環網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，市場對配網設備諸如環網柜等產品的環保型、智能型要求不斷提高。現有SF6氣體環網柜因存在環境污染問題，終將被環保型環網柜取代；而被市場給予厚望的固體絕緣環網柜在有些區域，如華東、華南地區，因溫濕度較大，其環氧樹脂絕緣箱體內部極易發生凝露，產生積水，導致絕緣故障，危害極大。因此，行業內積極探索采用真空開斷技術和使用環保氣體絕緣的環網柜，而且國內已現有諸如蘇州朗格、北京思威馳、許繼電氣等企業研發出環保氣體的環網柜。

    縱觀其現有的產品，環網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。據國內外統計，開關設備60%以上的故障都是源于傳統彈簧操作機構的機械故障[1]。據此，筆者采用結構簡單、可靠性高的永磁機構匹配環保氣體環網柜開斷操作，使環保氣體環網柜產品向長壽命、免維護等更高要求的發展成為可能。同時，該環網柜除了可配有DTU裝置外，智能控制方面還采用選首合相控制關合技術，使環網柜開關首合相電壓過零點合閘，限制合閘涌流，減小對電網的沖擊。

1、永磁操作機構實體建模：

    需要研究的對象是12kV永磁式智能環保氣體柜，在三維實體造型軟件SolidWorks中建立環網柜永磁操作機構模型。該永磁操作機構為單穩態永磁操作機構，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、三相聯動的方式。

2、永磁操作機構動態特性仿真與分析：

    永磁操作機構的動態特性是指線圈操作電流不為零，即在永磁操作機構執行開關狀態轉換的過程中，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、電磁系統，特別是電源與控制系統的設計基礎和性能評判依據。動態特性是時變的、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特性。

    在仿真前將仿真模型的求解類型更改為瞬態求解模式，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的設置。另外，對于永磁操作機構的動態特性分析，還需為合分閘線圈設置線圈匝數，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和動態特性，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，得到了永磁式環保氣體柜在分合閘過程中的機械特性，可為改進優化產品性能參數提供方法，能有效地提高產品性能和縮短新產品設計周期。