电气控制技术项目教程 拓展阅读1 新型电器和低压电器行业市场调研报告要点

PAGE1拓展阅读1.7新型电器和低压电器行业市场调研报告要点1.新型电器（1）熔断器熔断器有多种系列产品以适应不同的使用场合，常用的产品系列有RL系列螺旋式熔断器，R系列玻璃管式熔断器，RM系列无填料密封管式熔断器，RT系列有填料密封管式熔断器，RLS、RST、RS系列半导体器件保护用快速熔断器以及RZ系列直流熔断器等。螺旋式熔断器前面已经介绍过了，对于目前基本淘汰的如瓷插式不再介绍，下面主要介绍一些广泛使用的熔断器。1）无填料封闭管式熔断器。图1-30所示为RM10系列无填料封闭管式熔断器的外形及结构。当有大电流通过熔体时，熔体在狭窄处被熔断，绝缘管在熔体分断产生的电弧高温作用下，分解出大量气体增大管内压力，以加强灭弧。当熔体熔断后，用户可自行拆开重装新的熔体，检修起来比较方便，为保证熔断器的保护功能，凡是熔体被熔断和拆换三次以后，应更换新熔管。图1-30RM10系列无填料封闭管式熔断器的外形及结构1—夹座2—开口夹头3—铜箍4—熔体管5—铜帽6—熔体7—刀型夹头常用产品有RM7、RM10等系列，主要用于低压电力网络、成套配电设备中做短路保护和连续过载保护。2）有填料高分断能力熔断器。有填料高分断能力熔断器一般为封闭管式，产品类型很多，图1-31所示为RT10系列有填料封闭管式熔断器。熔断器底座采用瓷板，熔断体（熔管）由瓷质管体、熔体、石英砂和触刀等部分组成。熔管上装有红色醒目指示器，能迅速识别故障。由于它灭弧能力强，断流能力大，极限分断能力可达50000A，用于要求较高、短路电流较大的电路或有易燃易爆气体的场所，也常配套用于熔断器式隔离开关、开关熔断器等组合电器产品中。有填料封闭管式熔断器产品类型很多，有RT0、RT10、RT11、RT14、RT28、RT29、RT36等系列产品。3）快速熔断器。快速熔断器主要用于半导体功率元件或变流装置的短路保护。由于半导体元件过载能力低，只能在极短的时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的特性。常用快速熔断器有RS系列、RST系列、RSG系列和RLS系列等。RS0与RS3两个系列与有填料封闭管式熔断器结构完全相同。RS0主要作为硅整流管及其成套装置的保护；RS3主要做晶闸管整流元件及成套装置的保护。RLS系列螺旋式快速熔断器额定电流为10A、50A两个等级，极限分断能力为40000A，用作硅元件、晶闸管元件及其成套装置的内部短路保护或某些不允许过电流的过载保护。图1-31RT0系列有填料封闭管式熔断器结构1—底座2—夹座3—熔管4—围笼5—熔体4）自复式熔断器。自复式熔断器是一种采用气体、超导材料或液态金属钠等作熔体的一种限流元件，有限流型和复合型两种。限流型本身不能分断电路而常与断路器串联使用限制短路电流，从而提高分断能力。复合型的具有限流和分断电路两种功能。自复式熔断器的优点是不必更换熔体，能重复使用，能实现自动重合闸；缺点是只能限制故障电流，不能切断故障电流。采用液体金属钠作熔体的自复式熔断器的结构如图1-32所示。图1-32自复式熔断器的结构1—引线端2—熔体3—绝缘管4—出线端5—填充剂6—钢套7—活塞8—氮气熔断器的外壳用不锈钢制成，不锈钢套与其内部的氧化铍（BeO）陶瓷绝缘管间用云母玻璃隔开，云母玻璃既是填充剂又是绝缘物，起密封和紧固陶瓷绝缘管的作用。陶瓷绝缘管细孔内灌以金属钠作为熔体，活塞的背面空隙部分是10～20MPa的氮气（氩气），以压紧金属钠。在正常工作情况下，电流可以从引线端1进入，通过陶瓷绝缘管细孔内的金属钠传导到不锈钢外壳，并由出线端4引出。