CN111900063A - 一种大电流熔断器装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大电流熔断器装置及其制备方法，包括：两个变截面熔体，两个所述变截面熔体并联设置；分别设置在两个所述变截面熔体外圈的熔管；与所述熔管及变截面熔体上下端相连的母排。本发明结构简单，经汇流后的4000～5000A的直流电路加装此熔断器装置后具备了短路保护功能，而且该装置生产周期短，提高了储能系统中直流汇流柜的长期稳定运行，确保了储能系统的可靠性，减轻了运维的日常维护成本，对储能系统的长期可靠运行起到了很好的促进作用。

Description

一种大电流熔断器装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及新能源储能电网领域，具体是一种大电流熔断器装置及其制备方法。

背景技术

近年来随着国家对新能源发展的支持，最近这几年新能源产品取得了快速的发展，作为新能源系统的一个重要发展方向，储能系统也得到了长足的发展。尤其今年国家能源局出台政策，所有新能源发电项目包括光伏发电、风电均需要配备一定规模的储能设备作为削峰平谷的配套设施与新能源发电项目一起设计、建造，否则项目将得不到国家能源局与发改委的批准。储能系统是由许多的储能电池经汇流后，通过储能逆变器与电网连接的系统。在这个系统中电池的电量输出均为直流的，经汇流组合后，电压能达到DC1000V至DC1500V，电流能达到4000-5000A。但是在给用电设备提供过载、短路保护方面，因为大电流熔断器的生产制作需要在一个熔管内排布多条变截面熔体，以满足高电压大电流的要求，电流越大，熔断器的外形尺寸越大，电压越高，熔断器的长度越长，这样一来，就对变截面熔体的焊接、排布方式，以及熔管的材质、尺寸和结构方式提出了更高的要求，使得变截面熔体的排布密度越来越大，难度越来越高，散热越来越困难，熔管的烧制难度也越来越大，成本越来越高。在尚未克服技术难度，或者因此导致产品成本相当高时，目前行业内采用较多的解决方案是将多个低电流的熔断器并联在线路上使用(如将4个额定电流500A的熔断器并联在一起满足额定电流2000A的用电设备保护使用要求，将6个600A的熔断器并联在一起满足额定电流3500A的使用要求)，但这种多个熔断器并联在一起安装使用方案对工艺要求过高，易产生承载电流不一致的现象，易损坏熔断器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大电流熔断器装置及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大电流熔断器装置及其制备方法，包括：

