高電壓增強同軸熔斷器組件、系統(tǒng)及制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明的領域總體涉及電路保護熔斷器，更具體地說涉及用于高電壓直流（DC) 電功率分布系統(tǒng)的緊湊型熔斷器組件。
【背景技術】
[0002] 熔斷器被廣泛用于過電流保護器件以防止對電路造成代價高昂的損壞。熔斷器端 子通常在電功率源及電部件或設置在電路中的部件組合之間形成電連接。可熔斷連接件或 可恪斷元件中的一個或多個或恪斷元件組件被連接在恪斷器端子之間，以使該可恪斷元件 在流經(jīng)熔斷器的電流超過預定的限值時熔融并使一個或多個通過該熔斷器的電路開路，從 而防止電部件損壞。
[0003] 特定類型的熔斷器組件向熔斷器制造商提出了持續(xù)的挑戰(zhàn)。例如，現(xiàn)在需要熔斷 器組件用于工作在比常規(guī)直流功率系統(tǒng)更高的電壓下的直流功率系統(tǒng)應用?，F(xiàn)有的電熔斷 器組件不足以用于現(xiàn)在所提出的更高電壓直流功率系統(tǒng)，并且需要進行改進。
【附圖說明】
[0004] 參考下列附圖描述了非限制性、非窮盡性的實施例，其中，相同參考編號在各圖中 表示相同的部件，除非另作說明。
[0005] 圖1是同軸熔斷器組件的第一示例性實施例的側視圖。
[0006] 圖2是圖1所示組件的分解組件視圖。
[0007] 圖3是圖1所示組件的端視圖。
[0008] 圖4是沿圖3中線4-4剖開的組件的截面圖。
[0009] 圖5是類似于圖4但示出同軸熔斷器組件的第二示例性實施例的截面圖。
[0010] 圖6是包含如圖1-5所示的同軸熔斷器組件的熔斷器系統(tǒng)的示意性框圖。
[0011] 圖7是制造圖1-5所示的熔斷器組件及制造圖6所示的熔斷器系統(tǒng)的方法的示例 性流程圖。
【具體實施方式】
[0012] 進一步介紹本文描述的發(fā)明概念，要使電熔斷器組件適應更高的工作電壓絕非易 事。例如，獲得更高的電壓等級不能僅僅靠縮放部分或全部熔斷器組件的部件來實現(xiàn)。特 別是，在熔斷元件工作時，與電拉弧條件關聯(lián)的電能（有時稱為電弧閃光能）在更高的工作 電壓下比在更低的工作電壓下更劇烈。在工作電壓大大增加時尤其如此。
[0013] 現(xiàn)在提出用于特定應用場合、可工作在1500V直流電壓下的電功率系統(tǒng)，應用場 合包括但不限于光伏功率系統(tǒng)。當然，盡管諸如熔斷器那樣的電路保護器被希望用于諸如 1500V直流電壓功率系統(tǒng)那樣的應用場合，但與這種高電壓直流應用相關聯(lián)的潛在的電弧 閃光能量使得現(xiàn)有的電熔斷器組件不利于在1500V直流電壓功率系統(tǒng)中使用。雖然人們知 道熔斷器具有高達1000V直流電壓的等級，但向1500V直流電壓功率系統(tǒng)的跳躍卻前景堪 憂。從1000V直流電壓功率系統(tǒng)到1500V直流電壓功率系統(tǒng)，工作電壓增加了 50%，這使得 當熔斷器工作在1500V直流電壓負荷下時，潛在的電弧閃光能顯著增加，從而使常規(guī)熔斷 器甚至標定用于1000V直流電壓的熔斷器也不適合用于1500V直流電壓的應用中。
[0014] 潛在的解決方案是設計新的專用于1500V直流電壓系統(tǒng)的熔斷器。在設計精良的 用于該應用的熔斷器中，與高電壓直流功率系統(tǒng)相關聯(lián)的電弧閃光能可以被安全地管理， 但這有可能僅在花費巨大成本的情況下實現(xiàn)。
[0015] 通常，直流功率應用中增加的電壓等級通過以下措施實現(xiàn)：使用更昂貴的材料制 造熔斷元件；在制造過程中執(zhí)行附加的檢驗和質量控制程序；在管理程序中采用具體的維 護措施；和/或采用提供額外設計余量的更大體積的熔斷器。更大體積的熔斷器又促進更 多的電弧吸收或電弧熄滅的填充物，以吸收電弧能量。但是，在高容量、競爭性的環(huán)境中引 入更新、更貴的熔斷器是非常困難的提議。