在发生短路故障时，短路电流将金属钠迅速加热，金属钠受高温迅速汽化而蒸发，变成高温高压状态的等离子体蒸气，形成约400MPa气压的等离子状态，呈现高阻态，从而对短路电流起强烈的限流作用，并在瞬间分断电流。由于活塞背面气体的缓冲作用，此压力很快降低到30～20MPa。当故障消失后，温度下降，金属钠蒸气冷却并凝结，自动恢复至原来的导电状态，熔体所在电路恢复，同时氮气（氩气）又重新推动活塞，压紧金属钠，为重新动作做好准备。5）其他类型熔断器。RX1型报警熔断器：当通过1.3倍额定电流时，1h内会动作，通过2倍额定电流时，30min内应熔断，作为二次回路信号电源（灯光或警铃）接通用，以监视主回路工作。①R1、R1A系列熔断器：在持续通电1h内，通过1.5倍额定电流不熔断，通过2.1倍额定电流时必须熔断。用于直流或交流250V以下、电流在10A的配套设备二次回路作短路过载保护。②JB0击穿保险器：过电压发生时，其间隙即行放电，将过电压限制在一定数值以下。用于500V以下工频低压电网中的过电压保护。③RLF、BLF-1、BHC、ABLX-1、BLX型熔断器：供电子设备和仪器仪表短路保护用。（2）接触器1）空气电磁式交流接触器。空气电磁式交流接触器应用最为广泛，结构和工作原理基本相同，产品系列和品种繁多，有些产品在功能、性能和技术含量等方面各有独特之处，应用时可根据需要择优选择。随着技术的发展，新型接触器具有结构先进、体积小巧、质量轻、功耗小、寿命长、安全可靠、技术性能指标高等特点。可以采用积木式安装方式加装辅助触点组、热继电器等附件组合成多种派生系列产品。目前常用的交流接触器产品有CJ20、CJ21、CJ26、CJ29、CJ35、CJ40、NC、CJX1、CJX2及B系列、3TB、3TF、LC-D等系列。其中CJ为国内统一设计的产品，其他型号是生产厂商命名的产品系列，以及引进产品系列或国外厂商生产的产品。2）低压交流真空接触器。几种真空接触器如图1-33所示。真空接触器组成与一般空气式接触器相似，不同的是真空接触器以真空为灭弧介质，其触点密封在特制的真空灭弧管内。图1-34所示为低压真空接触器的结构图，真空管的外壳用玻璃或陶瓷绝缘材料制成，真空管内上部为静触点，经导电杆与上引出铜排端相连；下部为动触点，经导电杆用软导线引至下引出铜排端。动触点通过导电杆、触点弹簧和绝缘体与杠杆相连。当操作线圈通电时，衔铁吸合，杠杆顺时针方向转动，通过绝缘体、触点弹簧使动触点向上运动，在触点弹簧和真空管自闭力的作用下触点闭合；操作线圈断电时，反力弹簧克服真空管自闭力，使杠杆向逆时针方向转动，带动动触点向下运动，静、动触点分开。接触器分断电流时，触点间隙中会形成由金属蒸气和其他带电粒子组成的真空电弧。因真空介质具有很高的绝缘强度，且介质恢复速度很快，真空中燃弧时间一般小于10ms。真空管内的屏蔽罩可以在分断电流时凝结触点间隙中扩散出来的金属蒸气，有助于熄弧，还可以防止金属蒸气溅落到绝缘外壳上降低其绝缘强度。真空接触器有非常高的电器寿命，并且由于没有飞弧，需要的安装空间小，触点断开时产生的电弧不会影响环境，在工业企业被广泛选用，特别适用于环境恶劣和易燃易爆的危险场所。在低压电器领域中，尽管它的价格比一般的空气中灭弧的开关电器的价格要高，但它的优良性能和环保作用已越来越引起人们的关注。图1-33真空接触器图1-34低压真空接触器结构（3）低压断路器1）万能式低压断路器。图1-35所示为万能式断路器的外形。万能式断路器一般容量较大，具有较高的短路分断能力和较高的动稳定性。主要由触点系统、操作机构、过电流脱扣器、分励脱扣器及欠压脱扣器、附件及框架等部分组成，全部组件进行绝缘后装于框架结构底座中。不同的脱扣器和附件的组合可形成不同的保护特性，所以根据需要组合成不同功能的断路器。图1-35万能式低压断路器的外形万能式低压断路器的产品品牌很多，类型和型号也很多，但性能各异。