CN218997681U - 一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统，本实用新型涉及电气技术领域。本实用新型的方案：一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统，包括电弧光传感器、汇流箱、逆变器和直流断路器；汇流箱连接逆变器，汇流箱和逆变器均安装有电弧光传感器，汇流箱和逆变器均安装有直流断路器；直流断路器具有分励脱扣器。本实用新型能够及时切断前级直流电源，使电弧熄灭，避免设备烧毁。

Description

一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统

技术领域

本实用新型涉及电气技术领域，具体而言，涉及一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统。

背景技术

新能源逆变器结构均为光伏组件发电经汇流箱至逆变器IGBT逆变输出交流电能，直流能量传输由光伏组件、直流电缆、汇流箱、汇流箱直流断路器、汇流箱至逆变器直流电缆、逆变器各支路直流开关、直流总开关、直流母线电容到IGBT,中间无自动控制环节，直流断路器过流保护功能无法切断电弧电流(该电流远小于直流断路器过流断路电流)随着设备的老化，IGBT驱动功率不足、波形劣化等运行参数恶化，在设备运行中极易发生短路炸裂起弧，是逆变设备的恶性事故高风险元件。绝大多数逆变器火灾事故均由该元件产生。据经验分析，IGBT击穿炸裂后部分原因为IGBT内部灭弧剂无法熄灭电弧而造成电弧持续燃烧，进而完全烧毁设备。

目前，传统方法侧重于阻断可燃物的持续燃烧如阻断氧气、降温等方法，电弧火灾的能量来源于电力能量，在真空甚至水中也能起弧，所以使用传统的方法进行灭弧效果不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统，其能够及时切断前级直流电源，使电弧熄灭，避免设备烧毁。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统，包括电弧光传感器、汇流箱、逆变器和直流断路器；汇流箱连接逆变器，汇流箱和逆变器均安装有电弧光传感器，汇流箱和逆变器均安装有直流断路器；直流断路器具有分励脱扣器。

在本实用新型的一些实施例中，上述还包括烟雾传感器，汇流箱和逆变器均安装有烟雾传感器。

相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本申请提供一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统，包括电弧光传感器、汇流箱、逆变器和直流断路器；汇流箱连接逆变器，汇流箱和逆变器均安装有电弧光传感器，汇流箱和逆变器均安装有直流断路器；直流断路器具有分励脱扣器。

本实施例中，新能源逆变器结构均为光伏组件发电经汇流箱至逆变器IGBT逆变输出交流电能，直流能量传输由光伏组件、直流电缆、汇流箱、汇流箱直流断路器、汇流箱至逆变器直流电缆、逆变器各支路直流开关、直流总开关、直流母线电容到IGBT,中间无自动控制环节，直流断路器过流保护功能无法切断电弧电流(该电流远小于断路器过流断路电流)随着设备的老化，IGBT驱动功率不足、波形劣化等运行参数恶化，在设备运行中极易发生短路炸裂起弧，是逆变设备的恶性事故高风险元件。本申请利用电弧光传感器采集电弧弧光，并驱动直流断路器分励脱扣，切断前级直流电源，使电弧熄灭，避免设备烧毁。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统结构原理图。

图中标示：1-汇流箱，2-电弧光传感器，3-直流断路器，4-逆变器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1

请参考图1所示。一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统，包括电弧光传感器2、汇流箱1、逆变器4和直流断路器3；汇流箱1连接逆变器4，汇流箱1和逆变器4均安装有电弧光传感器2，汇流箱1和逆变器4均安装有直流断路器3；直流断路器3具有分励脱扣器。

上述实施方式中，一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统由电弧光传感器2、汇流箱1、逆变器4和直流断路器3组成，电弧光传感器2和直流断路器3均安装于汇流箱1，汇流箱1连接逆变器4，其中直流断路器3具有分励脱扣器，分励脱扣器与电弧光传感器2连接。

