CN117220077A - 一种灭弧室及光伏连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连接器技术领域，特别涉及一种灭弧室及光伏连接器，灭弧室包括密闭的绝缘壳体，还包括设置在绝缘壳体内部的多级过渡结构，多级过渡结构包括多个导电件和多个电弧引导部，多个导电件固定设置在绝缘壳体的内部，多个导电件依次排列，相邻两个导电件之间留有间隔，多个电弧引导部分别设置在相邻两个导电件之间的间隔内，电弧引导部由绝缘材料制成，多个电弧引导部用于将电弧从灭弧室正极连接端方向的导电件依次引导至灭弧室负极连接端方向的导电件；灭弧室会通过多级过渡结构将电弧扩散到灭弧室中心，控制电弧扩散的范围和时间，从而避免具有反复触发的可能性，随着灭弧室跨越的时间增加，电弧能量会被消耗并转化为热能，直至熄灭。

Description

一种灭弧室及光伏连接器

技术领域

本发明涉及连接器技术领域，特别涉及一种灭弧室及光伏连接器。

背景技术

随着全球对可再生能源的需求不断增加，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，逐渐受到人们的青睐。在光伏电站中，光伏连接器作为光伏电池板之间连接的关键部件，其质量和可靠性对光伏发电系统的运行效率和安全性具有至关重要的影响。

在光伏发电系统中，其直流端，由于组件电压叠加，一串组件电路往往具有600V～1000V左右的高电压。当直流电路中出现线缆连接老化、连接器故障、型号不匹配、虚接或当极性相反的两个导体靠得很近，而两根电线之间的绝缘失效时，在高电压的作用下，就很有可能产生电弧，光伏连接器在拔插时也会产生接触的电弧，产生的电弧如果不能及时被消灭掉，就可能会产生明火，造成火灾。

现有技术能实现保护连接器的方法是通过在连接器里加装保险丝，保险丝在电流过大时能够切断电路，但是并不能够起到灭弧的作用，不能解决电弧引发的电路连接件着火的问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供的一种灭弧室及光伏连接器，能够有效地降低带电插拔产生的电弧现象，避免安全事故的发生，并优化组件连线的稳定性和电压传输的可靠性。

本发明提供的一种灭弧室，包括密闭的绝缘壳体，还包括设置在绝缘壳体内部的多级过渡结构，所述多级过渡结构包括：

多个导电件，固定设置在绝缘壳体的内部，所述多个导电件依次排列，相邻两个导电件之间留有间隔，位于最前端的导电件连接有灭弧室正极连接端，位于最后端的导电件连接有灭弧室负极连接端；

多个电弧引导部，分别设置在相邻两个导电件之间的间隔内，每个电弧引导部具有两个连接端，两个连接端分别和电弧引导部两侧对应的导电件固定连接，所述电弧引导部由绝缘材料制成，多个电弧引导部用于将电弧从灭弧室正极连接端方向的导电件依次引导至灭弧室负极连接端方向的导电件；

电弧经过多个导电件和多个电弧引导部逐级流转分散从而熄灭。

优选的，所述多个导电件包括灭弧电极、引导电极、辅助电极，所述灭弧电极的两侧分别设置有至少一个引导电极，所述引导电极背离灭弧电极的一侧设置有至少一个辅助电极，位于最前端的辅助电极连接灭弧室正极连接端，位于最后端的辅助电极连接灭弧室负极连接端，所述辅助电极为环形，引导电极为盘形，灭弧电极为柱形。

优选的，所述灭弧电极的厚度大于引导电极的厚度，引导电极的厚度大于辅助电极的厚度。

优选的，所述相邻两个导电件之间的间隔宽度相同。

优选的，每个电弧引导部包括至少两个绝缘体，至少两个绝缘体均布设置在相邻两个导电件之间的间隔内，所述绝缘体为喇叭口形，绝缘体具有一个大端、一个小端，所有绝缘体的大端均朝向灭弧室正极连接端设置，绝缘体的大端的端面均与其靠近灭弧室正极连接端一侧的导电件固定连接，小端的端面均与其靠近灭弧室负极连接端一侧的导电件固定连接。

