我国低压电器产品与技术发展ppt课件

1、我国低压电器产品与技术开展培训教材之一上海电器科学研讨院何瑞华2021年3月.目 录第一部分 低压电器现状与趋向 一、行业面临的情势 二、产品开展现状 三、新技术开展现状 四、低压电器开展趋向 .第二部分 新产品开发与设计总体思绪 一、新产品立项 二、新产品定位与总体目的 三、产品方案设计 . 第三部分 配电系统过电流维护现状与开展 一、过电流维护技术开展回想 二、过电流维护技术现状 三、过电流维护开展趋向 四、实现过电流维护新技术主要技术关键 .一、低压电器行业面临的情势 1、 2021年电工行业经济情况 根据1-9月统计，电工行业同期增长仅10%左右与以往10 平均增长30%以上，回落达2

2、0%。 低压电器行业1-9月份许多企业出现负增长，全行业整体 持平，四季度有所上升，估计全年增幅在5%左右。 可见电工行业快速开展期曾经过去。.2、2021年低压电器行业机遇与危机依然并存 机遇 1 2021年世界经济将逐渐上升，我国经济将继续平稳开展，有利于低压电器行业开展。 2电力工业开展速度虽处回落，但从长久看，我国电力 工业还有宏大开展空间。 我国人均用电程度2021年度相当于美国上世纪50年代程度 相当于英国上世纪60年代程度 相当于日本上世纪70年代程度 估计十二五用电量平均增长8.5%,按十二五规划配电设备投资近1万亿。.3低压电器老产品改换的需求量将每年递增1520%4国家十二

3、五提出的创新驱动、转型晋级有利于低压电器 产业转型晋级。低压电器行业大量消费的中、低档产品 耗费大量原资料、耗费大量能源并带来高排放，不符合 低碳经济要求。不转型将面临资源和环境的双重约束。5智能电网建立和新能源系统开展将给低压电器开展带来 新的机遇。 2021年2020年将是我国智能电网建立主要时期， 总投资约4万亿元. .6智能电器将迎来黄金开展时期，它将加速我国低压电器产 品晋级换代，随着我国第四代低压电器逐渐推向市场， 低压电器市场将重新分割。72021年国家提出新一轮乡村电网改造工程，五年内将投资 5000亿。8近年来，轨道交通在全国大、中城市快速开展，将引发 直流电器要求量快速递增

4、。9新能源系统必将成为我国电力系统重要组成部份，它对 电器设备与系统提出了很多新的要求，这一块市场有很大 开展空间。.10国外著名低压电器制造商不断提出的新产品以及新产品 在中国市场推行一定程度鼓励国内优秀企业不断关注、 紧跟、超越国外新技术、新产品开展。11我国低压新一代产品和相关新技术推行与运用必将引领 低压电器行业新一代产品开发高潮。我国将逐渐摆脱 以仿为主的研发方式，逐渐构成自主创新的新时代。. 挑战1我国低压电器科研与新产品投入明显缺乏，这里有企业家理念上的问题，也有低压电器利润率不断下降的要素。它将妨碍我国低压电器行业可继续开展。据统计 国外著名低压电器新产品投入约占总销售额7%左

5、右 我国低压电器行业平均投入大约占总销售额12% 这样投入要自主创新是难以实现的，只能采用跟随型开展。 在当今时代跟随型开展方式是没有出路的。.(2)我国低压电器制造本钱上升势头不可逆转，它将带来一系列问题。a.我国企业制造本钱不断上升，而外资企业随着产品的不断改良和零部件消费属地化，产品本钱不断下降。二者差距不断减少，给我国低压电器消费企业带来更大压力。b.随着制造本钱上升，许多产品和企业已处于微利和亏损形状。企业加大新产品投入和技改投入非常困难，使国内企业开展后劲进一步减弱。c.为了维持一定利润、粗制滥造、产质量量不断下降，呵斥恶性循环。.3国外优秀企业利用其技术、产品、制造配备、资金、品

6、牌 优势给国内优秀企业带来冲击。 在智能电网、轨道交通建立中很多设计院盲目选用 国外品牌，使国内优秀企业新产品开展缺乏动力，即使 有了好的新产品也难以推向市场。4国内垄断行业参与低压电器制造，使市场竞争雪上加霜， 产质量量不断下降。.5低压电器行业消费企业众多，仿冒依然存在，价钱竞争 愈演愈烈。优秀企业遭遇外资企业和民营企业二头夹击。 民营企业开展理念没有得到应有的提升，仍在中、低端 产品上苦苦挣扎。企业转型难以实现。6随着市场经济开展的需求，我国低压电器研发方式发生了 根本的变化。它既有好的一面，也带来一些问题。特别是 零部件供应商和内、外部附件制造商新产品投入添加， 呵斥消费本钱添加并给消

