示)中的至少一个。转换器将交流电力转换为直流电力。逆变器将直流电力转换为交流电力。

保护继电装置4与电力转换装置2分体设置。将保护继电装置4设置为能够与电力转换装置2分离。

图2是保护继电装置4的斜视图。

在以下的说明中，将保护继电装置4设置于地面的状态下的铅直方向称作Z方向，将水平面称作X－Y平面(X方向、Y方向)。在以下的说明中，上下方向是指将保护继电装置4设置于地面的状态下的上下方向。即，Z方向的上方是铅直方向上方，Z方向的下方是铅直方向下方。

如图2所示，保护继电装置4具备形成为在Z方向上较长的大致长方体状的金属制的箱体6、设置在箱体6而构成箱体6的一部分的挡板部7、和设置在箱体6的内部的熔断器单元8。

箱体6具有6个壁面(底面9、顶板10、侧面11、12、前表面13、后表面14)。底面9及顶板10在Z方向上对置，底面9配置在下方，顶板10配置在上方。

侧面11、12在X方向上对置。前表面13及后表面14在Y方向上对置。例如，保护继电装置4和电力转换装置2在X方向上排列配置。

在两个侧面11、12中的侧面11设置有电线引出部40。在电线引出部40形成有将该电线引出部40的内外连通的3个贯通孔40a。在各贯通孔40a安装着例如未图示的索环。经由该索环，未图示的电线插入在各贯通孔40a中。电线例如是3相交流线。由这些3相交流线将保护继电装置4与电力转换装置2连接。

在两个侧面11、12的整体以格状设置有梁(未图示)。梁用来提高侧面11、12的机械强度。在设置在两个侧面11、12的梁之间，设置有多根(例如，在本实施方式中是3根)以跨越这些梁的方式沿X方向延伸的单元固定棒16。在各单元固定棒16固定着熔断器单元8。

前表面13及后表面14例如为作业者进行作业的壁面。前表面13及后表面14大部分大幅开口。在前表面13设置有将开口开闭的门17。使门17开放而从前面进行箱体6内的作业。在后表面14设置有将开口封堵的罩(未图示)。将罩拆下而从后面进行箱体6内的作业。

顶板10相当于权利要求中的壁面，配置在箱体6的最上部。顶板10的高度例如是作业者的头的位置的高度。顶板10构成挡板部7的一部分。

图3是挡板部7的斜视图。

如图2、图3所示，在顶板10形成有多个(例如，在本实施方式中是两个)开口部18。开口部18例如在X方向上排列配置有两个。这些开口部18占据顶板10的大部分。在顶板10处，在与各开口部18对应的位置，分别设置有将开口部18开闭的盖部19。由这些顶板10和盖部19构成挡板部7。

盖部19是其面积形成为比开口部18的开口面积稍大的程度的金属制的板状的部件。盖部19安装为经由铰链部30相对于顶板10转动自如。

铰链部30配置在顶板10的X方向两侧。即，4个盖部19以顶板10的X方向两侧为中心转动。换言之，当盖部19开放时，盖部19从顶板10的X方向中央侧打开。

盖部19的在X方向上与铰链部30相反侧的侧边(盖部19打开侧的侧边)由未图示的塑料螺丝紧固固定在顶板10。因此，通常盖部19不会不小心开放。盖部19的材料强度可以比顶板10的材料强度低。

图4是保护继电装置4的透过箱体6观察的斜视图。在图4中，为了使说明变得容易理解，将箱体6的6个壁面(底面9、顶板10、侧面11、12、前表面13、后表面14)简略化而图示。

如图4所示，在箱体6内，在前表面13的Y方向内侧设置有金属制的前表面内部罩20。在箱体6内，在后表面14的Y方向内侧设置有金属制的后表面内部罩21。这些前表面内部罩20及后表面内部罩21是防爆用的保护罩。

前表面内部罩20设置在箱体6内的整个X－Z平面。在前表面内部罩20，在Z方向上以等间隔设置有多根(在本实施方式中是3根)梁22。梁22在前表面内部罩20的整个X方向上延伸。梁22用来提高前表面内部罩20的机械强度。

