一种用于光伏电站的磁吹灭弧MC4连接器的制作方法

本发明涉及光伏电站安全保护技术领域，更具体的说，是涉及一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接器

背景技术：

随着光伏电站的快速发展，电站的安全性越开越受到人们的关注，mc4接线器是光伏电站中电力线连接的关键装置，必须要可靠的连接和承受正常情况下的电流。

目前光伏电站出现很多烧毁的情况，造成了巨大经济损失和人身损害，而这些火灾的诱因很多都是由于mc4接线器产生电弧而引起的。

传统的mc4接线单元有两个金属连接件1和金属连接件2，由于施工工人安装不当，或者金属表面遭到常年的氧化腐蚀，连接件间的接触面就会形成间隙，造成接触不良，此时如果电路电压不低于10—20伏,电流不小于80～100ma，连接件的接触面就会产生电弧。具体的电弧形成是由于连接件的间隙很小，电场强度e很高(e＝u/d)，当电场强度超过3*10^6v/m时，阴极表面的电子就会被电场力拉出来而形成连接件间隙的自由电子，在电场力的作用下向阳极作加速运动途中不断与间隙空气中电子原子相碰撞，只要电子的运动速度v足够高，电子的动能a＝mv^2足够大，就可能从空气中打出电子，形成自由电子和正离子，新形成的自由电子也向阳极作加速运动，同样会碰撞发生游离，碰撞游离连续进行的结果是连接件间隙充满了电子和正离子，具有很大的电导；在两端的压差下，间隙介质被击穿而产生电弧。电弧是高温高导电率的游离气体，它不仅对金属连接件有很大的破坏作用，而且在连续的电弧高温下，会导致mc4外壳的温度到燃点导致mc4接线单元起火，进而可能引发大规模火灾，但是现有的专利技术尚未提出有效的mc4连接器灭弧的方法。

现有技术能实现保护mc4接线器的方法是通过在mc4接线器里加装保险丝和led。

但是上述加装保险丝装置存在如下问题：电弧引发的高温导致器件着火，该装置并不能有效的避免。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接器，以解决连接件因电弧而造成的破坏。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接器，包括连接件单元和强磁场单元；

其中，所述连接件单元，包括第一金属连接件和第二金属连接件，所述第一金属连接件一端与电力线连接，所述第二金属连接件一端与电力线连接，所述第一金属连接件的另一端和第二金属连接件的另一端对插式连接；

所述强磁场单元，包括第一强磁场单元和第二强磁场单元，所述第一强磁场单元设置于连接件单元连接处的上侧，所述第二强磁场单元对称设置于连接件单元连接处的下侧。

优选的，所述第一强磁场单元位于连接件单元连接处上方，第一强磁场单元的n极指向第二强磁场单元；所述第二强磁场单元位于连接件单元连接处下方，第二强磁场单元的s极指向第一强磁场单元；所述第一强磁场单元与第二强磁场单元相互平行设置，强磁场单元之间形成一个从第一强磁场单元指向第二强磁场单元的磁场，方向垂直于电流方向和强磁场面。

一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接器的磁吹灭弧方法，在原传统的mc4连接器上添加强磁场单元，电弧中带电粒子在磁场中运动会受到一个足够强的洛伦兹力，其方向垂直与磁场方向和电子流动方向，当连接件之间接触不良产生电弧i后，洛伦兹力的作用会使得电弧中带电粒子运动方向产生偏转，从而拉断电弧，缩短电弧熄灭的时间。

与现有技术相比，本发明增加了一个强磁场单元，能有效拉断mc4连接单元产生的电弧，起到了灭弧的作用，进而减轻了mc4连接单元金属连接件的损耗，同时避免电弧引起mc4连接单元高温起火。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接器的磁吹灭弧原理图；

图2为本发明实施例提供的一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接的外磁场磁吹灭弧原理图；

图3为本发明实施例提供的一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接器的利用弧形磁铁作为磁场单元的装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接器的利用电磁作为磁场单元的装置结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例提供的一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接器，侧面图(详见附图1)，包括：连接件单元、强磁场单元；