两个变截面熔体，两个所述变截面熔体并联设置；

分别设置在两个所述变截面熔体外圈的熔管；

与所述熔管及变截面熔体上下端相连的母排。

作为本发明进一步的方案：所述熔管与变截面熔体间设置有灭弧介质，所述灭弧介质为经过特殊化学处理的高纯度石英砂及特殊化学物质。

作为本发明进一步的方案：所述变截面熔体由纯度为99.99％的银片制成。

作为本发明进一步的方案：所述熔管的材料为95#陶瓷。

作为本发明进一步的方案：还包括微动开关，其设置在所述熔管远离所述散热通道的一侧，用于反馈熔断信号至后台。

作为本发明进一步的方案：所述母排上设置有若干个外引触头，两个并联在所述母排上的所述熔管间形成有能够散热的散热通道。

作为本发明进一步的方案：所述外引触头为接线孔，其设置在所述散热通道上端及下端的所述母排上。

作为本发明进一步的方案：应用电压为DC1000V-DC1500V，应用电流为4000A-5000A。

一种根据上述任一项所述的大电流熔断器装置的制备方法，包括如下步骤：

熔体制作：使用银含量99.99％以上的银片，通过机床加工厚度宽度合适的熔体；

熔管制作：以氧化铝粉末为主料，加入适量Mgo、SiO2、CaO、Na2O共同混合后干压成型烧结后得到；

母排制作：通过母排加工机对铜母排进行加工，加工成中部开设有三个接线孔的四角为圆角的矩形，所述圆角的弧度与所述熔管一致，得到上、下端母排；

高纯度石英砂制作：通过磁选、浮选、酸浸联合的复合工艺对石英砂进行提纯,获得高纯度石英砂；

组装：将熔体装入熔管内，将熔体及熔管一端焊接在母排上，两个装有熔体的熔管并联焊接在母排上，向熔管及熔体之间的空隙填满高纯度石英砂及六氟化硫惰性气体，填充完毕后，将熔体及熔管的另一端焊接上母排，焊接完成后在熔管的外侧装上微动开关。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构新颖，具体由纯度达99.99％的纯银片制成变截面熔体，然后将此变截面熔体封装于高强度的95#陶瓷熔管中，熔管中填充了经特殊化学处理过的高纯度石英砂和特殊化学物质组成的灭弧介质，变截面熔体的两端采用点焊与触头牢固电连接，考虑到导体的电阻率和散热需求，将大电流分成两部分并联在一起实现通断大电流的目的。其中银片具有良好的电传输特性，导电率高、电阻率小、电气性能好，石英砂与特殊化学物质组成的灭弧介质灭弧性能高，可达到50KA的分段能力，并联结构的设计又预防了因无限加大电流承载率引起的散热问题无法解决的现象。经汇流后的4000～5000A的直流电路加装此熔断器装置后同样具备了短路保护功能，而且该装置生产周期短。提高了储能系统中直流汇流柜的长期稳定运行，确保了储能系统的可靠性，减轻了运维的日常维护成本，对储能系统的长期可靠运行起到了很好的促进作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明的俯视图。

图中：1-变截面熔体、2-灭弧介质、3-熔管、4-母排、5-外引触头、6-散热通道、7-微动开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明实施例中，一种大电流熔断器装置及其制备方法，包括两个变截面熔体1，两个所述变截面熔体并联设置；分别设置在两个所述变截面熔体1外圈的熔管3；与所述熔管3及变截面熔体1上下端相连的母排4。

一种大电流熔断器装置的制备方法，包括如下步骤：熔体制作：使用银含量99.99％以上的银片，通过机床加工厚度宽度合适的熔体；熔管制作：以氧化铝粉末为主料，加入适量Mgo、SiO2、CaO、Na2O共同混合后干压成型烧结后得到；母排制作：通过母排加工机对铜母排进行加工，加工成中部开设有三个接线孔的四角为圆角的矩形，所述圆角的弧度与所述熔管一致，得到上、下端母排；高纯度石英砂制作：通过磁选、浮选、酸浸联合的复合工艺对石英砂进行提纯,获得高纯度石英砂；组装：将熔体装入熔管内，将熔体及熔管一端焊接在母排上，两个装有熔体的熔管并联焊接在母排上，向熔管及熔体之间的空隙填满高纯度石英砂及六氟化硫惰性气体，填充完毕后，将熔体及熔管的另一端焊接上母排，焊接完成后在熔管的外侧装上微动开关。

具体的，所述变截面熔体1由纯度为99.99％的银片制成，所述变截面熔体1的上下端延伸有凸缘，两个所述变截面熔体1并联设置，银片具有良好的电传输特性，导电率高、电阻率小、电气性能好，考虑到导体的电阻率和散热需求，将大电流分成两部分并联在一起实现通断大电流的目的，并联结构的设计又预防了因无限加大电流承载率引起的散热问题无法解决的现象。在大电流的情况下，所述变截面熔体1窄处的温度上升较快，所以窄处首先达到熔点而熔断。使电弧按熔体狭窄处分成几段，这时每一电弧的电压都较低，电弧也就容易熄灭。另外，熔体熔断时，截面大的熔体因自重而掉下，可造成较大的空间间隙，也有利于灭弧。可以根据不同的要求改变变截面熔体1的形状,而得到满意的保护特性,满足特殊性需要。变截面熔体的具体形状和尺寸,一般是通过多次反复试验的方法来确定的，具备特定性、适应性强。

具体的，所述熔管3的材料为95#陶瓷，该型号陶瓷强度较高，所述熔管3为上下开口的，所述熔管3与所述变截面熔体1等高。

具体的，所述熔管3与变截面熔体1间设置有灭弧介质2，所述灭弧介质2为采用化学处理得到的高纯度石英砂以及六氟化硫惰性气体，通过磁选、浮选、酸浸联合的复合工艺对石英砂进行提纯,大大降低石英砂精矿中的杂质含量,获得高纯度石英砂，通过酸浸的化学处理进一步除杂，经过这三段工艺联合,显著提高了石英砂的纯度，六氟化硫惰性气体，其具备很强的绝缘性能，达到灭弧的效果。高纯度石英砂以及六氟化硫惰性气体组成的灭弧介质2灭弧性能高，可达到50KA的分段能力。

