CN202797612U - 一种电力设备和电力设备中的熔断器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及领域电力技术，特别涉及一种电力设备和电力设备中的熔断器。一种电力设备，包括汇流负母排和汇流正母排，至少两个功率模块，以及每一个功率模块配置的一组第一熔断器和第二熔断器，每一个功率模块的负极接线端通过第一熔断器连接汇流负母排，正极接线端通过第二熔断器连接汇流正母排。这样当任何一个功率模块发生故障时，熔断器中的熔丝过电流熔断，将故障的功率模块从主回路上断开，不影响其它功率模块的正常运行，从而实现电力设备的自动降额运行。

Description

一种电力设备和电力设备中的熔断器

技术领域

本实用新型涉及领域电力技术，特别涉及一种电力设备和熔断器。 

背景技术

目前，在风能变流器尤其在大功率风能变流器中，功率模块作为核心部分，一般采用多个功率模块并联来实现不同的功率等级。在风场运用中，风能变流器的停机会带来很大的经济损失。而风能变流器停机的主要原因之一是功率模块的损坏，功率模块损坏后，然后更换备用的功率模块。 

现有风能变流器中，一般将多个功率模块分为多组，每组包括至少两个功率模块，每组的功率模块先组装配为一个整体，再装进风能变流器中，直流侧采用母排并联在一起，这样的设计带来以下问题： 

各组功率模块中包含的功率模块个数是固定的，需要装配成组后才能安装，不方便根据所需的功率大小灵活调整需要并联的功率模块个数，因此不具备很好的功率扩展性； 

每一组功率模块中，如果其中任何一个功率模块故障，故障功率模块无法及时脱离回路，导致停机。并且由于一组功率模块是装配在一起的，维修时只能停机将整组功率模块全部拆下，无法实现风能变流器的自动降额运行；而且即使其中有的功率模块可以单独拆卸下来，但由于功率模块的水路不独立，剩余的功率模块仍然无法重新投入运行； 

还是由于每组的功率模块是组装为一个整体的，需要专业人员将该组功率模块整个拆卸下来后再更换故障的功率模块，操作难度很大，而且非常不方便。并且风能发电通常地处偏僻，专业人员无法及时赶到，长时间的停机造成很大的经济损失。 

上述以风能变流器为例说明现有技术存在的问题，除风能变流器外，其它 变流器，或者变频器等具有多个并联功率模块的电力设备都存在上述问题。 

实用新型内容

本实用新型提供一种电力设备以及熔断器，以提高电力设备的功率扩展性，能够实现功率模块故障时电力设备的降额运行。 

一种电力设备，包括汇流负母排和汇流正母排，还包括：至少两个功率模块，以及为每一个功率模块配置的一组第一熔断器和第二熔断器，每一个功率模块的负极接线端通过第一熔断器连接汇流负母排，正极接线端通过第二熔断器连接汇流正母排。 

较佳的，每一个第一熔断器与功率模块的负极接线端之间通过一个第一转接排连接；每一个第二熔断器与功率模块的正极接线端之间通过一个第一转接排连接。 

进一步，每一个第一转接排具有Z型结构，一端通过螺钉连接第一熔断器的一个接线端或第二熔断器，另一端通过螺钉连接功率模块的正极接线端或负极接线端的中部。 

较佳的，每一个第一熔断器和汇流负母排之间通过一对第二转接排连接，每一个第二转接排分别具有互相垂直的两部分，其中一个的一部分连接第一熔断器，另一个的一部分连接汇流负母排，两个第二转接排分别剩余的另一部分通过螺钉对应连接； 

每一个第二熔断器和汇流正母排之间通过一对第二转接排连接，每一个第二转接排分别具有互相垂直的两部分，其中一个的一部分连接第二熔断器，另一个的一部分连接汇流正母排，两个第二转接排分别剩余的另一部分通过螺钉对应连接。 