目前常用的国产主要系列有DW15、DW16、DW17、NA、GDW15等系列，另外，还有引进技术的产品，如德国的ME（DW17）、3WT和3WL系列，日本的AH（DW914）和AE（DW19）系列等产品。万能式低压断路器主要用于配电网络中，用来分配电能，保护线路和电源设备，避免不必要的停电，提高供电的可靠性。2）智能化断路器。图1-36所示为智能化断路器的外形。它的特征是采用了以微处理器或单片机为核心的集保护、测量、监控于一体的智能控制器（智能脱扣器），它不仅具有普通断路器的各种保护功能，同时具备实时显示电路中的各种电气参数（电流、电压、功能、功率因数等），对电路进行在线监视、自行调节、测量、试验、自诊断、可通信等功能，能够对各种保护功能的动作参数进行显示、设定和修改，保护电路动作时的故障参数能够存储在非易失存储器中以便查询。有DW45、DW914（AH）、DW18（AE-S）、DW48、DW19（3WE）等系列智能化断路器。智能化断路器主要由微处理器单元、信号检测采集单元、开关量输入单元、显示和键盘单元、执行输出单元、通信接口、电源等几个部分组成。3）漏电保护断路器。漏电保护断路器一般由断路器和漏电保护器组合而成，除了具有一般断路器的作用外，还能在出现漏电或人身触电时迅速自动断开电路，以保护人身及设备的安全，较好地防止电击事故及火灾地发生，目前在低压配电系统/用电设备等线路中广泛应用。两种漏电保护断路器如图1-37所示。图1-36智能化断路器的外形图1-37漏电保护断路器漏电保护器是漏电电流保护器的简称，按脱扣方式不同分为电磁式和电子式两种。其基本原理都是利用电路中剩余的电流动作，因此新标准称之为剩余电流动作保护器。电磁式的优点是电磁元件抗干扰和抗冲击能力强，不需要辅助电源，零电压和断相后的漏电特性不变。电子式的优点是灵敏度高、制造技术比较简单；缺点是抗干扰能力比较差，使用时需要辅助电源。漏电保护断路器的型号很多，常见的有DZ15LE、DZL16、DZL18、DZ29L、BLC、LBX、LBC、ATL、WLT-1、THD10等系列。由于漏电断路器和漏电开关应用的局限性，规定漏电保护与接零保护或接地保护要同时使用，也就是说使用了漏电保护的设备外壳必须接上保护线PE。对于突然停电会造成事故或重大经济损失的场所不宜安装漏电断路器，如公共场所通道照明、应急照明、事故照明、防盗报警照明、消防设备电源等。在这些场所可以安装漏电报警装置，如漏电继电器。（4）电子式过载保护继电器随着自动化程度的不断提高，使用电动机的场合越来越多，对电动机的可靠保护越来越被人们所重视。在某些场合，以双金属片为核心的传统的热继电器已不能满足现代工业对过载保护继电器在精度、速度和通信等方面的要求。许多客户都在盼望着能有一种性能好、可靠性高的过载保护继电器来取代双金属片式热过载保护继电器，对电动机进行可靠保护。随着电力电子技术和微电子技术的发展，电子式过载保护继电器应运而生。几种电子式过载保护继电器的外形如图1-38所示。图1-38电子式过载保护继电器外形电子式过载保护继电器的硬件结构框图如图1-39所示，主要包括信号采集交换单元、信号预处理单元、单片机系统单元、键盘显示单元、输出控制单元等。单片机系统以一定的时间间隔通过电流互感器和电压互感器对三相异步电动机进行电流和电压采样，采样信号经处理后，送人单片机端口，经片内A-D变换器转换成数字信号，由单片机进行运算、分析和判断后，再输出相应的信号显示在显示器上，并通过执行机构进行控制与保护。图1-39电子式过载保护继电器硬件结构框图利用以单片机为核心的电子保护电路，采用的保护原理是基于对称分量法，以三相异步电动机的电流幅值、电流负序分量、电流零序分量以及电压幅值的不同排列组合作为电子式过载保护继电器的保护原理，除实现过载故障保护外，同时可以实现三相短路、起动时间过长、堵转、不平衡运行、断相、接地和电压故障保护。