7、费带来极大不便。7随着低压电器增长速度放缓，企业开展思绪、开展理念 没有及时跟上，许多企业的姿态难以解脱。. 二、我国低压电器新产品开展现状 开展现状 1.我国第三代低压电器主要是在上世纪九十年代开发 总体程度到达国外上世纪八十年代至九十年代初程度 2.国外优秀企业从上世纪九十年代中期开场相继推出新一代 产品。产品性能、功能上又有很大提升，产品构造又有 新的突破，体积更加小型化。而且新一代产品均带有通讯 功能，智能化功能更加强大，系统向网络化开展。 . 3、进入新世纪我国低压电器行业获得了新的开展1从2000年开场以上海电器科学研讨所、常熟开关制造 、江苏万龙集团为代表开展低压电器可通讯、 网

8、络化研讨、实现第三代主要低压电器可通讯，以及 配电系统网络化。2从2004年2021年上海电器科学研讨所结合低压电器 行业8家优秀企业完成我国第四代第一批四大系列产品 开发任务。行业资深专家和指点一致以为产品总体程度 到达当代国际先进程度，部份技术与产品目的到达国际 领先程度。开创了我国低压电器自主创新的新时代，是 我国低压电器开展史上新的里程碑。. 3从2021年开场紧跟国内外智能电网开展思绪与要求，以 上海电器科学研讨所为首提出了智能电网用户端开展 思绪与想象并开展了一系列根底技术研讨。 经过上项任务，我国低压电器可通讯、网络化技术、智能电网用户端技术根本跟上国外开展潮流。目前，低压电器产

9、品及相关技术开展能跟上我国智能电网开展要求。 我国低压电器优秀企业正在思索并开展适宜本人企业特点和开展要求的新一代低压电器产品。普通企业在现有第三代产品根底上改良、完善成为企业新一代产品. 4、国外著名低压电器制造商根据本身开展需求以及中国新产品开展情况，不断改换产品，在产品上作部分改良和性能上部分提高并推出新的型号。 国内企业根据新产品情况，也不断作出改良，试图跟上外企开展。实践上是相互跟随，相互促进。 国内外产品比较及差距(以万能式断路器和塑壳断路器为例) 1目前国内外产品性能与功能上相比没有明显差别。从满足配电系统要求角度，国内优秀企业产品完全能满足需求。从产品构造上看各有特征。 2国内

10、产品外观与国外产品有一定差距，但是目前国内优秀企业在开发新一代产品时已非常留意产品外观设计与制造，置信这一差距将逐渐减少。. 3国内大部分企业低压电器制造配备、装造工艺相对落后，产品价钱较为廉价。所以产品性能一致性、可靠性与国外产品存在较大差距。 4国内优秀企业在制造配备与制造工艺已获得长足的提高，但与国外优秀企业相比，按照先进制造业要求存在一定差距，特别是在自动配备技术、自动检测技术及相关配备尚有较大差距。优秀企业产质量量与国外企业差距不大，完全能满足我国国民经济开展需求。.三、我国低压电器新技术开展情况 1. 低压电器产品开展与新技术及相关实际研讨息息相关 1我国低压电器经过五十多年开展，

11、在根底实际研讨方面根本跟上产品开展需求。多年以来，国内外在根底实际研讨方面虽有不少成就，但没有突破性进展。 2随着低压电器相关新技术、新资料、新工艺、新构造不断开展与运用，低压电器产品在不断提高中，平均每15年构成新一代产品，低压电器开展从来没有停顿过。 3上世纪七、八十年代低压电器相关技术获得一系列进展从而诞生了一批新型电器，如限流电器、真空电器、剩余电流维护电器、终端电器、CPS、双电源自动转换开关等，这些新型电器开展根本上跟上国外开展潮流。 4近年来电子技术、微处置机技术、通讯技术、智能化、网络化技术开展与运用给低压电器开展注入了新的活力，低压电器功能已发生了质的变化。. 2. 最近十多

