中压开关柜使用时间长，一直被广泛使用生产，产品同质性高，在双碳目标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，产品生命周期资源消耗少，通过产品的精细设计，不仅能实现产品的低碳， 也有助于延长产品的使用寿命，降低产品成本，获得更多的市场效益。
施耐德MVNEX-12中压授权柜。
0.前言。
在双碳目标下，中压开关柜正朝着环保、紧凑可靠、智能感知的方向发展。 目前，中压开关柜均质性高度均匀，断路器极、接触盒、套管等绝缘部件均采用市面上配套的环氧树脂材料浇注; 导电电路采用高导电率的铜制成，由方案配置和电流水平决定的铜排数量和长度基本相同; 橱柜等结构件均采用钢板制成，产品的结构形式和尺寸决定了材料的用量。
传统开关柜成本和性能相似，粗放的设计和生产没有适应低碳目标的要求，产品的精细化设计体现在采用先进技术和绿色生态产品设计，通过技术创新来减少产品生命周期中每个环节的碳排放， 既能使产品不含环境污染和耐火材料，又能减少有色金属等材料的使用，从而实现成本优化和性能提升，帮助企业实现碳达峰、碳中和转型。实现配电设备向中高端迈进的目标。
1.绝缘系统。
环氧树脂生产效率低，铸造工艺消耗大量能源，产品寿命结束时难以拆卸，因此只能通过填埋等方式进行处理，因此从环保产品的角度来看，环氧树脂保温系统不是一个好的选择。 环氧树脂在开关柜中大量使用，空气绝缘抽出式12kV 1250A 315KA开关柜的环氧树脂重量约为87kg，占开关柜总重量的17%。 其中，主要有接触盒、绝缘子和墙套管，总重量为2175kg，断路器实心密封极1248kg，电流互感器2265kg，电压互感器3045kg。
1.1.断路器极。
与装配式或开放式结构相比，主要优点包括机械强度高，减少环境、湿度和机械力的影响，小巧、坚固、一体化的模块化结构可以轻松实现快速安装。 固封极的缺点也比较明显，散热困难，因为灭弧室的上下连接完全密封在环氧树脂中，特别是动接的下部很热，环氧材料的导热性比较差， 所以积热在极内不易散发，特别是大电流断路器极顶采用散热器，3150A的极需要特殊设计的散热风道才能在自然风冷条件下通过温升试验，灭弧室的故障需要整体更换。铜件拆解非常困难，整个垃圾填埋场造成浪费。
1）工程塑料杆，可使杆重量减轻35%左右，通过降低材料密度（12%），大大提高介电强度（约50%）、机械刚度（约100%）和机械强度（300 400%），从而达到减重的目的，同时减小密封杆的体积。由于热塑性材料的生产效率高，生产完全自动化，质量也有所提高。
2）开放式绝缘圆柱形极，采用DMC材料铸造而成，材料可重复使用，特别是对于大电流极，可有效减少上下导电部件的铜用量，散热性好。
1.2 电流互感器。
电流互感器（CT）的作用是将大电流转换为小电流，或将高压电流转换为低压电流（1A或5A），用于计量、测试仪器和继电保护装置。 电流互感器的工作原理与电力互感器相似，具有铁芯和初级线圈等结构元件。 初级线圈和次级线圈中的电流比与匝数大致成反比。 在使用中，初级线圈串联在被测量电流的电路中，而次级线圈与测量仪器和继电器的电流线圈串联。 LZZB环氧柱式电流互感器常用于中压开关柜，三台LZZBJ9-12电流互感器的重量为63kg，导体、铁芯、线圈等环氧树脂的重量完全去除，达到2265kg，电压互感器环氧树脂重量达到3045kg。随着现代微机保护的应用，电流互感器不再需要与高二次负载相匹配。
1）铁芯式电流互感器。
低压贯通中心电流互感器是通过将导体穿过变压器的中心孔来测量和监测电流，即变压器没有初级绕组，将次级绕组缠绕在铁芯上来实现测量。
