我國(guó)低壓電器發(fā)展趨勢(shì)展望

吳松濤

（黑龍江省湯原縣鶴立林業(yè)局廣播電視局，黑龍江 湯原 154721）

低壓電器指在低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中起開(kāi)關(guān)、控制、保護(hù)、檢測(cè)、指示和報(bào)警等作用的元件或裝置。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，工作電壓為交流1000V、直流1200V以下電氣線路中的電氣設(shè)備稱(chēng)為低壓電器。它具有品種豐富，規(guī)格繁多,應(yīng)用面廣等特點(diǎn)。不僅在機(jī)械行業(yè)中是基礎(chǔ)配套件，而且，在家庭中,它的使用也越來(lái)越普遍。隨著人民群眾文化生活水平的提高及居住環(huán)境的改善,人們對(duì)住宅的要求,除了傳統(tǒng)的面積、結(jié)構(gòu)外,對(duì)使用功能的重視程度越來(lái)越高。因此,低壓電器使用空間進(jìn)一步擴(kuò)大。家庭使用的低壓電器產(chǎn)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(hù)器等。

1 我國(guó)低壓電器發(fā)展歷程回顧

我國(guó)低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展大致可分為以下三個(gè)階段:第一階段從20世紀(jì)60年代到70年代初,這一階段，主要是在模仿基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的第一代統(tǒng)一設(shè)計(jì)產(chǎn)品。如：CJ10、DW10、DZ10、JR16 等,由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸大，因此材料消耗多，并且性能指標(biāo)不理想、品種規(guī)格也不齊全；第二階段從20世紀(jì)70年代到80年代,這一階段是更新?lián)Q代和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)制造的第二代產(chǎn)品。如：3TB、CJ20、DW15、DZ20、ME、AE、3WE、AH、B、等,該階段技術(shù)指標(biāo)明顯提高,體積縮小,保護(hù)特性較完善,結(jié)構(gòu)上適應(yīng)成套裝置要求,成為我國(guó)低壓電器的支柱產(chǎn)品；第三階段開(kāi)始于20世紀(jì)90年代,積極引進(jìn)國(guó)外新技術(shù)、新產(chǎn)品的同時(shí)，自行開(kāi)發(fā)、試制新產(chǎn)品。代表性產(chǎn)品為：DW40、DW45、CJ40、M、DZ40、S、F、3TF 等?？傮w技術(shù)性能達(dá)到或接近國(guó)外20世紀(jì)80年代末甚至90年代初的水平。該階段產(chǎn)品具有性能優(yōu)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(diǎn)。

2 我國(guó)低壓電器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)展望

我國(guó)低壓電器技術(shù)發(fā)展總體趨勢(shì)是通過(guò)采用高新技術(shù),重點(diǎn)開(kāi)發(fā)環(huán)?；?、智能化、電子化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、可通信化、設(shè)計(jì)無(wú)圖化、制造高效化的低壓電器產(chǎn)品,來(lái)淘汰那些工藝落后、能耗高、體積大、耗材多又污染環(huán)境的產(chǎn)品的同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有較好的傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),鞏固傳統(tǒng)產(chǎn)品的市場(chǎng)，并大力發(fā)展我國(guó)低壓電器的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),努力縮小同國(guó)外先進(jìn)水平的差距。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，中央控制計(jì)算機(jī)與可編程邏輯控制器、智能化電器與中央控制設(shè)備,實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信,并在電動(dòng)機(jī)控制中心和低壓配電系統(tǒng)中，統(tǒng)一形成了智能化監(jiān)控、保護(hù)與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)使操作人員在控制室中能夠方便地控制各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,并且能夠及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況,處理各種故障。近年來(lái),隨著現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)，工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)生了革命性的變革?，F(xiàn)場(chǎng)總線作為一種可靠性強(qiáng)、造價(jià)低并適合工業(yè)環(huán)境使用的通信系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)需用多芯電纜讓數(shù)據(jù)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(jiǎn)單,極大的減少了安裝維護(hù)費(fèi)用。由于現(xiàn)場(chǎng)總線按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)采用統(tǒng)一的通信規(guī)范,因此，它具有很好的兼容性和互操作性,它是與生產(chǎn)廠商無(wú)關(guān)的系統(tǒng),各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備只要按這種規(guī)范和協(xié)議生產(chǎn)都可以在網(wǎng)絡(luò)上使用?，F(xiàn)場(chǎng)總線生產(chǎn)工廠能提供包括接口、電纜、各種中間繼電器、模塊化現(xiàn)場(chǎng)總線各種標(biāo)準(zhǔn)部件,大大方便了安裝和維護(hù),即插即用,適合于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分散布置的特點(diǎn)。

2.2 母排安裝技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用

所謂電器產(chǎn)品母排安裝技術(shù)，就是將電器產(chǎn)品直接安裝在成套柜體內(nèi)的母排上，在安裝的同時(shí)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電連接。它主要由熔斷器開(kāi)關(guān)、斷路器等安裝底座、主接線座、附件等構(gòu)成。母排安裝技術(shù)在電器產(chǎn)品的應(yīng)用中具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：首先，極大地方便安裝與導(dǎo)線連接；其次，減少導(dǎo)電連接，提高可靠性，維護(hù)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??；最后，節(jié)省材料，降低成本。