后表面内部罩21设置于箱体6内的整个X－Z平面。在后表面内部罩21，在Z方向上以等间隔设置有多根(在本实施方式中是3根)梁23。梁23在后表面内部罩21的整个X方向上延伸。梁23用来提高后表面内部罩21的机械强度。

在这些前表面内部罩20与后表面内部罩21之间配置有熔断器单元8。

图5是图4的A向视图。

如图4、图5所示，熔断器单元8为与外部电源3对应而由3个相单元8U、8V、8W(U相单元8U、V相单元8V、W相单元8W)构成。由于各相单元8U、8V、8W是相同结构，所以以下将各相单元8U、8V、8W统称作熔断器单元8，仅对1个熔断器单元8进行说明。

熔断器单元8具有以下主要结构：板状的两根连结导体24a、24b(第1连结导体24a、第2连结导体24b)，它们沿着Z方向延伸，并且在Z方向上离开而配置；熔断器25，跨越两根连结导体24a、24b而设置，与两根连结导体24a、24b连接；输入导体26，连接于两根连结导体24a、24b中的上方的第1连结导体24a的比熔断器25靠上侧；短路引导导体27，与第1连结导体24a的上端连接，夹着输入导体26而配置在与熔断器25相反侧；以及外部设备连接导体28，连接于两根连结导体24a、24b中的下方的第2连结导体24b的比熔断器25靠Z方向下侧。

第1连结导体24a位于作业者的大致头部，第2连结导体24b位于腹部附近。各连结导体24a、24b是例如铜板等导电性高的金属制的板材。以下，将例如铜板等导电性高的金属制的板材称作导体而进行说明。

熔断器25基于供给电力的大小、电力转换装置2的规格而设定值。熔断器25配置在作业者的大致胸部的高度。

输入导体26是从第1连结导体24a朝向前表面内部罩20，并且沿着Y方向延伸的板状的导体。输入导体26配置在作业者的大致视线的高度。在输入导体26连接着从外部电源3延伸的未图示的电线。由此，对输入导体26供给外部电源3的电力。

第1连结导体24a朝向比输入导体26靠上方伸出，将该伸出的部位作为短路引导导体27。即，短路引导导体27是从Y方向观察时在Z方向上较长的长方形的板状的导体。

短路引导导体27用来引导在熔断器单元8产生电弧闪光的部位(详细情况后述)。短路引导导体27从第1连结导体24a朝向上方延伸，所以其前端(上端)27a与顶板10接近配置。短路引导导体27的前端27a与顶板10之间的间隔K确保了规定的绝缘距离。

外部设备连接导体28是从第2连结导体24b朝向后表面内部罩21并且沿着Y方向延伸的板状的导体。在外部设备连接导体28连接着从电力转换装置2延伸的未图示的电线。由此，外部电源3的电力经由保护继电装置4向电力转换装置2供给。

对于这样构成的熔断器单元8，在与箱体6的单元固定棒16对应的位置设置有绝缘子29。具体而言，在连结导体24的最下部、输入导体26及短路引导导体27分别设置有绝缘子29。经由这些绝缘子29，将熔断器单元8固定在单元固定棒16。因此，防止了单元固定棒16与熔断器单元8短路。

接着，对熔断器单元8的作用进行说明。

例如，如果在保护继电装置4或电力转换装置2发生短路事故，则有可能产生电弧闪光。由于熔断器25的下游侧(电力转换装置2侧)被熔断器25保护，所以即使发生短路事故也不会产生高能量的电弧闪光。相对于此，在熔断器25的上游侧(外部电源3侧)没有保护，如果发生短路事故，则产生高能量的电弧闪光的可能性较高。所以，在第1连结导体24a中的输入导体26的与熔断器25相反侧即熔断器25的上游侧设置有短路引导导体27。

短路引导导体27以板状伸出，其前端27a在确保绝缘距离的同时与顶板10接近配置。在产生电弧闪光的情况下，在导体的端部产生的可能性较高。因此，在产生电弧闪光的情况下，优先地在短路引导导体27与顶板10之间(间隔K)产生电弧闪光。

顶板10被当做挡板部7。即，如果产生电弧闪光，则将盖部19紧固固定在顶板10的塑料螺丝由于电弧闪光的压力而破坏，盖部19打开(参照图3中的箭头Y)。由此，经由顶板10的开口部18，由电弧闪光带来的压力向箱体6的外部排散。因此，防止箱体6的门17等由于电弧闪光的压力而开放。