对于发电机出口保护等特殊应用，B相加装C两相3个次级绕组，共4个绕组1个发电机励磁接地保护，难以满足环氧柱CT的要求; 对于多个比率，需要在同一相母线上安装不同比率的CT; PX级保护应用是需要的，PX级是低漏磁通型变压器，一般用于1A以下的变比，主要用于高阻抗差动保护方式，由于规定的拐点电压等值，这种变压器一般较大; 对于动热稳定性值高的开关柜，电流变比小的环氧柱CT一般动热稳定性值较低，而贯芯CT不受主电路动热稳定性的影响，可以满足要求。
船用开关设备的特殊应用示例如下： A C 相 3 绕组每个： 600 1 05 级，600 1 5p20 15VA，1200 1 px 级，B 相 4 绕组：600 1 05级 1 05级 1 5p20 15VA， 1200 1 px 级; 环氧柱式二次绕组数量多且变比不同，需要px级保护绕组。
低压中通电流互感器一般用于720V及以下开关柜使用电流互感器，其绝缘等级一般为工频耐压3kV 1min，雷电冲击10kV。 中压开关柜是1000V以上的设备，一般10kV开关柜的耐压等级为42kV 1min，雷电冲击耐压75kv，中压设备必须解决的中心式变压器的绝缘问题。
在中压开关设备中使用中心通变压器有几种主要方法：
a.绝缘套管的安装，如环网柜、充气柜等CT安装在出线套管上，以及美标开关柜CT套管在前部的一次触头盒中，一般每相上下接触盒2个，共4个，上部还装有美标主触头盒的CT套管设计;
b.绝缘母线安装，CT安装在绝缘母线上，母线有接地或半导体金属屏蔽层，接触盒后部还装有延长绝缘棒;
c.对于电缆安装，CT套管在初级电缆上，适用于小电流场合，例如环网主机出线电缆上的CT套管较为常见。
2）电子电流传感器。
电子电流传感器采用低功率线圈，如罗氏线圈，直接输出小电压信号，无二次开路的危险，精度高，不饱和，频率范围宽，线性度好，保护装置在系统故障状态下可靠运行。 如图1所示，罗氏线圈尺寸小，电流传感器安装在主触点盒的前部，便于安装和维护。 无需使用铁芯，即可实现全方位的电流测量，从几十安培到几千安培，无需更换，无磁饱和。 与传统的环氧浇注电流互感器相比，体积减小90%，重量减轻95%以上，大大节省了空间，避免了使用环氧树脂等热固性、不可用的材料，低碳环保。
低功耗电流传感器符合国家标准GB T 208408 变压器第 8 部分：输出信号为 225 mV，精度等级为 3 和 5pp20，额定负载为 20 kohms 的电子电流互感器。
还有零序电流传感器，用于接地故障检测的传感器，与微机单元配合，实现接地故障保护。
1.3 电压互感器。
同样，对于环氧浇注电压互感器，环氧树脂材料用量大，体积大。 电子电压传感器采用电阻、电阻和电容分压传感器，成本低、精度高、体积小、重量轻、对环境影响小、无二次短路风险，图1所示的电压传感器和绝缘子尺寸相同，安装方便。 电压传感器以绝缘体的形式制成，实现了功能的组合。 该传感器具有双精度等级，输出信号也可用于测量、保护和接地故障检测。 传感器的输出引线直接连接到辅助设备。
低功率电压传感器基于电阻分压器的原理。 它由两个电阻元件组成，用于对输入信号进行分频以实现标准输出值。
电压传感器本质上是一个电阻分压器，提供 325 V 3 额定初级电压。 传感器的输出直接连接到辅助设备。
低功率电压传感器符合GB T 208407.变压器第7部分：电子电压互感器标准，一次电压可达30kV，二次电压325 V 3，精度等级或 3 P，额定负载 200 kOhm 1% 精度。
电子变压器的诞生是变压器传感精度、传输光纤和输出数字化发展趋势的必然结果。 具有体积小、重量轻、频带响应宽、不饱和、抗电磁干扰性能好、无油结构、绝缘可靠、易于向数字化、微电脑化发展等优点。 与传统电流互感器相比，电子式电流互感器通常具有更高的带宽，适用于谐波含量较大的电流的基波和谐波测量。 为了准确测量功率，也可以使用组合式电压电流电子互感器，因为组合式电子互感器可以更好地控制电压和电流信号的相位差，提高功率测量的精度。 电子传感器可以实现产品的轻量化设计，减少材料的使用，低碳环保。