低压电器技术未来发展趋势
低压电器技术未来发展趋势
发布日期： 2018-08-13
世界低压电器技术未来发展三大趋势
低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。在工业、农业、交通、国防以及人们用电部门中，大多数采用低压供电。低压电器的发展，取决于经济的发展和现代工业自动化发展的需要，以及新技术、新工艺、新材料的研究与应用。就世界范围应用来看，低压电器目前正朝着高性能、高可靠性、小型化、模块化、组合化和零部件通用化的方向发展。
随着计算机网络的发展与应用，采用计算机网络控制的低压电器均要求能与中央控制计算机进行通信，为此，各种可用心低压电器应运而生。通信低压电器将成为未来低压电器重要发展方向之一。为了实现低压电器元件与计算机网络的连接，一般采用下面三种方案。第一种是开发新型接口电器，连接于网络和传统低压电器元件之间。第二种是在传统的产品上派生或增加计算机网联网接口功能。第三种是直接开发带有计算机接口和通信功能的新型电器。
为了实现低压电器与中央控制计算机双向通信，低压电器必须向电子化、机电一体化发展，同时要求部分电器具有智能化功能。目前，智能化电器的发展主要在万能式断路器、塑壳式断路器以及电动机控制、保护器等产品上进行。智能花断路器的主要特征是装有智能化脱扣器。智能化交流接触器、起动器的主要特征是装有智能型点此系统，其控制回路包括电压检测电路、吸合信号发生电路和保持信号发生电路。随着科学技术的发展，越来越多的智能低压机器开始出现在大型的工厂。
新型低压电器的高性能除了提高其主要技术性能外，还将重点追求综合技术经济指标，如低压断路器、塑壳断路器除了提高短路分段能力外，还将特别关注飞弧距离的减少。同时要求其小型化，这对发展新一代紧凑型低压成套设备也十分重要。对交流接触器而言，已经不在片面追求机电寿命的提高，而是把研究的重点放在产品功能组合与派生、分断可靠性、动作可靠性、接触可靠性以及节能方面。
低压电器的技术发展主要取决于市场技术需求、市场竞争需求、系统发展的需要以及新标准的研究和应用。以上低压电器技术发展趋势将是未来世界低压电器发展的三大主要方向。
低压电器行业发展十大趋势
2015-2020年将是中国特高压、智能电网总投资规模接近6万亿元。这对具有第三代改进、第四代低压电器研发能力的生产企业必将是一个福音，那么，在未来几年，中国低压电器行业会呈现怎样的发展趋势？
1、纵向一体化
如果把厂家定义为低压电器元件生产厂家，则低压电器产品最大的买家是低压成套设备厂。这些中间用户购买低压电器元件，然后组装成配电屏、动力配电箱、保护屏、控制屏等低压成套装置再卖给用户。
随着厂商纵向一体化趋势的发展，中间厂商和元件生产厂商互相不断融合：传统的只生产元件的厂商也开始生产成套设备，传统的中间厂商也通过收购，联营等方式介入低压电器元件的生产。
2、一带一路推动全球化
中国“一带一路”的大战略实质是推动中国产能输出和资本输出，因此，作为中国先导产业之一，政策资金扶持将有利于沿线国家加快电网建设，同时为中国电力设备出口开拓了广阔市场，国内相关电网建设和电力设备企业受益显著。
东南亚、中南亚、西亚、非洲、拉丁美洲等广大的发展中国家电力建设相对落后，随着国家经济发展和用电量上升，亟需加快电网建设。同时发展中国家本土设备企业技术落后，进口依赖度高，不存在本土保护主义倾向。
因此，中国企业利用一带一路的溢出效应，加快全球化的步伐将快马加鞭。国家对包括低压电器出口向来也是十分重视的，并在政策上给与扶持及鼓励，如出口退税，放宽进出口自营权等，因此低压电器产品出口的国内政策环境是很好的。
3、从低压向中高压转变
5-10年内，低压电器产业将实现从低压向中高压转变、模拟产品向数字产品转变、产品销售向工程成套转变、中低端向中高端转变、集中度大提升的趋势。
随着大型负载设备的增加和用电量的增加，为降低线路的损耗，不少国家在矿山、石油、化工等行业大力推广660V电压，，国际电工技术委员会也大力推荐660V、1000V为工业通用电压。中国在矿山工业中已经大量使用660V电压。将来低压电器还将进一步提高额定电压，从而取代原来的“中压电器”。德国曼海姆会议也同意将低压水平提高到2000V。
4、创客化、创新驱动
国内低压电器企业普遍缺乏足够的自主创新能力，缺乏高端市场竞争力。今后低压电器的发展首先要从系统发展的角度去考虑。同时，还要从系统的整体解决方案去考虑，并从系统到所有配电、保护、控制的元件，从强电到弱电都能解决。