（5）电子式过电流继电器1）交流电流经济型保护继电器。交流电流经济型保护继电器有EOCR-SS电子式过电流继电器、EOCR-SE2经济型电子式过电流继电器、EOCR-AR自动复位型电子式过电流继电器、EOCR-DS1（T）反时限电子式过电流继电器、EOCR-DS3（T）定时限电子式过电流继电器、EOCR-SP接插型电子式过电流继电器、EUCR电子式欠电流继电器、EOCR-DG（T）具有接地保护故障保护功能的多功能继电器、EOCR-DZ（T）具有零序检测漏电多功能保护继电器、EOCR-4E经济型多功能保护继电器。①介绍。EOCR-SS电子式过电流继电器是超小型定时限动作特性的过电流继电器，如图1-40所示。利用主回路相线穿过两个互感器（CT）取得电流感应信号。当负载异常时，经内部继电器动作切断控制回路电源，达到保护负载的目的。它具有体积小、重量轻、抗干扰、无噪音、性能可靠、保护功能强、安装使用方便等优点。主要适用于电机、设备等的过载保护。图1-40EOCR-SS电子式过电流继电器（改进型）②特点。●内置MCU微处理器，体积小型化；●自带电流互感器，支持穿线式测量，安装更便捷；●0.5～60A保护范围；定时限保护，脱扣时间随意调节；●起动时间与过流动作时间单独设计，便于精确设定；●LED二极管不同闪烁频率指示故障；●REST按键手动复位和断电复位方式；●拨码开关设定掉电保护方式（N和R）；●可用于单相电动机保护；●可安装DIN导轨（35mm）或螺钉固定安装。③功能。●过电流（O-Time）；●缺相（O-Time）；●堵转（O-Time+D-Time）。2）交流电流数码型保护继电器。交流电流数码型保护继电器有EOCR-SSD数字型电子过电流继电器、EOCR-3DE、EOCR-FDE、EOCR-3E420、EOCR-FE420、EOCR-3EZ、EOCR-FEZ、EOCR-LTA、EOCR-FTA、EOCR-PMZ、EOCR-PFZ、EOCR-3DM2等多功能电动机保护继电器。①介绍。EOCR-SSD数字经济型过电流保护继电器又称过载保护器，具有电流监测保护、缺相和堵转功能，相对于热继电器灵敏度快，精度高等特点。电流显示功能还可以进行电流表的功能。根据不同的保护电流范围分为EOCR-SSD-05S，EOCR-SSD-30S，EOCR-SSD-60S三种，如图1-41所示。产品广泛应用于钢铁、石化、电力、机械、OEM等众多领域，EOCR产品具有设计精巧、动作可靠准确、保护功能全等特点。②特点。●紧凑型设计，可在狭小空间安装使用；●通过前面部LED显示屏，精确的显示运转电流（L1和L3中显示高的电流值）；●跳闸时，LED显示屏中显示原因；●正确的缺相保护（3s）；●便利的负载类型选择：根据拨码开关选择的单相（1P）或三相（3P）●变频器环境：20~200Hz；●可选择触点输出（N和R型可选择）；●DIN导轨安装和面板安装通用，安装简单。③功能。●过电流（O-Time）●缺相（3s内）●堵转（D-Time后）图1-41EOCR-SSD数字型电子过电流继电器3）交流电压保护继电器。交流电压保护继电器有EOVR、EUVR、EVR-PD、PMR、EVR-FD型，其中EVR-PD/FD交流电压保护继电器如图1-42所示。①EVR-PD/FD产品特点。●内置MCU（微处理控制器）；●过电压/欠电压/缺相/逆相/电压不平衡等保护；●三相线间电压5s间距自动循环显示；●过电压动作时间及欠电压动作时间可分离单独设定；●手动复位/自动复位可选择采用；●自动复位时间可选：1～10s选择使用；●反转/不平衡/缺相保护：OFF（禁用）可选；●确认跳闸时跳闸原因及动作电源；●记录最终3次跳闸原因；●自诊断功能。