较佳的，每一个功率模块的负极接线端为条形接线端，与第一熔断器的连接位置位于条形接线端的中部，以及每一个功率模块的正极接线端为条形接线端，与第二熔断器的连接位置位于条形接线端的中部；在汇流负 母排的长度方向上，与各个第一熔断器分别连接的第一连接位置间隔相同的间距依次排列，以及在汇流正母排的长度方向上，与各个第二熔断器分别连接的第二连接位置间隔相同的间距依次排列，相邻两个第一连接位置之间的间距和相邻两个第二连接位置之间的间距相等。 

汇流负母排和汇流正母排间隔设定距离平行排列，且任何一个所述第一连接位置与相距最近的所述第二连接位置之间的距离，大于汇流负母排和汇流正母排之间的距离；至少两个功率模块在汇流负母排和汇流正母排下方沿其长度方向等间距并列排列，各个第一熔断器分别在其连接的功率模块上方沿汇流负母排长度方向等间距排列，各个第二熔断器分别在其连接的功率模块上方沿汇流正母排长度方向等间距排列。 

本实用新型还提供一种熔断器，包括：熔断器本体，位于所述熔断器本体两端的第一接线端和第二接线端，以及第一转接排，所述第一转接排一端连接第一接线端，另一端探出熔断器侧面并具有电连接结构。 

进一步，还包括第二转接排，所述第二转接排具有连接第二接线端的第一部分，以及向远离熔断器方向折弯并和第一部分垂直且具有电连接结构的第二部分。 

第二种熔断器，包括：熔断器本体，位于所述熔断器本体两端的第一接线端和第二接线端，以及第二转接排，所述第二转接排具有连接第二接线端的第一部分，以及向远离熔断器方向折弯并和第一部分垂直且具有电连接结构的第二部分。 

本实用新型提供的电力设备中，在各个功率模块的直流侧，正极接线端和汇流正母排之间加装一个熔断器，以及负极接线端和汇流正母排之间加装一个熔断器，各个功率模块通过正负极接线端的熔断器并联汇流正负母排之间。这样当任何一个功率模块发生故障时，熔断器中的熔丝过电流熔断，将故障的功率模块从主回路上断开，不影响其它功率模块的正常运行，从而实现电力设备的自动降额运行。 

为进一步减小更换故障功率模块的难度，本实用新型还在熔断器的一个或两个接线端上增加转接排，利用转接排将接线端引到方便操作的位置，从而可以方便的拆装功率模块。 

附图说明

图1为本实用新型提供的电力设备中功率模块的安装示意图； 

图2为本实用新型提供的电力设备中功率模块安装结构的局部放大示意图； 

图3为本实用新型提供的一种熔断器的结构示意图。 

具体实施方式

有鉴于现有技术存在的问题，本实用新型提供的电力设备中，在各个功率模块的直流侧，正极接线端和汇流正母排之间加装一个熔断器，以及负极接线端和汇流正母排之间加装一个熔断器，各个功率模块通过正负极接线端的熔断器并联汇流正负母排之间。这样当任何一个功率模块发生故障时，熔断器中的熔丝过电流熔断，将故障的功率模块从主回路上断开，不影响其它功率模块的正常运行，从而实现电力设备的自动降额运行。 

为进一步减小更换故障功率模块的难度，本实用新型还在熔断器的一个或两个接线端上增加转接排，利用转接排将接线端引到方便操作的位置，从而可以方便的拆装功率模块。 

下面以具体实施例并结合附图，详细说明本实用新型提供的技术方案。 

如图1所示，本实用新型提供的电力设备包括： 

汇流负母排11和汇流正母排12； 

至少两个功率模块20，以及为每一个功率模块20配置的一组第一熔断器31和第二熔断器32，每一个功率模块20的负极接线端通过第一熔断器31连接汇流负母排11，正极接线端通过第二熔断器32连接汇流正母排12。 

