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世界低壓電器技術未來發展三大趨勢
發布者: 發布時間:2018-10-25
 

低壓電器是一種能根據外界的信號和要求,手動或自動地接通、斷開電路,以實現對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調節的元件或設備。在工業、農業、交通、國防以及人們用電部門中,大多數采用低壓供電。低壓電器的發展,取決于經濟的發展和現代工業自動化發展的需要,以及新技術、新工藝、新材料的研究與應用。就世界范圍應用來看,低壓電器目前正朝著高性能、高可靠性、小型化、模塊化、組合化和零部件通用化的方向發展。

   隨著計算機網絡的發展與應用,采用計算機網絡控制的低壓電器均要求能與中央控制計算機進行通信,為此,各種可用心低壓電器應運而生。通信低壓電器將成為未來低壓電器重要發展方向之一。為了實現低壓電器元件與計算機網絡的連接,一般采用下面三種方案。第一種是開發新型接口電器,連接于網絡和傳統低壓電器元件之間。第二種是在傳統的產品上派生或增加計算機網聯網接口功能。第三種是直接開發帶有計算機接口和通信功能的新型電器。

    為了實現低壓電器與中央控制計算機雙向通信,低壓電器必須向電子化、機電一體化發展,同時要求部分電器具有智能化功能。目前,智能化電器的發展主要在萬能式斷路器、塑殼式斷路器以及電動機控制、保護器等產品上進行。智能花斷路器的主要特征是裝有智能化脫扣器。智能化交流接觸器、起動器的主要特征是裝有智能型點此系統,其控制回路包括電壓檢測電路、吸合信號發生電路和保持信號發生電路。隨著科學技術的發展,越來越多的智能低壓機器開始出現在大型的工廠。

    新型低壓電器的高性能除了提高其主要技術性能外,還將重點追求綜合技術經濟指標,如低壓斷路器、塑殼斷路器除了提高短路分段能力外,還將特別關注飛弧距離的減少。同時要求其小型化,這對發展新一代緊湊型低壓成套設備也十分重要。對交流接觸器而言,已經不在片面追求機電壽命的提高,而是把研究的重點放在產品功能組合與派生、分斷可靠性、動作可靠性、接觸可靠性以及節能方面。

    低壓電器的技術發展主要取決于市場技術需求、市場競爭需求、系統發展的需要以及新標準的研究和應用。以上低壓電器技術發展趨勢將是未來世界低壓電器發展的三大主要方向。

    低壓電器行業發展十大趨勢

    2015-2020年將是中國特高壓、智能電網總投資規模接近6萬億元。這對具有第三代改進、第四代低壓電器研發能力的生產企業必將是一個福音,那么,在未來幾年,中國低壓電器行業會呈現怎樣的發展趨勢?

    1、縱向一體化

    如果把廠家定義為低壓電器元件生產廠家,則低壓電器產品最大的買家是低壓成套設備廠。這些中間用戶購買低壓電器元件,然后組裝成配電屏、動力配電箱、保護屏、控制屏等低壓成套裝置再賣給用戶。

    隨著廠商縱向一體化趨勢的發展,中間廠商和元件生產廠商互相不斷融合:傳統的只生產元件的廠商也開始生產成套設備,傳統的中間廠商也通過收購,聯營等方式介入低壓電器元件的生產。

    2、一帶一路推動全球化

    中國一帶一路的大戰略實質是推動中國產能輸出和資本輸出,因此,作為中國先導產業之一,政策資金扶持將有利于沿線國家加快電網建設,同時為中國電力設備出口開拓了廣闊市場,國內相關電網建設和電力設備企業受益顯著。

    東南亞、中南亞、西亞、非洲、拉丁美洲等廣大的發展中國家電力建設相對落后,隨著國家經濟發展和用電量上升,亟需加快電網建設。同時發展中國家本土設備企業技術落后,進口依賴度高,不存在本土保護主義傾向。

