環(huán)網(wǎng)柜是高壓輸配電中應用相當廣泛的輸配電設備之一，近年來，市場對配網(wǎng)設備諸如環(huán)網(wǎng)柜等產(chǎn)品的環(huán)保型、智能型要求不斷提高。現(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和使用環(huán)保氣體絕緣的環(huán)網(wǎng)柜，而且國內(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)柜開關操作機構均為彈簧操作機構。彈簧操作機構因其零部件多，對開關可靠性影響較大。據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計，開關設備60%以上的故障都是源于傳統(tǒng)彈簧操作機構的機械故障[1]。據(jù)此，筆者采用結構簡單、可靠性高的永磁機構匹配環(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)品向長壽命、免維護等更高要求的發(fā)展成為可能。同時，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合技術，使環(huán)網(wǎng)柜開關首合相電壓過零點合閘，限制合閘涌流，減小對電網(wǎng)的沖擊。

1、永磁操作機構實體建模：

    需要研究的對象是12kV永磁式智能環(huán)保氣體柜，在三維實體造型軟件SolidWorks中建立環(huán)網(wǎng)柜永磁操作機構模型。該永磁操作機構為單穩(wěn)態(tài)永磁操作機構，分閘彈簧外置于永磁操作機構外部，傳動部分采用驅動軸旋轉、三相聯(lián)動的方式。

2、永磁操作機構動態(tài)特性仿真與分析：

    永磁操作機構的動態(tài)特性是指線圈操作電流不為零，即在永磁操作機構執(zhí)行開關狀態(tài)轉換的過程中，與永磁體共同形成的力學特性、運動特性和電壓電流變化特性間的相互關系，是永磁操作機構機械系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)，特別是電源與控制系統(tǒng)的設計基礎和性能評判依據(jù)。動態(tài)特性是時變的、機電磁三場耦合的，而且是在包含永磁場作用條件下的動態(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，并設置一個Band運動域將動鐵芯運動的范圍包圍起來，完成動鐵芯運動參數(shù)的設置。另外，對于永磁操作機構的動態(tài)特性分析，還需為合分閘線圈設置線圈匝數(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，對電容的容量和電壓、線圈的阻值和電感以及線圈的通電時間進行設置。設置全部完成后，運行分析自檢，無誤后即可進行動態(tài)特性仿真分析。

（1）此次試驗結合有限元軟件Maxwell對永磁式智能型環(huán)保氣體柜的永磁操作機構設計進行了仿真，獲得了該樣機設計的靜態(tài)和動態(tài)特性，實際樣機測試結果與設計仿真結果方向性一致，同時也驗證了仿真分析方法的正確性。

（2）運用仿真分析，得到了永磁式環(huán)保氣體柜在分合閘過程中的機械特性，可為改進優(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)品設計周期。