12、年低压电器相关新技术开展与运用情况1智能化、可通讯、网络化技术 a. 国外智能化电器诞生于上世纪八十年代，我国1995年完成了我国第一个系列智能化断路器，三年以后投放市场并获得极大胜利。 b.国外低压电器可通讯、网络化运用从上世纪90年代中期开场。我国从上世纪末开场跟踪研讨，并在本世纪初开场获得运用。 c.目前智能化、可通讯、网络化技术已跟上世界开展潮流。 .2大电流分断技术 目前我国万能式断路器极限分断才干已到达80150KA 塑壳断式断路器极限分断才干已到达150KA 万能式断路器短时耐受电流也到达80KA 均到达国际先进程度，并掌握了相关中心技术。3低压配电系统过电流维护新技术全选择性维

13、护技术 全电流选择性维护 区域联锁技术 限流选择性维护技术 小型断路器选择性维护技术 本项技术已全面掌握，研讨深度不低于外国公司，但尚未在我国低压配电系统中推行。. 4. 低压电器现代设计技术 低压电器设计三维外型 虚拟样机技术 低压电器仿真设计 断路器操作机构仿真 断路器电动斥力与气动斥力仿真 低压电器发热、温度场仿真 电磁系统仿真等.5. 低压电器现代测试技术 模拟大电流实验技术 电弧运动快速测试技术 灭弧室压力测试技术 电动力测试技术 区域联锁实验技术 通讯功能测试技术 可靠性测试技术 模拟雷电过电压测试技术 这两项技术获得的成果，为我国低压电器自主创新研发、设计提供了必要的手段。为我国

14、低压电器从中国制造 到中国发明过渡提供了必备的条件。.6. 智能电网用户端关键技术研讨与运用 除可通讯、智能化技术外 缺点预警技术 过电流维护新技术 新能源投切技术 直流维护技术 新能源系统过压维护.7. 低压电器系统集成整体处理方案技术研讨 低压配电系统、智能配电系统典型方案研讨 配电系统低压断路器选用及过电流维护整体处理方案 双电源系统整体处理方案 配电系统包括新能源系统过电压维护方案 电动机控制与维护整体处理方案 上述低压电器诸多新技术开展将不断完善、提高低压电器产品性能及综合技术程度并引发各种新型电器诞生。. 我国低压电器相关新技术的研讨与运用从总体来说根本跟上了国际上开展潮流，特别是

15、低压电器本体相关技术没有明显的差距。 在电子技术研讨与运用上以及系统整体处理方案上尚有一定差距。 如：智能控制维护器公用芯片研讨与运用；小型化、高精度互感器；新型传感器；检测技术及相关仪器；高精度丈量技术等等。国外大公司在系统整体处理方案上走在前面。.四、我国低压电器开展趋向 1、 低压电器概念发生变化 智能电网用户端电器设备是低压电器的扩展与延伸。 它是指从变压器到用电设备之间对电能进展传输、分配(配电)、维护、控制、质量监控、电能管理等一切设备和系统。包括分布式能源光伏、风电等系统中维护与控制以及投切电器设备，它是低压电器概念的扩展与延伸。. 2、低压电器新产品开展思绪将发生艰苦变化，从单

16、一产品 设计转变为从系统运用和开展角度去思索低压电器如何 开展。 例：新一代小容量交流接触器设计时必需与电动机维护断路器、热继电器、电子式过载继电器设计一并思索，便于构成各种组合电器。. 3、全选择性过电流维护与系统智能化、网络化是低压配电与控制系统开展必然方向，它使低压电器业务方式，包括销售方式将发生根本改动。 从单一产品为主的业务方式逐渐转变为系统整体处理方案，根据系统整体处理方案，选用相应参数、功能、性能要求的低压电器使系统更简约、更协调、更平安、更可靠。.4. 智能电网用户端低压电器产品将采用一致的平台和规范。 随着各类智能化电器不断诞生，功能不断强大，当配电系统中各类智能电器集中运用

17、时会出现功能重叠，不仅呵斥功能上浪费，还会由于性能上不协调呵斥维护不可靠，甚至构成缺点。. 5. 低压电器继续向高性能、小型化、智能化、多功能、高可靠、绿色环保、系列简约方向开展，以更好满足系统开展需求。 1满足超大容量配电系统配套要求 2满足智能电网开展要求 3满足全选择性过电流维护要求 4满足双电源系统配套要求 5满足电动机维护与控制一体化要求. 6、低压电器高端制造技术与配备将成为优秀企业下一步 开展重点 在低压电器产品新技术不断得到运用、产品构造不断优化，产品功能不断添加，产品性能不断提高的同时，如何保证新产品性能一致性与可靠性。同时，在劳动力本钱不断上升的今天，如何采用自动消费线包括