②EVR-PD/FD产品保护功能。●过电压，OVR-Time；●低电压，UVR-Time；●缺相，0.5s；●电压不平衡，0.5～10s；●反转，0.1s。图1-42EVR-PD/FD交流电压保护继电器2.中国低压电器行业市场调研及“十四五”发展趋势研究报告（要点）（1）低压电器行业模式及产业链1）行业经营模式。低压电器行业的上游企业主要为铜、铁、银、塑料、电子元器件等原材料供应商及零部件供应商。行业内企业一般通过直接采购原材料自主加工或向原材料厂商定制产品零部件的形式，采购相关原材料和零部件。下游客户分布在国民经济各个行业，行业内普遍采用直销、经销相结合的方式将产品销售给下游客户。2）上游行业。低压电器行业的上游为金属材料（铜、铁、银等）、塑料、电子元器件等，产量和价格与这些材料密切相关。铜、铁、银、塑料等大宗原材料以及电子元器件价格的变化将直接影响采购成本，从而影响行业利润水平。3）下游行业。低压电器产品下游涉及广阔，可涉及工业、电力、军工、通信、房地产、交通等国民经济各行各业，行业景气度与国家宏观经济发展密切相关。（2）低压电器行业下游市场需求状况1）国内市场总体需求情况。低压电器是成套电气设备的基本组成元件，广泛应用于各个基础部门。广泛的应用范围也使得低压电器行业与国民经济保持一致性的长期趋势，固定资产投资规模和增长速度在总体层面上决定了低压电器行业的市场需求和规模增速。2010-2020年全社会固定资产投资增长稳定，平均年复合增长率约为6.61%。受益于固定资产投资规模的拉动，我国低压电器行业也将维持稳定增长态势。2）工业领域发展为本行业创造机遇。工业领域是用电大户，也是低压电器行业的重要应用领域。2010-2020年我国工业增加值增长稳定，平均年复合增长率约为6.61%。2020年，我国工业增加值达到313071.10亿元。在国家节能减排政策的驱动下，企业（尤其制造业）对于节能型控制产品及智能型电器产品有着旺盛的需求，进一步为低压电器行业的发展创造机遇。3）电力行业发展拉动本行业需求。低压电器是低压配电系统和低压配电网的结构基石，工业、农业、交通、国防和一般的居民用电领域大多采取低压供电。电力通过高压电路传输后，必须经过各级变电所逐级降压，再通过各级配电系统分配，最终进入终端用户。由于低压电器广泛应用于低压配电系统之中并起电路通断、保护和控制的作用，其性能和质量直接影响电力终端用户的用电安全和用电端供电系统的可靠性。低压电器行业的发展与电力行业的景气度密切相关，其在电力建设方面的需求主要来自于两个方面：一方面是新增需求，另一方面是现有设备的更新需求。根据国网发布的《2020年社会责任报告》，2020年，国家电网发展总投入5569亿元，其中电网投资4605亿元，较2019年投资额有所上升，2021年发展承诺：电网投资4730亿元，同比增加125亿元。对稳定电力行业低压电器产品市场需求提供了有力保障。4）工业自动化为低压电器行业带来新增长点。工业自动化技术作为21世纪现代制造领域中重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。低压电器是组成各种电气控制系统的基础配套组件，早期的电气工程自动化控制，是通过接触器和继电器等低压电器实现的。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业，都必须依靠自动化技术的应用。我国正处于工业化建设的中期，对于工业制造设备的投资需求非常大，工业自动化装备、智能化装备的投资需求相应很大。我国自动化行业市场规模大、整体保持持续发展，伴随近年来产业结构的优化升级，未来发展前景看好。随着我国工业经济结构调整与产业升级发展，为国内工业自动化行业带来前所未有的市场机遇。