海龍(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司麗江古城供電局，云南 麗江 674100)

0 引言

作為常用設(shè)備，環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉的顯著優(yōu)勢(shì)，因此被供電部門廣泛用于二次配電系統(tǒng)中。但據(jù)調(diào)查，環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部絕緣氣體主要是六氟化硫，由于這是一種受限制的溫室氣體，在使用過(guò)程中存在的泄漏問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人體身體健康，故此加快環(huán)保型氣體的研發(fā)，是目前電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)問(wèn)題。

1 環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜絕緣氣體環(huán)?；芯?/h2>

就目前來(lái)看，在可供選擇的環(huán)保型氣體中，由于氮?dú)?、空氣易獲取、低成本以及安全性高的優(yōu)勢(shì)，成為了企業(yè)科研機(jī)構(gòu)的首選。但另一方面由于空氣成分十分復(fù)雜，氧氣和水分在某些特定條件下會(huì)腐蝕和氧化電氣設(shè)備的電接觸絕緣部件，最終在影響環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)使用安全性和質(zhì)量性的同時(shí)，也給人們的生命財(cái)產(chǎn)埋下了巨大安全隱患。為此將“氮?dú)狻比〈傲颉?，是現(xiàn)階段環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)絕緣氣體環(huán)?；芯康闹饕较?。

1.1 擊穿強(qiáng)度研究

雖然在使用安全性方面，氮?dú)庾鳛榻^緣氣體的環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜具有高可靠性，但通過(guò)對(duì)擊穿強(qiáng)度進(jìn)行剖析可知，在某些不均勻的電場(chǎng)中，以六氟化硫氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)的高壓開(kāi)關(guān)以及環(huán)網(wǎng)相比氮?dú)?，在耐電?qiáng)度方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，通常是氮?dú)獾?倍多。就氮?dú)馀c干燥壓縮空氣相比，兩者的耐電強(qiáng)度具有一定的相似性，在對(duì)其進(jìn)行擊穿強(qiáng)度研究過(guò)程中，通常來(lái)講采取的研究方式主要是在大氣壓強(qiáng)度下采用“棒-棒”或是“棒-板”電極進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中需將電極棒直徑誤差控制在50mm以內(nèi)，兩電極之間的凈距離偏差控制在80mm以內(nèi)，通過(guò)試驗(yàn)可得氮?dú)夂透蓧嚎s空氣的相對(duì)強(qiáng)度存在一定偏差，偏差值大概在0.9～1.2左右。在進(jìn)行絕緣環(huán)保柜設(shè)計(jì)過(guò)程中，為滿足氮?dú)饨^緣條件，在進(jìn)行擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，一般選擇0.9作為絕緣裕度系數(shù)。

1.2 耐電強(qiáng)度研究

在進(jìn)行環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜環(huán)保型絕緣氣體研究過(guò)程中，除了要對(duì)環(huán)保型氣體擊穿強(qiáng)度研究外，與此同時(shí)還要對(duì)其耐電強(qiáng)度展開(kāi)系統(tǒng)化剖析，根據(jù)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，在均勻亦或是稍不均勻的電場(chǎng)中，影響氮?dú)鈸舸?qiáng)度的主要因素是電氣間隙，通常而言電氣間隙越大耐電強(qiáng)度越高。

1.3 氣壓對(duì)氮?dú)怆娦阅苎芯?/h3>

就目前來(lái)看，作為電氣工程的重要設(shè)備之一，環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜在使用過(guò)程中或多或少都會(huì)受到一些沖擊電壓的作用，在此環(huán)境中為從根本上確保開(kāi)關(guān)柜的安全性、可靠性，對(duì)“氣壓對(duì)氮?dú)怆娦阅堋闭归_(kāi)系統(tǒng)化研究也是十分必要的。通常來(lái)講一定范圍內(nèi)氣壓與氮?dú)饽碗姀?qiáng)度兩者之間存在一定的線性關(guān)系，但這種關(guān)系僅限于在均勻亦或是稍不均勻的電場(chǎng)中，至于在不均勻的電場(chǎng)中，受直流或工頻電壓的影響氮?dú)饽碗娦阅艹尸F(xiàn)駝峰現(xiàn)象，因此在進(jìn)行環(huán)網(wǎng)柜開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為從根本上確保環(huán)網(wǎng)柜使用性能的最大化發(fā)揮，通常采用的是均勻場(chǎng)亦或是稍不均勻場(chǎng)，只有如此才能根據(jù)兩者之間的線性關(guān)系進(jìn)行大體估算。