18、自动化零部件制造、自动化部件装配线、自动化整机装配线、自动化性能检测线，直至采用数字消费车间。. 7、开发新一代群众化产品已引起大家关注 1产品性能满足70%左右运用场所 2产品根本功能齐全 3产品实现小型化节材 4不降低产品可靠性 5追求高性价比、低本钱. 8、每个企业根据本身定位，梳理现有产品，调整产品构造， 确定2-3个层次产品。除专有用途产品外，每个层次产品 普通以1-2个系列产品加必要的派消费品为好，产品系列 不宜过多。.第二部分 新产品开发与设计总体思绪一、新产品立项1、开展回想我国第一代产品1960年1975年立项思绪： 根据当时国民经济开展对低压配电与控制系统要求确定。我国第二

19、代产品1975年1990年立项思绪： 更新换代产品主要技术性能到达国外上世纪七末八初程度 满足国民经济开展，特别是低压配电系统开展需求 产品全面符合IEC规范.我国第三代低压电器立项思绪： 跟踪国外低压电器新技术、新产品开展动向。 要求第三代产品性能到达国外上世纪八末九初程度。 低压配电系统开展对低压电器新要求为此提出开发高性能、小型化；电子化、智能化；模块化、组合化新一代低压电器的想象。.我国第四代低压电器立项思绪： 从产品开展和不同层次市场需求思索 跟踪国外新产品开展和市场竞争需求 为了顺应低压配电系统向智能化、网络化开展需求 使低压电器符合环保要求 顺应低压电器新工艺开展要求.2. 企业

20、新产品立项建议遵照以下原那么： 根据企业开展战略要求 市场需求与市场竞争角度 国内外低压电器新技术、新产品开展动向 从系统开展角度思索. 二、新产品定位与总体目的 产品定位 1. 技术程度定位，普通可分为高端、中高端、中低端三个层次 2. 市场定位，普通可分为高端、中高端、群众化三个市场 3. 本钱定位，也可分为高、中、低三个档次 产品技术程度定位与市场定位普通是一致的，有时可以不一致； 高端市场不一定都采用高技术目的、高技术程度产品； 高端市场对产品可靠性、一致性及外观质量要求必需是高的， 产品价钱也可以高一些； 产品本钱定位与产品技术程度定位和市场定位亲密相关. 新产品目的，指新产品总体想

21、象1. 确定新产品规格、种类，包括派生系列、附件等2. 确定新产品主要参数，主要技术性能目的、产品功能3. 提出新产品可靠性要求4. 建议新产品本钱目的5. 与国内外同类产品的差别与亮点. 新产品亮点1. 规格、参数与系列完好性 主要思索能更好满足市场需求，以ACB为例2. 技术性能、功能上亮点 以第四代ACB为例，短路性能、寿命、维护特性等，3. 构造上亮点 构造创新是新产品主要亮点之一，也是新产品主要特点之一。低压电器性能与功能上提升主要借助新技术的运用与构造创新。它是低压电器技术提高和程度提高的重要表达。 构造创新不是为创新而创新以MCCB附件为例它是为产品性能与功能的提升效力，或为制造

22、工艺程度提高效力如何满足自动消费需求. 新技术运用与构造创新几个典型例子：1智能控制器运用诞生了我国第一代智能电器2真空灭弧室的运用诞生了低压真空电器3剩余电流检测与维护技术的运用诞生了剩余电流维护电器4部件、附件模块化构造使产品多功能组合更为方便5MCCB双断点触头灭弧系统运用使新一代MCCB分断才干 与限流性能大幅度提升.6新型独到的辅助回路设计使小型断路器初次具有选择性 维护功能7电动力补偿和多个触头并联提高了断路器短耐才干8基于电子技术的控制维护器使CPS产品进一步小型化9区域联锁技术的运用为配电系统实现全选择性维护发明 了条件10通讯技术与现场总线技术运用为低压电器实现可通讯与 低压