如图1所示，为方便操作，在一个具体示例中，每一个第一熔断器31与功率模块20的负极接线端之间通过一个第一转接排40连接；每一个第二熔断器32与功率模块20的正极接线端之间通过一个第一转接排40连接。第一转接排40的形式可以根据熔断器与功率模块之间的位置关系确定，例如可以是具有Z型结构的转接排，Z型结构一端通过螺钉连接第一熔断器31的一个接线端或第二熔断器32，另一端通过螺钉连接功率模块20的正极接线端或负极接线端的中部。 

如图1所示，为方便操作，每一个第一熔断器31和汇流负母排11之间也可以通过一对第二转接排(511,512)连接，每一个第二转接排(511,512)分别具有互相垂直的两部分，其中一个的一部分连接第一熔断器31，另一个的一部分连接汇流负母排11，两个第二转接排(511,512)分别剩余的另一部分通过螺钉对应连接； 

同样，每一个第二熔断器32和汇流正母排12之间也可以通过一对第二转接排(521,522)连接，每一个第二转接排(521,522)分别具有互相垂直的两部分，其中一个的一部分连接第二熔断器32，另一个的一部分连接汇流正母排12，两个第二转接排(521,522)分别剩余的另一部分通过螺钉对应连接。 

如图1所示，采用本实用新型的技术方案，在一个具体示例中个，可以在风流变流器中形成如下布局：汇流负母排11和汇流正母排12间隔设定距离平行排列，至少两个功率模块20沿汇流正母排12和汇流负母排11的长度方向并列排列在其下方，各个第一熔断器31分别在其连接的功率模块20上方沿汇流负母排11长度方向排成一排，各个第二熔断器32分别在其连接的功率模块20上方沿汇流正母排12长度方向排成一排。这种布局下，在汇流负母排11的长度方向上，与各个第一熔断器31分别连接的第一连接位置间隔相同的间距依次排列，以及在汇流正母排12的长度方向上，与各个第二熔断器32分别连接的第二连接位置间隔相同的间距依次排列，且任何一个所述第一连接位置与相距最近的所述第二连接位置之间的距离，大于汇流负母排11和汇流正母 排12之间的距离，这样可以使第一连接位置和第二连接位置交错开分布，为给每一个熔断器留出操作空间；进而为排列整齐，至少两个功率模块20在汇流负母排11和汇流正母排12下方沿其长度方向等间距并列排列，各个第一熔断器31分别在其连接的功率模块20上方沿汇流负母排11长度方向等间距排列，各个第二熔断器32分别在其连接的功率模块20上方沿汇流正母排12长度方向等间距排列。当汇流排和熔断器之间使用一对第二转接排连接时，第一连接位置和第二连接位置通常为两个螺钉孔，例如螺钉(63,64)和螺钉(65,66)。第一连接位置例如图2所示，第一连接位置例如第二转接排512和汇流负母排11连接的两个螺钉的连接孔所在位置，第二连接位置例如第二转接排522和汇流正母排12连接的两个螺钉的连接孔所在位置。 

以电力设备通常朝向操作人员的正面为基准面，汇流负母排11和汇流正母排12位于同一水平面上，汇流负母排11可以位于汇流正母排12前方，各个第一熔断器31排列在汇流负母排11之前，各个第二熔断器32排列在汇流正母排12和汇流负母排11之间。 

上述排列局部紧凑，功率流向清晰明了，有效利用了电力设备内的空间。且当各个熔断器间隔相同距离交叉排列，正极接线端或负极接线端为条形接线端，熔断器的接线端与条形接线端的中部相连接时，可以实现汇流排分给每一个功率模块的电流基本一致，使得负荷基本均分在各个功率模块上，提高了功率密度。 

图1示例性给出三个功率模块20，并且为了图示的更为清楚，第一个功率模块和第二功率模块之间的位置空出，以第一个功率模块20为例，详细绘制了各个功率模块的安装示意图。从图1可见：在各个功率模块的直流侧，正极接线端和汇流正母排之间加装一个熔断器，以及负极接线端和汇流正母排之间加装一个熔断器，各个功率模块通过正负极接线端的熔断器并联汇流正负母排之间。这样当任何一个功率模块发生故障时，熔断器中的熔丝过电流熔断，将故障的功率模块从主回路上断开，不影响其它功率模块的正常运行，从而实现 电力设备的自动降额运行，很大程度上降低了电力设备因功率模块故障停机的概率。当在风能变流器中应用上述技术方案时，自动降额运行以及故障排除方便的特点，很好的提高了风能变流器在风场中的利用率。 

