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[摘 要]通过对国内外新型断路器结构和功能的介绍，从智能化、网络化、功能扩展和人工智能方面分析现阶段低压电器的发展方向；在我国应尽快发展低压电器现场总结系统与通信技术、采用模糊控制技术与电器技术相结合，研制具有多功能、高可靠性、高性能模糊智能电器。
[关键词]高次谐波 断路器选型 影响
中图分类号：TM564 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0013-01
引言
随着高科技的飞速发展，各种新型用电设备也不断地问世和使用，致使产生的高次谐波越来越多。而电力系统受到谐波影响后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。因此，研究和分析谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。
1.断路器的现状
在低压输配电网络中，塑壳断路器是重要的基础元件之一，对于那些经常会发生用电设备过载、短路的场合，能安全、可靠地切断故障电流，防止事故护大危及到整个输配电系统。国外ABB、西门子、施耐德等公司已经推出新一代产品，国内有些著名电气企业也在低压电器的主要技术特征为：高性能的触头灭弧系统，采用模块化结构，电子式脱扣器，性能优越，安装方式简便多样，与现场总结进行通讯等。
1.1 高性能的触头灭弧系统
目前ABB公司、施耐德、GE等欧美大部分公司新一代产品采用双断点旋转式触头系统，加强了短弧度近阴极效应，具有较高的电弧电压，以提高分断能力，并省去软连接。国内部分企业申请了相关双断点旋转式触头的专利，如淅江正泰电器股份有限公司申请的发明专利、公开了一种多极低压双断点塑壳断路器，该发明采用相对简单的结构，达到各单级单元之间可靠的机械连接和传动；同时，并使安装更为灵活和方便，可简化装配工艺，降低制造成本。
1.2 采用电子式脱扣器
电子脱扣器是微电子、计算机和通信技术的结合，具有传统热磁脱扣器不可比拟的优势，如：脱扣特性稳定，不受环境温度及气候的影响；脱扣电流和时间的精度较高；整定电流可调，并可设置不同的特性曲线以适应各种负载保护的要求；电子脱扣器可以派生通信功能，实现网络化控制，还可派生区域联锁、电量监控及电能分析等辅助功能。各公司的新一代塑壳断路器均可安装电子脱扣器，并逐渐向160A及以下的小容量额定电流壳架发展。
ABB公司推出的SACEIsomaxS低压塑壳断路器采用微处理器电子式脱扣器，分断方式和形状特殊的开断无件使断路器能在极短时间内断开高达200kA的短路电流。
1.3 与现场总线通讯
全球电力与控制专家法国施耐德公司在M系列基础上推出了MT、MVV、MTE系列框架断路器。产品外形缩小、保护功能齐全、智能控制器在原保护功能基础上，增加电压、频率和功率的测量、谐波和基波的计算、精确分析电网质量，能与多种总线连接等。Osmart Powerpact塑壳断路器符合UL，CSA等多种认证，采用双旋转分断系统，限流能力强，分断能力最高可达100Ka，具有短路保护功能和过载保护功能，为OEM客户的使用和设备出口提供了便有力的支持。
1.4 采用模块化结构
目前，天水GS-3系列智能控制器是智能框架式断路器配用的核尽控制元件，可以显示设备或电网的工作电流、工作电压（带电压显示型），并根据负载电流的大小实现各种保护，使线路和电源设备免受过载、短路、接地等故障的危害，按约定的保护方式断控控制回路，精度高、可靠性好，还有负载监控人、故障报警、故障查询、在线试验、现场编程、密码设备等辅助功能。
2.高次谐波对变电设备危害
由于变电设备对于电磁波的感应灵敏度较高，所以一旦机车牵引的过程中产生高次谐波，就会严重的危害变电设备的正常运行，下面笔者将结合工作经验，列举几种常见危害：
1）当高次谐波对设备性能的影响。当高次谐波中的电流超过一定限度时会引起变压器、电动机损失增大，产生过热；高次谐波电压还能引起设备异常震动，继电器保护误动，计量误差大，晶闸管装置失控和影响通讯质量；高次谐波电流、电压更容易使电力电容器产生严重过负荷和谐振，致使设备损坏。
2）高次谐波对交直流屏影响。充电模块的输入端为桥式整流部分，对谐波电压的拟制功能较差，完全由滤波电解电容来承受。直流盘一般只对3、5、7次谐波设置了滤波装置，对交直交机车产生的高次谐波（31～35次，37～41次谐波）无法滤除。当高次谐波电压直接叠加在充电模块、交流盘灯具、接触器、继电器等元器件上因长期过电压运行造成发热、过载而损坏。
