浙江浙一电气有限公司

### 智能固体绝缘柜的模块化设计：以灵活创新重构电力设备价值

#### **一、模块化设计的核心逻辑：从功能解构到系统重构**
智能固体绝缘柜的模块化设计并非简单部件组合，而是基于电力设备功能解构与系统重构的深度创新。其核心逻辑体现在：
1. **功能单元标准化**
将真空灭弧室、主导电回路、绝缘支撑等核心部件封装为独立功能模块（如负荷开关模块、断路器模块、熔断器组合模块），每个模块具备独立输入/输出接口，实现“即插即用”。例如，XGN-12系列通过全绝缘固体汇流母线连接功能单元，使模块间电气连接标准化，降低现场组装难度。

2. **接口标准化与互换性**
模块接口采用统一尺寸、参数及连接协议，确保不同厂商模块可互换。如HSIS-12智能固体绝缘柜支持顶出、高压应急电源接口、二次模块及航插接口等多种方案，用户可根据需求灵活选配DTU控制器或其他智能化设备，实现控制、测量和保护功能的定制化组合。

3. **结构分层与扩展性**
设计系统级、产品级、部件级模块分层架构，支持横向（功能扩展）与纵向（性能升级）扩展。例如，模块化固体柜可通过增减进线/出线模块、计量模块等，适配不同容量和回路数的需求，无需整体更换设备。

#### **二、技术突破：模块化与智能化的深度融合**
模块化设计为智能固体绝缘柜注入三大技术优势：
1. **环境适应性强化**
全绝缘、全密封模块采用环氧树脂浇注工艺，防护等级达IP67，可抵御高海拔、高温、湿热、严寒、污染等恶劣环境。例如，双杰电气40.5kV固体绝缘开关柜在南水北调工程中通过专业高盐雾检测，证明其20-30年内不会因潮湿生锈，确保设备长期稳定运行。

2. **智能化功能集成**
模块化架构支持智能传感器、通信模块的快速集成。例如，HSIS-12通过选配DTU控制器，实现远程监控、故障预警、自动重合闸等功能，满足智能电网对设备“可观、可测、可控”的要求。

3. **生产与运维效率提升**
模块化设计缩短生产周期：通过流动硬化解析技术优化树脂催化剂成分，实现一天8-12次的高效浇注，单个金属模可制作14个浇注件，生产效率提升8-160倍。同时，模块化结构支持现场快速更换故障模块，将平均维修时间从传统设备的数小时缩短至30分钟以内。

#### **三、应用场景：从新建项目到老旧改造的全覆盖**
模块化设计的灵活性使其成为电力工程“万能选手”，覆盖多元场景：
1. **新建项目**
在城市居民区配电、小型变电站、工矿企业等场景中，模块化固体柜可根据用电需求自由组合进线/出线模块，避免空间浪费。例如，XGN-12系列在商场、机场、地铁等场所的应用，通过紧凑结构节省30%以上占地面积。

2. **老旧改造**
针对老旧变电站扩容需求，模块化设计支持“搭积木式”改造。例如，某工业园区通过增设出线模块，将原有环网柜回路数从4路扩展至8路，无需更换主设备，改造成本降低50%。

3. **极端环境应用**
在海上平台、矿山山洞等空间狭小且环境恶劣的场景中，模块化固体柜的全绝缘、全密封特性确保设备安全运行。双杰电气产品通过-45℃~+45℃宽温域测试，证明其在极寒/高温环境下的可靠性。

#### **四、行业影响：从技术革新到产业生态重构**
模块化设计正推动智能固体绝缘柜行业向三方面演进：
1. **技术标准化**
国家电网发布《12kV固体绝缘环网柜技术条件》企业标准，明确模块接口、性能参数等规范，加速行业技术统一。例如，HSIS-12通过国网标准化认证，其内燃弧和接地关合等关键参数高于国网要求，树立行业标杆。

2. **商业模式创新**
模块化设计催生“设备+服务”新模式。厂商通过提供模块租赁、远程运维等服务，延伸价值链。例如，某企业推出“按需付费”模式，用户可根据用电负荷动态增减模块，降低初始投资成本。

3. **产业链协同**
模块化设计促进上下游协同创新。环氧树脂供应商开发高强度、可降解材料，解决浇注件开裂问题；智能传感器企业研发微型化、低功耗模块，适配紧凑空间需求。例如，中能电气第二代固体柜采用带可视断口的空气绝缘隔离/接地开关，通过观察窗直接监控断口状态，提升用电安全性。

#### **五、未来展望：模块化设计引领电力设备智能化**
随着智能电网建设加速，模块化设计将成为智能固体绝缘柜的核心竞争力。其发展方向包括：
1. **超模块化**：通过纳米材料、3D打印等技术，实现模块微纳化集成，进一步提升设备紧凑性。
2. **自修复模块**：嵌入自诊断、自修复功能，例如通过形状记忆合金自动修复机械变形，延长模块寿命。
3. **AI驱动模块**：利用AI算法优化模块组合策略，根据用电负荷、环境参数等动态调整设备配置，实现“自适应电力供应”。

**结语**
智能固体绝缘柜的模块化设计，以功能解构为起点，以系统重构为终点，通过标准化、智能化、灵活化的创新，重新定义了电力设备的价值边界。它不仅是技术进步的产物，更是电力行业应对环境挑战、满足多样化需求、推动可持续发展的关键路径。未来，随着模块化设计的深度演进，智能固体绝缘柜将在全球能源转型中扮演更重要角色。