“碳達峰”和“碳中和”已成為國家中長期的發(fā)展戰(zhàn)略目標，對企業(yè)來說，既要有遠景規(guī)劃的耐心，又需從自身的生產(chǎn)運營到產(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《國家電網(wǎng)公司碳達峰碳中和行動方案》提到：加強電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)運行、運維檢修各環(huán)節(jié)綠色低碳技術(shù)研發(fā)，實現(xiàn)全過程節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地和環(huán)境保護。我們深入理解“十四五”時期國家碳減排目標與 宏觀經(jīng)濟形勢對所在產(chǎn)業(yè)鏈的影響，將可持續(xù)發(fā)展當做核心戰(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關(guān)設(shè)備作為企業(yè)發(fā)展方向，在國家提出“雙碳”目標后，積極響應國家“雙碳”政策，深入開展新一代環(huán)保型開關(guān)設(shè)備的研發(fā)和制造。環(huán)宇集團（南京）公司電氣研發(fā)的全新無六氟化硫技術(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，可滿足客戶向無六氟化硫設(shè)備轉(zhuǎn)化的綠色和經(jīng)濟性的雙重要求，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)保氣體絕緣開關(guān)柜電場分析及絕緣優(yōu)化策略

一）開關(guān)柜電場分析

干燥氣體介電強度 只有 SF6 氣體的 1/3 左右，所以要研究氣?固復合絕緣等技術(shù)來提高其絕緣強度，開展干燥空氣條件下的基礎(chǔ)電極特性和產(chǎn)品關(guān)鍵部位復合絕緣特性的仿真與試驗研究，得到關(guān)鍵參數(shù)對特性的影響規(guī)律和復合絕緣設(shè) 計的關(guān)鍵判據(jù)，可通過電場分析軟件進行電場優(yōu)化 ，如對母線形狀進行分析和優(yōu)化,為環(huán)保型氣體絕緣開關(guān)設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計提供幫助 ，優(yōu)化的電場設(shè)計可以大大降低電場的非均勻分布 ，提高設(shè)備的絕緣性能。

研究內(nèi)容：

（1）設(shè)備內(nèi)部和表層附近電場分布的最優(yōu)化設(shè)計及相關(guān)細節(jié)研究；

（2）為加強絕緣性能，設(shè)備內(nèi)部導體涂層、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用，例如納米復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)部較多采用復合絕緣，在絕緣配合方面存在較多的場強集中問題，要盡量避免出現(xiàn)極不均勻電場，以防止可能出現(xiàn)的沿面及局放問題，包括隔離開關(guān)、連桿拐臂等位置都要進行一定的均壓處理設(shè)計，有效降低局部場強的集中。

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

3.對于接近地電位附近的高壓導體、絕緣件、氣體的3個交界區(qū)域，設(shè)計留有一定氣體間隙，以防止微小氣體間隙帶來的電場集中，同時改變該處的導體邊緣圓角可有效改善電場，從而為產(chǎn)品提供足夠的安全裕度。

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

真空開斷是實現(xiàn)無SF 6氣體絕緣的關(guān)鍵，由于整個開斷過程在封裝的真空滅弧室 中完成，自身不會產(chǎn)生任何化學分解物，因而也不會對整個斷路器氣室造成污染引起絕緣劣化。真空開斷技術(shù)的進步 ，實現(xiàn)了中壓領(lǐng)域應用真空開斷技術(shù)并為用戶所接受 。

本項目真空斷路器方案

1.開關(guān)特性分析

1)對故障電流和負載電流進行標準的試驗方式開合時，配合對斷路器分/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)。但本項目真空滅弧室開合需要的操作功更低。

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

3)對于感性電流/感性負載(如電抗器)關(guān)合，真空斷路器會產(chǎn)生較高的截流過電壓，但其大小和 SF6 斷路器在一個數(shù)量級上。此外兩者都有一個無重燃時間窗口，必要時都可以采用選相合閘裝置。

4)對于容性電流開合性能，滅弧室的設(shè)計和動作特性都是至關(guān)重要的，因此本項目優(yōu)化的設(shè)計和合理的動作特性使得開合能力得到提升，可以做到無重燃，成為C2級設(shè)備；

2. 真空斷路器方案的適用

1)對環(huán)境和操作人員友好，開斷后不產(chǎn)生有毒 副產(chǎn)品，且 GWP=0。

2)在電場長期作用下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。

 3)具有更優(yōu)異的開斷能力。

4)更適應低溫工況，無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，產(chǎn)品安裝、運維和后續(xù)報 廢處理成本更低。

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

充氣式開關(guān)柜相較于空氣絕緣開關(guān)柜，其高壓一次導電體密封于氣箱內(nèi)，由于氣箱是絕對密封的，與外界環(huán)境沒有對流換熱，因此大電流開關(guān)設(shè)備容易產(chǎn)生過熱狀況，通過仿真分析和理論計算，找出最佳散熱方案，解決溫升問題

1．減少發(fā)熱

環(huán)保氣體開關(guān)柜氣箱內(nèi)導體回路是直接發(fā)熱源，當開關(guān)柜通電流時，發(fā)熱過程包括氣箱內(nèi)部導體的焦耳損耗、磁滯損耗、渦流損耗和介質(zhì)損耗。其中，開關(guān)柜主回路電阻R 由導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?shù)乜刂苹芈冯娮枋墙鉀Q溫升的關(guān)鍵辦法。導體固有電阻可以通過增加導體截面積、縮短導體長度、提高導體的電導率等辦法降低。

2．增加散熱

熱傳導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，將熱量傳遞給臨近分子，從而實現(xiàn)能量的傳遞。熱傳導發(fā)生于在導體材料內(nèi)部，通常采用的傳導散熱方法有在導體上安裝散熱器，采用導熱系數(shù)較高的導電體和絕緣體。本項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的散熱方案。

四. 零碳環(huán)保氣體絕緣開關(guān)柜集成設(shè)計與優(yōu)化