小型断路器发展与研究的探讨

小型断路器发展与研究的探讨

第一作者钟琪第二作者林薛侠第三作者童先哲

环宇高科有限公司 325600

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摘要：

小型断路器是目前世界范围内应用范围最广的低压电器元件之一，其对终端电器的保护意义重大。小型断路器的发展经历了从机械式到电子式，从单极到多极，从低压到高压的过程。本文主要阐述小型断路器的定义，分析了当前国内外小型断路器的优缺点和存在的问题，展望了小型断路器的未来发展趋势和技术创新方向。

关键词：小型断路器；发展；探讨

引言：

电力系统是现代社会的重要基础设施，它为各个行业和领域提供了稳定和可靠的电能。电力系统的安全和稳定运行，离不开各种电气设备的保护和控制。小型断路器在住宅、商业、工业等领域有着广泛的应用，是电力系统中不可或缺的组成部分。小型断路器的发展历史悠久，并且仍随着科技的进步而发展着。

1 简述小型断路器

 小型断路器是一种具有过载与短路保护的限流型断路器，适用于交流50Hz，单极电压230V及以下，二、三、四极电压400V及以下的工业和商业照明配电系统的过载短路保护，亦可在正常情况下作线路的不频繁通断转换之用。小型断路器是建筑电气终端配电装置中使用最广泛的一种终端保护电器，主要用于线路和电器设备的过载和短路保护。小型断路器的发展与研究对于提高电气安全性能，满足不同用电环境的需求，促进电气行业的进步具有重要意义。

2 小型断路器现状

2.1 国外小型断路器现状

国外小型断路器的技术水平较高，产品种类齐全，功能多样，质量可靠，市场占有率较大。国外小型断路器的主要生产厂家有法国施耐德、德国西门子、美国通用、日本三菱等，其产品符合国际标准IEC 60898-1和IEC 60947-23。其中西门子 5S 系列、ABB 的 S2、S800 系列、默勒 PL、PLHT 系列和施耐德的 C65、C120 系列等最具代表性。这些产品普遍具有外壳具有极高绝缘性和耐热性、扩展保护功能配套齐全、环保等特点[1]。

2.2 我国小型断路器现状

我国小型断路器产品的发展历程与低压电器行业的演变密切相关。自从改革开放以来，低压电器市场由外资、民营和国企三足鼎立。小型断路器是在 20 世纪 80 年代末在国内兴起的一种新型断路器，它很快取代了传统的熔断器，成为建筑和终端配电领域的主流产品。外资企业凭借其强大的品牌影响力、先进的技术和工艺，纷纷进入国内市场，建立了一批独资或合资的本土化企业，实现了成本优化。上海电器研究所等国企也展现了其扎实的技术积累和创新能力，研发出了性价比较高的产品。民营企业也不甘落后，不断发展壮大，提高技术水平，从低端市场逐步向中高端市场进军。整个小型断路器行业在竞争、整合和发展中不断进步。我国小型断路器的发展起步较晚，技术水平较低，产品种类较少，功能单一，质量参差不齐，市场竞争力较弱。我国小型断路器的主要生产厂家有正泰、德力西、人民电器等，其产品符合国家标准GB 10963.1和GB 14048.23。

我国小型断路器主要有：制造工艺和材料落后，导致产品的机械强度和耐久性不足；结构设计和电气参数不合理，导致产品的分断能力和限流性能不高；结构单一和刚性大，导致产品的灵活性和适应性不强；智能化和数字化技术缺乏，导致产品的控制功能和通信功能不足；环保和节能意识不强，导致产品的体积和重量过大，能耗和污染过高等问题。

3 小型断路器的发展

3.1 我国小型断路器现有问题改进建议

针对我国小型断路器现有问题，在技术上应该进行以下改进：

（1）引进或自主开发先进的制造工艺和材料，提高产品的机械强度和耐久性。一些国外先进的制造工艺和材料，如激光焊接、超声波焊接、复合材料、纳米材料等，可以有效地提高小型断路器的机械强度和耐久性，降低故障率和维护成本。我国应该加强与国外的技术交流和合作，引进或自主开发适合我国国情的先进制造工艺和材料，提升小型断路器的质量和竞争力。

