“碳達(dá)峰”和“碳中和”已成為國(guó)家中長(zhǎng)期的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，既要有遠(yuǎn)景規(guī)劃的耐心，又需從自身的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)到產(chǎn)業(yè)鏈上下游全面考量。環(huán)宇在“雙碳”面前制定了整套解決方案。2021年3月1日發(fā)布的《國(guó)家電網(wǎng)公司碳達(dá)峰碳中和行動(dòng)方案》提到：加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)運(yùn)行、運(yùn)維檢修各環(huán)節(jié)綠色低碳技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地和環(huán)境保護(hù)。我們深入理解“十四五”時(shí)期國(guó)家碳減排目標(biāo)與 宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)對(duì)所在產(chǎn)業(yè)鏈的影響，將可持續(xù)發(fā)展當(dāng)做核心戰(zhàn)略，積極打造企業(yè)的減碳文化，以助力建設(shè)國(guó)家綠色電網(wǎng)為己任，持續(xù)創(chuàng)新，將研發(fā)制造綠色低碳電力開(kāi)關(guān)設(shè)備作為企業(yè)發(fā)展方向，在國(guó)家提出“雙碳”目標(biāo)后，積極響應(yīng)國(guó)家“雙碳”政策，深入開(kāi)展新一代環(huán)保型開(kāi)關(guān)設(shè)備的研發(fā)和制造。環(huán)宇集團(tuán)（南京）公司電氣研發(fā)的全新無(wú)六氟化硫技術(shù)使用干燥空氣取代六氟化硫，該設(shè)備兼具了高效和可持續(xù)的特性，可滿足客戶向無(wú)六氟化硫設(shè)備轉(zhuǎn)化的綠色和經(jīng)濟(jì)性的雙重要求，邁出了走向電網(wǎng)低碳化、打造真正綠色電力系統(tǒng)的關(guān)鍵一步。下面為環(huán)宇HRM9-12環(huán)保氣體柜產(chǎn)品解決方案：

  一.  零碳環(huán)保氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜電場(chǎng)分析及絕緣優(yōu)化策略

一）開(kāi)關(guān)柜電場(chǎng)分析

干燥氣體介電強(qiáng)度 只有 SF6 氣體的 1/3 左右，所以要研究氣?固復(fù)合絕緣等技術(shù)來(lái)提高其絕緣強(qiáng)度，開(kāi)展干燥空氣條件下的基礎(chǔ)電極特性和產(chǎn)品關(guān)鍵部位復(fù)合絕緣特性的仿真與試驗(yàn)研究，得到關(guān)鍵參數(shù)對(duì)特性的影響規(guī)律和復(fù)合絕緣設(shè) 計(jì)的關(guān)鍵判據(jù)，可通過(guò)電場(chǎng)分析軟件進(jìn)行電場(chǎng)優(yōu)化 ，如對(duì)母線形狀進(jìn)行分析和優(yōu)化,為環(huán)保型氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供幫助 ，優(yōu)化的電場(chǎng)設(shè)計(jì)可以大大降低電場(chǎng)的非均勻分布 ，提高設(shè)備的絕緣性能。

研究?jī)?nèi)容：

（1）設(shè)備內(nèi)部和表層附近電場(chǎng)分布的最優(yōu)化設(shè)計(jì)及相關(guān)細(xì)節(jié)研究；

（2）為加強(qiáng)絕緣性能，設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)體涂層、模 具、屏障和使用固體絕緣材料的覆蓋技術(shù)研究；

（3）新型固體絕緣材料的應(yīng)用，例如納米復(fù)合材料和功能梯度材料；

（4）壓縮空氣的絕緣特性隨壓力的變化關(guān)系。

二）絕緣優(yōu)化策略

1.環(huán)網(wǎng)柜氣箱內(nèi)部較多采用復(fù)合絕緣，在絕緣配合方面存在較多的場(chǎng)強(qiáng)集中問(wèn)題，要盡量避免出現(xiàn)極不均勻電場(chǎng)，以防止可能出現(xiàn)的沿面及局放問(wèn)題，包括隔離開(kāi)關(guān)、連桿拐臂等位置都要進(jìn)行一定的均壓處理設(shè)計(jì)，有效降低局部場(chǎng)強(qiáng)的集中。

2.在氣體環(huán)境中處理電場(chǎng)集中問(wèn)題采用固體包封(斷路器極柱采用固封設(shè)計(jì))、電場(chǎng)均勻化等有效手段。另外，高壓導(dǎo)體與絕緣固體之間不宜留有較小的氣體間隙,設(shè)計(jì)裝配時(shí)應(yīng)留有一定距離， 同時(shí)改變導(dǎo)體的邊緣圓角可有效改善電場(chǎng)分布。

3.對(duì)于接近地電位附近的高壓導(dǎo)體、絕緣件、氣體的3個(gè)交界區(qū)域，設(shè)計(jì)留有一定氣體間隙，以防止微小氣體間隙帶來(lái)的電場(chǎng)集中，同時(shí)改變?cè)撎幍膶?dǎo)體邊緣圓角可有效改善電場(chǎng)，從而為產(chǎn)品提供足夠的安全裕度。