2 環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜研制作業(yè)的基本概述

通過(guò)上述分析可知，近年來(lái)伴隨人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，為確保環(huán)網(wǎng)柜安全運(yùn)行，用氮?dú)馊〈蜃鳛榻^緣氣體，是現(xiàn)階段企業(yè)科研機(jī)構(gòu)的主要研發(fā)方向，但從絕緣性能、熱傳導(dǎo)性、滅弧性能等方面來(lái)看，氮?dú)馀c六氟化硫之間還存在一定差距，為此在進(jìn)行環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜研制過(guò)程中，工作人員還需做好如下作業(yè)。

2.1 氣箱內(nèi)的絕緣性

在對(duì)氣體環(huán)保化研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，相比六氟化硫，氮?dú)鉄o(wú)論是耐電強(qiáng)度亦或是絕緣強(qiáng)度都與之存在一定差異，具體來(lái)看氮?dú)獾哪碗姀?qiáng)度是六氟化硫的四分之一，絕緣強(qiáng)度是其三分之二。就目前來(lái)看，為確保預(yù)期使用效益的最大化發(fā)揮，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)工作人員需確保帶電體表面場(chǎng)強(qiáng)、絕緣體表面場(chǎng)強(qiáng)、環(huán)氧樹(shù)脂件局部放量控制以及相間和相對(duì)地距離把握工作落實(shí)到位，以此來(lái)確保環(huán)保氣體絕緣環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜功能的實(shí)現(xiàn)。

2.2 氣箱的強(qiáng)度

在現(xiàn)階段環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜研制過(guò)程中，由于氮?dú)庾鳛橐环N新型絕緣氣體被應(yīng)用后會(huì)產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)理念，因此為規(guī)避后期開(kāi)關(guān)柜使用過(guò)程中因強(qiáng)度不足而導(dǎo)致氣箱變形問(wèn)題的出現(xiàn)，工作人員還需對(duì)氣箱的整體強(qiáng)度進(jìn)行研究，在全面掌握和了解氣箱橫向加強(qiáng)筋、豎向加強(qiáng)筋、后蓋板以及前面板最大變形量的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3 箱體的散熱

當(dāng)用氮?dú)庾鳛榄h(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜絕緣氣體后，與此同時(shí)還面臨一個(gè)巨大難題，即散熱問(wèn)題。相比六氟化硫，氮?dú)獾纳嵝阅茌^弱，當(dāng)遇到額定電流超過(guò)2100A時(shí)，極易引發(fā)各種安全性問(wèn)題，給人們的生命財(cái)產(chǎn)埋下巨大安全隱患。在進(jìn)行環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)箱研發(fā)過(guò)程中，為從根本上規(guī)避不良情況的發(fā)生，設(shè)計(jì)人員為實(shí)現(xiàn)氣箱內(nèi)部熱量的風(fēng)道式散熱，需在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有意識(shí)的將高溫升點(diǎn)的熱量向低溫升點(diǎn)傳遞。

2.4 氣箱的焊接

在內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，絕緣氣體不同的兩個(gè)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也存在顯著差異，目前來(lái)看作為環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜的新型絕緣氣體，氮?dú)猸h(huán)網(wǎng)柜在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常采用的是薄鋼板焊接，在焊接時(shí)倘若工作人員依舊采取傳統(tǒng)的焊接技術(shù)和手段，不僅極易導(dǎo)致局部區(qū)域疲勞開(kāi)裂，甚至還會(huì)引發(fā)變形等問(wèn)題，由此給企業(yè)造成了十分不利的影響。為從根本上規(guī)避上述問(wèn)題的產(chǎn)生，嚴(yán)格控制氣箱變形量，在進(jìn)行焊接時(shí)工作人員需明確氮?dú)猸h(huán)網(wǎng)柜焊接的熱影響主要集中在焊接位置，因此為降低工件熱輸入量，一般采用冷焊接技術(shù)進(jìn)行焊接。

3 環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜絕緣氣體環(huán)?；Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

根據(jù)《京都議定書》可知，雖然在性能方面，六氟化硫具有顯著優(yōu)勢(shì)，但作為一種限制排放的溫室氣體，再加之泄漏引發(fā)的安全性隱患，近年來(lái)企業(yè)科研機(jī)構(gòu)加快了對(duì)其他環(huán)保型氣體的研發(fā)。雖然相比六氟化硫，氮?dú)庠谀承┬阅芊矫娲嬖谝欢ǖ娜鮿?shì)，但為確保預(yù)期使用效益的最大化發(fā)揮，工作人員還需做好如下工作。即：優(yōu)化電極形態(tài)，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)位置及功能進(jìn)行絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；復(fù)合絕緣是降低氮?dú)饨橘|(zhì)內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的有效方法，在使用過(guò)程中為降低電場(chǎng)強(qiáng)度需使用一定厚度以及強(qiáng)度的復(fù)合絕緣層；為降低保證電場(chǎng)的不均勻系數(shù)，需選擇較大直徑的母線；為降低氮?dú)饨橘|(zhì)內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度，需采用真空和屏蔽環(huán)的方式。

