低壓電器智能化新技術探究

丁 燕

(泰州機電高等職業技術學校，江蘇 泰州 225300)

鐵路運輸系統、電力系統都廣泛應用了低壓電器。工業發展用電、居民用電、農業水利用電也多需要依賴低壓供電。在科技信息技術不斷進步的趨勢下，低壓電器智能化發展成為順應時代發展的必然要求。

1 低壓電氣智能化發展基礎及優勢

從低壓電器的類型來看，目前常見的主要是配電電器與控制電器兩大類，這些都是組成整套電器設備的基礎原件。與之相比，智能化低壓電器的優勢主要有以下幾點：第一，其可以對繼電器起到保護作用，同時兼具監控、通訊、保護設備的功能；第二，能夠更好地貢獻資源，在實際使用時使信息通道減少，降低信息重復問題出現的頻率；第三，普通的低壓配電器在實際應用中可能會導致配電系統出現部分高次諧波，從而出現操作失誤，而智能化配電電氣則能夠有效地將輸入信號中存在的高次諧波消除，避免出現上述失誤；第四，智能化低壓電器也更具可靠性，能夠對多種啟動條件的電機起到保護作用，例如低電流保護、接地保護、反相保護等；第五，在智能化低壓電器中一般應用的是新型數字化監控元件，能夠更好地對中心信息及配電系統最大增量進行控制，也具有接線簡單、安裝方便的優勢；第六，智能化低壓電器還可以結合中央計算機的集中控制使配電系統自動化性能得到增強，從而使控制系統與配電的維護調度水平得到提升[1]。

2 低壓電器智能化新技術分析

2.1 配電電器

從配電電器技術方面來看，創新方向主要體現在改進滅弧系統弧室結構以及采用塑料產氣吹弧方面[2]。從家用配電線路的電弧故障問題來看，主要可分為并聯電弧故障與串聯電弧故障兩種，前者一般由導線間絕緣層破壞而引發，后者則由導線被切斷或接頭松動而引發(家用電器中幾種電弧故障情況如圖1)。為了有效解決電弧故障問題，在其弧室結構改進方面，需要從上出線、下出線、后面這三個位置噴出電弧，在滅弧室里設置由不銹鋼片組成的過濾金屬罩，將分段過程中釋放出來的能量進行吸收，同時將其對關柜的污染消除。從塑料產氣吹弧的使用情況來看，主要可使開斷時的電器觸頭在滅弧室中將產生的金屬相電弧轉化為氣相電弧，加快電弧轉移速度，促進電氣安全性的提升。配電電器技術的創新還體現在提高供電質量和加強環保性能等方面，在實際應用中新技術的生產材料不會對環境造成潛在危害，且能夠在報廢后進行重復利用，促進C02排放量的降低，可有效起到保護生態環境的作用。

圖1 家用電器中電弧故障情況Fig.1 Arc fault of household appliances

2.2 控制電器

智能化控制電器將原來控制電氣的結構進行了轉變，能夠進一步有效降低人體必需接觸帶電設備的概率，促進電氣操作過程的智能化。在其實際設置中，智能化控制電器設定了最低電壓，使得電器在預設電壓范圍內的正常運作有了一定的保障，一旦有超出設定范圍內的部分，該智能化設備就會在第一時間自主切斷電壓，極大程度地降低因電器振動導致的能源消耗，也可以進一步延長電器設備的使用期限。智能化控制電器主要借助恒流激磁電路實現設備正常運行，采用這種以原電流制造的恒流激磁能夠進一步為電氣的持續運作提供基礎保障[3]。由于控制電器的觸頭一旦震動很容易導致觸頭接觸面受到破壞，采用智能化控制電器則能夠有效通過直流操控的方式為接觸器線圈供電，從而極大降低出現上述問題的可能。智能化控制電器將原變交流操控轉換為直流操控，達到節約能源消耗的作用。

2.3 電磁兼容

隨著現代社會資源短缺情況的日漸嚴重，人們環境保護的意識也逐漸加強，這也導致人們對電器產品兼容性的要求越來越高。在電氣兼容的研發中，對電氣產品的要求主要有以下兩方面：第一，必須具備抵御電磁干擾的能力；第二，不能為環境帶來電磁干擾。在現階段電器的發展中，基本處于強電、弱電共同存在的平衡狀態，開關電路與數字電路同樣處于設置的共同設備里，現場總線網絡控制一般則需要設置在強電開關設備中，這進一步提升了對電磁兼容的要求。在智能化電器系統、接觸器、智能化斷路器等系統中都需要具備相關的工作性能，這也是電磁兼容設計重要的考核指標。要想有效滿足這些比較高的要求，就需要進一步從硬件、軟件、材料等方面對電磁兼容性評估進行控制，以確保電磁兼容能夠準確達到標準值要求。

2.4 負荷開關

在配電網中，由于其結構發生了較大變化，這就大大提升了負荷開關的用量，因此進一步研發體積小且性能高的負荷開關就成為了推動低壓電器向智能化發展的重要研究方向。但由于運用了環網柜，也促使配電網結構出現了變化，形成了環網結構，加上FTU監控單元的加入，就能夠以更加先進的監控技術達成電網不斷供電的目的，有效提升電網的供電效率與質量。通過對電網的實時監控也能有效降低出現停電的頻率，在運用監控原理的同時也能對電網的運營起到優化作用，促進電網在滿負荷狀態下的安全運行。只要故障出現，就能夠通過監控及時發現并迅速改變供電系統設置，將電網運營中可能出現的損失降到最低。

2.5 浪涌保護

根據相關資料調查顯示，因電壓線路中各種涌浪導致的經濟損失每年約達260億美元(部分單位及損失金額如表1)，數量如此巨大的損失直接促使電器生產企業必須要全力研發低壓避雷器以及浪涌吸收器，以全面確保用電安全性的提升。現階段市面上應用效果比較顯著的電涌保護器主要是Phoenix Contact公司、ABB公司以及Schne i der公司的產品，這類產品的主要特點是使用范圍比較廣泛，可以配備保護主配電系統、終端設備及分配電系統的微型模塊，提升安全性能。

表1 涌浪對部分單位造成的經濟損失Tab.1 Financial loss of some units caused by surge

3 結語

通過對智能低壓電器技術的應用研究可以發現，其與傳統低壓電器相比具有更加顯著的優勢，也是促進電網智能化發展過程中必然要經歷的環節。對智能化低壓電器進一步加大研發力度，令其向更環保、更安全、更智能化的方向發展。