23、配电系统实现网络化奠定了根底. 4. 产品运用与维护方面的亮点 低压电器产品运用与维护方便是低压电器重要亮点之一，运用和维护方便。通常借助于构造上改动与创新。如产品构造模块化不仅为低压电器多功能组合带来方便，并使产品附件的改换和维修非常方便。 断路器构造上应思索触头参数调整、维护特性可调，产品易损件改换方便等等。. 5. 产品外型与外观设计上亮点 我国第一代到第三代产品在外型与外观上很少下功夫，近年来国内优秀企业已非常注重这项任务 如：有的企业按不同档次产品线设计不同风格的外形 有的企业设计具有本人特征的产品外形 有的企业按不同产品设计各具特征的外形 低压电器产品外型与外观设计已引起行业普遍关

24、注，成为亮点之一。. 产品总体目的及实施方案，以第四代塑壳断路器为例。1少规格、便于消费管理、降低研发、制造本钱2产品性能有明显提升，大幅度提高Ics，到达当代国际程度3为提高市场竞争力，机电寿命在IEC规范根底上有明显提高4具有一定限流选择性维护功能.5产品进一步小型化， 新一代 160A壳架外形尺寸第三代100A， 320A壳架外形尺寸第三代200A, 630A壳架外形第三代400A6产品部件、附件模块化程度较第三代产品相比有明显提高7产品可靠性程度有量化要求8主要资料应符合环保要求9产品智能化功能较第三代产品有明显扩展，能满足智能 电网要求. 三、产品方案设计 1. 总体构造方案1产品主

25、要部件规划方式、平面布置、立体布置2大容量产品采用中容量产品拼装还是整体式构造 以大容量ACB、真空接触器产品为例3从系统角度与其它产品配套要求思索产品构造， 以小容交流接触器为例. 2. 产品主要部件构造方案 1触头灭弧系统 a. 采用空气式还是真空式 b. 采用栅片灭弧室还是纵缝灭弧室 c. 触头系统采用单断点还是双断点 d. 双断点触头是转动式还是直动式 e. 触头能否需求多回路并联 f. 能否需求电动力补偿.2电磁系统方案设计 a. 电磁系统类型选择 空气接触器普通选用交流磁系统 真空接触器普通选用直流磁系统 b. 对于高限流性能电器 如CPS采用快速动作电磁系统 c. 对于中、大容量

26、交流接触器可采用节能型电磁系统 d. 节能型磁系统可以采用交流启动、直流坚持；双线圈磁系统 采用电子线路转换；永磁系统等等。.3操作机构方案 操作机构是低压电器关键部件之一，对ACB、MCCB、MCB、ATES、CPS等产品操作机构设计程度，很大程度上 决议了产品程度、性能及可靠性。 操作机构方案创新是低压电器构造创新重要组成部分。 借助仿真技术对机构运动及各部件受力分析设计具有自主产权，有特征、有创新的新机构。如双断点MCCB触头卡住机构，以及双断点触头自动平衡机构等。.4 控制器方案 控制器按其功能普通可分为三档：根本型、多功能型、高级型。以万能式断路器为例：根本型只带有三段过流维护、接地

27、维护。多功能型除根本功能外，还有附加维护功能、扩展功能、电参数丈量与显示功能、维护与自诊断功能、缺点记录功能、通讯功能。对高级型除上过功能外，还可带有缺点预警、寿命指示及智能电网其它要求，显示屏普通采用彩屏。 产品选用哪一类控制器由市场需求、产品定位及产品本钱等要素决议。.第三部分 配电系统过电流维护现状与开展 一、过电流维护技术开展回想 第一阶段 1980年以前 根本不具备选择性维护 特征：1、变压器容量较小、普通不大于1000KVA 2、变压器维护主开关、额定电流2500A 最大任务电流 1600A 短路分断才干 30KA 3、ACB没有短延时功能，根本不具备选择性维护 4、MCCB分断才干较低，不能满足支路短路电流 时需配用熔断器.第二阶段 1980年1997年 实现部分选择性维护特征：1. 变压器容量增大到2000KVA 2. 变压器维护主开关额定电流到达4000A 最大额定任务电流3200A 分断才干50-65KA 3. ACB具有三段维护特性，开场具有选择性维护 4. MCCB分断才干提高，根本满足配电系统分支路短路 维护要求。.第三阶段 1998年至今 维护功能进一步完善特征：1. 变压器容量进一步增大，出现2500、3200、4000KVA 2. 变压器维护主开关向超大容量开展6300A、7500