所述连接件单元10分为第一金属连接件1和第二金属连接件2，第一金属连接件1一端与电力线连接，第二金属连接件2一端与电力线连接，第一金属连接件1和第二金属连接件2的另外一端进行对插式连接。当第一金属连接件1与第二金属连接件2间的接触面形成间隙，造成接触不良，此时如果电路电压不低于10—20伏,电流不小于80～100ma，连接件的接触面就会产生电弧i。

所述强磁场单元11分为第一强磁场单元3和第二强磁场单元4，其中第一强磁场单元3位于连接件连接处上方，第一强磁场单元3的n极指向第二强磁场单元4。第二强磁场单元4位于连接件连接处下方，第二强磁场单元4的s极指向第一强磁场单元3，第一强磁场单元3和第二强磁场单元4相互平行。强磁场单元之间形成一个从第一强磁场单元3指向第二强磁场单元4的磁场b(方向垂直于电流方向和强磁场面)。

本发明的技术方案提供如下另一个视角的侧视图(详见附图2)来说明，图中包括连接件单元和一个向外的强磁场；

所述向外的磁场是由侧面图1中强磁场单元产生的(方向垂直于电流方向和强磁场面)。

结合上述两幅图，一种用于光伏电站的磁吹灭弧mc4连接器的磁吹灭弧方法，在原传统的mc4连接器上添加强磁场单元，电弧中带电粒子在磁场中运动会受到一个足够强的洛伦兹力，其方向垂直与磁场方向和电子流动方向，当连接件之间接触不良产生电弧i后，洛伦兹力的作用会使得电弧中带电粒子运动方向产生偏转，从而拉断电弧，缩短电弧熄灭的时间。

按照预设规则电弧i受洛伦兹力的影响被拉断，缩短了熄灭的时间，进而减少了mc4接线单元元件因为电弧而破坏，甚至高温着火，大大降低了光伏电站安全事故的发生。

本发明在传统的mc4接线单元上增加了两个强磁场单元，分别位于连接件连接处的两边，第一强磁场单元3与强磁场单元4须相互平行，此时第一强磁场单元3与强磁场单元4之间会产生一个强磁场b，根据电动力学原理，带点粒子运动于磁场会受到一个作用力(称之为洛伦兹力)，洛伦兹力方程为:

f＝q(e+v*b)

q是带电粒子的电荷量，e是电场强度，v是带电粒子的速度，b是磁感应强度,由此可以看出q、v不变的情况下，电场强度与磁感应强度越强，f洛伦兹力也就越大。电弧发生时连接件间隙本身就会形成一个较大的电压差u，根据公式：

u＝e·d

d是间隙距离，极小的间隙距离加上较大的电压差，导致电场强度e很大，再加上本技术发明采用的强磁场单元，电弧中带电粒子会受到一个足够强的洛伦兹力f(方向垂直与磁场方向和电子流动方向)，使得电弧中带电粒子运动方向产生偏转，从而拉断电弧，缩短电弧熄灭的时间，进而减少了mc4接线单元元件因为电弧而破坏，甚至高温着火，大大降低了光伏电站安全事故的发生。

实施例一

本实施例请参阅附图3，包括：mc4连接器公端1(这里指第一连接件)、mc4连接器母端2(这里指第二连接件)、永磁铁3(这里指第一强磁场单元)、永磁铁4(这里指第二强磁场单元)具体的，上述mc4连接器公端的a侧与电力线连接；上述mc4连接器母端的b侧与电力线连接；mc4连接器公端另一侧内金属连接件与mc4连接器母端另一侧内金属连接件以对插方式连接；上述对插的间隙会产生电弧6；上述永磁铁3固定于mc4连接器公端内金属连接件与mc4连接器母端内金属连接件对插处c侧，永磁铁3极性s极远离mc4连接器单元，永磁铁3极性n极贴近mc4连接器单元；上述永磁铁4固定于mc4连接器公端内金属连接件与mc4连接器母端内金属连接件对插处d侧，永磁铁4极性s极贴近mc4连接器单元，永磁铁3极性n极远离mc4连接器单元；上述永磁铁3与永磁铁4相互平行，永磁铁3与永磁铁4之间产生一个从c侧指向d侧的磁场b，按照预设规则该磁场b会把电弧拉向垂直于平面向外的方向直至拉断。