未来，随着越来越多的制造业企业纷纷步入自动化的行列，将为本行业带来新的增长点。5）“一带一路”推动低压电器行业全球发展机遇。“一带一路”战略将能源输入和基建产能输出作为重要目的，作为先导产业之一，低压电器行业迎来走向全球的重大契机。从输入角度来看，国家立足于构建能源大通道，直接利好相关基础设施建设行业。目前，中国向油气资源丰富的中亚地区进口的石油和天然气占比偏低，为满足国内对油气资源日益增长的需求，国家规划建设多条通往中亚与俄罗斯的能源通道，配套的油气管道、电网设施等迎来重要发展机遇。从输出角度来看，“一带一路”沿线的东南亚、中亚和非洲的大量发展中国家电力消费水平极低，有广阔的提升潜力，随着电力消费量的提升，未来将产生大量的电力设备需求。一方面，目前我国电力设备技术水平在部分领域已具备国际竞争实力。水电领域，中国承建了全球主要工程项目；光伏领域，太阳能电池转换率处于国际先进水平。另一方面，“一带一路”涉及非经合组织（OECD）国家和地区的制造业基础薄弱，大量设备依赖进口。除电力行业外，由于“一带一路”欠发达国家和地区基础设施非常薄弱，建筑业、装备制造业等领域同样将产生大量需求。在国家政策的支持下，国内低压电器行业将显著受益。6）5G通信领域为低压电器行业营造广阔前景。电信行业是低压电器行业的中高端产品使用最为重要的领域之一，由于电信行业的特定技术要求，电信客户往往对低压电器产品的可靠性、稳定性等有很高的要求。2020年，国家电信业务总量达到1.36万亿元，比上年增长3.6%，2020年，全国移动通信基站总数达931万个，全年净增90万个。5G网络建设顺利推进，在多个城市已实现5G网络的重点市区室外的连续覆盖。新建5G基站超60万个，全部已开通5G基站超过71.8万个，其中中国电信和中国联通共建共享5G基站超33万个，5G网络已覆盖全国地级以上城市及重点县市未来将继续加大对于5G基站的投资规模。在5G技术架构下，基站建设密度以及有源天线单元（AAU）、室内基带处理单元（BBU）等关键基站设备功耗大幅提升，5G基站的大规模建设也将给低压电器行业带来进一步的需求增量。（3）行业进入壁垒我国低压电器行业经过多年的发展，已经形成一批具有较强竞争实力的企业。通过加强技术研发、构建销售网络、强化品牌塑造、培养专业人才，行业内领先企业形成了一定程度的竞争优势，未来随着客户对于产品综合要求的不断提高，行业整合将不断加强，领先企业的市场份额将逐步提升，行业壁垒更加明显。1）生产技术壁垒。从生产角度来看，低压电器产品的质量、性能、使用寿命与产品的结构设计、现代化生产能力、品质和成本控制能力等多方面密切相关，随着客户对产品加工过程及工艺标准的要求越来越高，对于企业的自动化生产、自动化检测、自动化装备等现代化生产方式有更高的要求，同时企业需要提升精益生产水平，使生产系统能快速适应用户需求的不断变化，提升生产效率和产品质量。从技术角度来看，低压电器产品进入新的发展阶段，客户对于产品的综合性能要求不断提高，企业需要持续进行研发投入才能保持产品的竞争力。行业目前竞争激烈，产品同质化严重，很多企业因为质量、服务、生产技术落后、产品科技含量低等问题被淘汰。只有不断整合材料、机械工程、电力电子等领域的人才与资源，才能紧随行业潮流，有效开展研发工作。实力较弱的企业无法有效整合技术资源开展研发工作，产品将难以适应新时期的客户要求。2）低压电器专业人才壁垒。低压电器行业对于综合技能人才、经营管理人才、专业技术人才、精益生产相关人才需求量较大。研发生产方面，专业人员需要掌握电力电子学、电子信息科学、机械与材料科学等多学科知识，具有较强的跨学科综合素养；经营管理方面，相关人员应当熟悉企业运作，精通企业管理，能够有效的进行多部门协同，建立有效的管理制度；此外，企业在发展战略制定