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  • 低壓斷路器附件領域發展概況

    發布時間:2023-04-25來源:睿誠電氣

    低壓斷路器附件是安裝在低壓斷路器內部或外部、具有各種不同功能的獨立模塊或器件。附件以斷路器為載體,通過與斷路器組合,使斷路器增加狀態診斷、信號傳感及多種控制與保護功能。

    低壓斷路器附件被用作低壓配電系統中各級電器、各種機械設備的電源控制和用電終端的控制和保護,廣泛應用于電力、通信、工礦企業、建筑、機場、軌道交通、新能源充電設施等領域,其產品性能和質量直接影響著配電系統和用電系統的可靠性和穩定性。

    低壓斷路器附件根據低壓斷路器的分類分為框架斷路器附件、塑殼斷路器附件和微型斷路器附件(智能模塊)。

    低壓斷路器按結構可以分為框架斷路器(又稱“萬能式斷路器”)、塑殼斷路器和微型斷路器(又稱“小型斷路器”)。

    低壓斷路器附件的發展與低壓斷路器的技術發展密不可分。附件的主要用途是使低壓斷路器拓展多種控制手段與安全保護功能。因此,低壓斷路器對安全保護功能和控制遠程化、集中化、自動化應用的重視程度,直接決定了低壓斷路器附件的發展和需求。

    (1)框架斷路器附件發展狀況

    我國第一代框架斷路器是仿制蘇聯技術的 DW10 系列產品,其性能指標較低,分斷能力弱,產品體積大,功能單一。20 世紀 80 年代,我國研發出具有過電流三段保護特性的第二代DW15 系列產品并生產推廣。前兩代框架斷路器產品的結構簡單,智能化要求較低,附件應用需求較少,一般由框架斷路器生產企業自行生產完成。

    20 世紀 90 年代,由上海電器科學研究所牽頭,聯合低壓斷路器行業骨干企業,組成全國聯合設計組聯合設計、自主研發了第三代 DW45 系列框架斷路器;其體積縮小,分斷能力顯著提高,可靠性強,并具有智能化功能。

    基于 DW45 系列框架斷路器的智能化功能與安全保護的需求,聯合設計組指定未來電器、蘇州萬龍電器、洛凱股份、凱旋電機、寧波奇樂電氣集團有限公司等低壓斷路器行業企業作為配套協作廠,根據聯合設計組的統一分工,分別承擔框架斷路器各種附件、智能控制器、抽架(關鍵部件)、電動操作機構、絕緣件的研發、生產與配套銷售。其中,由未來電器負責框架斷路器輔助觸頭、分勵脫扣器、閉合電磁鐵、欠電壓脫扣器等附件產品,為框架斷路器生產企業進行配套服務。

    框架斷路器的各種附件按照一定比例與斷路器本體一一對應,即每臺框架斷路器都需要配置安裝相應數量的附件。隨著第三代斷路器 DW45 系列產品逐漸成為市場主流產品,產量迅速擴大,附件應用的需求日益擴大。

    21 世紀初,為滿足電力系統的需求,聯合設計組又進一步研發了體積更小、技術性能更優的 DW450 系列框架斷路器,各配套協作廠承繼原有分工,繼續承擔框架斷路器的各種配套產品。此后,隨著框架斷路器生產企業建立“一品二點”(即每一個料號由兩個供應商供貨)的采購體系,市場充分競爭,各配套協作廠的產品開始出現交叉重疊。未來電器自 2002 年起開始生產 DW45 和 DW450 系列框架斷路器的電動操作機構。但經過多年的發展,各配套協作廠均已形成各自的專業優勢,主營產品基本沒有發生太大變化。

    (2)塑殼斷路器附件發展狀況

    20 世紀 60 年代初期,我國第一代塑殼斷路器 DZ10 系列產品,體積大,功能單一,僅具備簡單的分斷功能,同時分斷能力弱、可靠性差,對塑殼斷路器附件基本沒有需求,附件的應用極其稀少,可以忽略不計。

    20 世紀 80 年代末期,我國通過聯合設計開發出第二代塑殼斷路器 DZ20 系列,開始采用限流技術,其分斷能力明顯提高,擴大了保護功能,并開始引入附件產品。此時的塑殼斷路器附件種類單一,功能簡單,且應用比例極低,每百臺塑殼斷路器僅有 1~2 臺需要安裝配套附件,主要用于少量高端場合。

    因應用數量較少,塑殼斷路器生產企業不愿意投入資金、技術對附件進行研發,僅通過臨時拼湊的方式滿足少量的附件需求,普遍存在“重主機、輕附件”的情形,存在一定的安全隱患。為保證附件產品質量,提高塑殼斷路器的可靠性、安全性,行業聯合設計組指定未來電器作為低壓斷路器附件的定點生產專業企業,主要負責研發、生產塑殼斷路器的各類內部附件、電動操作機構、手動操作機構及插入式接線裝置等。