优选的，所述绝缘壳体内部填充灭弧气体，用于抑制和冷却电弧。

一种光伏连接器，包括第一绝缘座，所述第一绝缘座上设置有第一连接头和第二连接头，还包括灭弧室，所述灭弧室设置在第一绝缘座的内部，灭弧室正极连接端和第一连接头电连接，灭弧室负极连接端和第二连接头电连接。

优选的，第一绝缘座内部设置有熔断器，所述熔断器具有正极连接端和负极连接端，所述正极连接端和第一连接头电连接，所述负极连接端和第二连接头电连接。

优选的，所述第一连接头和第二连接头均为连接母头，还包括两个第二绝缘座，第二绝缘座上设置有连接公头，连接公头与对应的连接母头插接匹配，连接公头用于和光伏线缆电连接，所述第二绝缘座内固定设置有抗拉件，所述抗拉件用于和光伏线缆固定连接，使光伏线缆被拉动时连接公头和连接母头仍保持紧密连接。

优选的，所述连接母头具有至少三个触点，连接公头也具有至少三个触点，连接公头与连接母头插接匹配，使连接公头和连接母头上的触点对应连接。

与现有技术相比，本发明提供的一种灭弧室及光伏连接器，其有益效果是：

1、本发明通过在绝缘壳体内设置多级过渡结构，能够有效地承受高压和大电流冲击，当电路中有电弧产生时，通过电弧引导部将电弧引导至经过多个导电件，多个导电件对将电压逐渐降低至安全值，减小电弧的能量，防止故障扩散和二次爆发，通过多个绝缘的电弧引导部将导电件分离，能够增大电弧行程长度并且减缓电弧速度，电弧经过多个导电件和多个电弧引导部逐级流转分散从而熄灭，起到灭弧的效果，避免了电弧引起的火灾等安全事故。

2、本发明将辅助电极为环形，电流可以通过环形电极的周围环绕，增加电弧与辅助电极的接触面积，提高电弧的灭除效果。将灭弧电极的厚度大于引导电极的厚度，引导电极的厚度大于辅助电极的厚度，可以改变电流在不同电极上的分布情况。不同厚度的电极可以引导电流集中在特定的区域，从而实现对电弧的控制和限制。较薄的电极可能更容易受到电弧的影响，有助于启动和维持电弧，较厚的电极可能具有更好的耐热性和耐压性，能够更有效地抑制和灭弧。

3、本发明将电弧引导部设置为喇叭口形状的绝缘体，能够引导电弧从绝缘体的大端向小端传导流动。

附图说明

图1为本发明灭弧室的结构示意图；

图2为本发明灭弧室的剖视图；

图3为本发明光伏连接器的结构示意图；

图4为本发明连接公头和连接母头的示意图。

附图标记说明：

1、抗拉环；2、电压检测部件；3、通信芯片；4、电流检测部件；5、导体柱；6、第一绝缘座；7、灭弧室；71、灭弧室正极连接端；72、绝缘壳体；73、辅助电极；74、绝缘体；75、引导电极；76、灭弧电极；77、灭弧室负极连接端；8、熔断器；9、第二绝缘座；10、连接公头；11、连接母头。

具体实施方式

下面结合附图1至图4，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1

如图1和图2所示，本发明提供的一种灭弧室，包括密闭的绝缘壳体72，还包括设置在绝缘壳体72内部的多级过渡结构，多级过渡结构包括多个导电件和多个电弧引导部，多个导电件固定设置在绝缘壳体72的内部，多个导电件依次排列，相邻两个导电件之间留有间隔，位于最前端的导电件连接有灭弧室正极连接端71，位于最后端的导电件连接有灭弧室负极连接端77；多个电弧引导部分别设置在相邻两个导电件之间的间隔内，每个电弧引导部具有两个连接端，两个连接端分别和电弧引导部两侧对应的导电件固定连接，电弧引导部由氧化铝等绝缘材料制成，多个电弧引导部用于将电弧从灭弧室正极连接端71方向的导电件依次引导至灭弧室负极连接端77方向的导电件；电弧经过多个导电件和多个电弧引导部逐级流转分散从而熄灭。