[0016] 引進更大體積的熔斷器也呈現(xiàn)了其他問題，這些問題使熔斷器產(chǎn)業(yè)的人員產(chǎn)生了 實際擔憂。在討論的示例中，即為1500V直流電壓功率系統(tǒng)提供熔斷器組件的示例中，更大 體積的熔斷器可能與現(xiàn)有的同軸熔斷器夾持件部件及附件不兼容，而該同軸熔斷器夾持件 部件及附件在光伏功率系統(tǒng)中可能是需要的，或者其他類型的熔斷器夾持件部件或附件在 其他電功率系統(tǒng)應用中也可能是需要的。因此，更大體積的熔斷器對熔斷器制造商、供應商 和用戶而言，可能致使必須進一步花錢設計及/或采購更大的同軸熔斷器組件及熔斷器夾 持件。
[0017] 同時，伴隨著產(chǎn)業(yè)的總體趨勢，相比更大體積的熔斷器組件，人們一般更喜歡更小 體積的熔斷器組件。對最終用戶而言，在更小的物理封裝內(nèi)提供更高的熔斷器保護等級或 者在一些情形下在與現(xiàn)有熔斷器相同尺寸的物理封裝內(nèi)提供更高的熔斷器保護等級比在 更大物理封裝內(nèi)提供更大體積的熔斷器具有大得多的吸引力。更大的物理封裝需要更多安 裝空間及使用空間；在現(xiàn)今競爭的環(huán)境中，增加的空間要求向電功率系統(tǒng)供應商的成本中 強加了其他成本。
[0018] 考慮到為1500V直流電壓應用場合提供新的、更大的熔斷器的總成本及為更大的 熔斷器及附件增加的空間要求的成本，通過擴大熔斷器封裝來提供個性化設計的熔斷器組 件從而使熔斷器更有能力在工作環(huán)境下運行，這樣的提議并不吸引人。對于具有大量熔斷 器的大功率系統(tǒng)而言，更新、更貴的熔斷器以及更新、更貴的夾持件及附件的成本迅速累積 起來?，F(xiàn)有的功率分布系統(tǒng)的成本及尺寸限制甚至可能成為采用更高電壓功率分布系統(tǒng)的 障礙。
[0019] 下文描述熔斷器組件的示例性實施例，來解決本領域中的這些問題及其他問題。 為高電壓直流功率系統(tǒng)提供熔斷器組件，而不提供個性化設計、更貴及更大體積的熔斷器。 熔斷器組件的尺寸與現(xiàn)有的熔斷器封裝類似，其與現(xiàn)有的熔斷器夾持件及附件的兼容性也 得以保持。對希望采用更高電壓功率系統(tǒng)的客戶而言，工具作業(yè)方法或組裝方法不需要有 任何變化。這樣就以相對低的成本為高電壓功率系統(tǒng)提供了可靠的熔斷器操作。
[0020] 通過提供具有增強的電弧閃光能限制能力的增強熔斷器組件，上述及其他益處至 少部分得以實現(xiàn)。將用于增強熔斷器封裝的結構強度的增強材料應用于熔斷器，使得熔斷 體即便由于劇烈的電弧閃光能的釋放而在一個或多個位置斷裂或失效時電弧閃光能仍安 全地被限制于該增強材料的內(nèi)部。這樣，能以相對低的成本，在更小的封裝尺寸內(nèi)有效地為 更高電壓（例如1500V直流電壓）直流功率系統(tǒng)提供過電流保護，而不必個性化設計新的、 更大的熔斷器部件，該部件包括但不限于熔斷體。在下文的描述中，關于方法的方面部分是 明顯的，部分將作明確討論。
[0021] 雖然對本發(fā)明概念的描述是在1500V直流電壓光伏功率系統(tǒng)的背景下進行的，但 本文中的概念不一定限于光伏系統(tǒng)，也不一定限于1500V直流電壓的應用場景。提供下文 的描述是為了示例而不是限制，因而工作于高于1500V及低于1500V的不同直流電壓下的 其他功率系統(tǒng)（如非光伏功率系統(tǒng)）可以受益于本文描述的概念。
[0022] 現(xiàn)在參考附圖，圖1-4示出同軸熔斷器組件100的第一示例性實施例的多個視圖。 圖1是組件100的側面組件視圖，圖2是組件100的分解組件視圖，圖3是組件100的端視 圖，圖4是沿圖3中的線4-4剖開的組件的截面圖。如這些圖所示，組件100包含熔斷器 102 (圖2及圖4中示出）、電路連接器端子104、電路連接器端子106、增強套管元件108及 標簽110。
[0023] 作為一個示例，熔斷器102可以是規(guī)格為10X38mm的光伏熔斷器，這是是一款 目錄號為PV-XXA10F的太陽能熔斷器，可以通過密蘇里州圣路易斯市的Eaton公司的 Bussmann系列中獲得（前CooperBussmann公司），其在Bussmann數(shù)據(jù)表中的編號為 #720110。本示例中的熔斷器102可以具有1-20A的電流等級及1000V直流的電壓等級，在 本文中有時也被稱為高電壓低電流熔斷器。雖然具有示例性等級的示例性熔斷器102被標