本实用新型提供的技术方案中，熔断器的接线端和汇流排之间，以及熔断器的接线端和功率模块的接线端之间，可以采用导线连接，也可以采用导电体连接，当然，全部采用导线连接时，需要对熔断器采取其它的固定措施。 

如图2所示，为图1所示结构的局部放大示意图，可以清楚的看到本实用新型在连接方式上给出的一种较佳示例，其中：针对每一个功率模块20及其连接的第一熔断器31和第二熔断器32： 

功率模块20的正极接线端和负极接线端位于功率模块20顶面，第一熔断器31和第二熔断器32位于功率模块20顶面上方； 

第一熔断器31的两个接线端分别位于其顶部和底部，顶部的接线端连接汇流负母排11，底部的接线端通过一个第一转接排40连接功率模块20的负极接线端； 

第二熔断器32的两个接线端分别位于其顶部和底部，顶部的接线端连接汇流正母排12，底部的接线端通过一个第一转接排40连接功率模块20的正极接线端。 

利用第一转接排40，可以将熔断器底部的接线端引出来，拆装熔断器时不受影响，方便操作，并且，第一转接排40可以支撑熔断器，对熔断器起到固定作用。仍参见图2所示，第一转接排40的一种较佳结构为Z型结构，前端通过螺钉连接第一熔断器31或第二熔断器32底部的接线端，尾端通过螺钉连接功率模块20的正极接线端或负极接线端的中部。这样可以使熔断器和功率模块之间保持一定的安全距离。进一步为了方便操作，利用一对第二转接排将熔断器和汇流排之间的拆装引至正面，如图2所示，针对每一个功率模块20及其连接的第一熔断器31和第二熔断器32： 

第一熔断器31顶部的接线端和汇流负母排11之间通过一对第二转接排(511,512)连接，每一个第二转接排(511,512)分别具有互相垂直的两部分，其中一个的一部分连接第一熔断器31顶部的接线端，另一个的一部分连接汇流负母排11，两个第二转接排(511,512)分别剩余的另一部分在第一熔断器31的上方通过螺钉对应连接； 

第二熔断器32顶部的接线端和汇流正母排12之间通过一对第二转接排(521,522)连接，每一个第二转接排(521,522)分别具有互相垂直的两部分，其中一个的一部分连接第二熔断器32顶部的接线端，另一个的一部分连接汇流正母排12，两个第二转接排(521,522)分别剩余的另一部分在第二熔断器32上方通过螺钉对应连接。 

每一个第一转接排利用两个螺钉(61,62)与功率模块的负极接线端连接，每一对第二转接排的第二部分也通过两个螺钉，例如螺钉(63,64)和螺钉(65,66)连接，拆装时，第一转接排和第二转接排可以预先连接到熔断器上，这样，对于每一个功率模块，只需操作六个螺钉即可方便的完成安装，不需要特别复杂的操作，对于风流变流器，可以非常灵活的根据风场情况调整需要参与运行的功率模块数量。即使在功率模块故障熔断器熔丝没有熔断的情况下，也可以非常方便的将熔断器拆除，使故障模块与主回路实现隔离，尽快恢复其它功率模块的正常运行。 

另一具体示例中，也可以只采用第二转接排，同样可以对熔断器起到固定作用，则针对每一个功率模块20及其连接的第一熔断器31和第二熔断器32： 

第一熔断器31的两个接线端分别位于其顶部和底部，底部的接线端连接功率模块20的正极接线端，顶部的接线端和汇流负母排11之间通过一对第二转接排(511,512)连接，每一个第二转接排(511,512)分别具有互相垂直的两部分，其中一个的一部分连接第一熔断器31顶部的接线端，另一个的一部分连接汇流负母排11，两个第二转接排(511,512)剩余的另一部分在第一熔断器31的上方通过螺钉对应连接； 