多级过渡结构能够增大电弧行程长度并且减缓电弧速度，有效地承受高压和大电流冲击，并将电压逐渐降低至安全值，减小电弧的能量，防止故障扩散和二次爆发。

电弧引导部能够将电弧从灭弧室正极连接端71方向的导电件依次引导至灭弧室负极连接端77方向的导电件，在引导的过程中，电弧能量被吸收，并向电弧引导部逐级传播和扩散，电弧不断地被分散，电弧的能量逐渐被耗散，从而实现将电弧逐步熄灭。

为了实现更好的灭弧效果，本实施例中多个导电件分别为灭弧电极76、引导电极75、辅助电极73，灭弧电极76的两侧分别设置有引导电极75，引导电极75背离灭弧电极76的一侧均设置有辅助电极73，其中一个辅助电极73连接灭弧室正极连接端71，另一个辅助电极73连接灭弧室负极连接端77，辅助电极73为圆环形，引导电极75为圆盘形，灭弧电极76为圆柱形。且圆环、圆盘、圆柱的外径相同。

设置环形的辅助电极73，使电流可以通过圆环电极的周围环绕，增加电弧与电极的接触面积，提高电弧的灭除效果。

由于不同厚度的电极可以引导电流集中在特定的区域，从而实现对电弧的控制和限制。因此，将灭弧电极76的厚度设置为大于引导电极75的厚度，引导电极75的厚度大于辅助电极73的厚度。

可以改变电流在电极上的分布情况。较薄的电极可能更容易受到电弧的影响，有助于启动和维持电弧。较厚的电极可能具有更好的耐热性和耐压性，能够更有效地抑制和灭弧。

为了电弧传导过程中的稳定性，相邻两个导电件之间的间隔宽度相同。

为了限制电弧的扩散和干扰范围，每个电弧引导部包括至少两个绝缘体74，至少两个绝缘体74均布设置在相邻两个导电件之间的间隔内，绝缘体74为喇叭口形，绝缘体74具有一个大端、一个小端，所有绝缘体74的大端均朝向灭弧室正极连接端71设置，绝缘体74的大端的端面均与其靠近灭弧室正极连接端71一侧的导电件固定连接，小端的端面均与其靠近灭弧室负极连接端77一侧的导电件固定连接。

绝缘体74虽然本身不导电，但它们可以在电弧发生时帮助引导电弧在其周围形成一条路径，限制电弧的扩散和干扰范围。

进一步地，绝缘壳体72内部填充灭弧气体，灭弧气体可以选择硫化氢气体、二氧化碳气体或氮气，用于抑制和冷却电弧。

工作原理

本实施例提供的一种灭弧室，在使用时，当有电弧产生时，电弧从灭弧室正极连接端71引入，由多个导电件和多个电弧引导部组成的多级过渡结构能够增大电弧行程长度并且减缓电弧速度，电弧引导部能够将电弧从灭弧室正极连接端71方向的导电件依次引导至灭弧室负极连接端77方向的导电件，在引导的过程中，电弧能量被吸收，并向电弧引导部逐级传播和扩散，电弧不断地被分散，电弧的能量逐渐被耗散，从而实现将电弧逐步熄灭。

实施例2

在实施例1的基础上，如图3和图4所示，本实施例提供的一种光伏连接器，包括第一绝缘座6，第一绝缘座6上设置有第一连接头和第二连接头，还包括灭弧室7，灭弧室7设置在第一绝缘座6的内部灭弧室正极连接端71和第一连接头电连接，灭弧室负极连接端77和第二连接头电连接。

灭弧室正极连接端71通过导体柱5和第一连接头连接，灭弧室负极连接端77通过导体柱5和第二连接头连接。导体柱与连接头连接，既不会影响灭弧效果，又可以达到更好的连接效果。同时增大接触面积，可以更大程度地降低接触电阻，减少能量损耗。也可以起到固定的作用。