    因此,中國企業利用一帶一路的溢出效應,加快全球化的步伐將快馬加鞭。國家對包括低壓電器出口向來也是十分重視的,并在政策上給與扶持及鼓勵,如出口退稅,放寬進出口自營權等,因此低壓電器產品出口的國內政策環境是很好的。

    3、從低壓向中高壓轉變

    5-10年內,低壓電器產業將實現從低壓向中高壓轉變、模擬產品向數字產品轉變、產品銷售向工程成套轉變、中低端向中高端轉變、集中度大提升的趨勢。

    隨著大型負載設備的增加和用電量的增加,為降低線路的損耗,不少國家在礦山、石油、化工等行業大力推廣660V電壓,,國際電工技術委員會也大力推薦660V1000V為工業通用電壓。中國在礦山工業中已經大量使用660V電壓。將來低壓電器還將進一步提高額定電壓,從而取代原來的中壓電器。德國曼海姆會議也同意將低壓水平提高到2000V

    4、創客化、創新驅動

    國內低壓電器企業普遍缺乏足夠的自主創新能力,缺乏高端市場競爭力。今后低壓電器的發展首先要從系統發展的角度去考慮。同時,還要從系統的整體解決方案去考慮,并從系統到所有配電、保護、控制的元件,從強電到弱電都能解決。

    新一代智能低壓電器所具有的高性能、多功能、小體積、高可靠、綠色環保、節能與節材等顯著特點的新一代智能綠色環保、節能與節材等顯著特點,其中新一代萬能式斷路器、塑殼斷路器、帶選擇性保護斷路器為中國低壓配電系統實現全范圍(包括終端配電系統)、全電流選擇性保護提供了基礎,對提高低壓配電系統供電可靠性具有重大意義,在中高端市場有著十分廣闊的發展前景。另外,新一代接觸器、新一代ATSE、新一代SPD等項目,也正在積極研發,為引領行業積極推進行業自主創新,加快低壓電器行業的發展增添了后勁。

    低壓電器產品已注重向高性能、高可靠性、智能化、模塊化且綠色環保方面轉型;在制造技術上,已開始向提高專業工藝水平方面轉型;在零件加工上,已開 始向高速化、自動化、專業化轉型;在產品外觀上,已開始向人性化、美觀化方面轉型。

    5、數字化、網絡化、智能化、連接化

    新技術的應用給低壓電器產品的發展注入了新的活力,在一個萬物相連、萬物智能的時代,可能引發低壓電器產品一場新的革命互聯網 、物聯網、全球能源互聯網、工業4.0、智能電網、智能家居……等各種技術的發展,最終將實現各種不同維度的事物終極相聯,實現萬物組織、萬物互聯、萬物智能、萬物思維;并且通過集體意識、集體架構的全面集成與融合,進而成為影響現代人類社會高效運轉的中樞神經系統。

    低壓電器在這場革命中居主要作用,將起到萬物連接器的作用,能夠把各個萬物孤島和每一個人接入到統一的生態體系。為了實現低壓電器與網絡的連接,一般采用三種方案。

    第一種是開發新型接口電器,連接于網絡和傳統低壓電器元件之間;第二種是在傳統的產品上派生或增加計算機聯網接口功能;第三種是直接開發帶有計算機接口和通信功能的新型電器。對可通信電器的基本要求包括:帶有通信接口;通信規約標準化;可以直接掛在總線上;符合相關低壓電器標準及有關EMC要求。

    可通信電器根據其自身特點及其在網絡中的作用,大致可分為以下幾類:接口電器,如ASI接口模塊、分布式I/O接口、網絡之間接口。具有接口和通信功能電器。為計算機網絡服務的單元。如總線、地址編碼器、尋址單元、負載的饋模塊等。

