郑超 陈春 叶红梅 乔楚 王忠强

摘要：开关电器在电网运行中承担着控制与保护的作用，随着电力系统发展，开关电器也在得以优化和发展。智能开关电器的应用对于电网运行起到良好的稳定作用，帮助节约电力能源。本文针对智能开关电器进行分析，对其设计方法进行研究，意在使用高质量的设计方法，推动电网行业更好的发展。

关键词：智能开关;电器设计;设计方法

引言：随着“智能电网”计划在国内的推广，开关电器成为了电网中不可或缺的重要组成部分。在新的计划背景下也需要不断进行优化和改善，以便更好的满足电网发展需求。智能开关电器对于节能，延伸电力设备寿命等方面具有重要的意义，在“智能电网”活动中为推动电网发展做出了重要的贡献。

一、智能开关电器的可靠性设计

开关电器是电网生产过程中，在各个操作环节中负责控制和保护设备的重要组成部分，对于电力系统运行起着至关重要的作用。传统开关电器因为等级过低，并不具备信息交互等功能，在电力网络运行的过程中无法为其提供有效的服务;传统电器自带的诊断功能是引发电力火灾事故的重要因素;传统电器在使用上存在耗能高、噪音大等缺陷，与现代化发展的绿色环保理念不符。

智能开关电器指的是基于开关电器的操作和性能进行优化，赋予了开关电器诊断与感知的功能，会根据电力故障对自身的情况加以判断，智能开关电器属于传统开关电器发展的新方向和新突破。

现有的开关电器设计中，依旧会按照经验设计为主要设计目标，使用仿真分析进行辅助，最后通过实验对设计进行验证。在设计的过程中并没有考虑过电器开关与其他智能单元融合的问题，使电器开关与智能单元融合在一起，在保证工作效率的同时，更好的发挥自身的效用，提高自身的稳定性。为了适应智能电网对开关电器提出的新要求，利用智能单元对开关电器进行设计，根据实际测试对融合的效用进行评估，找到设计过程中的薄弱因素，基于不足进行深入研究，提升开关电器的可靠性。并基于更可靠的材料在设计中应用的可能性等进行研究和设计，提升智能开关电器的在设计和制造方面的能力[1]。

具体的开展步骤从以下几点开展，模型试验与仿真分析等多项因素对开关电器的影响。使用动力仿真软件构建仿真模型，对开关电器进行仿真，通过获得的运动特性曲线进行分析，将其用作开关电器样机设计的依据，提升设计后开关电器的可靠性;流体仿真软件建立开关电器的仿真模型、磁场等，通过仿真实验进行对比和分析，获得对仿真项目的设计优化因素。对于特殊条件例如低气压、重污染等进行研究;材料的生产工艺也是需要进行研究的重点，通过对杂质颗粒、加工等工序进行研究，保障开关电器的可靠性。

在针对开关电器可靠性进行分析的过程中，只有找到影响其可靠性的关键性因素，基于关键性因素进行调整和优化，采取有效的措施开发新的智能控制方法，才能保证开关电器更好的发展，保障其可靠性。

二、智能开关电器的环境友好设计

智能开关电器设计优化可以从环境友好设计入手，通常包含两种含义：一是针对开关电器的实际操作对电网的友好，也就是在电网运行过程中，智能开关电器的操作不会对除电网外的其他设备造成额外的电磁干扰，避免安全事故发生;二是对自然环境的友好，针对现阶段对环境造成的污染情况，进行合理优化设计，避免再次对环境造成污染。

（一）对电网环境友好设计

传统开关电器在进行操作的时候，因为不够智能化，使得操作过程中容易出现电压等干扰现象，对电网运行造成一定影响，还会危及开关电器自身的寿命。智能开关电器需要满足对电网运行的友好操作，因此，采用新型操作技术，对可控智能操作进行优化。根据操作时产生的介质强度进行合理的调节，避免出现电压、磁场等现象，提升实际操作的安全性，从根本上提高开关电器的使用寿命，减少干扰现象出现。

（二）对自然环境友好设计

针对自然环境的友好设计就是从自然角度出发，要求设计时尊重自然、保护自然，减少开关电器排放等对自然造成的损害。基于工业不断发展的背景下，气体排放造成的污染情况一直没有断过，也是国家一直强调的环境问题。加强设计的同时需要保护好自然环境，从对环境影响的角度出发，尽可能使用对环境影响较小的污染介质。

在2009年年底的丹麦，汇集了全球至少190个国家，针对全球气候问题进行会议讨论，其中提到的重点问题就是温室气体排放，开关电器产生的灭弧介质系数远远超出二氧化碳两万多倍，针对这种气体对环境造成的影响，在设计中进行优化，使用SF6来进行替换，并基于这一方向进行研究，为智能开关电器发展提供了新的发展道路。

三、电磁兼容设计

智能开关电器的设计需要在电网系统正常运行的基础上进行，针对其电磁兼容性设计从两个方面开展：首先，开关电器会在操作的时候受到磁场和电压等带来的干扰，开关电器本身就需要自己承受下各种干扰。电能开关电器是使用不同的构件组合而成，当其本身无法承受干扰时，就会影响到其使用的可靠性，进而对电网运行造成一定影响[2]。事故较轻会造成经济损失，严重会造成严重的安全事故。因此，在设计的过程中，电磁兼容问题一定要处理好，保证智能开关电器面对不同的干扰也能保持正常运行;其次，智能开关电器设计需要在自身原有功能的基础上，进一步优化。智能开关电器应用时，不能对电网中的其他设备造成影响。传统开关电器单独作用于设备上，但是智能开关电器負责的是整个电网系统，为了避免在运行过程中对其他设备造成影响，需要针对这一过程中采取有效的措施，可以设置屏蔽或者隔离等，提升智能开关电器使用的可靠性。

结论：综上所述，智能开关电器的优化设计不仅仅是基于开关电器的优化和改革。更是智能电网发展过程中的重要选择，电力系统不断在发展中进行完善，技术、设备都随之改变，开关电器作为控制电网的重要部分，也需要在发展过程中不断的优化。以不同的设计方式融合到时代发展的背景中来，保障电网运行的环境和效率，更好的适应电网发展的实际需求，推动电力行业不断发展。

参考文献

[1]栗惠，曲德刚.转换开关电器产品和标准发展探讨[J].建筑电气，2020，39（06）：57-59.

[2]何应晖.智能配电网中智能中压开关柜关键技术设计研究[J].通信电源技术，2019，36（06）：82-83+85.

浙江捷诺电器股份有限公司，浙江温州 325000