低压电器新产品主要特征、发展思路及技术分析_免费论文全文下载

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【摘要】目前，我国低压电器行业部分优秀企业在塑壳断路器、小型断路器等量大面广的产品中已开始采用自动检测线，塑壳断路器的主要部件灭弧室已开始采用自动装配线生产，大大提高了劳动生产率并能确保产品质量。在新一代产品零部件设计时应充分考虑制造水平的不断提高以及国外先进制造技术的不断引进，这方面的要求，为我国低压电器制造水平的进一步提高创造条件。
【关键词】低压配电系统;低压电器;新产品
一、新一代低压电器的主要特征
1、小型化
进一步小型化是低压电器技术发展的必然结果，它不仅是低压电器自身发展的需要，也是低压电器成套开关设备与控制设备向小型化发展的需要。它对电器设备节材、减少占地面积具有重要意义。以塑壳断路器为例，新一代产品单位体积的容量（额定电流）将提高50%以上。
2、智能化、网络化、可通信
从智能化角度，新代产品智能化功能将进一步扩展与完善，并向综合智能化方向发展如智能交流接触器，通过闭环控制达到智能合闸操作，使电磁铁吸合冲击最小，减少触头振动、大幅度提高机电寿命，同时接触器还能实现多种电动机保护功能。智能断路器除具有配电系统各种故障保护功能外，还具有能量管理、电网质量（包括功率因素、谐波分量）监控等功能，以确保电网质量和用电安全。从网络化、可通信角度，新代产品除实现多总线通信外，还能直接与工业以太网连接，在某些特殊场合可采用无线通信。产品通信规约、产品描述将更加透明，更加规范，不同公司产品在网络中互换更为方便。
3、新代产品结构应有新的突破与创新，模块化程度进一步提高
第四代低压电器除了性能提高、进一步小型化外，在结构上应有新的突破与创新。如双断点触头系统不仅应用于塑壳断路器，还应用于万能式断路器大容量交流接触器，将普遍采用真空接触器，永磁系统将用于新一代接触器。另外，我国第二代低压电器已经部分采用模块化结构，但模块化程度还处于初级阶段。新代低压电器模块化程度应大大提高。主要表现在产品模块部件将越来越多，产品功能不断扩展;模块安装与调换更为方便，各类模块标准化、通用化程度进一步提高，某些模块从不同电流等级到不同产品均可以通用，如有的外国公司正在考虑塑壳断路器与万能式断路器的附件模块通用。
4、可靠性
新一代产品在提高技术性能的同时，特别强调可靠性。重点从分断可靠性、动作可靠性（包括特性与寿命）、环境可靠性三个方面开展工作，终端电器采用轨道安装后，给产品使用与维护带来很大方便。新代低压电器安装与出线方式应考虑母排连接与安装一体化结构形式。使其在成套装置中使用更为灵活，为用户配电方案的变化提供方便。同时能更有效地利用开关柜空间，为低压成套开关设备小型化创造条件。
二、新一代产品研发中涉及的关键技术
1、全面采用低压电器虚拟样机技术
长期以来，低压电器新产品的开发依靠反复修改设计、制作样机和试验这种传统的方法，不但开发周期长，而且样机制作和试验都需要花费很高成本。更主要的是对开发过程中的每次失败只知其然，很难知其所以然。传统的设计方法很难开发出真正具有自主知识产权、有重大创新的产品。
随着计算机仿真技术的发展，可以利用交互式图形技术，在计算机屏幕上建立可视三维样机，并且通过精确的仿真技术使该样机具有和实际样机同样的性能。研发人员可以通过改变虚拟样机的结构和参、数不断改变其性能，使其满足预定的设计要求。并且可实现优化设计，使产品性能达到最佳。
目前低压电器虚拟样机技术主要应用在以下方面：①低压断路器操作机构多体动力学仿真，可进行机构优化设计并正确获得断路器各种动作参数与性能;②电器的热场与电流场藕合仿真及温升计算;③低压断路器开断电弧的仿真;④交流接触器电磁系统与触头闭合过程及弹跳仿真。
2、低压断路器开断技术
随着配电系统容量不断增大，对低压断路器分断能力提出了更高要求。为此，国外知名开关电器制造商对低压断路器开断技术及触头灭弧系统进行了大量研究。目前，国外新一代塑壳断路器灭弧系统普遍采用气吹技术。主要采用两种方法实现气吹：一种是在灭弧室内放置产气材料，利用电弧高温产气提高灭弧室压力，实现气吹;另一种是利用后端密封的专用灭弧室来形成向前的气流以推动电弧进入灭弧室。
3、低压配电系统选择性保护技术
目前我国低压配电系统选择性保护尚不完备，主要表现在：①选择性保护仅在一定电流范围内（一般在短延时范围）;②终端配电系统选，择性保护不完善;③实现选择性保护的时间较长。
随着电网容量不断扩大，对电力系统供电可靠性要求越来越高，除了故障预警、故障监控、故障排除等一系列措施外，一旦出现短路故障时应使停电限制在最小范围内。为此，国内外电器制造商正在探索通过各类断路器保护功能的不断完善实现低压配电系统全范围、全电流选择性保护的技术。它主要包括：
①新一代万能式断路器应首先实现全电流范围选择性保护。其含义是即使下一级断路器短路电流已经达到上一级断路器极限短路分断能力时也能实现选择性保护。
②发展限流选择性保护断路器。目前塑壳断路器均为限流型的，当发生短路时其触头迅速撒开，一般不具备选择性保护功能。据介绍ABB公司新一代Tmax塑壳断路器具有选择性保护功能。我国新一代塑壳断路器正在探索。
③发展带选择性保护的小型断路器，实现终端配电系统选择性保护。德国ABB公司S700系列、海格公司HT系列小型断路器具有选择性保护功能。目前，我国也正在开发这种小型断路器。
④在极短时间内实现选择性保护（100―200ms）。这项新技术是低压配电系统保护技术的一次重大飞跃，具有广阔的应用前景：一是极大地提高低压电器供电可靠性，使电网发生过电流（包括短路）故障时停电范围限制在最小区域;二是降低低压断路器短时耐受电流要求，有利于产品小型化、节材及降低成本;三是降低低压成套装置及配电系统动、热稳定要求，有利于成套装置小型化、节材及降低成本;四是这项技术如推广到中、高压配电系统，其意义将更大。
4、模块化技术
我国第三代产品已部分采用模块化结构，但尚处于初级阶段，新一代低压电器模块化技术将充分得到应用。主要表现在：①研究各种功能模块，使产品功能不断扩展。②研究模块化部件结构，使其安装、更换方便，提高维护性能。③研究模块化部件标准化。
参考文献
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