具体的，所述母排4上设置有若干个外引触头5，两个并联在所述母排4上的所述熔管3间形成有能够散热的散热通道6，所述母排4为T2材质，铜含量99.99％以上，所述母排4焊接设置在所述熔管3及变截面熔体1上下端，所述母排4与所述熔管3及变截面熔体1相连。

具体的，所述外引触头5为接线孔，其设置在所述散热通道6上端及下端的所述母排4上，用于连接电缆线。

具体的，所述散热通道6为两个熔管3并联在所述母排两端形成的空间，有利于熔断器的散热。

具体的，还包括微动开关7，其设置在所述熔管3远离所述散热通道6的一侧，若出现熔断的情况可通过所述微动开关7反馈熔断信号至后台保护装置，提醒运行维护人员。

具体的，经试验，本发明通过6倍的过载电流时在6秒内熔断、通过12倍的过载电流时在0.02秒内熔断、通过20倍的过载电流时在0.005秒内熔断，能够很好的实现短路保护功能。

本发明结构新颖，运行稳定，本发明在使用时，将本发明通过外引触头5连接在电路中即可。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种大电流熔断器装置及其制备方法，其特征在于，包括：

两个变截面熔体(1)，两个所述变截面熔体并联设置；

分别设置在两个所述变截面熔体(1)外圈的熔管(3)；

与所述熔管(3)及变截面熔体(1)上下端相连的母排(4)。

2.根据权利要求1所述的一种大电流熔断器装置及其制备方法，其特征在于，所述熔管(3)与变截面熔体(1)间设置有灭弧介质(2)，所述灭弧介质(2)为经过磁选、浮选、酸浸处理的高纯度石英砂及六氟化硫惰性气体。

3.根据权利要求1所述的一种大电流熔断器装置及其制备方法，其特征在于，所述变截面熔体(1)由纯度为99.99％的银片制成。

4.根据权利要求1所述的一种大电流熔断器装置及其制备方法，其特征在于，所述熔管(3)的材料为95#陶瓷。

5.根据权利要求1所述的一种大电流熔断器装置及其制备方法，其特征在于，还包括微动开关(7)，其设置在所述熔管(3)远离所述散热通道(6)的一侧，用于反馈熔断信号至后台。

6.根据权利要求1所述的一种大电流熔断器装置及其制备方法，其特征在于，所述母排(4)上设置有若干个外引触头(5)，两个并联在所述母排(4)上的所述熔管(3)间形成有能够散热的散热通道(6)。

7.根据权利要求6所述的一种大电流熔断器装置及其制备方法，其特征在于，所述外引触头(5)为接线孔，其设置在所述散热通道(6)上端及下端的所述母排(4)上。

8.根据权利要求1所述的一种大电流熔断器装置及其制备方法，其特征在于，应用电压为DC1000V-DC1500V，应用电流为4000A-5000A。

9.根据权利要求1-8所述的一种大电流熔断器装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

熔体制作：使用银含量99.99％以上的银片，通过机床加工厚度宽度合适的熔体；

熔管制作：以氧化铝粉末为主料，加入适量Mgo、SiO2、CaO、Na2O共同混合后干压成型烧结后得到；

母排制作：通过母排加工机对铜母排进行加工，加工成中部开设有三个接线孔的四角为圆角的矩形，所述圆角的弧度与所述熔管一致，得到上、下端母排；

高纯度石英砂制作：通过磁选、浮选、酸浸联合的复合工艺对石英砂进行提纯,获得高纯度石英砂；

组装：将熔体装入熔管内，将熔体及熔管一端焊接在母排上，两个装有熔体的熔管并联焊接在母排上，向熔管及熔体之间的空隙填满高纯度石英砂及六氟化硫惰性气体，填充完毕后，将熔体及熔管的另一端焊接上母排，焊接完成后在熔管的外侧装上微动开关。

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