中壓開關櫃使用時間長，一直被廣泛使用生產，產品同質性高，在雙碳目標下需要使用低碳降解材料，材料使用量要少，材料利用率要高，產品生命週期資源消耗少，通過產品的精細設計，不僅能實現產品的低碳， 也有助於延長產品的使用壽命，降低產品成本，獲得更多的市場效益。
施耐德MVNEX-12中壓授權櫃。
0.前言。
在雙碳目標下，中壓開關櫃正朝著環保、緊湊可靠、智慧型感知的方向發展。 目前，中壓開關櫃均質性高度均勻，斷路器極、接觸盒、套管等絕緣部件均採用市面上配套的環氧樹脂材料澆注; 導電電路採用高導電率的銅製成，由方案配置和電流水平決定的銅排數量和長度基本相同; 櫥櫃等結構件均採用鋼板製成，產品的結構形式和尺寸決定了材料的用量。
傳統開關櫃成本和效能相似，粗放的設計和生產沒有適應低碳目標的要求，產品的精細化設計體現在採用先進技術和綠色生態產品設計，通過技術創新來減少產品生命週期中每個環節的碳排放， 既能使產品不含環境汙染和耐火材料，又能減少有色金屬等材料的使用，從而實現成本優化和效能提公升，幫助企業實現碳達峰、碳中和轉型。實現配電裝置向中高階邁進的目標。
1.絕緣系統。
環氧樹脂生產效率低，鑄造工藝消耗大量能源，產品壽命結束時難以拆卸，因此只能通過填埋等方式進行處理，因此從環保產品的角度來看，環氧樹脂保溫系統不是乙個好的選擇。 環氧樹脂在開關櫃中大量使用，空氣絕緣抽出式12kV 1250A 315KA開關櫃的環氧樹脂重量約為87kg，佔開關櫃總重量的17%。 其中，主要有接觸盒、絕緣子和牆套管，總重量為2175kg，斷路器實心密封極1248kg，電流互感器2265kg，電壓互感器3045kg。
1.1.斷路器極。
與裝配式或開放式結構相比，主要優點包括機械強度高，減少環境、濕度和機械力的影響，小巧、堅固、一體化的模組化結構可以輕鬆實現快速安裝。 固封極的缺點也比較明顯，散熱困難，因為滅弧室的上下連線完全密封在環氧樹脂中，特別是動接的下部很熱，環氧材料的導熱性比較差， 所以積熱在極內不易散發，特別是大電流斷路器極頂採用散熱器，3150A的極需要特殊設計的散熱風道才能在自然風冷條件下通過溫公升試驗，滅弧室的故障需要整體更換。銅件拆解非常困難，整個垃圾填埋場造成浪費。
1）工程塑料杆，可使杆重量減輕35%左右，通過降低材料密度（12%），大大提高介電強度（約50%）、機械剛度（約100%）和機械強度（300 400%），從而達到減重的目的，同時減小密封杆的體積。由於熱塑性材料的生產效率高，生產完全自動化，質量也有所提高。
2）開放式絕緣圓柱形極，採用DMC材料鑄造而成，材料可重複使用，特別是對於大電流極，可有效減少上下導電部件的銅用量，散熱性好。
1.2 電流互感器。
電流互感器（CT）的作用是將大電流轉換為小電流，或將高壓電流轉換為低壓電流（1A或5A），用於計量、測試儀器和繼電保護裝置。 電流互感器的工作原理與電力互感器相似，具有鐵芯和初級線圈等結構元件。 初級線圈和次級線圈中的電流比與匝數大致成反比。 在使用中，初級線圈串聯在被測量電流的電路中，而次級線圈與測量儀器和繼電器的電流線圈串聯。 LZZB環氧柱式電流互感器常用於中壓開關櫃，三颱LZZBJ9-12電流互感器的重量為63kg，導體、鐵芯、線圈等環氧樹脂的重量完全去除，達到2265kg，電壓互感器環氧樹脂重量達到3045kg。隨著現代微機保護的應用，電流互感器不再需要與高二次負載相匹配。
1）鐵芯式電流互感器。
低壓貫通中心電流互感器是通過將導體穿過變壓器的中心孔來測量和監測電流，即變壓器沒有初級繞組，將次級繞組纏繞在鐵芯上來實現測量。