    6、第四代低壓電器將成為主流

    中國低壓電器產品研發由此實現了從仿制設計到自主創新設計的跨越。第四代低壓電器產品除了繼承第三代產品的特性外,還深化了智能的特性,此外還具有高性能、多功能、小型化、高可靠、綠色環保、節能與節材等顯著特點。

    加速中國第四代低壓電器的研發與推廣,將是行業今后一個時期的工作重點。第四代低壓電器是具有高科技含量的東西。不是能夠簡單復制的。這些技術都擁有大量的知識產權,注定了廠商不能重復以往簡單仿制他人的老路。

    第四代低壓電器在中高端市場有著十分廣闊的前景。新產品必將帶動并引領低壓電器行業新一輪技術與產品的應用和發展,也將加速整個低壓電器產品行業的更新換代。

    實際上,國內外低壓電器市場的競爭一直很激烈。上世紀90年代后期,恰好中國第三代低壓電器產品開發完成并推廣,施耐德、西門子、ABBGE、三菱、默勒、富士等國外低壓電器主要制造商就相繼推出了第四代產品。產品在綜合技術經濟指標、產品結構和材料選用以及新技術的應用等方面都有新的突破。

    7、產品技術和性能發展趨勢

    低壓電器的發展,取決于國民經濟的發展和現代工業自動化發展的需要,以及新技術、新工藝、新材料研究與應用,目前國內的低壓電器產品正朝著高性能、高可靠性、小型化、數模化、模塊化、組合化、電子化、智能化、可通信、零部件通用化的方向發展。

    產品質量這是一切發展的前提。須滿足性能優良、工作可靠、體積小、組合化設計、可通信、節能環保等要求,要具有保護、監測、通信、自診斷、顯示等功能。

    影響低壓電器發展的新技術很多,如現代設計技術、微電子技術、計算機技術、網絡技術、通信技術、智能化技術、可靠性技術、測試技術等。

    另外, 需要重點關注的是過電流保護新技術。它將從根本上改變低壓斷路器選用理念,目前,中國低壓配電系統與低壓電器雖具有選擇性保護,但選擇性保護是不完備的。新一代低壓斷路器提出了全電流、全范圍選擇性保護(簡稱全選擇性保護)的理念。

    8、市場大洗牌

    不具備創新能力、產品設計技術、制造能力與裝備落后的低壓電器制造商將在行業洗牌中面臨淘汰,而擁有第三代、第四代中高端低壓電器產品,有自己創新能力,制造裝備先進的企業將在市場競爭中進一步脫穎而出,低壓電器行業與產品集中度有可能進一步提高。繼續留在行業內部的,將向小型專業化和大型全面化兩個級別分化。

    前者定位在市場填補者,繼續鞏固自己的專業產品市場;后者將繼續擴大市場份額,完善產品線,努力為用戶提供更全面的服務。

    還有一部分廠商將退出行業,進入其它目前利潤更高的行業。還有很多非正規化的小廠商,將在激烈的市場競爭中消失。大浪淘沙、剩者為王。

     9、低壓電器質量標準發展方向

     隨著低壓電器產品的更新換代,標準體系也將逐步完善。未來低壓電器產品的發展將主要表現為產品智能化,市場需要高性能、智能化的低壓電器產品,并要求產品具有保護、監測、試驗、自診斷、顯示等功能;帶有通信接口,能與多種開放式現場總線進行雙向通信,實現低壓電器可通信、網絡化;開展可靠性設計,產品生產過程進行可靠性控制(大力推進在線檢測裝置)、可靠性出廠檢驗等,特別強調電子器件可靠性及電磁兼容要求;強調環保節能要求,逐步發展綠色產品,包括產品材料選用、制造過程及使用過程對環境的影響,能源的有效利用。