第二熔断器32的两个接线端分别位于其顶部和底部，底部的接线端连接功率模块20的正极接线端，顶部的接线端和汇流正母排12之间通过一对第二转接排(521,522)连接，每一个第二转接排(521,522)分别具有互相垂直的两部分，其中一个的一部分连接第二熔断器32顶部的接线端，另一个的一部分连接汇流正母排12，两个第二转接排(521,522)剩余的另一部分在第二熔断器32的上方通过螺钉对应连接。 

根据图2还可以看到，针对每一个功率模块20及其连接的第一熔断器31和第二熔断器32，第一熔断器31底部的第一转接排从其前面探出，第二熔断器32底部的第一转接排从其侧面探出，这样保证所有螺钉的操作角度都在前面，方便操作。 

第一转接排和熔断器之间，以及第二转接排与熔断器之间，可以通过螺钉连接，也可以固定焊接，两个转接排和熔断器的形成一体结构，一般需要六个螺钉就可以方便安装。 

本领域技术人员所知，第一转接排和第二转接排都应为导体，以铜排为佳。 

如图3所示，本实用新型还提供熔断器，包括熔断器本体30，位于熔断器本体30两端的第一接线端和第二接线端，熔断器还包括： 

第一转接排40，第一转接排40一端连接第一接线端，另一端探出熔断器侧面并具有电连接结构。电连接结构一般为螺钉连接所需要的孔。 

第二转接排50，第二转接排50具有连接第二接线端的第一部分，以及向远离熔断器方向折弯并和第一部分垂直且具有电连接结构的第二部分。电连接结构一般为螺钉连接所需要的孔。 

根据图3所示，熔断器本体30的第一接线端位于第一转接排40下方，通过两个螺钉和第一转接排40连接，第二接线端位于熔断器的另一端，图3所示熔断器的下方。 

第二转接排50的第二部分所在平面与第一转接排40探出的熔断器侧面可以互相垂直也可以互相平行，根据需要的操作角度选择。例如图2所示，同一 个功率模块的正负接线端所连接的两个熔断器交错排列，其中一个所连接的第一转接排40从前方探出熔断器，另一个从侧面探出熔断器，不仅为两个熔断器底部接线端的拆装都预留出了方便的操作空间，并且节约了空间，可以使各个功率模块排列更为紧密。 

在不同的实施例中，第一转接排40和第二转接排50也可以择一配置。第一转接排和熔断器之间，以及第二转接排与熔断器之间，可以通过螺钉连接，也可以固定焊接，两个转接排和熔断器的形成一体结构，一般需要六个螺钉就可以方便安装。本领域技术人员所示，第一转接排和第二转接排都应为导体，以铜排为佳。 

综上，本实用新型提供的电力设备，在各个功率模块的直流侧，正极接线端和汇流正母排之间加装一个熔断器，以及负极接线端和汇流正母排之间加装一个熔断器，各个功率模块通过正负极接线端的熔断器并联汇流正负母排之间。这样当任何一个功率模块发生故障时，熔断器中的熔丝过电流熔断，将故障的功率模块从主回路上断开，不影响其它功率模块的正常运行，从而实现电力设备的自动降额运行。即使在功率模块故障熔断器熔丝没有熔断的情况下，也可以非常方便的将熔断器拆除，使故障模块与主回路实现隔离，尽快恢复其它功率模块的正常运行。本实用新型提供的电力设备，包括各种需要通过汇流排并联多个功率模块的电力设备，例如变流器、变频器等。为进一步减小更换故障功率模块的难度，本实用新型还在熔断器的一个或两个接线端上增加转接排，利用转接排将接线端引到方便操作的位置，从而可以方便的拆装功率模块。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (10)

