“碳达峰”和“碳中和”已成为国家中长期的发展战略目标，对企业来说，既要有远景规划的耐心，又需从自身的生产运营到产业链上下游全面考量。环宇在“双碳”面前制定了整套解决方案。2021年3月1日发布的《国家电网公司碳达峰碳中和行动方案》提到：加强电网规划设计、建设运行、运维检修各环节绿色低碳技术研发，实现全过程节能、节水、节材、节地和环境保护。我们深入理解“十四五”时期国家碳减排目标与 宏观经济形势对所在产业链的影响，将可持续发展当做核心战略，积极打造企业的减碳文化，以助力建设国家绿色电网为己任，持续创新，将研发制造绿色低碳电力开关设备作为企业发展方向，在国家提出“双碳”目标后，积极响应国家“双碳”政策，深入开展新一代环保型开关设备的研发和制造。环宇集团（南京）公司电气研发的全新无六氟化硫技术使用干燥空气取代六氟化硫，该设备兼具了高效和可持续的特性，可满足客户向无六氟化硫设备转化的绿色和经济性的双重要求，迈出了走向电网低碳化、打造真正绿色电力系统的关键一步。下面为环宇HRM9-12环保气体柜产品解决方案：

  一.  零碳环保气体绝缘开关柜电场分析及绝缘优化策略

一）开关柜电场分析

干燥气体介电强度 只有 SF6 气体的 1/3 左右，所以要研究气−固复合绝缘等技术来提高其绝缘强度，开展干燥空气条件下的基础电极特性和产品关键部位复合绝缘特性的仿真与试验研究，得到关键参数对特性的影响规律和复合绝缘设 计的关键判据，可通过电场分析软件进行电场优化 ，如对母线形状进行分析和优化,为环保型气体绝缘开关设备的优化设计提供帮助 ，优化的电场设计可以大大降低电场的非均匀分布 ，提高设备的绝缘性能。

研究内容：

（1）设备内部和表层附近电场分布的最优化设计及相关细节研究；

（2）为加强绝缘性能，设备内部导体涂层、模 具、屏障和使用固体绝缘材料的覆盖技术研究；

（3）新型固体绝缘材料的应用，例如纳米复合材料和功能梯度材料；

（4）压缩空气的绝缘特性随压力的变化关系。

二）绝缘优化策略

1.环网柜气箱内部较多采用复合绝缘，在绝缘配合方面存在较多的场强集中问题，要尽量避免出现极不均匀电场，以防止可能出现的沿面及局放问题，包括隔离开关、连杆拐臂等位置都要进行一定的均压处理设计，有效降低局部场强的集中。

2.在气体环境中处理电场集中问题采用固体包封(断路器极柱采用固封设计)、电场均匀化等有效手段。另外，高压导体与绝缘固体之间不宜留有较小的气体间隙,设计装配时应留有一定距离， 同时改变导体的边缘圆角可有效改善电场分布。

3.对于接近地电位附近的高压导体、绝缘件、气体的3个交界区域，设计留有一定气体间隙，以防止微小气体间隙带来的电场集中，同时改变该处的导体边缘圆角可有效改善电场，从而为产品提供足够的安全裕度。

二. 零碳环保气体绝缘开关柜开关特性分析研究

真空开断是实现无SF 6气体绝缘的关键，由于整个开断过程在封装的真空灭弧室 中完成，自身不会产生任何化学分解物，因而也不会对整个断路器气室造成污染引起绝缘劣化。真空开断技术的进步 ，实现了中压领域应用真空开断技术并为用户所接受 。

本项目真空断路器方案

1.开关特性分析

1)对故障电流和负载电流进行标准的试验方式开合时，配合对断路器分/合闸速度的合理控制采用真空灭弧室的断路器较之SF6断路器有相似的优异表现。但本项目真空灭弧室开合需要的操作功更低。

2)真空断路器的弧电压更低，燃弧时间更短。从而触头系统烧蚀更轻微，开合次数更高。

3)对于感性电流/感性负载(如电抗器)关合，真空断路器会产生较高的截流过电压，但其大小和 SF6 断路器在一个数量级上。此外两者都有一个无重燃时间窗口，必要时都可以采用选相合闸装置。

4)对于容性电流开合性能，灭弧室的设计和动作特性都是至关重要的，因此本项目优化的设计和合理的动作特性使得开合能力得到提升，可以做到无重燃，成为C2级设备；

2. 真空断路器方案的适用

1)对环境和操作人员友好，开断后不产生有毒 副产品，且 GWP=0。

2)在电场长期作用下具有优异的稳定性。

 3)具有更优异的开断能力。

4)更适应低温工况，无任何加热装置的情况下 工作温度低至-55 ℃。

5)真空灭弧室免维护，产品安装、运维和后续报 废处理成本更低。

三. 零碳环保气体绝缘开关柜热性能研究与设计

充气式开关柜相较于空气绝缘开关柜，其高压一次导电体密封于气箱内，由于气箱是绝对密封的，与外界环境没有对流换热，因此大电流开关设备容易产生过热状况，通过仿真分析和理论计算，找出最佳散热方案，解决温升问题

1．减少发热

环保气体开关柜气箱内导体回路是直接发热源，当开关柜通电流时，发热过程包括气箱内部导体的焦耳损耗、磁滞损耗、涡流损耗和介质损耗。其中，开关柜主回路电阻R 由导体固有电阻和接触电阻两部分组成，回路电阻越大，发热功率也就越大。因此，适当地控制回路电阻是解决温升的关键办法。导体固有电阻可以通过增加导体截面积、缩短导体长度、提高导体的电导率等办法降低。

2．增加散热

热传导主要是固体中或固体间的传热主要方式，其本质为分子受热发生震动，将热量传递给临近分子，从而实现能量的传递。热传导发生于在导体材料内部，通常采用的传导散热方法有在导体上安装散热器，采用导热系数较高的导电体和绝缘体。本项目选取异型母线方案、纳米散热涂料方案、散热器方案及固封极柱散热方案作为下次温升试验的散热方案。

四. 零碳环保气体绝缘开关柜集成设计与优化