户内穿墙套管应用于多种电气设备中，同样也是空气绝缘开关柜中非常重要的电气元件。相比40.5kV系统，24kV更低的额定电压为满足系统容量需求，使得其母线额定电流会达到3150A甚至更高，这种情况下导体的横截面积也成倍增加，而现 在市场上直径动辄超过200mm的24kV户内穿墙套管显然不能满足紧凑小巧型开关设备的要求，所以进行全新的24kV户内穿墙套管的研发显得异常重要。但穿墙套管在24kV开关设备产品本身尺寸的制约下，在有限的空间内设计出满足电气性能的产品是极具挑战的。所以，为了能够提高设计效率和质量，在研发过程中，所有的设计计算及分析全部使用计算机模拟完成，取代了过去大量手工计算的方式来完成设计，整个开发过程没有进行任何相关性能方面可行性的手工数值计算，提高了设计效率的同时，也同时提高了准确率，降低了设计失误引起的成本浪费。 1 设计理念 穿墙套管的设计需主要从电气性能和机械耐受能力来考虑其可行性，并在加工技术允许的情况下制订合理的方案。由于穿墙套管在运行中会产生强烈的电场，导致绝缘件因为局部放电而产生长期电老化，形成安全隐患。因此对于电场的分析将贯 图1 套管在开关柜中的应用 穿整个研发过程，最终的设计结果也是在多次反复的计算机电场模拟分析后完成的。以下分别从前面提到的电气，机械，加工生产三方面来讨论此元件的开发。 2 机械性能 对于穿墙套管的机械性能的影响，主要来自中高压开关设备产生的电动力。如开关设备出现短路故障时电流瞬间增大而产生的电动力，以及设备正常工作情况下工作电流带来较高频率的震动。由于这些电动力产生的形变，套管会与开关柜内的其他设备或零件冲撞，而套管必须可以耐受这些形变与冲撞，所以为了确保冲击力不足以损坏穿墙套管，需要分析对比电动力与穿墙套管的强度，以便最终通过峰值电流耐受实验。 图2 套管在开关柜中的安装 通过计算机模拟来研究电动力的大小首先要对套管的工作情况进行重现，也就是建立一个计算机模型（图2）用于分析其在耐受峰值电流电动力时的表现及受力情况，然后找出每种将被使用于套管中的零件材料特性（表1），并加载各相关材料的材料特性值到模型中的每一个零件，从而准确计算出这些零件在工作时所产生的形变和运动情况