（2）优化结构设计和电气参数，提高产品的分断能力和限流性能。小型断路器的分断能力和限流性能是衡量其性能的重要指标，直接影响到电力系统的安全运行。我国应该根据不同的应用场景和需求，优化小型断路器的结构设计和电气参数，如触头形状、灭弧室结构、脱扣器类型等，以提高其分断能力和限流性能[2]。

（3）发展模块化和组合式的结构，增加产品的灵活性和适应性。模块化和组合式的结构可以使小型断路器具有更高的灵活性和适应性，可以根据不同的线路配置和保护需求，灵活地组合成不同的功能模块。我国应该借鉴国外的经验，发展模块化和组合式的小型断路器，以满足市场的多样化需求，提高产品的市场占有率。

（4）应用智能化和数字化的技术，增加产品的控制功能和通信功能。智能化和数字化的技术可以使小型断路器具有更强大的控制功能和通信功能，可以实现远程控制、在线监测、故障诊断、数据分析等功能。我国应该加快智能化和数字化技术在小型断路器领域的应用，与物联网、云计算、大数据等技术相结合，打造智慧电网。

（5）倡导环保和节能的理念，减少产品的体积和重量，降低产品的能耗和污染。环保和节能是当今世界的共同话题，小型断路器作为电力系统中重要的元件，也应该遵循这一理念。我国应该倡导环保和节能的理念，在小型断路器的设计、制造、使用、回收等各个环节中，减少产品的体积和重量，降低产品的能耗和污染，实现绿色发展。

3.2 小型断路器发展趋势

小型断路器作为低压终端配电网络的重要组成部分，其产品发展趋势主要受到电力系统可靠性、安全性、智能化、节能化等需求的影响。根据国内外小型断路器的发展动向，可以总结出以下几个特点：

(1)提高小型断路器的综合性能，以适应终端供电系统的多样化和复杂化。例如，提高分断能力、限流能力、抗干扰能力、抗震动能力等，满足不同场合和环境的使用要求。

(2)增强小型断路器的选择性过电流保护功能。选择性保护是指在系统中发生过电流故障时，只有距离故障点最近的小型断路器跳闸，而其他小型断路器不跳闸，从而实现故障范围的最小化和供电范围的最大化。选择性保护可以通过调整小型断路器的保护参数、采用限流型小型断路器、采用协调保护装置等方式实现[3]。

(3)远程自动控制装置。远程自动操作是指通过通信网络或无线信号，实现对小型断路器的远程合闸、分闸、自检等功能，提高系统的运行效率和管理水平。自动重合闸是指在小型断路器跳闸后，经过一定时间或条件后，自动重新合闸，恢复供电，避免因瞬时故障而造成长时间停电。

(4)为适应全自动化的生产过程，对产品的设计进行改进和优化。为了提高小型断路器的生产效率和质量，降低生产成本和人工依赖，采用全自动生产线生产小型断路器已成为一种趋势。这就要求小型断路器的设计要考虑到生产工艺的要求，如结构简化、标准化、模块化、易装配等。

4 结语：

小型断路器是一种重要的电气保护设备，其发展与研究对于提高电气安全性能，满足不同用电环境的需求，促进电气行业的进步具有重要意义。本文从小型断路器的现状、问题、改进和趋势等方面进行了探讨，希望对相关领域的工程师和研究人员有所启发和参考。

5 参考文献：

[1]李莎莎. 小型断路器装配线数字孪生系统及其优化建模方法研究[D].温州大学,2021.DOI:10.27781/d.cnki.gwzdx.2021.000315.

[2]龚骏昌.小型断路器现状及发展趋势[J].电器与能效管理技术,2016(01):1-7.DOI:10.16628/j.cnki.2095-8188.2016.01.027.018.17.002.

[3]俞金荣.小型断路器设计研发与制造研究[J].科技视界,2018(17):4-6.DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2