本实施例中，新能源逆变器4结构均为光伏组件发电经汇流箱1至逆变器4IGBT逆变输出交流电能，直流能量传输由光伏组件、直流电缆、汇流箱1、汇流箱1直流断路器3、汇流箱1至逆变器4直流电缆、逆变器4各支路直流开关、直流总开关、直流母线电容到IGBT,中间无自动控制环节，直流断路器3过流保护功能无法切断电弧电流(该电流远小于断路器过流断路电流)随着设备的老化，IGBT驱动功率不足、波形劣化等运行参数恶化，在设备运行中极易发生短路炸裂起弧，是逆变设备的恶性事故高风险元件。本申请利用电弧光传感器2采集电弧弧光，并驱动直流断路器3分励脱扣，切断前级直流电源，使电弧熄灭，避免设备烧毁。

在本实用新型的一些实施例中，还包括烟雾传感器，汇流箱1和逆变器4均安装有烟雾传感器。

本实施例中，烟雾传感器与电弧光传感器2可以同时对直流电源进行监测，若当设备因过热、过载等其他原因烧毁部件伴有烟雾产生而无弧光发生或有弧光但弧光检测系统失效时，烟雾传感器将在烟雾发生2秒内立即输出故障信号，控制直流断路器3分励脱扣，切断前级直流电源，使电弧熄灭，避免设备烧毁；进一步的，弧光传感器可以缩短保护信号动作时间。电弧发生后引燃塑料、金属等可燃物发烟蔓延至烟雾传感器需2--3秒，烟感信号驱动断路器切断直流后直流母线电容将维持3--4秒(逐渐衰减)的电弧放电时间，总电弧放电时间将达到5--7秒，仍将对电子部件产生严重破坏。而弧光检测可以在放电的第一时间(毫秒级)发出保护信号，减少电弧放电时间2--3秒，直流电源切断后，电弧放电能量随电容存储能量迅速衰减而衰减，总的电弧放电损害将大大减轻，有效保护了逆变器4电子部件的安全；进一步的，电弧光传感器2具有非常快的动作速度，其保护的动作时间在几毫秒以内，烟雾传感器启动时间在2秒以内，对于逆变器4来说，以最快的速度切除故障意味着最大限度的限制电弧燃烧释放的能量，可以减小部件损坏程度及维修费用、减少设备停机时间、延长设备使用寿命、保护附近工作人员免受电弧故障效应的伤害。电弧光传感器2和烟雾传感器联合保护将极大的提升保护的可靠性。

实施例2

逆变器4与汇流箱1直流切断联动是光伏系统火灾预防的有效手段。本设备也可以与逆变器4、汇流箱1等设备的直流断路器3分励脱扣装置连接。逆变器4火灾报警启动后，利用通讯线路启动本设备切断所有汇流箱1直流断路器3，可使逆变器4直流电源完全断电(此时逆变器4停止逆变，并网接触器断开，并网交流断路器也在本设备驱动下脱扣)，逆变器4得到完全保护。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

综上所述，本申请提供一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统，包括电弧光传感器2、汇流箱1、逆变器4和直流断路器3；汇流箱1连接逆变器4，汇流箱1和逆变器4均安装有电弧光传感器2，汇流箱1和逆变器4均安装有直流断路器3；直流断路器3具有分励脱扣器。

本实施例中，新能源逆变器4结构均为光伏组件发电经汇流箱1至逆变器4IGBT逆变输出交流电能，直流能量传输由光伏组件、直流电缆、汇流箱1、汇流箱1直流断路器3、汇流箱1至逆变器4直流电缆、逆变器4各支路直流开关、直流总开关、直流母线电容到IGBT,中间无自动控制环节，直流断路器3过流保护功能无法切断电弧电流(该电流远小于断路器过流断路电流)随着设备的老化，IGBT驱动功率不足、波形劣化等运行参数恶化，在设备运行中极易发生短路炸裂起弧，是逆变设备的恶性事故高风险元件。本申请利用电弧光传感器2采集电弧弧光，并驱动直流断路器3分励脱扣，切断前级直流电源，使电弧熄灭，避免设备烧毁。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。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，本申请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申请内。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。

Claims (2)

1.一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统，其特征在于，包括电弧光传感器、汇流箱、逆变器和直流断路器；

所述汇流箱连接所述逆变器，所述汇流箱和所述逆变器均安装有所述电弧光传感器，所述汇流箱和所述逆变器均安装有所述直流断路器；

所述直流断路器具有分励脱扣器。

2.根据权利要求1所述的一种新能源设备火灾预防直流电弧切断系统，其特征在于，还包括烟雾传感器，所述汇流箱和所述逆变器均安装有所述烟雾传感器。

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