4 人工智能化技術(shù)在高低壓成套開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范疇

4.1 電氣設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)用

近年來(lái)，隨著我國(guó)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快。在當(dāng)前多元化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，將人工智能技術(shù)應(yīng)用到電氣設(shè)備設(shè)計(jì)，可提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。一方面需制定科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)制度和養(yǎng)護(hù)策略，確保后期各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)工作落實(shí)到位，降低機(jī)械損壞和故障發(fā)生頻率，以此來(lái)延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命；另一方面在對(duì)電氣設(shè)備設(shè)計(jì)工作優(yōu)化時(shí)，工作人員需在合理應(yīng)用智能技術(shù)的基礎(chǔ)上，有效結(jié)合控制系統(tǒng)中的程序編寫，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化控制。此外工作人員還可利用智能技術(shù)，通過(guò)對(duì)終端儀表中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)分析，以確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性和先進(jìn)性。

4.2 電氣自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用

自動(dòng)化系統(tǒng)有多部分組成，每個(gè)部分涉及不同學(xué)科。因此在具體作業(yè)過(guò)程中，操作人員自身的專業(yè)性和綜合素養(yǎng)水平的高低，對(duì)設(shè)備操作質(zhì)量及操作效率有著重要影響。企業(yè)不僅需聘用專業(yè)能力、綜合素養(yǎng)亦和責(zé)任心都滿足企業(yè)發(fā)展的人才，還需將人工智能技術(shù)應(yīng)用到電氣自動(dòng)化設(shè)備中，在降低人力資源損耗的基礎(chǔ)上，保障了設(shè)備作業(yè)的安全性，最終提高自動(dòng)化控制的精準(zhǔn)度和控制質(zhì)量。

4.3 電氣控制應(yīng)用

就目前來(lái)看，在電氣控制中應(yīng)用的人工智能技術(shù)主要有三種，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制和專家控制等技術(shù)。具體而言，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是通過(guò)模擬人類神經(jīng)元活動(dòng)，確保其控制效果得到有效發(fā)揮的基礎(chǔ)類型，在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷完善的信息化產(chǎn)業(yè)時(shí)代背景下，其技術(shù)也日漸成熟；而專家控制系統(tǒng)則是基于專家理論，通過(guò)有效結(jié)合理論技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)，可從根本上提升電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性；模糊控制是基于模糊語(yǔ)言和模糊推理，嚴(yán)格遵循專家經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)科學(xué)應(yīng)用控制器進(jìn)行電氣控制。在當(dāng)前電氣工程及其自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)上升的新市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，其應(yīng)用率也在不斷提高。

5 高低壓開(kāi)關(guān)技術(shù)設(shè)備智能化的發(fā)展方向

5.1 功能方面

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)得到普遍的推廣，有很多電力技術(shù)設(shè)備也都運(yùn)用到了計(jì)算機(jī)。在高低壓成套開(kāi)關(guān)技術(shù)設(shè)備中就用到了計(jì)算機(jī)。利用計(jì)算機(jī)的對(duì)于數(shù)據(jù)的處理功能使得技術(shù)設(shè)備的數(shù)據(jù)分析更加的完善與進(jìn)步，也降低了因?yàn)閿?shù)據(jù)處理錯(cuò)誤而造成的麻煩與困擾，使其更加符合現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢(shì)。

5.2 系統(tǒng)保護(hù)問(wèn)題

目前，網(wǎng)絡(luò)“黑客”等系統(tǒng)破壞技術(shù)可對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域造成很大困擾。電力系統(tǒng)如遭受攻擊，會(huì)造成重要技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)的破壞，嚴(yán)重的可致使電網(wǎng)癱瘓。為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，需要利用技術(shù)手段保護(hù)系統(tǒng)免受傷害。采用智能化的技術(shù)可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題，從而使電力系統(tǒng)得到有效保護(hù)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨經(jīng)濟(jì)的快速化發(fā)展，中高壓環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)設(shè)備在研發(fā)過(guò)程中，高可靠性、小型化以及智能化是現(xiàn)在設(shè)備研發(fā)的主要方向。其中作為設(shè)備的滅弧和絕緣介質(zhì)，六氟化硫在使用過(guò)程中雖然具有良好的使用性能，但卻極易放出有毒氣體損害人體生命安全，為此要想規(guī)避上述問(wèn)題的出現(xiàn)，確保企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，加快環(huán)保型氣體的研發(fā)現(xiàn)已迫在眉睫。