当光伏连接器发生电弧时，电弧能量将被灭弧室结构吸收，并向多级过度结构中逐级传播和扩散。

安装灭弧室相对于普通连接器在电流传输方面有着更低的连接阻抗，并且连接紧密，对防止光伏组件接口松动和脱落、提高光伏系统耐久性和稳定性具备明显的优势。

为了避免电气设备意外启动、引起短路故障、火灾等危险，在第一绝缘座6内部设置有熔断器8，熔断器8和灭弧室并联，熔断器8具有正极连接端和负极连接端，正极连接端和第一连接头电连接，负极连接端和第二连接头电连接。

熔断器8与灭弧室7配合使用，当灭弧室不能防止电弧引起的潜在危险时，熔断器可以及时切断故障，避免故障蔓延，从而防止电流过载或短路产生危险。当电弧产生时，灭弧室会将电弧扩散到灭弧室中心。这样可以控制电弧扩散的范围和时间，从而避免具有反复触发的可能性。随着灭弧室跨越的时间增加，电弧能量会被消耗并转化为热能，直至熄灭。此时，熔断器会自动感应到电路中的异常电流，并通过切断电路中心实现快速断开。

为了进一步防止电弧的产生，第一连接头和第二连接头均为连接母头11，还包括两个第二绝缘座9，第二绝缘座9上设置有连接公头10，连接公头10与对应的连接母头11插接匹配，连接公头10用于和光伏线缆电连接，第二绝缘座9内固定设置有抗拉件1，抗拉件1用于和光伏线缆固定连接，使光伏线缆被拉动时连接公头10和连接母头11仍保持紧密连接。

抗拉件1能够防止导线被拉扯时造成接线公母头松动造成接触不良等问题防止电弧的产生。

进一步地，连接母头11具有至少三个触点，连接公头10也具有至少三个触点，连接公头10与连接母头11插接匹配，使连接公头10和连接母头11上的触点对应连接。

使用多个触点构建电路连接，能够使电流分布更加均匀，从而降低了接触电阻、防止接触松动等导致的局部高温现象，防止电弧产生，降低电气设备的损耗和老化。此外，多个触点也能提高可靠性和稳定性，增强了连接件承受工作电流和环境冲击的能力，减少电气故障的风险。同时，插头由绝缘材料覆盖，插拔时有效保证工作人员安全。

在本实施例中，第一绝缘座6内部设置有电流检测部件4和电压检测部件2，电流检测部件4和电压检测部件2位于导体柱5的一侧，且电流检测部件4和电压检测部件2和导体柱5之间均存在间隙，间隙内填充绝缘材料。

进一步地，第一绝缘座6内部设置通信芯片3，通信芯片3与电压检测部件2、电流检测部件4信号连接。

电压检测部件2和电流检测部件4负责测量导体柱5的直流电压、电流值，电压检测部件2、电流检测部件4均与通信芯片3通讯连接，数据通过通信芯片3实现数据传输。将电压电流传感器模块直接集成在光伏连接器内部，在不需要额外连线和接口的情况下，即可实现对直流电流的测量和监控。同时不会影响光伏电池板的输出功率，有利于提高电站成本效益，缩短试运行时间，并为后期运行维护提供更准确、快捷的数据参考。该专利可广泛应用于太阳能发电、风力发电及其它直流电力输配等领域，促进新能源应用和产业化发展。

电压检测部件2选择电压传感器、电流检测部件4选择电流传感器，电压传感器、电流传感器和导体柱5的间隙由绝缘材料填充，传感器外部设有屏蔽层，不会影响数据传输，并且使测量结果更加准确。

为了提高安全性，第二绝缘座9靠近连接公头10的一端设置有防水套筒，防水套筒与第二绝缘座螺纹连接。防水套筒通过螺纹安装在第一绝缘座上，相比于卡扣结构更易安装与拆卸，同时相比于卡扣结构，防止结构老化造成的拆卸困难，避免拆卸时造成结构损坏。

使用方法或工作原理

本发明的一种光伏连接器，使用时，将第二绝缘座9上的连接公头10与第一绝缘座6上的连接母头11紧密插接，通过转动防水套筒将防水套筒与第二绝缘座9和第一绝缘座6密封连接，当电弧产生时，灭弧室会通过多级过渡结构将电弧扩散到灭弧室中心，控制电弧扩散的范围和时间，从而避免具有反复触发的可能性。随着灭弧室跨越的时间增加，电弧能量会被消耗并转化为热能，直至熄灭，与此同时，熔断器会自动感应到电路中的异常电流，并通过切断电路中心实现快速断开，进一步保护连接电路的安全性。