新一代智能低压电器所具有的高性能、多功能、小体积、高可靠、绿色环保、节能与节材等显着特点的新一代智能绿色环保、节能与节材等显着特点，其中新一代万能式断路器、塑壳断路器、带选择性保护断路器为中国低压配电系统实现全范围(包括终端配电系统)、全电流选择性保护提供了基础，对提高低压配电系统供电可靠性具有重大意义，在中高端市场有着十分广阔的发展前景。另外，新一代接触器、新一代ATSE、新一代SPD等项目，也正在积极研发，为引领行业积极推进行业自主创新，加快低压电器行业的发展增添了后劲。
低压电器产品已注重向高性能、高可靠性、智能化、模块化且绿色环保方面转型;在制造技术上，已开始向提高专业工艺水平方面转型;在零件加工上，已开 始向高速化、自动化、专业化转型;在产品外观上，已开始向人性化、美观化方面转型。
5、数字化、网络化、智能化、连接化
新技术的应用给低压电器产品的发展注入了新的活力，在一个万物相连、万物智能的时代，可能引发低压电器产品一场新的“革命”。“互联网 ”、物联网、全球能源互联网、工业4.0、智能电网、智能家居……等各种技术的发展，最终将实现各种不同维度的事物“终极相联“，实现万物组织、万物互联、万物智能、万物思维;并且通过集体意识、集体架构的全面集成与融合，进而成为影响现代人类社会高效运转的中枢神经系统。
低压电器在这场革命中居主要作用，将起到万物连接器的作用，能够把各个万物孤岛和每一个人接入到统一的生态体系。为了实现低压电器与网络的连接，一般采用三种方案。
第一种是开发新型接口电器，连接于网络和传统低压电器元件之间;第二种是在传统的产品上派生或增加计算机联网接口功能;第三种是直接开发带有计算机接口和通信功能的新型电器。对可通信电器的基本要求包括：带有通信接口;通信规约标准化;可以直接挂在总线上;符合相关低压电器标准及有关EMC要求。
可通信电器根据其自身特点及其在网络中的作用，大致可分为以下几类：①接口电器，如ASI接口模块、分布式I/O接口、网络之间接口。②具有接口和通信功能电器。③为计算机网络服务的单元。如总线、地址编码器、寻址单元、负载的馈模块等。
6、第四代低压电器将成为主流
中国低压电器产品研发由此实现了从仿制设计到自主创新设计的跨越。第四代低压电器产品除了继承第三代产品的特性外，还深化了智能的特性，此外还具有高性能、多功能、小型化、高可靠、绿色环保、节能与节材等显著特点。
加速中国第四代低压电器的研发与推广，将是行业今后一个时期的工作重点。第四代低压电器是具有高科技含量的东西。不是能够简单复制的。这些技术都拥有大量的知识产权，注定了厂商不能重复以往简单仿制他人的老路。
第四代低压电器在中高端市场有着十分广阔的前景。新产品必将带动并引领低压电器行业新一轮技术与产品的应用和发展，也将加速整个低压电器产品行业的更新换代。
实际上，国内外低压电器市场的竞争一直很激烈。上世纪90年代后期，恰好中国第三代低压电器产品开发完成并推广，施耐德、西门子、ABB、GE、三菱、默勒、富士等国外低压电器主要制造商就相继推出了第四代产品。产品在综合技术经济指标、产品结构和材料选用以及新技术的应用等方面都有新的突破。
7、产品技术和性能发展趋势
低压电器的发展，取决于国民经济的发展和现代工业自动化发展的需要，以及新技术、新工艺、新材料研究与应用，目前国内的低压电器产品正朝着高性能、高可靠性、小型化、数模化、模块化、组合化、电子化、智能化、可通信、零部件通用化的方向发展。
产品质量这是一切发展的前提。须满足性能优良、工作可靠、体积小、组合化设计、可通信、节能环保等要求，要具有保护、监测、通信、自诊断、显示等功能。
影响低压电器发展的新技术很多，如现代设计技术、微电子技术、计算机技术、网络技术、通信技术、智能化技术、可靠性技术、测试技术等。
另外,需要重点关注的是过电流保护新技术。它将从根本上改变低压断路器选用理念，目前，中国低压配电系统与低压电器虽具有选择性保护，但选择性保护是不完备的。新一代低压断路器提出了全电流、全范围选择性保护(简称全选择性保护)的理念。
8、市场大洗牌
不具备创新能力、产品设计技术、制造能力与装备落后的低压电器制造商将在行业洗牌中面临淘汰，而拥有第三代、第四代中高端低压电器产品，有自己创新能力，制造装备先进的企业将在市场竞争中进一步脱颖而出，低压电器行业与产品集中度有可能进一步提高。继续留在行业内部的，将向小型专业化和大型全面化两个级别分化。