所述预设规则为：

电弧i中带电粒子会受到一个足够强的洛伦兹力f(方向垂直与磁场方向和电子流动方向)，使得电弧i中带电粒子运动方向产生偏转，从而拉断电弧；

可见，本发明提供的mc4连接单元磁吹灭弧方法，相比于现有的技术，增加了两个强磁场单元，在电弧高发的mc4连接单元上有效的灭弧，避免元件损坏或者起火，大大提高了光伏电站整体的安全性。

实施例二

在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种弧形的强磁场优化方案，其结构图见附图4，包括弧形永磁铁3(这里指第一强磁场单元)、弧形永磁铁4(这里指第二强磁场单元)、mc4外壳7、金属连接件10。

具体的上述mc4外壳上有专门放置弧形永磁铁1和弧形永磁铁2的槽，这两个槽用于放置和固定技术方案所需的弧形永磁铁；上述金属连接件位于mc4外壳中间；电弧一般发生在金属连接件对插的间隙处；上述弧形永磁铁1的n极贴近mc4外壳，弧形永磁铁1从n极发射出一个指向弧形永磁铁2的强磁场；上述弧形永磁铁2的s极贴近mc4外壳，它正好吸收弧形永磁铁1n极所发射出来的强磁场；上述弧形永磁铁1与弧形永磁铁2之间形成一个稳定的强磁场其与电弧方向相互垂直；按照预设规则该强磁场会把电弧向外拉(方向同时垂直于强磁场和电流流动方向)直至拉断。

所述预设规则为：

强磁场越近c，d两侧，磁场强度也就越大，电弧在被强磁场往c侧或者d侧拉时，越靠近c，d两侧所受洛伦兹力就越大，电弧更容易被拉断

可见，本发明提供的mc4连接单元磁吹灭弧方法，相比于现有的技术，增加了两个强磁场单元，在电弧高发的mc4连接单元上有效的灭弧，避免元件损坏或者起火，大大提高了光伏电站整体的安全性。

实施例三

本实施例提供一种利用电磁来代替强磁场单元的灭弧装置，其结构图见附图5，包括mc4连接器公端1(这里指第一连接件)、mc4连接器母端2(这里指第二连接件)、电磁装置11、电磁电力线12。

具体的，上述mc4连接器公端的a侧与电力线连接；上述mc4连接器母端的b侧与电力线连接；mc4连接器公端另一侧内金属连接件与mc4连接器另一端左侧内金属连接件以对插方式连接；两个电磁装置分别位于mc4连接器对插处相对cd两侧。上述两个电磁装置的电力线分别与mc4连接器公端母端相连接取电，根据预设规则电磁装置同样可以起到灭弧作用。

所述预设规则为：

当mc4连接器连接正常时，公端与母端就不会出现压差，电磁装置不工作。

当mc4连接器连接接触不良产生电弧时，公端与母端之间就会产生压差，此时分别连接公母两端的电磁装置就会工作产生磁场b，磁场b的磁场强度会随着mc4连接器电流增大而增大，磁场强度越大电弧i中带电粒子所受到的洛伦兹力f(方向垂直与磁场方向和电子流动方向)越大，随之电弧i中带电粒子运动方向产生偏转，从而电弧被拉断。

可见，本发明提供的mc4连接单元磁吹灭弧方法，相比于现有的技术，增加了两个强磁场单元，在电弧高发的mc4连接单元上有效的灭弧，避免元件损坏或者起火，大大提高了光伏电站整体的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。