新的用电环境对低压断路器行业的启发

 低压断路器这个产品可能各位看起来既熟悉又陌生。这个产品在开发商的品牌集采的范围里有，但是往往不直接使用，中间还有很多的安装公司，水电安装，中间还有配电柜的企业。低压断路器往往不直接使用，而且用户、业主也感受不到，但是又比较重要。

  今天我就把近期研究的新方向和大家做一些分享。

低压断路器的产品范围主要是电压等级10kV以下的，包括了交流电，直流电，最近直流电发展得比较迅速，以前是交流电讨论得比较多，其实直流电也在我们的产品范围内。包括各种类型的框架断路器，塑壳断路器，小型断路器，以及双电源转换开关等等。

   是配用电装置中的核心部件，使用领域非常广泛，和日常生活也是息息相关的。

 从几个大的方面来讲，第一个最大的市场是电网工程建设，包括国家电网公司，南方电网公司等等大量的使用到我们的低压断路器产品。

  第二类是各类型的电厂或者是发电站，比如说火力发电，风力发电，光伏发电都是发展比较迅速的。

  第三个是工矿类的项目，就是传统的第二产业，这些往往是用电比较大。目前在工矿类的项目里面，大容量的电压器都有比较大的应用。

  第四个是建筑楼宇。主要的还是房地产的开发，一小部分是公共建筑，用在建筑楼宇里面。

  第五个是交通运输，随着近几年国家对铁路建设的投入逐渐的加大，在轨道交通上低压断路器的产品需求也增加了很多。

  第六个是新兴类的市场。比如说近几年发展比较迅速的数据中心、储能电站，这是发展比较快，需求比较大的。以前由于电池技术不成熟，储能一直没有很好的解决，近几年这方面的技术越来越成熟，储能电站的投入建设也比较多。

  这个是我们的用电大户，也是我们低压断路器的使用大户，这是我们几个断路器的产品使用范围。

  低压断路器的本质是保护类的低压断路器，保护用电安全。保护类电器和控制类电器是有明显区别的。接触器往往是用于频繁的操作，接触器的上面一定有一个断路器来保护安全。主要是四个方面，第一各是电压的失压，欠压，电压在波动，可能有负载，比如说突然增加一个大的用电设备地设备起动的时候电压会降低，这个时候会对线路会造成影响，对用电和电路上的其他设备产生安全上的影响。这个时候就需要断路器来保护他。

  第三个是过载，电流如果是受到线路的影响，突然增加到15、16、17，在这样的幅度内，能不能安全的保护用电，这是过载。

  第四个是短路，这个危害比较的，隐患比较大，短期内的短路电流非常大，这也是断路器保护的几个方面。

  低压断路器作为一个保护类的电器，第一个功能就是保护安全。区别优劣的根本体现就是看断路器能不能在一致性上、保护性上做得非常的可靠。这也是目前国内很多断路器产品和国外相比的一个最根本的区别。如果有差别的话，就是在这个方面，可能是可靠性上有一定的差别。如果说这个断路器失去了保护功能，其他方面哪怕再漂亮也是不合格的产品。用户对断路器的要求就是要变得更可靠、更安全，这也是我们从事低压断路器工作的第一项任务。

  如果以前由于技术条件和技术水平的限制，在这方面还做得不够高，现在随着新技术的应用和新条件的越来越多，也应该在断路器的可靠性上做更多的研究投入，开发出更适合现在新用电安全的要求的产品，我认为这是最重要的一方面。

  第二是智能化。

  现在社会智能化的步伐越来越快，各种各样的智能电器在身边随处可见，5G技术的推广加快了智能化的脚步。这个时候作为保护安全的电器，它的智能化的要求也越来越高，而不应该是变成一个古董。国家电网在原先提出的智能电网用户终端的系统上又提出了智能配电终端，以及最近刚刚提出来的泛在电力物联网这个比较宏大的目标和概念。这个给我们的各个电力用户发出了强烈的引号，就是对低压断路器智能化提出了要求。

  第三个是产生了新的用电场景的需求。

比如说直流电，充电桩、楼宇的光伏屋顶，分布式电源等等。还有全直流建筑，因为光伏电源是直流电，直流电变为交流电的时候还要逆变转换。如果将来把直流电能够直接运用起来，发展成直流建筑或者是直流电器的话，这对于能源来说是很大的变化，这也是一个研究的趋势。

