一、引言
隨著電力網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，在提高對(duì)供電質(zhì)量要求的同時(shí)，同樣也要求降低設(shè)備長(zhǎng)期的檢修、維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用。此外，城市供電迅速發(fā)展，地鐵、高層建筑等設(shè)備安裝場(chǎng)所都對(duì)開(kāi)關(guān)柜的絕緣技術(shù)要求進(jìn)一步提高。這樣就對(duì)開(kāi)關(guān)柜的可靠性和實(shí)用性提出了更高要求，固體絕緣技術(shù)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。
二、絕緣技術(shù)的重要性
高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備功能多樣，其中的遮蔽功能、隔離功能、絕緣功能和控制、保護(hù)功能均需依靠絕緣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。因此高壓開(kāi)關(guān)柜的絕緣技術(shù)在高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備中起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)日本對(duì)7.2kv、1200a、20ka 饋線的高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的價(jià)格統(tǒng)計(jì)，絕緣結(jié)構(gòu)占總價(jià)格的48%。所以，僅僅從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，選擇合理的絕緣材料、設(shè)計(jì)出合理的絕緣結(jié)構(gòu)以及確定正確的絕緣方式對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的價(jià)值來(lái)說(shuō)是十分關(guān)鍵的。從高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的另一熱點(diǎn)—小型化出發(fā)，歐洲自上個(gè)世紀(jì)四十年代初期以來(lái)不斷推出新的絕緣方式并不斷研究開(kāi)發(fā)，也包括真空斷路器等小型斷路器的不斷推出。根據(jù)日本的統(tǒng)計(jì)，高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備體積只有四十年前的五分之一，現(xiàn)今高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的價(jià)格只為四十年前的五分之一。在開(kāi)關(guān)柜中，通常的絕緣結(jié)構(gòu)形成不均勻電場(chǎng)。在這樣的電場(chǎng)中，不能僅靠增大距離來(lái)提高絕緣強(qiáng)度，還需要優(yōu)化電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，改善電場(chǎng)均勻性。
三、絕緣材料及結(jié)構(gòu)
高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)常用的絕緣材料按形態(tài)大小可以分為：氣體絕緣材料、液體絕緣材料、半固體絕緣材料、固體絕緣材料和真空絕緣材料五類，其中固體絕緣材料應(yīng)用最廣，本文主要探討高壓開(kāi)關(guān)柜的固體絕緣技術(shù)。
（一）環(huán)氧樹(shù)脂的沿革
環(huán)氧樹(shù)脂是固體絕緣高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的主要絕緣材料，1930 年環(huán)氧樹(shù)脂在歐洲首先合成。環(huán)氧樹(shù)脂以高絕緣強(qiáng)度、高機(jī)械強(qiáng)度、澆注硬化時(shí)體積變化小和便于機(jī)械加工等優(yōu)點(diǎn)著稱。
（二）對(duì)作為主絕緣的環(huán)氧樹(shù)脂的要求
1、優(yōu)良的耐長(zhǎng)時(shí)期電壓和短時(shí)間過(guò)電壓的絕緣特性。
2、優(yōu)良的抗拉伸、抗壓縮和抗彎曲的機(jī)械特性，以滿足操作力、電磁力和抗地震的要求。
3、優(yōu)良的耐熱、熱膨脹和熱傳導(dǎo)特性。
4、耐水分及紫外線照射。
5、不燃性或難燃性。
為了滿足不同的要求，在固體絕緣設(shè)計(jì)和制造工藝方面必須慎重加以考慮，如材料選擇、電極及各種金具的設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及制造、澆注工藝等。在材料選擇方面由環(huán)氧樹(shù)脂主材料、硬化劑、增韌劑、增塑劑、填充劑、著色劑等，此處不予詳述。
四、固體絕緣技術(shù)
固體絕緣高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是抗外界環(huán)境、維修省里化及超小型化。其實(shí)，大氣絕緣或氣體絕緣高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備等也都是使用固體絕緣的支持絕緣子、絕緣拉桿、套管、滅弧室和屏障、覆蓋等。固體絕緣高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備則指的是高壓帶電部分的絕緣幾乎完全由澆注環(huán)氧樹(shù)脂制品承擔(dān)，并在澆注環(huán)氧樹(shù)脂制品外噴涂鋅層并接地。環(huán)氧樹(shù)脂澆注高壓電工產(chǎn)品在1960 年開(kāi)始投入市場(chǎng)。固體絕緣高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備則在1965 年開(kāi)始在市場(chǎng)出現(xiàn)。
（一）固體絕緣高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)
1、固體絕緣高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備占用面積只為大氣絕緣高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的10%-20%，是超小型產(chǎn)品。
2、樹(shù)脂澆注件的外表面用接地金屬層覆蓋，安全性好。
3、由于同樣原因，無(wú)相間短路發(fā)生。
4、維修省力。
（二）固體絕緣高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備也有下述不足
1、主回路完全由澆注件構(gòu)成，柔性不足。
2、高電壓時(shí)，高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備重量過(guò)大。
五、結(jié)論
固體絕緣、復(fù)合絕緣技術(shù)的應(yīng)用使高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的小型化程度大為提高，環(huán)境適應(yīng)能力得到了很大改善。局部放電、老化試驗(yàn)的研究提高了開(kāi)關(guān)設(shè)備的可靠性。新技術(shù)、新材料、新工藝的采用將極大地改善高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的電氣性能、提高絕緣的耐電壓等級(jí)、大大提高產(chǎn)品的壽命和可靠性，有力地促進(jìn)電力工業(yè)的發(fā)展。