前者定位在市场填补者，继续巩固自己的专业产品市场;后者将继续扩大市场份额，完善产品线，努力为用户提供更全面的服务。
还有一部分厂商将退出行业，进入其它目前利润更高的行业。还有很多非正规化的小厂商，将在激烈的市场竞争中消失。大浪淘沙、剩者为王。
9、低压电器质量标准发展方向
随着低压电器产品的更新换代，标准体系也将逐步完善。未来低压电器产品的发展将主要表现为产品智能化，市场需要高性能、智能化的低压电器产品，并要求产品具有保护、监测、试验、自诊断、显示等功能;带有通信接口，能与多种开放式现场总线进行双向通信，实现低压电器可通信、网络化;开展可靠性设计，产品生产过程进行可靠性控制(大力推进在线检测装置)、可靠性出厂检验等，特别强调电子器件可靠性及电磁兼容要求;强调环保节能要求，逐步发展“绿色”产品，包括产品材料选用、制造过程及使用过程对环境的影响，能源的有效利用。
顺应发展趋势，4种技术标准需迫切研究：能够涵盖最新产品综合性能，包括技术性能、使用性能、维护性能的技术标准;产品通信及产品性能与通信要求有机结合的标准，以使产品具有较好的互操作性;制定相关产品的可靠性和试验方法标准，以提高产品可靠性及产品质量，加大同国外产品竞争的能力;制定系列环境意识设计标准和低压电器产品的能效标准，指导并规范企业生产制造节能环保的“绿色电器”。
10、绿色革命
低碳、节能、节材、环保的绿色革命对全球都产生了深远的影响，以气候变化为代表的全球生态安全问题日益凸显，将引发世界范围内经济社会发展方式的根本变革，先进的低压电器技术和节能技术则成为世界科技发展的前沿和技术竞争的热点领域。
对于普通用户，除了对低压电器的质量、价格关心之外，越来越关注产品的节能和环保性能。另外从法律上，国家也对企业生产和工业建筑用户使用低压电器产品的环保、节能性能做出了要求。今后这种限制只会越来越强。
打造具有核心竞争力的绿色节能电器，为客户提供更安全、更智能、更绿色的电器解决方案已经是大势所趋。绿色革命的到来对低压电器行业内厂商带来的既是挑战也是机遇。
从德国工业博览会看世界低压电器的发展趋势
德国工业博览会规模空前，云集了世界各地的制造商，从他们展示的最先进的技术和最新的产品，可看出世界低压电器的发展趋势。
电力断路器的发展
世界上几个大的电气公司都在博览会上展出他们近几年推出的万能式断路器和塑壳式断路器。开发的思路是根据整个系统的需要来考虑，而不是单纯追求高指标，同时考虑经济适用，缩小体积（智能型控制器缩小到原来的1/3左右），尽可能减少壳架规格，便于进行标准化设计。新开发的断路器均带有通信接口，可使系统达到最佳的配合，提高电网的安全性和可靠性。
施耐德公司展出的万能式断路器有：×234 mm ，据称是目前世界上公布的相同电流等从德国工业博览会看世界低压电器的发展趋势低压电器（2003№1）级万能式断路器中框架尺寸最小的。尽管尺寸小，但N T16N1还是具有M saterpact的所有附件和功能。
A ，分断能力150 kA（有效值）/400 V ，时间选择性的范围可达30 kA（有效值）。
选择性的范围可达65 kA（有效值）。
圈，能达到极高的分断能力，短路响应时间小于1流系统的万能式断路器。
GE公司展出的断路器有：（1）MPACT万能式断路器如图1所示，其分断能力最高可达80 kA（500 V），采用带通信功能的电子控制器。电子控制器有3种形式，用户可根据不同的功能要求灵活选用。
路器，壳架电流等级有63、160和250 A ，分断能FD160为热磁式脱扣器，FE160和FE250有热磁式和电子式2种脱扣器。
西门子公司展出了SENTRON电力断路器，万能式断路器和SENTRON VL塑壳式断路器。
（1）SEN TRON WL万能式断路器有3个框结构到外形均是整体式结构（而一般4 000 A由2使其整体协调与可靠性大大提高。
路器。有8个壳架电流等级。分断能力40～100 VL400、VL630可装热磁式或电子脱扣器穆勒公司展出的断路器有：（1）IZM系列万能式断路器。它是与西门子公司合作生产的。额定电流最大可达6 300 A ，具有通信功能。如图2（a）所示。
（2）NZM系列塑壳式断路器如图2（b）所示。
为热磁式脱扣器， NZM2可带热磁式脱扣器或电子脱扣器， NZM 3和NZM4为电子式脱扣器，并具有通信功能。