  第四个是岸电和储能系统。

  第五是通信系统。

  另外一个特殊的使用场合就是故障电孤产品。

  今天一个是讲智能配电终端和故障电孤产品。

结合新的物联网要求，发展了智能断路器，我们叫做CKM68，这个产品目前在国内是比较新的，也是第一次在公共场合和大家介绍。这个产品是通过通讯功能，以及电路操作功能，实现了断路器的本体和配电柜，就地和远程可以控制分合闸，并且可以实现本地控制，远程禁止的方式，便于保护用电安全。这个产品具有四遥方面，并且可以通过三相母排的温度测量，实时的监测和掌握开关使用过程中，在通电的时候会不断的发热，温度增加。如果温度增加过高，对线路也是造成隐患的，这种产品就可以通过内部的温度测量功能把这个数据实时的掌握到。为电网的运行和维护提供了很多方便。同时因为通信功能为能源管理提供了很多的数据，可以有效的用于智能化要求比较高的配电和场所。另外这个产品的测量精度是非常高的，小于1%，目前在国内的同类产品中是非常尖端的精度要求。

  具备智能化的条件和技术以后，我们又开发出了相应的平台技术。只有结合这个平台技术，才能更好的把我们智能化的断路器设备的功能完美的展现出来。（见PPT）这个是我们目前自己在用的平台技术，这是我们的界面。这个是下面一个子公司专门开发了数据服务中心，结合我们目前在用的投入市场的智能化的设备，他们的数据采集，我们通过一个后台的中端进行管理。

对于平台或者是后台，电网公司，国网、南网往往有自己的后台。用户市场中，目前工业用户对这方面的关注度比较高，投入也比较大，因为他们的用电环境更复杂，对用电安全的要求更高一些。而在楼宇建筑里面，这方面可能关注得不多，提升的空间还是很大的，也希望引起大家的关注。

  这个是相关的平台技术中的一些参数，其中一个研发大楼里面装了这一台ACB的断路器，里面都有实时的检测。这个塑壳，也可以通过远程控制进行监控和调整。

  这是通过平台掌握了一些数据，结合用电数据来分析用电的状况，对下一步的用电需求、用电习惯是不是做调整，做一些政策上的改变，提供了很多依据。因为往往用电量越大的用户，对于电费的峰谷电价的调控是有详细的计划性的，如果是超差的话，供电局对于用户的罚款是比较严厉的。这些数据怎么来？第一个就是靠断路器 本身要具备智能化的要求，第二个是通过通讯的平台把这些数据及时的掌握到，进行梳理。

  第二个产品是故障电弧产品，每年火灾里面有34%是由电气引起的，这是一个全球性的问题，电气引起火灾的根本就是产生了电弧。电弧是正常的现象，无法避免，比如说墙壁开关，晚上开关的时候可以看到有火花，电吹风，吸尘器等等，只要有电机转动就有产生电弧。但是有很多电弧是很隐蔽的，不能及时的发现，这种电弧短期内积累的能量又非常大，会产生危险。

  结合目前的要求，我们对故障电弧进行了很大的要求。电弧主要是分为几种情况，第一个是电线老化，导致了绝缘的不良或者是内部断裂。第二个是有电线绝缘层的破损，强烈的电线被铁钉或者是电钻敲损了。这个电线可能没有断，只是有损坏，这个时候在接触和不接触的中间频繁的转化，这个时候就会打火了。第四个墙壁的插座，本身插座内部接触不良，线路里面可能不是插座上产生点火。最后是电源线被拉伸或者是挤压，这是电弧产生的几种情况。

  关于故障电弧的种类有如下几种：第一个是线缆的断裂，串联的绝缘层破损了，要断没断，这个时候非常危险。第二个是并联电弧，这个危害性更大一些。第三个是接地电弧。

  故障电弧是一个全球性的问题，对于这个技术和产品的研究，在国际上最早是北美市场，他们从99年美国的UL就颁布了故障电弧的第一部标准，这也是目前我们掌握到的第一部的关于有关故障电弧的产品标准，UL1699。

  2002年美国国家电气规范又规定了故障电弧保护使用的强制性规定，对用户在什么场合用也做了详细的规定。第一是要求在所有的卧室内安装了植入，都要安装故障电弧断路器。第二个是单相电源线加插头连接的室内空调需要安装电弧保护装置。

  2008又扩大了故障电弧断路器的使用范围，要求所有的分支电路都要安装故障电弧断路器。

  从2003、2004年到目前为止，整个北美市场在故障电弧的产品研究和应用上相应的制度和措施也是越来越规范，越来越严格。我们也是多次前往美国和美国的UL实验室、国家消防局就故障电弧产品标准和试验的方法做了详细交流。