對於發電機出口保護等特殊應用，B相加裝C兩相3個次級繞組，共4個繞組1個發電機勵磁接地保護，難以滿足環氧柱CT的要求; 對於多個比率，需要在同一相母線上安裝不同比率的CT; PX級保護應用是需要的，PX級是低漏磁通型變壓器，一般用於1A以下的變比，主要用於高阻抗差動保護方式，由於規定的拐點電壓等值，這種變壓器一般較大; 對於動熱穩定性值高的開關櫃，電流變比小的環氧柱CT一般動熱穩定性值較低，而貫芯CT不受主電路動熱穩定性的影響，可以滿足要求。
船用開關裝置的特殊應用示例如下： A C 相 3 繞組每個： 600 1 05 級，600 1 5p20 15VA，1200 1 px 級，B 相 4 繞組：600 1 05級 1 05級 1 5p20 15VA， 1200 1 px 級; 環氧柱式二次繞組數量多且變比不同，需要px級保護繞組。
低壓中通電流互感器一般用於720V及以下開關櫃使用電流互感器，其絕緣等級一般為工頻耐壓3kV 1min，雷電衝擊10kV。 中壓開關櫃是1000V以上的裝置，一般10kV開關櫃的耐壓等級為42kV 1min，雷電衝擊耐壓75kv，中壓裝置必須解決的中心式變壓器的絕緣問題。
在中壓開關裝置中使用中心通變壓器有幾種主要方法：
a.絕緣套管的安裝，如環網櫃、充氣櫃等CT安裝在出線套管上，以及美標開關櫃CT套管在前部的一次觸頭盒中，一般每相上下接觸盒2個，共4個，上部還裝有美標主觸頭盒的CT套管設計;
b.絕緣母線安裝，CT安裝在絕緣母線上，母線有接地或半導體金屬遮蔽層，接觸盒後部還裝有延長絕緣棒;
c.對於電纜安裝，CT套管在初級電纜上，適用於小電流場合，例如環網主機出線電纜上的CT套管較為常見。
2）電子電流感測器。
電子電流感測器採用低功率線圈，如羅氏線圈，直接輸出小電壓訊號，無二次開路的危險，精度高，不飽和，頻率範圍寬，線性度好，保護裝置在系統故障狀態下可靠執行。 如圖1所示，羅氏線圈尺寸小，電流感測器安裝在主觸點盒的前部，便於安裝和維護。 無需使用鐵芯，即可實現全方位的電流測量，從幾十安培到幾千安培，無需更換，無磁飽和。 與傳統的環氧澆注電流互感器相比，體積減小90%，重量減輕95%以上，大大節省了空間，避免了使用環氧樹脂等熱固性、不可用的材料，低碳環保。
低功耗電流感測器符合國家標準GB T 208408 變壓器第 8 部分：輸出訊號為 225 mV，精度等級為 3 和 5pp20，額定負載為 20 kohms 的電子電流互感器。
還有零序電流感測器，用於接地故障檢測的感測器，與微機單元配合，實現接地故障保護。
1.3 電壓互感器。
同樣，對於環氧澆注電壓互感器，環氧樹脂材料用量大，體積大。 電子電壓感測器採用電阻、電阻和電容分壓感測器，成本低、精度高、體積小、重量輕、對環境影響小、無二次短路風險，圖1所示的電壓感測器和絕緣子尺寸相同，安裝方便。 電壓感測器以絕緣體的形式製成，實現了功能的組合。 該感測器具有雙精度等級，輸出訊號也可用於測量、保護和接地故障檢測。 感測器的輸出引線直接連線到輔助裝置。
低功率電壓感測器基於電阻分壓器的原理。 它由兩個電阻元件組成，用於對輸入訊號進行分頻以實現標準輸出值。
電壓感測器本質上是乙個電阻分壓器，提供 325 V 3 額定初級電壓。 感測器的輸出直接連線到輔助裝置。
低功率電壓感測器符合GB T 208407.變壓器第7部分：電子電壓互感器標準，一次電壓可達30kV，二次電壓325 V 3，精度等級或 3 P，額定負載 200 kOhm 1% 精度。
電子變壓器的誕生是變壓器感測精度、傳輸光纖和輸出數位化發展趨勢的必然結果。 具有體積小、重量輕、頻帶響應寬、不飽和、抗電磁干擾效能好、無油結構、絕緣可靠、易於向數位化、微電腦化發展等優點。 與傳統電流互感器相比，電子式電流互感器通常具有更高的頻寬，適用於諧波含量較大的電流的基波和諧波測量。 為了準確測量功率，也可以使用組合式電壓電流電子互感器，因為組合式電子互感器可以更好地控制電壓和電流訊號的相位差，提高功率測量的精度。 電子感測器可以實現產品的輕量化設計，減少材料的使用，低碳環保。