我國低壓電器發展趨勢展望

吳松濤

（黑龍江省湯原縣鶴立林業局廣播電視局，黑龍江 湯原 154721）

低壓電器指在低壓配電系統和控制系統中起開關、控制、保護、檢測、指示和報警等作用的元件或裝置。根據我國現行標準，工作電壓為交流1000V、直流1200V以下電氣線路中的電氣設備稱為低壓電器。它具有品種豐富，規格繁多,應用面廣等特點。不僅在機械行業中是基礎配套件，而且，在家庭中,它的使用也越來越普遍。隨著人民群眾文化生活水平的提高及居住環境的改善,人們對住宅的要求,除了傳統的面積、結構外,對使用功能的重視程度越來越高。因此,低壓電器使用空間進一步擴大。家庭使用的低壓電器產品主要有:框架式空氣斷路器、塑殼斷路器、微型斷路器、漏電保護器等。

1 我國低壓電器發展歷程回顧

我國低壓電器產品的發展大致可分為以下三個階段:第一階段從20世紀60年代到70年代初,這一階段，主要是在模仿基礎上設計開發的第一代統一設計產品。如：CJ10、DW10、DZ10、JR16 等,由于產品結構尺寸大，因此材料消耗多，并且性能指標不理想、品種規格也不齊全；第二階段從20世紀70年代到80年代,這一階段是更新換代和引進國外先進技術制造的第二代產品。如：3TB、CJ20、DW15、DZ20、ME、AE、3WE、AH、B、等,該階段技術指標明顯提高,體積縮小,保護特性較完善,結構上適應成套裝置要求,成為我國低壓電器的支柱產品；第三階段開始于20世紀90年代,積極引進國外新技術、新產品的同時，自行開發、試制新產品。代表性產品為：DW40、DW45、CJ40、M、DZ40、S、F、3TF 等。總體技術性能達到或接近國外20世紀80年代末甚至90年代初的水平。該階段產品具有性能優良、工作可靠、體積小、組合化、電子化、智能化、模塊化、多功能化的特點。

2 我國低壓電器技術發展趨勢展望

我國低壓電器技術發展總體趨勢是通過采用高新技術,重點開發環保化、智能化、電子化、模塊化、網絡化、標準化、可通信化、設計無圖化、制造高效化的低壓電器產品,來淘汰那些工藝落后、能耗高、體積大、耗材多又污染環境的產品的同時，對現有較好的傳統產品進行二次開發,鞏固傳統產品的市場，并大力發展我國低壓電器的現場總線技術,努力縮小同國外先進水平的差距。

2.1 現場總線技術在低壓電器中的應用

隨著網絡技術和信息技術的發展，中央控制計算機與可編程邏輯控制器、智能化電器與中央控制設備,實現雙向數據通信,并在電動機控制中心和低壓配電系統中，統一形成了智能化監控、保護與信息網絡系統。這種系統使操作人員在控制室中能夠方便地控制各種現場設備,并且能夠及時了解現場設備運行情況,處理各種故障。近年來,隨著現場總線的出現，工業自動化產生了革命性的變革。現場總線作為一種可靠性強、造價低并適合工業環境使用的通信系統，與傳統的通信系統需用多芯電纜讓數據并行傳送相比，只需要一根雙芯電纜,這使使布線變得非常簡單,極大的減少了安裝維護費用。由于現場總線按國際標準采用統一的通信規范,因此，它具有很好的兼容性和互操作性,它是與生產廠商無關的系統,各種現場設備只要按這種規范和協議生產都可以在網絡上使用。現場總線生產工廠能提供包括接口、電纜、各種中間繼電器、模塊化現場總線各種標準部件,大大方便了安裝和維護,即插即用,適合于現場設備分散布置的特點。

2.2 母排安裝技術在低壓電器中的應用

所謂電器產品母排安裝技術，就是將電器產品直接安裝在成套柜體內的母排上，在安裝的同時實現導電連接。它主要由熔斷器開關、斷路器等安裝底座、主接線座、附件等構成。母排安裝技術在電器產品的應用中具有如下特點和優勢：首先，極大地方便安裝與導線連接；其次，減少導電連接，提高可靠性，維護更為方便；再次，大大減小所占空間，從而使成套柜體的體積大為縮小；最后，節省材料，降低成本。