二. 零碳環(huán)保氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)特性分析研究

真空開(kāi)斷是實(shí)現(xiàn)無(wú)SF 6氣體絕緣的關(guān)鍵，由于整個(gè)開(kāi)斷過(guò)程在封裝的真空滅弧室 中完成，自身不會(huì)產(chǎn)生任何化學(xué)分解物，因而也不會(huì)對(duì)整個(gè)斷路器氣室造成污染引起絕緣劣化。真空開(kāi)斷技術(shù)的進(jìn)步 ，實(shí)現(xiàn)了中壓領(lǐng)域應(yīng)用真空開(kāi)斷技術(shù)并為用戶所接受 。

本項(xiàng)目真空斷路器方案

1.開(kāi)關(guān)特性分析

1)對(duì)故障電流和負(fù)載電流進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方式開(kāi)合時(shí)，配合對(duì)斷路器分/合閘速度的合理控制采用真空滅弧室的斷路器較之SF6斷路器有相似的優(yōu)異表現(xiàn)。但本項(xiàng)目真空滅弧室開(kāi)合需要的操作功更低。

2)真空斷路器的弧電壓更低，燃弧時(shí)間更短。從而觸頭系統(tǒng)燒蝕更輕微，開(kāi)合次數(shù)更高。

3)對(duì)于感性電流/感性負(fù)載(如電抗器)關(guān)合，真空斷路器會(huì)產(chǎn)生較高的截流過(guò)電壓，但其大小和 SF6 斷路器在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。此外兩者都有一個(gè)無(wú)重燃時(shí)間窗口，必要時(shí)都可以采用選相合閘裝置。

4)對(duì)于容性電流開(kāi)合性能，滅弧室的設(shè)計(jì)和動(dòng)作特性都是至關(guān)重要的，因此本項(xiàng)目?jī)?yōu)化的設(shè)計(jì)和合理的動(dòng)作特性使得開(kāi)合能力得到提升，可以做到無(wú)重燃，成為C2級(jí)設(shè)備；

2. 真空斷路器方案的適用

1)對(duì)環(huán)境和操作人員友好，開(kāi)斷后不產(chǎn)生有毒 副產(chǎn)品，且 GWP=0。

2)在電場(chǎng)長(zhǎng)期作用下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。

 3)具有更優(yōu)異的開(kāi)斷能力。

4)更適應(yīng)低溫工況，無(wú)任何加熱裝置的情況下 工作溫度低至-55 ℃。

5)真空滅弧室免維護(hù)，產(chǎn)品安裝、運(yùn)維和后續(xù)報(bào) 廢處理成本更低。

三. 零碳環(huán)保氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜熱性能研究與設(shè)計(jì)

充氣式開(kāi)關(guān)柜相較于空氣絕緣開(kāi)關(guān)柜，其高壓一次導(dǎo)電體密封于氣箱內(nèi)，由于氣箱是絕對(duì)密封的，與外界環(huán)境沒(méi)有對(duì)流換熱，因此大電流開(kāi)關(guān)設(shè)備容易產(chǎn)生過(guò)熱狀況，通過(guò)仿真分析和理論計(jì)算，找出最佳散熱方案，解決溫升問(wèn)題

1．減少發(fā)熱

環(huán)保氣體開(kāi)關(guān)柜氣箱內(nèi)導(dǎo)體回路是直接發(fā)熱源，當(dāng)開(kāi)關(guān)柜通電流時(shí)，發(fā)熱過(guò)程包括氣箱內(nèi)部導(dǎo)體的焦耳損耗、磁滯損耗、渦流損耗和介質(zhì)損耗。其中，開(kāi)關(guān)柜主回路電阻R 由導(dǎo)體固有電阻和接觸電阻兩部分組成，回路電阻越大，發(fā)熱功率也就越大。因此，適當(dāng)?shù)乜刂苹芈冯娮枋墙鉀Q溫升的關(guān)鍵辦法。導(dǎo)體固有電阻可以通過(guò)增加導(dǎo)體截面積、縮短導(dǎo)體長(zhǎng)度、提高導(dǎo)體的電導(dǎo)率等辦法降低。

2．增加散熱

熱傳導(dǎo)主要是固體中或固體間的傳熱主要方式，其本質(zhì)為分子受熱發(fā)生震動(dòng)，將熱量傳遞給臨近分子，從而實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。熱傳導(dǎo)發(fā)生于在導(dǎo)體材料內(nèi)部，通常采用的傳導(dǎo)散熱方法有在導(dǎo)體上安裝散熱器，采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的導(dǎo)電體和絕緣體。本項(xiàng)目選取異型母線方案、納米散熱涂料方案、散熱器方案及固封極柱散熱方案作為下次溫升試驗(yàn)的散熱方案。

四. 零碳環(huán)保氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜集成設(shè)計(jì)與優(yōu)化