为了容易地进行箱体6内的作业，在前表面13及后表面14设置有较大的开口。门17和后表面外部罩(未图示)为了确保进入性必然强度比其他弱。即使能够引导电弧闪光而使其在挡板附近产生，如果由电弧闪光带来的压力直接传递给门17或后表面外部罩(未图示)，则有可能产生破损。所以，在熔断器单元8与门17之间设置有前表面内部罩20。在熔断器单元8与后表面外部罩(未图示)之间设置有后表面内部罩21。

前表面内部罩20在熔断器单元8与门17之间以将箱体6的整个面覆盖的方式设置。由此，电弧闪光的压力先传递给前表面内部罩20。结果，传递给门17的压力缓和，防止门17开放。

后表面内部罩21以在熔断器单元8与后表面外部罩(未图示)之间将箱体6的整个面覆盖的方式设置。由此，电弧闪光的压力先传递给后表面内部罩21。结果，传递给后表面外部罩(未图示)的压力缓和，防止后表面外部罩开放。

这样，在上述的实施方式中，具备由箱体6的顶板10和盖部19构成的挡板部7。设置在箱体6内的熔断器单元8具备设置在第1连结导体24a中的输入导体26的与熔断器25相反侧(上方)的短路引导导体27。因此，在产生电弧闪光的情况下，通过短路引导导体27，能够使该短路引导导体27与挡板部7之间优先地产生电弧闪光。能够将由电弧闪光带来的压力经由挡板部7的开口部18向箱体6的外部排散。在箱体6的内部，设置有前表面内部罩20和后表面内部罩21。因此，能够缓和传递给门17或后表面外部罩(未图示)的电弧闪光带来的压力。由此，无需为了提高箱体6的整体的机械强度而使箱体6的壁面(底面9、顶板10、侧面11、12、前表面13、后表面14)及门17无益地大型化，而能够满足电力转换装置2的关于电弧闪光的规格。

由于电力转换装置2被保护继电装置4保护，所以即使在电力转换装置2的内部发生短路事故，也不会产生高能量的电弧闪光。保护继电装置4与电力转换装置2分体地设置，设置为可与电力转换装置2分离。因此，如果仅保护继电装置4就能够满足关于电弧闪光的规格，则不需要为了提高电力转换装置2整体的机械强度而无益地使电力转换装置2大型化。因此，作为电力转换系统1整体，能够容易地满足关于电弧闪光的规格，并且能够使系统整体小型化。能够仅通过根据电力转换装置2的规格而变更保护继电装置4的规格，容易地满足作为电力转换系统1整体的关于电弧闪光的规格。

熔断器单元8的第1连结导体24a朝向比输入导体26靠上方伸出，将该伸出的部位作为短路引导导体27。该短路引导导体27在能够确保绝缘距离的范围中与顶板10(挡板部7)接近配置。通过这样构成，能够以简单的构造在挡板部7的附近可靠地产生电弧闪光。因此，能够便宜地制造保护继电装置4。

挡板部7由顶板10、形成在顶板10的开口部18和能够将开口部18开闭的盖部19构成。因此，能够对应于电弧闪光的压力将开口部18开放，能够以简单的构造容易地将由电弧闪光带来的压力向箱体6的外部排散。

挡板部7配置在箱体6的最上部。换言之，挡板部7的高度例如是作业者的头的位置的高度。因此，即使在产生了电弧闪光的情况下，也能够使电弧闪光产生在箱体6中最容易确保安全的部位(与关于电弧闪光的规格对应的部位)。

熔断器25配置在作业者的大致胸部的高度。因此，能够提供作业者容易进行熔断器25的更换，维护性良好的保护继电装置4。

(变形例)

在上述的实施方式中，对在顶板10例如形成两个开口部18，设置有将各开口部18封闭的两个盖部19的情况进行了说明。但是，并不限于此，只要在顶板10形成至少1个开口部18就可以。开口部18的数量也可以是3个以上。盖部19的数量只要根据开口部18的数量决定就可以。