    順應發展趨勢,4種技術標準需迫切研究:能夠涵蓋最新產品綜合性能,包括技術性能、使用性能、維護性能的技術標準;產品通信及產品性能與通信要求有機結合的標準,以使產品具有較好的互操作性;制定相關產品的可靠性和試驗方法標準,以提高產品可靠性及產品質量,加大同國外產品競爭的能力;制定系列環境意識設計標準和低壓電器產品的能效標準,指導并規范企業生產制造節能環保的綠色電器

    10、綠色革命

    低碳、節能、節材、環保的綠色革命對全球都產生了深遠的影響,以氣候變化為代表的全球生態安全問題日益凸顯,將引發世界范圍內經濟社會發展方式的根本變革,先進的低壓電器技術和節能技術則成為世界科技發展的前沿和技術競爭的熱點領域。

    對于普通用戶,除了對低壓電器的質量、價格關心之外,越來越關注產品的節能和環保性能。另外從法律上,國家也對企業生產和工業建筑用戶使用低壓電器產品的環保、節能性能做出了要求。今后這種限制只會越來越強。

    打造具有核心競爭力的綠色節能電器,為客戶提供更安全、更智能、更綠色的電器解決方案已經是大勢所趨。綠色革命的到來對低壓電器行業內廠商帶來的既是挑戰也是機遇。

    從德國工業博覽會看世界低壓電器的發展趨勢

    德國工業博覽會規模空前,云集了世界各地的制造商,從他們展示的最先進的技術和最新的產品,可看出世界低壓電器的發展趨勢。

    電力斷路器的發展

    世界上幾個大的電氣公司都在博覽會上展出他們近幾年推出的萬能式斷路器和塑殼式斷路器。開發的思路是根據整個系統的需要來考慮,而不是單純追求高指標,同時考慮經濟適用,縮小體積(智能型控制器縮小到原來的1/3左右),盡可能減少殼架規格,便于進行標準化設計。新開發的斷路器均帶有通信接口,可使系統達到最佳的配合,提高電網的安全性和可靠性。

    在展覽會上展示的塑殼式斷路器中,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采用了該技術。新型雙斷點分斷技術不僅增加斷點提高電弧電壓,而且通過采用氣壓原理提高吹弧能力,使分斷能力大大提高。


    殼架電流160 A及以下的塑殼式斷路器(除三菱的PSS系列外)仍采用熱磁式脫扣器。

    由于經濟性原因,尚未采用電子式脫扣器。殼架電流250 A及以上均可采用電子式脫扣器,帶可通信功能。而殼架電流630 A800 A以上的塑殼式斷路器設計成只能帶電子式脫扣器。

     三菱公司WS系列塑殼式斷路器兼帶熱磁式和電子式脫扣器,采用模塊化結構,不打開蓋子就可更換脫扣器,既方便用戶,又可減少規格。

    為適應系統的需要,各公司越來越重視附件的開發,提供豐富的內部和外部附件。塑殼式斷路器內部附件采用盒式附件,不需打開蓋子就可更換內部附件。內部附件趨向標準化,如穆勒公司的NZM系列4個殼架的內部附件全部統一,便于安裝,減少庫存,節約投資。

    控制電器的發展

    工業裝置和控制系統自動化的發展要求不斷采用更現代化的技術來優化工業過程,包括電氣開關設備及各種電氣機械設備。工業自動化的過程中要使用各種各樣的泵、風機、傳送帶和電動機機械等現場設備,需要使用各種大小不一的電動機,而這些電動機起動和運轉性能的好壞將直接影響生產線的平穩、可靠運行及能耗。各大公司都展示了他們的電動機控制設備和起動設備,包括軟起動器、變頻調速器和控制組合電器等。例如西門子、穆勒和施耐德公司展示的軟起動器,控制電動機功率可以從幾kW至幾百kW ,可以帶有通信接口與總線系統連接。變頻調速器控制功率從180 W至幾百kW,也可具有通信功能。帶通信功能的起動器或變頻調速器可直接安裝在設備現場,通過總線與系統連接,使系統達到最佳的配合,并大大節省安裝成本。

 
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