“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，又需從自身的生產運營到產業(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)劃設計、建設運行、運維檢修各環(huán)節(jié)綠色低碳技術研發(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 宏觀經濟形勢對所在產業(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設備作為企業(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)保型開關設備的研發(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使用干燥空氣取代六氟化硫，該設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備轉化的綠色和經濟性的雙重要求，邁出了走向電網(wǎng)低碳化、打造真正綠色電力系統(tǒng)的關鍵一步。下面為環(huán)宇HRM9-12環(huán)保氣體柜產品解決方案：

  一.  零碳環(huán)保氣體絕緣開關柜電場分析及絕緣優(yōu)化策略

一）開關柜電場分析

干燥氣體介電強度 只有 SF6 氣體的 1/3 左右，所以要研究氣?固復合絕緣等技術來提高其絕緣強度，開展干燥空氣條件下的基礎電極特性和產品關鍵部位復合絕緣特性的仿真與試驗研究，得到關鍵參數(shù)對特性的影響規(guī)律和復合絕緣設 計的關鍵判據(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)保型氣體絕緣開關設備的優(yōu)化設計提供幫助 ，優(yōu)化的電場設計可以大大降低電場的非均勻分布 ，提高設備的絕緣性能。

研究內容：

（1）設備內部和表層附近電場分布的最優(yōu)化設計及相關細節(jié)研究；

（2）為加強絕緣性能，設備內部導體涂層、模 具、屏障和使用固體絕緣材料的覆蓋技術研究；

（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系。

二）絕緣優(yōu)化策略

1.環(huán)網(wǎng)柜氣箱內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、連桿拐臂等位置都要進行一定的均壓處理設計，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，從而為產品提供足夠的安全裕度。

二. 零碳環(huán)保氣體絕緣開關柜開關特性分析研究

真空開斷是實現(xiàn)無SF 6氣體絕緣的關鍵，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。真空開斷技術的進步 ，實現(xiàn)了中壓領域應用真空開斷技術并為用戶所接受 。

本項目真空斷路器方案

1.開關特性分析

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)關合，真空斷路器會產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，滅弧室的設計和動作特性都是至關重要的，因此本項目優(yōu)化的設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，開斷后不產生有毒 副產品，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)保氣體絕緣開關柜熱性能研究與設計

充氣式開關柜相較于空氣絕緣開關柜，其高壓一次導電體密封于氣箱內，由于氣箱是絕對密封的，與外界環(huán)境沒有對流換熱，因此大電流開關設備容易產生過熱狀況，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)保氣體開關柜氣箱內導體回路是直接發(fā)熱源，當開關柜通電流時，發(fā)熱過程包括氣箱內部導體的焦耳損耗、磁滯損耗、渦流損耗和介質損耗。其中，開關柜主回路電阻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)保氣體絕緣開關柜集成設計與優(yōu)化