環(huán)網(wǎng)柜是高壓輸配電中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的輸配電設(shè)備之一，近年來，市場(chǎng)對(duì)配網(wǎng)設(shè)備諸如環(huán)網(wǎng)柜等產(chǎn)品的環(huán)保型、智能型要求不斷提高?，F(xiàn)有SF6氣體環(huán)網(wǎng)柜因存在環(huán)境污染問題，終將被環(huán)保型環(huán)網(wǎng)柜取代；而被市場(chǎng)給予厚望的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在有些區(qū)域，如華東、華南地區(qū)，因溫濕度較大，其環(huán)氧樹脂絕緣箱體內(nèi)部極易發(fā)生凝露，產(chǎn)生積水，導(dǎo)致絕緣故障，危害極大。因此，行業(yè)內(nèi)積極探索采用真空開斷技術(shù)和使用環(huán)保氣體絕緣的環(huán)網(wǎng)柜，而且國(guó)內(nèi)已現(xiàn)有諸如蘇州朗格、北京思威馳、許繼電氣等企業(yè)研發(fā)出環(huán)保氣體的環(huán)網(wǎng)柜。

    縱觀其現(xiàn)有的產(chǎn)品，環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)操作機(jī)構(gòu)均為彈簧操作機(jī)構(gòu)。彈簧操作機(jī)構(gòu)因其零部件多，對(duì)開關(guān)可靠性影響較大。據(jù)國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)，開關(guān)設(shè)備60%以上的故障都是源于傳統(tǒng)彈簧操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障[1]。據(jù)此，筆者采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高的永磁機(jī)構(gòu)匹配環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜開斷操作，使環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品向長(zhǎng)壽命、免維護(hù)等更高要求的發(fā)展成為可能。同時(shí)，該環(huán)網(wǎng)柜除了可配有DTU裝置外，智能控制方面還采用選首合相控制關(guān)合技術(shù)，使環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)首合相電壓過零點(diǎn)合閘，限制合閘涌流，減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

1、永磁操作機(jī)構(gòu)實(shí)體建模：

    需要研究的對(duì)象是12kV永磁式智能環(huán)保氣體柜，在三維實(shí)體造型軟件SolidWorks中建立環(huán)網(wǎng)柜永磁操作機(jī)構(gòu)模型。該永磁操作機(jī)構(gòu)為單穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)，分閘彈簧外置于永磁操作機(jī)構(gòu)外部，傳動(dòng)部分采用驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)、三相聯(lián)動(dòng)的方式。

2、永磁操作機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性仿真與分析：

    永磁操作機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性是指線圈操作電流不為零，即在永磁操作機(jī)構(gòu)執(zhí)行開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程中，與永磁體共同形成的力學(xué)特性、運(yùn)動(dòng)特性和電壓電流變化特性間的相互關(guān)系，是永磁操作機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)，特別是電源與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和性能評(píng)判依據(jù)。動(dòng)態(tài)特性是時(shí)變的、機(jī)電磁三場(chǎng)耦合的，而且是在包含永磁場(chǎng)作用條件下的動(dòng)態(tài)特性。

    在仿真前將仿真模型的求解類型更改為瞬態(tài)求解模式，并設(shè)置一個(gè)Band運(yùn)動(dòng)域?qū)?dòng)鐵芯運(yùn)動(dòng)的范圍包圍起來，完成動(dòng)鐵芯運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)置。另外，對(duì)于永磁操作機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性分析，還需為合分閘線圈設(shè)置線圈匝數(shù)，選擇電流方向，添加外部電路。外部電路在Ansoft自帶電路編輯軟件Maxwell Circuit Editor中搭建仿真電路，對(duì)電容的容量和電壓、線圈的阻值和電感以及線圈的通電時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置全部完成后，運(yùn)行分析自檢，無誤后即可進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性仿真分析。

（1）此次試驗(yàn)結(jié)合有限元軟件Maxwell對(duì)永磁式智能型環(huán)保氣體柜的永磁操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真，獲得了該樣機(jī)設(shè)計(jì)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，實(shí)際樣機(jī)測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)仿真結(jié)果方向性一致，同時(shí)也驗(yàn)證了仿真分析方法的正確性。

（2）運(yùn)用仿真分析，得到了永磁式環(huán)保氣體柜在分合閘過程中的機(jī)械特性，可為改進(jìn)優(yōu)化產(chǎn)品性能參數(shù)提供方法，能有效地提高產(chǎn)品性能和縮短新產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。