低压电器智能化新技术探究

丁 燕

(泰州机电高等职业技术学校，江苏 泰州 225300)

铁路运输系统、电力系统都广泛应用了低压电器。工业发展用电、居民用电、农业水利用电也多需要依赖低压供电。在科技信息技术不断进步的趋势下，低压电器智能化发展成为顺应时代发展的必然要求。

1 低压电气智能化发展基础及优势

从低压电器的类型来看，目前常见的主要是配电电器与控制电器两大类，这些都是组成整套电器设备的基础原件。与之相比，智能化低压电器的优势主要有以下几点：第一，其可以对继电器起到保护作用，同时兼具监控、通讯、保护设备的功能；第二，能够更好地贡献资源，在实际使用时使信息通道减少，降低信息重复问题出现的频率；第三，普通的低压配电器在实际应用中可能会导致配电系统出现部分高次谐波，从而出现操作失误，而智能化配电电气则能够有效地将输入信号中存在的高次谐波消除，避免出现上述失误；第四，智能化低压电器也更具可靠性，能够对多种启动条件的电机起到保护作用，例如低电流保护、接地保护、反相保护等；第五，在智能化低压电器中一般应用的是新型数字化监控元件，能够更好地对中心信息及配电系统最大增量进行控制，也具有接线简单、安装方便的优势；第六，智能化低压电器还可以结合中央计算机的集中控制使配电系统自动化性能得到增强，从而使控制系统与配电的维护调度水平得到提升[1]。

2 低压电器智能化新技术分析

2.1 配电电器

从配电电器技术方面来看，创新方向主要体现在改进灭弧系统弧室结构以及采用塑料产气吹弧方面[2]。从家用配电线路的电弧故障问题来看，主要可分为并联电弧故障与串联电弧故障两种，前者一般由导线间绝缘层破坏而引发，后者则由导线被切断或接头松动而引发(家用电器中几种电弧故障情况如图1)。为了有效解决电弧故障问题，在其弧室结构改进方面，需要从上出线、下出线、后面这三个位置喷出电弧，在灭弧室里设置由不锈钢片组成的过滤金属罩，将分段过程中释放出来的能量进行吸收，同时将其对关柜的污染消除。从塑料产气吹弧的使用情况来看，主要可使开断时的电器触头在灭弧室中将产生的金属相电弧转化为气相电弧，加快电弧转移速度，促进电气安全性的提升。配电电器技术的创新还体现在提高供电质量和加强环保性能等方面，在实际应用中新技术的生产材料不会对环境造成潜在危害，且能够在报废后进行重复利用，促进C02排放量的降低，可有效起到保护生态环境的作用。

图1 家用电器中电弧故障情况Fig.1 Arc fault of household appliances

2.2 控制电器

智能化控制电器将原来控制电气的结构进行了转变，能够进一步有效降低人体必需接触带电设备的概率，促进电气操作过程的智能化。在其实际设置中，智能化控制电器设定了最低电压，使得电器在预设电压范围内的正常运作有了一定的保障，一旦有超出设定范围内的部分，该智能化设备就会在第一时间自主切断电压，极大程度地降低因电器振动导致的能源消耗，也可以进一步延长电器设备的使用期限。智能化控制电器主要借助恒流激磁电路实现设备正常运行，采用这种以原电流制造的恒流激磁能够进一步为电气的持续运作提供基础保障[3]。由于控制电器的触头一旦震动很容易导致触头接触面受到破坏，采用智能化控制电器则能够有效通过直流操控的方式为接触器线圈供电，从而极大降低出现上述问题的可能。智能化控制电器将原变交流操控转换为直流操控，达到节约能源消耗的作用。

2.3 电磁兼容

随着现代社会资源短缺情况的日渐严重，人们环境保护的意识也逐渐加强，这也导致人们对电器产品兼容性的要求越来越高。在电气兼容的研发中，对电气产品的要求主要有以下两方面：第一，必须具备抵御电磁干扰的能力；第二，不能为环境带来电磁干扰。在现阶段电器的发展中，基本处于强电、弱电共同存在的平衡状态，开关电路与数字电路同样处于设置的共同设备里，现场总线网络控制一般则需要设置在强电开关设备中，这进一步提升了对电磁兼容的要求。在智能化电器系统、接触器、智能化断路器等系统中都需要具备相关的工作性能，这也是电磁兼容设计重要的考核指标。要想有效满足这些比较高的要求，就需要进一步从硬件、软件、材料等方面对电磁兼容性评估进行控制，以确保电磁兼容能够准确达到标准值要求。

2.4 负荷开关

在配电网中，由于其结构发生了较大变化，这就大大提升了负荷开关的用量，因此进一步研发体积小且性能高的负荷开关就成为了推动低压电器向智能化发展的重要研究方向。但由于运用了环网柜，也促使配电网结构出现了变化，形成了环网结构，加上FTU监控单元的加入，就能够以更加先进的监控技术达成电网不断供电的目的，有效提升电网的供电效率与质量。通过对电网的实时监控也能有效降低出现停电的频率，在运用监控原理的同时也能对电网的运营起到优化作用，促进电网在满负荷状态下的安全运行。只要故障出现，就能够通过监控及时发现并迅速改变供电系统设置，将电网运营中可能出现的损失降到最低。

2.5 浪涌保护

根据相关资料调查显示，因电压线路中各种涌浪导致的经济损失每年约达260亿美元(部分单位及损失金额如表1)，数量如此巨大的损失直接促使电器生产企业必须要全力研发低压避雷器以及浪涌吸收器，以全面确保用电安全性的提升。现阶段市面上应用效果比较显著的电涌保护器主要是Phoenix Contact公司、ABB公司以及Schne i der公司的产品，这类产品的主要特点是使用范围比较广泛，可以配备保护主配电系统、终端设备及分配电系统的微型模块，提升安全性能。

表1 涌浪对部分单位造成的经济损失Tab.1 Financial loss of some units caused by surge

3 结语

通过对智能低压电器技术的应用研究可以发现，其与传统低压电器相比具有更加显著的优势，也是促进电网智能化发展过程中必然要经历的环节。对智能化低压电器进一步加大研发力度，令其向更环保、更安全、更智能化的方向发展。