以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种灭弧室，包括密闭的绝缘壳体(72)，其特征在于，还包括设置在绝缘壳体(72)内部的多级过渡结构，所述多级过渡结构包括：

多个导电件，固定设置在绝缘壳体(72)的内部，所述多个导电件依次排列，相邻两个导电件之间留有间隔，位于最前端的导电件连接有灭弧室正极连接端(71)，位于最后端的导电件连接有灭弧室负极连接端(77)；

多个电弧引导部，分别设置在相邻两个导电件之间的间隔内，每个电弧引导部具有两个连接端，两个连接端分别和电弧引导部两侧对应的导电件固定连接，所述电弧引导部由绝缘材料制成，多个电弧引导部用于将电弧从灭弧室正极连接端(71)方向的导电件依次引导至灭弧室负极连接端(77)方向的导电件；

电弧经过多个导电件和多个电弧引导部逐级流转分散从而熄灭。

2.如权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，所述多个导电件包括灭弧电极(76)、引导电极(75)、辅助电极(73)，所述灭弧电极(76)的两侧分别设置有至少一个引导电极(75)，所述引导电极(75)背离灭弧电极(76)的一侧设置有至少一个辅助电极(73)，位于最前端的辅助电极(73)连接灭弧室正极连接端(71)，位于最后端的辅助电极(73)连接灭弧室负极连接端(77)，所述辅助电极(73)为环形，引导电极(75)为盘形，灭弧电极(76)为柱形。

3.如权利要求2所述的一种灭弧室，其特征在于，所述灭弧电极(76)的厚度大于引导电极(75)的厚度，引导电极(75)的厚度大于辅助电极(73)的厚度。

4.如权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，所述相邻两个导电件之间的间隔宽度相同。

5.如权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，每个电弧引导部包括至少两个绝缘体(74)，至少两个绝缘体(74)均布设置在相邻两个导电件之间的间隔内，所述绝缘体(74)为喇叭口形，绝缘体(74)具有一个大端、一个小端，所有绝缘体(74)的大端均朝向灭弧室正极连接端(71)设置，绝缘体(74)的大端的端面均与其靠近灭弧室正极连接端(71)一侧的导电件固定连接，小端的端面均与其靠近灭弧室负极连接端(77)一侧的导电件固定连接。

6.如权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，所述绝缘壳体(72)内部填充灭弧气体，用于抑制和冷却电弧。

7.一种光伏连接器，包括第一绝缘座(6)，所述第一绝缘座(6)上设置有第一连接头和第二连接头，其特征在于，还包括权利要求1-6任一所述的灭弧室(7)，所述灭弧室(7)设置在第一绝缘座(6)的内部，灭弧室正极连接端(71)和第一连接头电连接，灭弧室负极连接端(77)和第二连接头电连接。

8.如权利要求7所述的一种光伏连接器，其特征在于，所述第一连接头和第二连接头均为连接母头(11)，还包括两个第二绝缘座(9)，第二绝缘座(9)上设置有连接公头(10)，连接公头(10)与对应的连接母头(11)插接匹配，连接公头(10)用于和光伏线缆电连接，所述第二绝缘座(9)内固定设置有抗拉件(1)，所述抗拉件(1)用于和光伏线缆固定连接，使光伏线缆被拉动时连接公头(10)和连接母头(11)仍保持紧密连接。

9.如权利要求8所述的一种光伏连接器，其特征在于，所述连接母头(11)具有至少三个触点，连接公头(10)也具有至少三个触点，连接公头(10)与连接母头(11)插接匹配，使连接公头(10)和连接母头(11)上的触点对应连接。

10.如权利要求7所述的一种光伏连接器，其特征在于，第一绝缘座(6)内部设置有熔断器(8)，所述熔断器(8)具有正极连接端和负极连接端，所述正极连接端和第一连接头电连接，所述负极连接端和第二连接头电连接。