3）高次谐波对对避雷器的影响。在线路有HXD1C机车运行时，分别在新丰5、6号馈线，窑村分区所观测到：新丰方向上下行避雷器泄露电流由正常的0.5mA急剧增大为2mA。在华县变电所同样观测到馈线避雷器电流最大超过2mA。
HXD机车运行时产生大量的20次以上高次谐波，当接触网阻抗参数与机车参数匹配时造成了谐波电流放大，发大了的谐波电流引起电压畸变，畸变的电压进一步使机车谐波电流增大，形成了一个类似于正反馈的互相激励过程，很快时接触网形成谐振过电压，引起避雷器泄露电流增大，曾在我段避雷器因内部发热而引起爆炸7次。
3.电力系统抑制谐波的措施
为了把谐波对电力系统的干扰（污染）限制在系统可以接受的范围内，我国和国际上分别颁布了《电力系统谐波管理暂行规定》和“IEC标准”，明确了各种谐波源产生谐波的极限值。
3.1 加装串联电抗器
电力部门和用户均应校核接入电网的电力电容器组是否会发生有害的并联谐振、串联谐振和谐波放大，防止电力设备因谐波过电流或过电压而损坏。为此，电力部门和用户所安装的电力电容器组，应根据实际存在的谐波情况，采取加装串联电抗器等措施。
3.2 装设由电容、电感及电阻组成的单调谐滤波器和高通滤波器
单调谐滤波器是针对某个特定次数的谐波而设计的滤波器，高通滤波器是为了吸收若干较高次谐波的滤波器。应装设的滤波器类型、组数及其调谐频率（滤波次数），可由具体计算决定。
3.3 增加整流相数
高次谐波电流与整流相数密切相关，即相数增多，高次谐波的最低次数变高，则谐波电流幅值变小。一般可控硅整流装置多为6相，为了降低高次谐波电流，可以改用12相或36相。当采用12相整流时，高次谐波电流只约占全电流的l%，危害性大大降低。当2台以上整流变压器由同一段母线供电时，可将整流变压器一次侧绕组分别交替接成Y型和△形，这就可使5次、7次谐波相互抵消，而只需考虑l1次、13次谐波的影响。由于频次高，波幅值小，所以危害性减小。
4.结束语
未来的低压电器智能化将使电器的功能更加完善、性能更加优良、可靠性更高，电器智能化网络将使供电系统和工业自动化系统的管理更加完善，极大提高供电系统的可靠性和用电设备的安全生。人工智能的应用将提高电器在设计、生产和使用中的效率以及可靠性。
参考文献
[1] 杨国福.低压电器发展状况及趋势[J].江苏电器，2004，（4）.
[2] 尹天文.从德国工业博览会看世界电器的发展趋势[J].低压电器，2003，（1）.
[关键词]高次谐波 断路器选型 影响
中图分类号：TM564 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0013-01
引言
随着高科技的飞速发展，各种新型用电设备也不断地问世和使用，致使产生的高次谐波越来越多。而电力系统受到谐波影响后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。因此，研究和分析谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。
1.断路器的现状
在低压输配电网络中，塑壳断路器是重要的基础元件之一，对于那些经常会发生用电设备过载、短路的场合，能安全、可靠地切断故障电流，防止事故护大危及到整个输配电系统。国外ABB、西门子、施耐德等公司已经推出新一代产品，国内有些著名电气企业也在低压电器的主要技术特征为：高性能的触头灭弧系统，采用模块化结构，电子式脱扣器，性能优越，安装方式简便多样，与现场总结进行通讯等。
1.1 高性能的触头灭弧系统
目前ABB公司、施耐德、GE等欧美大部分公司新一代产品采用双断点旋转式触头系统，加强了短弧度近阴极效应，具有较高的电弧电压，以提高分断能力，并省去软连接。国内部分企业申请了相关双断点旋转式触头的专利，如淅江正泰电器股份有限公司申请的发明专利、公开了一种多极低压双断点塑壳断路器，该发明采用相对简单的结构，达到各单级单元之间可靠的机械连接和传动；同时，并使安装更为灵活和方便，可简化装配工艺，降低制造成本。
1.2 采用电子式脱扣器
电子脱扣器是微电子、计算机和通信技术的结合，具有传统热磁脱扣器不可比拟的优势，如：脱扣特性稳定，不受环境温度及气候的影响；脱扣电流和时间的精度较高；整定电流可调，并可设置不同的特性曲线以适应各种负载保护的要求；电子脱扣器可以派生通信功能，实现网络化控制，还可派生区域联锁、电量监控及电能分析等辅助功能。各公司的新一代塑壳断路器均可安装电子脱扣器，并逐渐向160A及以下的小容量额定电流壳架发展。