在上述的实施方式中，对在顶板10经由铰链部30转动自如地安装着盖部19的情况进行了说明。对盖部19由未图示的塑料螺丝紧固固定在顶板10的情况进行了说明。但是，并不限于此，也可以构成为，在顶板10以可分割的缝纫孔状形成多个狭缝，由于电弧闪光时的压力，顶板10的一部分沿着狭缝塑性变形而卷起。也可以构成为，将顶板10的一部分形成得强度比其他部位弱，由于电弧闪光时的压力，强度较弱的部位塑性变形而卷起。作为使强度变弱的手段，例如存在使顶板10的希望的部位的板厚比其他部位薄的方法。例如也存在将顶板10的希望的部位的板材设为机械强度比其他部位弱的板材的方法。

在上述的实施方式中，对铰链部30配置在顶板10的X方向两侧的情况进行了说明。对由此在盖部19开放时，盖部19从顶板10的X方向中央侧打开的情况进行了说明。但是，并不限于此，也可以构成为，在顶板10的X方向中央侧配置铰链部30，当盖部19开放时，盖部19从顶板10的X方向两侧打开。

在上述的实施方式中，对熔断器单元8将第1连结导体24a向比输入导体26靠上方伸出，将该伸出的部位作为短路引导导体27的情况进行了说明。但是，并不限于此，也可以将第1连结导体24a和短路引导导体27分体地构成。即，也可以在第1连结导体24a的上端安装沿Z方向延伸的短路引导导体27。

在上述的实施方式中，对短路引导导体27设置在熔断器单元8的第1连结导体24a的情况进行了说明。但是，并不限于此，只要设置在第1连结导体24a及挡板部7的至少任一个就可以。例如，在将短路引导导体27设置在挡板部7的情况下，以从挡板部7的顶板10或盖部19的任一个向下方突出的方式设置短路引导导体27(参照图5中的双点划线)。即使是该情况，也将短路引导导体27的前端27a与连结导体24(或从连结导体24伸出的短路引导导体27的前端27a)的间隔确保规定的绝缘距离。

在上述的实施方式中，对短路引导导体27是从Y方向观察时在Z方向上较长的长方形的板状的导体的情况进行了说明。但是，并不限于此，只要是能够引导产生电弧闪光的部位的形状就可以。

例如，如图6所示，短路引导导体27也可以具有随着朝向上方(顶板10)而逐渐形成得细的渐细部31。通过这样构成，在产生电弧闪光的情况下，能够更可靠地使电弧闪光在短路引导导体27与挡板部7之间发生。

在上述的实施方式中，对在箱体6内在前表面13的Y方向内侧设置有金属制的前表面内部罩20的情况进行了说明。对在箱体6内在后表面14的Y方向内侧设置有金属制的后表面内部罩21的情况进行了说明。但是，并不限于这些情况，只要在箱体6与熔断器单元8之间的至少一部分设置将箱体6与熔断器单元8之间分隔的内部罩，就能够缓和由于电弧闪光作用于箱体6的压力。

在上述的实施方式中，对箱体6的顶板10的高度例如是作业者的头的位置的高度的情况进行了说明。对第1连结导体24a位于作业者的大致头部，第2连结导体24b位于腹部的附近的情况进行了说明。对熔断器25配置在作业者的大致胸部的高度的情况进行了说明。但是，并不限于此，根据保护继电装置4的规格，顶板10、第1连结导体24a、熔断器25的位置可以配置在各种各样的高度、位置。

除此以外，在挡板部7处，也可以从盖部19的上方设置例如未图示的金属网等。通过这样构成，能够可靠地防止由于电弧闪光的压力而意外地损坏的内部零件的碎片飞散。

根据以上说明的至少一个实施方式，具备由箱体6的顶板10和盖部19构成的挡板部7。设置在箱体6内的熔断器单元8具备设置在第1连结导体24a中的输入导体26的与熔断器25相反侧(上方)的短路引导导体27。因此，在产生电弧闪光的情况下，通过短路引导导体27，能够使该短路引导导体27与挡板部7之间优先地产生电弧闪光。能够将由电弧闪光带来的压力经由挡板部7的开口部18向箱体6的外部排散。由此，不会为了提高箱体6的整体的机械强度而将箱体6的壁面(底面9、顶板10、侧面11、12、前表面13、后表面14)及门17无益地大型化，能够满足保护继电装置4的关于电弧闪光的规格。