2.3 智能化模塊化技術在低壓電器中的應用

低壓斷路器的保護功能隨著微處理器的引入大大增強。智能化過載繼電器與傳統的雙金屬熱繼電器相比,具有很高的動作可靠性，它不但可保護電動機過載與斷相,并可保護接地、三相不平衡、反相或低電流等多種起動條件的電動機。由智能化電動機保護繼電器進一步開發的智能電動機控制器,兼有監控、保護和通訊的功能,它的保護功能也較智能化電動機保護繼電器進一步增強。

在智能化技術在低壓電器中廣發使用的同時，模塊化、組合化和零部件通用化也被廣泛應用于當前低壓電器在結構設計上。通過不同模塊的組合,使電器可獲得不同的附加功能，這使得電器制造過程大為簡便。組合化使不同功能的電器組合在一起,大大減少了線路中所需的元件品種,有利于電器結構緊湊,并使保護特性得到良好的配合。目前,日本三菱和富士新系列的塑殼斷路器把各種電流規格的產品設計成同一高度以利于開關柜的布置。ABB公司推出的新系列接觸器產品提出低壓配電系統一體化設計的新概念,新型的塑殼斷路器面板上都有一個小門,各種功能模塊通過這個小門可安裝于操作機構兩側空余的間隙內,以縮小整個開關柜的體積。施耐德公司的空氣斷路器從800A到3200A的產品采用同一個框架尺寸,這樣使零部件的通用性增強，便于安裝。

2.4 新的滅弧系統和限流技術在低壓電器中的應用

由于傳統的滅弧系統已不能滿足對低壓開關電器開斷能力的要求，電力系統為滿足其自身發展的需要，對低壓開關電器提出了高性能和小型化的要求。因此，國內外致力于研究新的滅弧系統和限流技術，實現電器的無飛弧。如采用旋轉式雙斷點的限流結構，并在前后級保護特性配合方面實現能量匹配以提高開關電器開斷能力；采用一種三維磁場集中驅弧技術來提高塑殼斷路器的開斷性能；采用新的絕緣材料抑制由于電極的金屬蒸氣擴散至絕緣器壁上形成的金屬粒子堆積層，加強對電弧的冷卻作用等。

2.5 計算機仿真與虛擬技術在低壓電器中的應用

要使電器產品滿足預期的技術條件、達到預期的電氣、機械性能,必須經過反復試驗。計算機模擬與仿真技術的應用，可以實現三維零部件的實體造型、裝配、自動生成工程圖紙、按照設計的零部件自動進行模具設計并生成數控編碼。可以在樣機制作前,精確掌握電器產品的性能,減少重復樣機制作,極大降低實驗費用,加快產品開發周期,提高產品性能指標。低壓電器的基本特性包括通斷能力、溫升、零部件的強度、動穩定、熱穩定、絕緣性能及其他電氣性能等。計算機模擬仿真技術的發展、有限元分析軟件性能的不斷提高,對設計對象的電磁場、應力場、磁場等物理場進行仿真和分析成為現實。從20世紀末開始，繁瑣的數據輸入被用特征造型方式輸入三維圖形所替代,這使得輸入工作變得簡單、直觀,輸出的數據或對三維圖形進行分析等后處理階段也變得方便觀察。通過計算機虛擬仿真技術，可以對產品設計的可行性方案進行論證,滿足產品的技術要求。

3 總結

面對激烈的市場競爭,我國低壓電器的發展應借鑒國外的先進經驗,引進國外先進技術的同時根據自身的環境制定相應的發展策略。完善國內低壓電器技術開發的機構和機制,加強標準化和計量等技術基礎的工作,提高產品質量，尤其是產品外觀質量水平,進一步縮短與國外先進水平的差距。

[1]何瑞華.我國低壓電器新世紀發展策略探討[J].低壓電器,2000,(1).

[2]陳德桂.面向21世紀低壓電器新技術[J].低壓電器,2001,(1).