高电压增强同轴熔断器组件、系统及制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的领域总体涉及电路保护熔断器，更具体地说涉及用于高电压直流（DC) 电功率分布系统的紧凑型熔断器组件。
【背景技术】
[0002] 熔断器被广泛用于过电流保护器件以防止对电路造成代价高昂的损坏。熔断器端 子通常在电功率源及电部件或设置在电路中的部件组合之间形成电连接。可熔断连接件或 可恪断元件中的一个或多个或恪断元件组件被连接在恪断器端子之间，以使该可恪断元件 在流经熔断器的电流超过预定的限值时熔融并使一个或多个通过该熔断器的电路开路，从 而防止电部件损坏。
[0003] 特定类型的熔断器组件向熔断器制造商提出了持续的挑战。例如，现在需要熔断 器组件用于工作在比常规直流功率系统更高的电压下的直流功率系统应用。现有的电熔断 器组件不足以用于现在所提出的更高电压直流功率系统，并且需要进行改进。
【附图说明】
[0004] 参考下列附图描述了非限制性、非穷尽性的实施例，其中，相同参考编号在各图中 表示相同的部件，除非另作说明。
[0005] 图1是同轴熔断器组件的第一示例性实施例的侧视图。
[0006] 图2是图1所示组件的分解组件视图。
[0007] 图3是图1所示组件的端视图。
[0008] 图4是沿图3中线4-4剖开的组件的截面图。
[0009] 图5是类似于图4但示出同轴熔断器组件的第二示例性实施例的截面图。
[0010] 图6是包含如图1-5所示的同轴熔断器组件的熔断器系统的示意性框图。
[0011] 图7是制造图1-5所示的熔断器组件及制造图6所示的熔断器系统的方法的示例 性流程图。
【具体实施方式】
[0012] 进一步介绍本文描述的发明概念，要使电熔断器组件适应更高的工作电压绝非易 事。例如，获得更高的电压等级不能仅仅靠缩放部分或全部熔断器组件的部件来实现。特 别是，在熔断元件工作时，与电拉弧条件关联的电能（有时称为电弧闪光能）在更高的工作 电压下比在更低的工作电压下更剧烈。在工作电压大大增加时尤其如此。
[0013] 现在提出用于特定应用场合、可工作在1500V直流电压下的电功率系统，应用场 合包括但不限于光伏功率系统。当然，尽管诸如熔断器那样的电路保护器被希望用于诸如 1500V直流电压功率系统那样的应用场合，但与这种高电压直流应用相关联的潜在的电弧 闪光能量使得现有的电熔断器组件不利于在1500V直流电压功率系统中使用。虽然人们知 道熔断器具有高达1000V直流电压的等级，但向1500V直流电压功率系统的跳跃却前景堪 忧。从1000V直流电压功率系统到1500V直流电压功率系统，工作电压增加了 50%，这使得 当熔断器工作在1500V直流电压负荷下时，潜在的电弧闪光能显著增加，从而使常规熔断 器甚至标定用于1000V直流电压的熔断器也不适合用于1500V直流电压的应用中。
[0014] 潜在的解决方案是设计新的专用于1500V直流电压系统的熔断器。在设计精良的 用于该应用的熔断器中，与高电压直流功率系统相关联的电弧闪光能可以被安全地管理， 但这有可能仅在花费巨大成本的情况下实现。
[0015] 通常，直流功率应用中增加的电压等级通过以下措施实现：使用更昂贵的材料制 造熔断元件；在制造过程中执行附加的检验和质量控制程序；在管理程序中采用具体的维 护措施；和/或采用提供额外设计余量的更大体积的熔断器。更大体积的熔断器又促进更 多的电弧吸收或电弧熄灭的填充物，以吸收电弧能量。但是，在高容量、竞争性的环境中引 入更新、更贵的熔断器是非常困难的提议。