（a）IZM万能式断路器（b）NZM塑壳式断路器ABB公司展出的Tmax系列塑壳式断路器，V/ V），分断能力为相应尺寸壳架中最大者。
低压电器（2003№1）从德国工业博览会看世界低压电器的发展趋势可以采用热磁式或微处理器脱扣器。
塑壳式断路器的发展新动向：（1）新型双断点分断技术越来越受到重视。
在展览会上展示的塑壳式断路器中，已有施耐德公司的NS系列、穆勒公司的NZM系列、ABB公司的Tmax系列和GE公司的Record Plus采用了该技术。新型双断点分断技术不仅增加断点提高电弧电压，而且通过采用气压原理提高吹弧能力，使分断能力大大提高。新型双断点分断技术一般采用转动式结构，如图3所示。
（2）壳架电流160 A及以下的塑壳式断路器（除三菱的PSS系列外）仍采用热磁式脱扣器。
由于经济性原因，尚未采用电子式脱扣器。壳架电流250 A及以上均可采用电子式脱扣器，带可通信功能。而壳架电流630 A或800 A以上的塑壳式断路器设计成只能带电子式脱扣器。
（3）三菱公司WS系列塑壳式断路器兼带热磁式和电子式脱扣器，采用模块化结构，不打开盖子就可更换脱扣器，既方便用户，又可减少规格。
（4）为适应系统的需要，各公司越来越重视附件的开发，提供丰富的内部和外部附件。塑壳式断路器内部附件采用盒式附件，不需打开盖子就可更换内部附件。内部附件趋向标准化，如穆勒公司的NZM系列4个壳架的内部附件全部统一，便于安装，减少库存，节约投资。
3控制电器的发展工业装置和控制系统自动化的发展要求不断采用更现代化的技术来优化工业过程，包括电气开关设备及各种电气机械设备。工业自动化的过程中要使用各种各样的泵、风机、传送带和电动机机械等现场设备，需要使用各种大小不一的电动机，而这些电动机起动和运转性能的好坏将直接影响生产线的平稳、可靠运行及能耗。各大公司都展示了他们的电动机控制设备和起动设备，包括软起动器、变频调速器和控制组合电器等。例如西门子、穆勒和施耐德公司展示的软起动器，控制电动机功率可以从几kW至几百kW ，可以带有通信接口与总线系统连接。变频调速器控制功率从180 W至几百kW，也可具有通信功能。带通信功能的起动器或变频调速器可直接安装在设备现场，通过总线与系统连接，使系统达到最佳的配合，并大大节省安装成本。
（1）穆勒公司的DS4系列半导体接触器和软起动器符合IEC60947 42标准。它用于对现场的阻性负载和电动机负载进行通断操作。外貌如DS0半导体接触器的电源电压：～的为65 mm.DS4340软起动器和半导体接触器的功能特点为平滑电动机运行，减少起动力矩的波动和控制软起动，减少冲击电流。它还具有LCD指示设备状态。DS4340有4种规格，其额MR和MXR带内部反转功能。
（2）施耐德公司最新推出集供电和控制为一体的TeSys U型电动机起动器（相当于控制与保护组合电器CPS），由一个基本装置和一个插入式从德国工业博览会看世界低压电器的发展趋势低压电器（2003№1）化简就可删去展开式中系数为2的项。用该方法编程与用C语言或其他高级语言编程相比，方法简单、可读性强。经过大量的校验证明，该软件在规模较大、线路较复杂的电器电路（如含有上百个元件的电路）中也是完全正确的。
5结语本文提出了一种更加适合于现代电器设备电路拓扑的公式抽取新方法及其微机实现，它简易可行，对电器设备电路的故障诊断、可测性设计、可靠性设计都将有极其重要的意义。
把典型的电动机的起动功能与新型的控制和通信功能组合在一个完整的单元里。其主要特点：①选择更方便快速，而不需要很多元件复杂的组合②安装简单并可节省昂贵的接线③最佳的功率匹配而不需要大量的库存④带反转起动器的宽度仅为45 mm ，体积可缩至相同等级产品的1/2.
基本装置有LUB12和LUB32两种型号，分别短路分断能力50 kA（带限流器时为130 kA）。符元有3种类型：标准型、扩展型和多功能型，各有6标准型（型号为LUCA）：具有短路和过载保护、断相保护脱扣级别为10级。
有短路、过载和断相保护。脱扣级别为10或20级，手动复位或自动复位。通过一个附加的功能模块可具有电流显示、报警等功能。
多功能型（型号为LUCBM）：具有短路、过载和断相保护脱扣级别为5～30级多种测量和保护功能电流显示历史记录借助参数化软件PowerSuite可现场或远程进行参数化。
通过简单地更换可插入的控制单元能实现从标准的保护功能至复杂的功能的变化，而不需增加任何体积。
TeSys U型电动机起动器还具有各种通信模块和应用模块，可实现通信和各种功能。
