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摘要：作为常用设备，环网开关柜具有操作简单、成本低廉的显著优势，因此被供电部门广泛用于二次配电系统中。但据调查，环网开关柜内部绝缘气体主要是六氟化硫，由于这是一种受限制的温室气体，在使用过程中存在的泄漏问题会严重损害人体身体健康，故此加快环保型气体的研发，是目前电力企业实现可持续发展的重要基础问题。
关键词：环网开关柜;绝缘气体;环保化;
引言
面对电力用户工作负荷的急剧增加，高性能、经济实惠、适应性强的中端开关柜是这一领域的一个重要研究课题。额定电流大于1250A的开关柜是高容量气体绝缘开关。根据焦耳，开关柜产生的热量与额定电流和主电路电阻成比例。由于气体面板完全密封，导热器不能直接将热量输送到大气中，而只能将热量输送到空气空间，然后通过气流输送到大气中。热演化如此之小，以致某些部件的温度升高超出了国家要求。
1环网开关柜绝缘气体环保化研究
1.1击穿强度研究
虽然在使用安全性方面，氮气作为绝缘气体的环网开关柜具有高可靠性，但通过对击穿强度进行剖析可知，在某些不均匀的电场中，以六氟化硫气体作为灭弧和绝缘介质的高压开关以及环网相比氮气，在耐电强度方面具有显著优势，通常是氮气的2倍多。就氮气与干燥压缩空气相比，两者的耐电强度具有一定的相似性，在对其进行击穿强度研究过程中，通常来讲采取的研究方式主要是在大气压强度下采用“棒-棒”或是“棒-板”电极进行试验，在试验过程中需将电极棒直径误差控制在50mm以内，两电极之间的净距离偏差控制在80mm以内，通过试验可得氮气和干压缩空气的相对强度存在一定偏差，偏差值大概在0.9～1.2左右。在进行绝缘环保柜设计过程中，为满足氮气绝缘条件，在进行击穿电场强度设计时，一般选择0.9作为绝缘裕度系数。
1.2气压对氮气电性能研究
就目前来看，作为电气工程的重要设备之一，环网开关柜在使用过程中或多或少都会受到一些冲击电压的作用，在此环境中为从根本上确保开关柜的安全性、可靠性，对“气压对氮气电性能”展开系统化研究也是十分必要的。通常来讲一定范围内气压与氮气耐电强度两者之间存在一定的线性关系，但这种关系仅限于在均匀亦或是稍不均匀的电场中，至于在不均匀的电场中，受直流或工频电压的影响氮气耐电性能呈现驼峰现象，因此在进行环网柜开关设计过程中，为从根本上确保环网柜使用性能的最大化发挥，通常采用的是均匀场亦或是稍不均匀场，只有如此才能根据两者之间的线性关系进行大体估算。
2开关柜、环网柜设备运行过程中存在的问题
1)缆线连接有危险。公共汽车直接连接到电视柜的内部，因此，汽车换档后电视柜的内部必须与公共汽车连接良好。但是，电视柜中轴承的定位方法不仅通过多种特性联系在一起，而且通过一种电缆管理方式，其中电视柜的一些内部频率直接安装在不受干扰的自行车上。2)热缺陷。电路连接处接触不足会导致更明显的热问题，并且会导致干燥设备，例如。b .封闭式开关柜中的铸造电压互感器、电流互感器和干式变压器易受热损坏，因为可选的旁路控制不正确。
3环网开关柜绝缘气体环保化结构设计的注意事项
虽然在性能方面，六氟化硫具有显著优势，但作为一种限制排放的温室气体，再加之泄漏引发的安全性隐患，近年来企业科研机构加快了对其他环保型气体的研发。虽然相比六氟化硫，氮气在某些性能方面存在一定的弱势，但为确保预期使用效益的最大化发挥，工作人员还需做好如下工作。
即：优化电极形态，根据不同结构位置及功能进行绝缘结构的优化设计；复合绝缘是降低氮气介质内电场强度的有效方法，在使用过程中为降低电场强度需使用一定厚度以及强度的复合绝缘层；为降低保证电场的不均匀系数，需选择较大直径的母线；为降低氮气介质内电场强度，需采用真空和屏蔽环的方式.
4环保气体绝缘环网开关柜研制作业的基本概述
4.1气箱内的绝缘性
在对气体环保化研究过程中发现，相比六氟化硫，氮气无论是耐电强度亦或是绝缘强度都与之存在一定差异，具体来看氮气的耐电强度是六氟化硫的四分之一，绝缘强度是其三分之二。就目前来看，为确保预期使用效益的最大化发挥，在进行设计时工作人员需确保带电体表面场强、绝缘体表面场强、环氧树脂件局部放量控制以及相间和相对地距离把握工作落实到位，以此来确保环保气体绝缘环网开关柜功能的实现。
4.2邻近效应
当相邻导体或软连接通过交流时，其中一个导体产生的磁场会影响相邻导体，因此电流会分布在导体附近的一侧。这会导致导体内部电磁密度分布不均，从而增加导体附近皮肤和焦耳的指数。电流频率越高，导线间距越近，相邻效应越强。这将减少面板中软连接的使用，增加相邻导体之间的距离，并通过短距离减小热效应。
4.3空气容器焊接
在内部设计中，开关柜有两个具有不同闭锁原因的回路开关，内部结构有明显的偏差，目前被认为是开关柜设计的新型闭锁原因。当焊接人员仍在使用传统的焊接方法和方法进行焊接时，设计中通常使用薄壁钣金焊接，这不仅会引起局部表面的振动，而且从根本上避免了这些问题的原因，因此需要对空气空间的空气污染进行精确控制，并且在焊接时，工作人员必须将稳定环行交叉口焊接的热效应主要集中在焊接位置上，从而减少工件的热量供应，并且通常使用冷焊接技术。
4.4热分析
传热有三种方法:热传导、传热辐射和热辐射[4-5]。传热主要是固定或固定元素传热的重要手段，主要由分子的热冲击和附近分子的传热引起。导热性发生在管道材料内。通常，导热系数是由在导体上安装散热器来控制的，该散热器具有较高的热增量和较高的隔热层。传热温度也称为传热，本质上是流体中的一个点，由热量引起，导致热量交换。散热计算如下:
Q1 = A1 (Theta W-Theta 0) FL (7):
α为传热系数，w/(m c)；Theta W是管线温度，VC。Theta 0是外部环境温度，VC F1是导体单位长度(m2/m)的热面积。热辐射(也称为辐射加热)具有一个温度导致排放被附近的低温体吸收，并且部分或全部排放被热吸收，而不需要介质。在大电流开关柜中，空气空间是密封的，经过温度补偿，内部传热相对较低，因此辐射温度是大电流开关柜中最重要的热量方法之一。根据传热理论，导体热辐射如下:
qf = 5.7 beta[(273+theta w100)4-(273+theta 0100)4]ff(8)
中:β是导体的辐射加热系数；Ff是每单位长度导体的径向传导曲面。
结束语
综上所述，伴随经济的快速化发展，中高压环网开关设备在研发过程中，高可靠性、小型化以及智能化是现在设备研发的主要方向。其中作为设备的灭弧和绝缘介质，六氟化硫在使用过程中虽然具有良好的使用性能，但却极易放出有毒气体损害人体生命安全，为此要想规避上述问题的出现，确保企业的可持续性发展，加快环保型气体的研发现已迫在眉睫。
参考文献
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