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3. 新技術領域
3.1.絕緣
a. 取代SF6氣體絕緣技術，對于干燥空氣絕緣，通過加大壓力可以滿足現(xiàn)有尺寸的開關柜的絕緣，但對于40.5kV開關柜一般壓力要達到2.5~3.5bar的氣壓，而一般SF6絕緣只需要0.3bar，因此壓力明顯增大，增加了制造成本，泄漏風險，降低壓力的方法一是母線絕緣，二是加大相間及距地距離，而距離過大意味著開關柜尺寸加大則沒有優(yōu)勢，因此通過合適的經(jīng)濟的固體絕緣技術和氣體相互補充則是關鍵；如不采用復合絕緣，一些高絕緣強度的混合氣體如3M的C4、C5等氣體就具有優(yōu)勢，這些氣體絕緣強度和SF6相近，可以不需要大力度優(yōu)化電場、復合絕緣或增大尺寸實現(xiàn)，但要真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還需要進一步研究、驗證。
b. 新型無局放固體絕緣材料，現(xiàn)在環(huán)氧樹脂等熱固性材料廣泛用于開關絕緣件，使用量巨大，局放是影響絕緣件壽命的主要因素，局部放電電離的電子、正負離子在電場的作用下，具有的能量一般都比高聚物的鍵能大，這些帶電質子撞擊到氣隙壁上，就可能打斷絕緣體的化學鍵；放電點上介質發(fā)熱可達很高的溫度，使絕緣產(chǎn)生熱裂解；局部放電過程中生成的許多活性生成物，而腐蝕絕緣體，使之介電性能劣化。絕緣件表面開關設備報廢后環(huán)氧樹脂和金屬等材料不易被拆分，90%的熱固性材料采用填埋方式處理，造成環(huán)境資源浪費，新型絕緣材料絕緣件需要高絕緣強度、局放小、使用量少、壽命長。ABB已使用熱塑性材料固封極柱，重量輕、強度高、生產(chǎn)效率高、便于回收利用。還有資料介紹一種新型毛孔樹脂混合單晶硅微粒絕緣系統(tǒng)，可以減少、消除局部放電，增強擊穿強度，并且增強導熱性。
3.2.導電回路及發(fā)熱管理
開關柜的導電回路采用大量的有色金屬銅，并在觸頭、搭接面等處鍍銀，成本很高；通過合理的設計導電回路，減少發(fā)熱，節(jié)能降耗是也是開關柜的研究方向之一。相同的額定電流，銅排的截面積確相差很多，意味著成本也相差很多；而對于封閉型開關設備如C-GIS,由于空氣對流很小，只能通過輻射、傳導散熱，大電流也很難實現(xiàn)；技術路線主要有增強導電效率和增加傳熱方式，據(jù)介紹一種新技術采用微流體冷卻+金屬泡沫技術，可以有效的增加散熱，如圖4所示；還有如熱管等應用，如圖5所示可以快速將熱量從最高點傳遞到低點散熱，或通過絕緣連管設計將熱量傳遞到柜體表面，ABB已成功應用于10000A發(fā)電機出口開關設備中；
圖4 微流體銅排連接
圖5 母排熱管導熱
3.3.開斷技術
旋轉真空滅弧，在真空中，額定電壓12kV雷電沖擊耐受電壓75kV只需8-10mm的斷口距離，而現(xiàn)有的真空滅弧室尺寸大，材料多，成本高，研發(fā)一種低成本，小型化的真空滅弧室很有前途，有資料介紹一種旋轉真空滅弧結構，尺寸小巧，旋轉結構真空密封容易，無需波紋管，壽命長。
固態(tài)開關，隨著低壓固態(tài)開關的出現(xiàn)，中壓領域的研究也一直在進行，增加耐壓水平，減少損耗，新材料等的研究，必將產(chǎn)生符合中壓應用，效率高的固態(tài)開關。
取代SF6的氣體開斷技術等，現(xiàn)階段非SF6開關柜都是通過隔離開關加真空斷路器結構，而相對于SF6環(huán)網(wǎng)柜負荷開關，增加了隔離開關及機構，操作復雜，成本增加，施耐德電氣采用并聯(lián)真空三工位開關，通過一套機構操作真空開關，成本還是高。因此研究一種新型滿足負荷開斷的替代氣體十分必要，氣體除了需要滿足絕緣、熱傳導能力，還要滿足開斷過程分解少，自愈性強，滿足E3級開斷100次負荷電流要求。
還有超快速開關、直流開關、大容量開斷以及特殊用途如切電容、高壓電爐等應用的開斷技術還是需要研究。
3.4.基于狀態(tài)的維護
現(xiàn)代信息技術、傳感技術發(fā)展突飛猛進，設備的智能化是發(fā)展趨勢，而對采集的大數(shù)據(jù)處理、分析、計算是十分重量，如何對設備絕緣、開斷能力的數(shù)據(jù)處理來得出產(chǎn)品真實的狀態(tài)是一個比較困難的問題，涉及到很多理論、實踐的知識，特別是對真空滅弧室預期壽命的計算，只是基于E2型式試驗電壽命數(shù)值，與采集到的開斷電流、燃弧時間等參數(shù)簡單的能量計算，并不能真實反映滅弧室觸頭磨損情況，開合負載電流、滅弧室廠家的歷史數(shù)據(jù)、失效數(shù)據(jù)等都需要作為基礎來科學的預測壽命，這樣才能有針對性的更換，保證長期安全運行。
4. 結語
歷史在進步，科技在進步，開關行業(yè)也需要不斷的創(chuàng)新、開發(fā)出更多符合發(fā)展趨勢的產(chǎn)品；發(fā)展趨勢是基于客戶需求、法律法規(guī)、競爭性和新技術領域的調研得出的，是不斷更新、實時發(fā)展的，特別是新技術，充分借鑒其它行業(yè)、領域的技術創(chuàng)新，應用到開關行業(yè)可以創(chuàng)造出更多質優(yōu)價廉的產(chǎn)品，避免同質化產(chǎn)品，惡性競爭，推動生產(chǎn)廠家持續(xù)發(fā)展，服務電力行業(yè)；同時這也是節(jié)能環(huán)保的要求，地球資源在不斷減少，有色金屬的巨大消耗、無法回收固體垃圾的增多、溫升效應氣體的過多應用等，這些都需要新技術、新產(chǎn)品來替代，開關行業(yè)也需要為我們地球美好家園做出貢獻。