在欧洲相比北美市场晚了很多，欧洲几乎和中国大陆是同步的。直到2013年，欧洲国际电控委员会才推出了故障电弧的防护的标准，IEC62606—2013，它在这个标准里面对于故障电弧的应用做了以下的规范：

第一是具有睡眠功能的场所，酒店，养老院和家庭卧室，这是规范得比较详细了。

第二点是具备大量可燃物的场所，比如说谷仓，木工车间等等。因为欧美的木结构的房子比较多一些。

第三个是采用易燃材料的建筑，比如说木屋。

第四个是火灾易蔓延的场所，高层建筑。

第五个是储藏珍贵物品的场所，比如说博物馆。这些是在欧洲的标准里面做了详细的规定的，具体后面的建筑标准我这里就不详细介绍了。

  最后是国内标准和欧洲几乎同步，也是《2013年火灾自动报警系统的设计规范》中做了规定：照明线路上应设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器。随着建筑底部比较高的高层建筑里面发生火灾不容易被发现，也没法在上面再设置其他探测器，只有设置具有探测故障电弧功能的电器火灾监控探测器，才能保证对对照明线路的酒店客房、宿舍等等房间，故障引起的火灾进行有效的探测，这是国内的相关规定。

  在应用的设计规范里面，目前只有一些个别的省市，地方性的规程对于故障电弧的应用做了详细的规定和强制性的要求，目前全国性的设计规范还正在修编中，新修编的规范里面关于故障电弧的应用和要求，和我们前面看到的欧洲市场的要求几乎是类似的。新一版计划是今年发布实施。等到这个发布实施以后，可能市场对这个产品的要求就会增加很多了。因为它一个强制性的规定，目前还没有，但是这个产品目前也正在推广中。

  我们自己结合前期这几年的研究开发出了相应的故障电弧产品，左边是探测器，就只报警，监测到了故障电弧之后报警。因为有些和消防有关的线路里面，是不允许随便断电的，要求保持电路的畅通。但是检测到故障电弧之后有所反映，就是通过报警信号输到电器火灾系统的后台里。右边是故障电弧保护器，检测到故障电弧之后及时的断电，通过开关上的指示灯告诉你这个回路里面是产生了漏电还是故障电弧的。

  （见PPT）这个视频是我们自己在实验室做的电弧研究的实验。这个是并弧，火线和零线搭起来以后，中间那个波动比较大的就是在电弧产生的时候，它的电流波动。这个是串联电弧，这个电流比较小，产生了很小的火花。这个电弧就是由于正常的线路老化，就是碳化路径，时间长了之后电线被碳化了，这个时候对线路的接触是有影响的，会产生电弧。这些是实验室的画面，我们有一个比较大的实验室，对故障电弧的研究一直在持续进行中，因为这个产品作为一个全新的产品，市场对于这个产品的推广应用，有一个从无到有的接受过程。对于从事故障电弧研究这项技术本身也有不断完善的过程，所以这个工作我们在持续当中。目前这个产品在国内的应用，基本上也是铺得比较开，包括我们在江苏的一个大校区的宿舍里面的应用，都是利用了故障电弧保护期。这是农村里面的乡村改造，还有用电安全的要求也增加了，这里也使用了故障电弧的探测器和保护器。

     这是几个小的案例。

  最后简单介绍一下我们企业，凯隆电器的母公司是成立于1970年，2001年成立了凯隆电器，专业从事低压断路器的研发生产和销售。到2010年和上海电科所进行合资，合资之后的凯隆电器成为了上海电科所的控股子公司，获得了更多的行业资源和企业平台。上海电科所是承担了国家低压电器的标准制定，行业管理和试验认证这三个重要的行业职能。国家领导人也多次对电科集团的工作给予了肯定。江泽民同志也曾经在上海电科所担任过副所长。这是集团公司目前获得的一些国家级的资质和称号，包括跟我们密切相关的国家电网用户端产品质量监督检验中心等等，和目前发展得比较快的国家机器人质量监督检测中心等等。

  随着新技术的不断应用，新的用电环境也在增加，也在变化，也会出现更多的挑战，我们也在持续的关注，希望在这方面能够保持一定的领先地位。同时也欢迎大家能够安排时间到上海电科所，或者是到江苏凯隆来交流指导。也衷心希望有机会和在座的一起合作，给你们提供优质的产品和服务，谢谢大家。

本篇来源于“中国房地产产业链第五期公开课”现场文字实录：江苏凯隆电器有限公司常务副总经理李良飞先生就低压断路器行业的授课题目“新的用电环境对低压断路器行业的启发”。