    20 世紀 90 年代中期,國際同行業領先企業逐步進入中國市場,市場競爭日趨激烈。我國各大塑殼斷路器生產企業加大自主創新和投入力度,相繼自行開發試制第三代塑殼斷路器。其中,常熟開關率先推出的 CM1 系列產品體積縮小約三分之一,限流能力和分斷能力大幅提高,可靠性明顯增強,縮小了與國際同行業領先企業同類產品的差距,受到市場廣泛歡迎,成為第三代塑殼斷路器的標桿產品。

    第三代塑殼斷路器產品在性能提高的同時,增加了安全保護功能,具有電子化、智能化的特點,附件的應用需求比例逐漸上升。這一時期,未來電器與常熟開關同步設計、獨立研發,推出了與 CM1 系列產品配套的、具有自主知識產權的 30 系列附件。

    此后,常熟開關的 CM1 系列塑殼斷路器逐漸成為行業的標桿產品,我國各大塑殼斷路器生產企業開始紛紛仿制 CM1 系列產品。未來電器憑借與 CM1 配套的 30 系列附件具有的先發優勢,逐步擴大市場份額,提高市場知名度,并通過持續的研發投入,成為塑殼斷路器附件領域的領先企業。

    進入 21 世紀以來,塑殼斷路器的市場競爭日趨激烈,常熟開關、正泰電器、德力西、天正電氣、良信股份、上海人民電器等規模實力和創新能力較強的行業領先企業,繼續增加投入力度,研發并推出了各具特點、不同系列的塑殼斷路器更新迭代產品,個性化和差異化需求愈加突出,自動化、智能化水平持續提升。

    此時,塑殼斷路器附件徹底打破了一種附件統賣全行業的局面。附件生產企業需根據各塑殼斷路器生產企業的不同系列斷路器產品,設計配套相應的附件,附件產品體現出種類繁多的特點。以常熟開關為例,其生產的塑殼斷路器包括 CM1、CM2、CM3、CM5、CM6 五個系列,每一系列塑殼斷路器有 6~8 個不同的殼架電流等級(即外形大小、結構不同),每一殼架電流等級的塑殼斷路器可以根據不同功能需要選擇裝配 10~20 種不同結構、用途的附件。再考慮適用直流電和交流電的不同,以及不同的電壓等級,僅常熟開關一家企業生產的塑殼斷路器,配套附件就將近 800 種型號。

    因附件種類繁多,產品個性化、差異化程度較高,塑殼斷路器附件的生產體現出多品種、小批量、多批次的特點,對附件生產企業的研發創新能力、前期模具投入、生產管理水平、客戶需求響應速度等方面提出了較高的要求。這一時期,市場上逐漸出現了景泰電氣、建波電氣、阿爾斯通等同樣從事低壓斷路器附件生產的企業。

    隨著配電技術進步和生活水準的提高,下游客戶對塑殼斷路器可通信、智能化和安全性的要求越來越高,勢必將進一步提升附件的選配比例、增加應用場合,為斷路器增加更多的控制手段和安全保護功能,有效提高配電線路安全性、可靠性和穩定性。

    (3)微型斷路器附件(智能模塊)發展狀況

    二十一世紀初,我國微型斷路器的自動化、智能化水平較低,對智能模塊的市場需求尚不明朗,應用領域較少。我國低壓斷路器企業生產的微型斷路器產品絕大部分應用于一般場合,僅執行簡單的通、斷操作,且幾乎沒有附件需求,各種功能附件的研發與配套較為缺乏。在少量對自動控制及安全保護要求較高的應用場合,基本由具有技術優勢的外資品牌所生產的具有控制、保護等附加功能的微型斷路器所壟斷。我國微型斷路器生產企業主要以價格手段進行微型斷路器的市場競爭,忽視了附件的研發與配套,也缺乏相關的核心技術,行業內具有我國自主知識產權的遠程控制模塊及各種智能模塊尚為空白。

    十三五期間,國內低壓斷路器主機廠和專業附件廠創新能力的逐步提高,推出具有自主知識產權的同類型產品,縮小與外資企業的技術差距,逐步滲透到智能終端電器的高端應用領域。

    當前,國家電網提出建設“三型兩網”的戰略目標,全面推進“堅強智能電網”和“泛在電力物聯網”的建設。而泛在電力物聯網的互聯互通,將依靠其末端不計其數的功能附件來實現。智能終端電器作為用于與人民日常生產、生活息息相關的電力線路末端的電器元件,具有雙向通信、遠程控制、安全保護、工況監測等多種功能,涉及終端用電領域,應用面廣量大,是打造狀態全面感知、信息高效處理、電力系統各個環節互聯互通的泛在電力物聯網的基礎支撐。

    從價值來看,微型斷路器體積較小、本體單位價值較低。而具有各種控制和保護功能的智能模塊單位價值較高,遠超過微型斷路器本體的價值。

    因此,智能終端電器的未來發展前景廣闊。

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