1.一种电力设备，包括汇流负母排(11)和汇流正母排(12)，其特征在于，还包括：至少两个功率模块(20)，以及为每一个功率模块(20)配置的一组第一熔断器(31)和第二熔断器(32)，每一个功率模块(20)的负极接线端通过第一熔断器(31)连接汇流负母排(11)，正极接线端通过第二熔断器(32)连接汇流正母排(12)。

2.如权利要求1所述的电力设备，其特征在于：

每一个第一熔断器(31)与功率模块(20)的负极接线端之间通过一个第一转接排(40)连接；

每一个第二熔断器(32)与功率模块(20)的正极接线端之间通过一个第一转接排(40)连接。

3.如权利要求2所述的电力设备，其特征在于，每一个第一转接排(40)具有Z型结构，一端通过螺钉连接第一熔断器(31)或第二熔断器(32)，另一端通过螺钉连接功率模块(20)的正极接线端或负极接线端。

4.如权利要求1、2或3所述的电力设备，其特征在于：

每一个第一熔断器(31)和汇流负母排(11)之间通过一对第二转接排(511,512)连接，每一个第二转接排(511,512)分别具有互相垂直的两部分，一对第二转接排(511,512)中，其中一个的一部分连接第一熔断器(31)，另一个的一部分连接汇流负母排(11)，两个第二转接排(511,512)分别剩余的另一部分通过螺钉对应连接；

每一个第二熔断器(32)和汇流正母排(12)之间通过一对第二转接排(521,522)连接，每一个第二转接排(521,522)分别具有互相垂直的两部分，一对第二转接排(521,522)中，其中一个的一部分连接第二熔断器(32)，另一个的一部分连接汇流正母排(12)，两个第二转接排(521,522)分别剩余的另一部分通过螺钉对应连接。

5.如权利要求4所述的电力设备，其特征在于：

每一个功率模块(20)的负极接线端为条形接线端，与第一熔断器(31)的连接位置位于条形接线端的中部，以及每一个功率模块(20)的正极接线端为条形接线端，与第二熔断器(32)的连接位置位于条形接线端的中部；

在汇流负母排(11)的长度方向上，与各个第一熔断器(31)分别连接的第一连接位置间隔相同的间距依次排列，以及在汇流正母排(12)的长度方向上，与各个第二熔断器(32)分别连接的第二连接位置间隔相同的间距依次排列，相邻两个第一连接位置之间的间距和相邻两个第二连接位置之间的间距相等。

6.如权利要求5所述的电力设备，其特征在于：

汇流负母排(11)和汇流正母排(12)间隔设定距离平行排列，且任何一个所述第一连接位置与相距最近的所述第二连接位置之间的距离，大于汇流负母排(11)和汇流正母排(12)之间的距离；

至少两个功率模块(20)在汇流负母排(11)和汇流正母排(12)下方沿其长度方向等间距并列排列，各个第一熔断器(31)分别在其连接的功率模块(20)上方沿汇流负母排(11)长度方向等间距排列，各个第二熔断器(32)分别在其连接的功率模块(20)上方沿汇流正母排(12)长度方向等间距排列。

7.一种用于权利要求1~6任一所述电力设备的熔断器，其特征在于，包括：熔断器本体，位于所述熔断器本体两端的第一接线端和第二接线端，以及第一转接排(40)，所述第一转接排(40)一端连接第一接线端，另一端探出熔断器侧面并具有电连接结构。

8.如权利要求7所述的熔断器，其特征在于，还包括第二转接排(50)，所述第二转接排(50)具有连接第二接线端的第一部分，以及向远离熔断器方向折弯并和第一部分垂直且具有电连接结构的第二部分。

9.如权利要求8所述的熔断器，其特征在于，所述第二转接排(50)的第二部分所在平面与第一转接排(40)探出的熔断器侧面互相垂直或者平行。

10.一种用于权利要求1~6任一所述电力设备的熔断器，其特征在于，包括：熔断器本体，位于所述熔断器本体两端的第一接线端和第二接线端，以及第二转接排(50)，所述第二转接排(50)具有连接第二接线端的第一部分，以及向远离熔断器方向折弯并和第一部分垂直且具有电连接结构的第二部分。

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