2.3 智能化模塊化技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用

低壓斷路器的保護(hù)功能隨著微處理器的引入大大增強(qiáng)。智能化過(guò)載繼電器與傳統(tǒng)的雙金屬熱繼電器相比,具有很高的動(dòng)作可靠性，它不但可保護(hù)電動(dòng)機(jī)過(guò)載與斷相,并可保護(hù)接地、三相不平衡、反相或低電流等多種起動(dòng)條件的電動(dòng)機(jī)。由智能化電動(dòng)機(jī)保護(hù)繼電器進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的智能電動(dòng)機(jī)控制器,兼有監(jiān)控、保護(hù)和通訊的功能,它的保護(hù)功能也較智能化電動(dòng)機(jī)保護(hù)繼電器進(jìn)一步增強(qiáng)。

在智能化技術(shù)在低壓電器中廣發(fā)使用的同時(shí)，模塊化、組合化和零部件通用化也被廣泛應(yīng)用于當(dāng)前低壓電器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。通過(guò)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(guò)程大為簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)緊湊,并使保護(hù)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(guī)格的產(chǎn)品設(shè)計(jì)成同一高度以利于開(kāi)關(guān)柜的布置。ABB公司推出的新系列接觸器產(chǎn)品提出低壓配電系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)的新概念,新型的塑殼斷路器面板上都有一個(gè)小門(mén),各種功能模塊通過(guò)這個(gè)小門(mén)可安裝于操作機(jī)構(gòu)兩側(cè)空余的間隙內(nèi),以縮小整個(gè)開(kāi)關(guān)柜的體積。施耐德公司的空氣斷路器從800A到3200A的產(chǎn)品采用同一個(gè)框架尺寸,這樣使零部件的通用性增強(qiáng)，便于安裝。

2.4 新的滅弧系統(tǒng)和限流技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用

由于傳統(tǒng)的滅弧系統(tǒng)已不能滿足對(duì)低壓開(kāi)關(guān)電器開(kāi)斷能力的要求，電力系統(tǒng)為滿足其自身發(fā)展的需要，對(duì)低壓開(kāi)關(guān)電器提出了高性能和小型化的要求。因此，國(guó)內(nèi)外致力于研究新的滅弧系統(tǒng)和限流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電器的無(wú)飛弧。如采用旋轉(zhuǎn)式雙斷點(diǎn)的限流結(jié)構(gòu)，并在前后級(jí)保護(hù)特性配合方面實(shí)現(xiàn)能量匹配以提高開(kāi)關(guān)電器開(kāi)斷能力；采用一種三維磁場(chǎng)集中驅(qū)弧技術(shù)來(lái)提高塑殼斷路器的開(kāi)斷性能；采用新的絕緣材料抑制由于電極的金屬蒸氣擴(kuò)散至絕緣器壁上形成的金屬粒子堆積層，加強(qiáng)對(duì)電弧的冷卻作用等。

2.5 計(jì)算機(jī)仿真與虛擬技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用

要使電器產(chǎn)品滿足預(yù)期的技術(shù)條件、達(dá)到預(yù)期的電氣、機(jī)械性能,必須經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)。計(jì)算機(jī)模擬與仿真技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)三維零部件的實(shí)體造型、裝配、自動(dòng)生成工程圖紙、按照設(shè)計(jì)的零部件自動(dòng)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)并生成數(shù)控編碼。可以在樣機(jī)制作前,精確掌握電器產(chǎn)品的性能,減少重復(fù)樣機(jī)制作,極大降低實(shí)驗(yàn)費(fèi)用,加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,提高產(chǎn)品性能指標(biāo)。低壓電器的基本特性包括通斷能力、溫升、零部件的強(qiáng)度、動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定、絕緣性能及其他電氣性能等。計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)的發(fā)展、有限元分析軟件性能的不斷提高,對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的電磁場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理場(chǎng)進(jìn)行仿真和分析成為現(xiàn)實(shí)。從20世紀(jì)末開(kāi)始，繁瑣的數(shù)據(jù)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(jiǎn)單、直觀,輸出的數(shù)據(jù)或?qū)θS圖形進(jìn)行分析等后處理階段也變得方便觀察。通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)，可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性方案進(jìn)行論證,滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求。

3 總結(jié)

面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),我國(guó)低壓電器的發(fā)展應(yīng)借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)根據(jù)自身的環(huán)境制定相應(yīng)的發(fā)展策略。完善國(guó)內(nèi)低壓電器技術(shù)開(kāi)發(fā)的機(jī)構(gòu)和機(jī)制,加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化和計(jì)量等技術(shù)基礎(chǔ)的工作,提高產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是產(chǎn)品外觀質(zhì)量水平,進(jìn)一步縮短與國(guó)外先進(jìn)水平的差距。

[1]何瑞華.我國(guó)低壓電器新世紀(jì)發(fā)展策略探討[J].低壓電器,2000,(1).

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