[0016] 引进更大体积的熔断器也呈现了其他问题，这些问题使熔断器产业的人员产生了 实际担忧。在讨论的示例中，即为1500V直流电压功率系统提供熔断器组件的示例中，更大 体积的熔断器可能与现有的同轴熔断器夹持件部件及附件不兼容，而该同轴熔断器夹持件 部件及附件在光伏功率系统中可能是需要的，或者其他类型的熔断器夹持件部件或附件在 其他电功率系统应用中也可能是需要的。因此，更大体积的熔断器对熔断器制造商、供应商 和用户而言，可能致使必须进一步花钱设计及/或采购更大的同轴熔断器组件及熔断器夹 持件。
[0017] 同时，伴随着产业的总体趋势，相比更大体积的熔断器组件，人们一般更喜欢更小 体积的熔断器组件。对最终用户而言，在更小的物理封装内提供更高的熔断器保护等级或 者在一些情形下在与现有熔断器相同尺寸的物理封装内提供更高的熔断器保护等级比在 更大物理封装内提供更大体积的熔断器具有大得多的吸引力。更大的物理封装需要更多安 装空间及使用空间；在现今竞争的环境中，增加的空间要求向电功率系统供应商的成本中 强加了其他成本。
[0018] 考虑到为1500V直流电压应用场合提供新的、更大的熔断器的总成本及为更大的 熔断器及附件增加的空间要求的成本，通过扩大熔断器封装来提供个性化设计的熔断器组 件从而使熔断器更有能力在工作环境下运行，这样的提议并不吸引人。对于具有大量熔断 器的大功率系统而言，更新、更贵的熔断器以及更新、更贵的夹持件及附件的成本迅速累积 起来。现有的功率分布系统的成本及尺寸限制甚至可能成为采用更高电压功率分布系统的 障碍。
[0019] 下文描述熔断器组件的示例性实施例，来解决本领域中的这些问题及其他问题。 为高电压直流功率系统提供熔断器组件，而不提供个性化设计、更贵及更大体积的熔断器。 熔断器组件的尺寸与现有的熔断器封装类似，其与现有的熔断器夹持件及附件的兼容性也 得以保持。对希望采用更高电压功率系统的客户而言，工具作业方法或组装方法不需要有 任何变化。这样就以相对低的成本为高电压功率系统提供了可靠的熔断器操作。
[0020] 通过提供具有增强的电弧闪光能限制能力的增强熔断器组件，上述及其他益处至 少部分得以实现。将用于增强熔断器封装的结构强度的增强材料应用于熔断器，使得熔断 体即便由于剧烈的电弧闪光能的释放而在一个或多个位置断裂或失效时电弧闪光能仍安 全地被限制于该增强材料的内部。这样，能以相对低的成本，在更小的封装尺寸内有效地为 更高电压（例如1500V直流电压）直流功率系统提供过电流保护，而不必个性化设计新的、 更大的熔断器部件，该部件包括但不限于熔断体。在下文的描述中，关于方法的方面部分是 明显的，部分将作明确讨论。
[0021] 虽然对本发明概念的描述是在1500V直流电压光伏功率系统的背景下进行的，但 本文中的概念不一定限于光伏系统，也不一定限于1500V直流电压的应用场景。提供下文 的描述是为了示例而不是限制，因而工作于高于1500V及低于1500V的不同直流电压下的 其他功率系统（如非光伏功率系统）可以受益于本文描述的概念。
[0022] 现在参考附图，图1-4示出同轴熔断器组件100的第一示例性实施例的多个视图。 图1是组件100的侧面组件视图，图2是组件100的分解组件视图，图3是组件100的端视 图，图4是沿图3中的线4-4剖开的组件的截面图。如这些图所示，组件100包含熔断器 102 (图2及图4中示出）、电路连接器端子104、电路连接器端子106、增强套管元件108及 标签110。
[0023] 作为一个示例，熔断器102可以是规格为10X38mm的光伏熔断器，这是是一款 目录号为PV-XXA10F的太阳能熔断器，可以通过密苏里州圣路易斯市的Eaton公司的 Bussmann系列中获得（前CooperBussmann公司），其在Bussmann数据表中的编号为 #720110。本示例中的熔断器102可以具有1-20A的电流等级及1000V直流的电压等级，在 本文中有时也被称为高电压低电流熔断器。虽然具有示例性等级的示例性熔断器102被标