由于电力转换装置2被保护继电装置4保护，所以即使在电力转换装置2的内部发生短路事故，也不会产生高能量的电弧闪光。保护继电装置4与电力转换装置2分体地设置，设置为可与电力转换装置2分离。因此，如果仅保护继电装置4就能够满足关于电弧闪光的规格，则不需要为了提高电力转换装置2整体的机械强度而无益地使电力转换装置2大型化。因此，作为电力转换系统1整体，能够容易地满足关于电弧闪光的规格，并且能够使系统整体小型化。能够仅通过根据电力转换装置2的规格而变更保护继电装置4的规格，容易地满足作为电力转换系统1整体的关于电弧闪光的规格。

熔断器单元8的连结导体24朝向比输入导体26靠上方伸出，将该伸出的部位作为短路引导导体27。该短路引导导体27在能够确保绝缘距离的范围中与顶板10(挡板部7)接近配置。通过这样构成，能够以简单的构造在挡板部7的附近可靠地产生电弧闪光。因此，能够便宜地制造保护继电装置4。

挡板部7由顶板10、形成在顶板10的开口部18和能够将开口部18开闭的盖部19构成。因此，能够对应于电弧闪光的压力将开口部18开放，能够以简单的构造容易地将由电弧闪光带来的压力向箱体6的外部排散。

挡板部7配置在箱体6的最上部。换言之，挡板部7的高度例如是作业者的头的位置的高度。因此，即使在产生了电弧闪光的情况下，也能够使电弧闪光产生在箱体6中最容易确保安全的部位(与关于电弧闪光的规格对应的部位)。

熔断器25配置在作业者的大致胸部的高度。因此，能够提供作业者容易进行熔断器25的更换，维护性良好的保护继电装置4。

说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，不是要限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种各样的省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

标号说明

1…电力转换系统；2…电力转换装置(外部设备)；3…外部电源；4…保护继电装置；6…箱体；7…挡板部；8…熔断器单元；8U…U相单元(熔断器单元)；8V…V相单元(熔断器单元)；8W…W相单元(熔断器单元)；10…顶板(壁面)；18…开口部；19…盖部；24a…第1连结导体(连结导体)；24b…第2连结导体(连结导体)；25…熔断器；26…输入导体；27…短路引导导体；28…外部设备连接导体；31…渐细部。

Claims (7)

1.一种保护继电装置，其具备：

箱体；

挡板部，设置在所述箱体，能够将所述箱体的内外连通；以及

熔断器单元，设置在所述箱体内；

所述熔断器单元具备：

连结导体；

输入导体，与所述连结导体连接并输入外部电源；

熔断器，与所述连结导体连接；以及

外部设备连接导体，连接在所述连结导体中的所述熔断器的与所述输入导体相反侧，并且与外部设备连接；

所述保护继电装置具备短路引导导体，所述短路引导导体设置在所述连结导体中的所述输入导体的与所述熔断器相反侧、以及所述挡板部中的至少任一个，朝向另一个突出。

2.如权利要求1所述的保护继电装置，其中，

所述短路引导导体设置在所述输入导体的与所述熔断器相反侧，与所述挡板部接近配置。

3.如权利要求1或2所述的保护继电装置，其中，

所述短路引导导体具有随着朝向所述另一个而逐渐形成得细的渐细部。

4.如权利要求1～3中任一项所述的保护继电装置，其中，

所述挡板部具备：

壁面；

开口部，形成在所述壁面；以及

盖部，相对于所述壁面可转动地设置，将所述开口部封闭。

5.如权利要求1～4中任一项所述的保护继电装置，其中，

所述保护继电装置具备设置在所述箱体与所述熔断器单元之间的至少一部分并且将所述箱体与所述熔断器单元之间分隔的内部罩。

6.如权利要求1～5中任一项所述的保护继电装置，其中，

所述挡板部配置在所述箱体的最上部。

7.一种电力转换系统，其具备：

权利要求1～5中任一项所述的保护继电装置；以及

作为所述外部设备的电力转换装置，经由所述保护继电装置与所述外部电源连接。

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