ABB公司推出的SACEIsomaxS低压塑壳断路器采用微处理器电子式脱扣器，分断方式和形状特殊的开断无件使断路器能在极短时间内断开高达200kA的短路电流。
1.3 与现场总线通讯
全球电力与控制专家法国施耐德公司在M系列基础上推出了MT、MVV、MTE系列框架断路器。产品外形缩小、保护功能齐全、智能控制器在原保护功能基础上，增加电压、频率和功率的测量、谐波和基波的计算、精确分析电网质量，能与多种总线连接等。Osmart Powerpact塑壳断路器符合UL，CSA等多种认证，采用双旋转分断系统，限流能力强，分断能力最高可达100Ka，具有短路保护功能和过载保护功能，为OEM客户的使用和设备出口提供了便有力的支持。
1.4 采用模块化结构
目前，天水GS-3系列智能控制器是智能框架式断路器配用的核尽控制元件，可以显示设备或电网的工作电流、工作电压（带电压显示型），并根据负载电流的大小实现各种保护，使线路和电源设备免受过载、短路、接地等故障的危害，按约定的保护方式断控控制回路，精度高、可靠性好，还有负载监控人、故障报警、故障查询、在线试验、现场编程、密码设备等辅助功能。
2.高次谐波对变电设备危害
由于变电设备对于电磁波的感应灵敏度较高，所以一旦机车牵引的过程中产生高次谐波，就会严重的危害变电设备的正常运行，下面笔者将结合工作经验，列举几种常见危害：
1）当高次谐波对设备性能的影响。当高次谐波中的电流超过一定限度时会引起变压器、电动机损失增大，产生过热；高次谐波电压还能引起设备异常震动，继电器保护误动，计量误差大，晶闸管装置失控和影响通讯质量；高次谐波电流、电压更容易使电力电容器产生严重过负荷和谐振，致使设备损坏。
2）高次谐波对交直流屏影响。充电模块的输入端为桥式整流部分，对谐波电压的拟制功能较差，完全由滤波电解电容来承受。直流盘一般只对3、5、7次谐波设置了滤波装置，对交直交机车产生的高次谐波（31～35次，37～41次谐波）无法滤除。当高次谐波电压直接叠加在充电模块、交流盘灯具、接触器、继电器等元器件上因长期过电压运行造成发热、过载而损坏。
3）高次谐波对对避雷器的影响。在线路有HXD1C机车运行时，分别在新丰5、6号馈线，窑村分区所观测到：新丰方向上下行避雷器泄露电流由正常的0.5mA急剧增大为2mA。在华县变电所同样观测到馈线避雷器电流最大超过2mA。
HXD机车运行时产生大量的20次以上高次谐波，当接触网阻抗参数与机车参数匹配时造成了谐波电流放大，发大了的谐波电流引起电压畸变，畸变的电压进一步使机车谐波电流增大，形成了一个类似于正反馈的互相激励过程，很快时接触网形成谐振过电压，引起避雷器泄露电流增大，曾在我段避雷器因内部发热而引起爆炸7次。
3.电力系统抑制谐波的措施
为了把谐波对电力系统的干扰（污染）限制在系统可以接受的范围内，我国和国际上分别颁布了《电力系统谐波管理暂行规定》和“IEC标准”，明确了各种谐波源产生谐波的极限值。
3.1 加装串联电抗器
电力部门和用户均应校核接入电网的电力电容器组是否会发生有害的并联谐振、串联谐振和谐波放大，防止电力设备因谐波过电流或过电压而损坏。为此，电力部门和用户所安装的电力电容器组，应根据实际存在的谐波情况，采取加装串联电抗器等措施。
3.2 装设由电容、电感及电阻组成的单调谐滤波器和高通滤波器
单调谐滤波器是针对某个特定次数的谐波而设计的滤波器，高通滤波器是为了吸收若干较高次谐波的滤波器。应装设的滤波器类型、组数及其调谐频率（滤波次数），可由具体计算决定。
3.3 增加整流相数
高次谐波电流与整流相数密切相关，即相数增多，高次谐波的最低次数变高，则谐波电流幅值变小。一般可控硅整流装置多为6相，为了降低高次谐波电流，可以改用12相或36相。当采用12相整流时，高次谐波电流只约占全电流的l%，危害性大大降低。当2台以上整流变压器由同一段母线供电时，可将整流变压器一次侧绕组分别交替接成Y型和△形，这就可使5次、7次谐波相互抵消，而只需考虑l1次、13次谐波的影响。由于频次高，波幅值小，所以危害性减小。
4.结束语
未来的低压电器智能化将使电器的功能更加完善、性能更加优良、可靠性更高，电器智能化网络将使供电系统和工业自动化系统的管理更加完善，极大提高供电系统的可靠性和用电设备的安全生。人工智能的应用将提高电器在设计、生产和使用中的效率以及可靠性。
参考文献
[1] 杨国福.低压电器发展状况及趋势[J].江苏电器，2004，（4）.
[2] 尹天文.从德国工业博览会看世界电器的发展趋势[J].低压电器，2003，（1）.