# 自動加壓凝膠製程與傳統鑄造的比較

> 來源: https://voltgrids.com/zh/blog/automatic-pressure-gelation-process-vs-conventional-casting/
> 已發佈: 2026-03-29T05:07:49+00:00
> 已修改: 2026-05-14T02:27:26+00:00
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## 摘要

探索環氧樹脂絕緣的自動壓力凝膠化與傳統澆注之間的技術差異。本指南說明 APG 製程如何消除內部空隙，以確保長期的介電可靠性，並符合中壓開關設備嚴格的局部放電標準。.

## 媒體

- YouTube: https://youtu.be/qNq2nXUEB9c
- SoundCloud: https://soundcloud.com/bepto-247719800/automatic-pressure-gelation/s-zjFCldN8pOC?si=b43c77fc664d4079ba7cd60cba556008&utm_source=clipboard&utm_medium=text&utm_campaign=social_sharing

## 文章

![APG 夾持單元](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/APG-Clamping-Units-1024x384.jpg)

APG 夾持單元

## 簡介

每個模壓絕緣元件從外觀來看都是一樣的。真正的差異 - 決定您的 35kV 開關設備是可靠地運行 25 年，還是在第二年就無法通過局部放電測試的差異 - 是看不見的。它存在於材料內部的微觀層面，以空隙的形式存在。.

**鑄造所用的製程 [環氧樹脂](https://voltgrids.com/zh/blog/apg-epoxy-resin-properties-for-high-voltage-insulation/) 絕緣直接決定了空隙含量、介電體完整性和長期可靠性 - 而自動加壓凝膠 (APG) 在每個可測量的參數上都優於傳統鑄造。.**

對於指定模塑絕緣的電氣工程師，以及評估供應商能力的採購經理而言，瞭解 APG 與傳統鑄造之間的流程差異並不是可有可无的，而是知情品質控制的基礎。一個通過目視檢驗但使用不受控的開澆法鑄造的組件，其內部空隙可能會在系統通電時成為局部放電源。.

本文對這兩種製程進行了嚴格的技術比較，對中壓絕緣產品的選擇和供應商的資格認證有直接的影響。.

## 目錄

- [什麼是模塑絕緣體的 APG 與傳統鑄造製程？](#what-are-apg-and-conventional-casting-processes-for-molded-insulation)
- [兩種製程在空隙控制和介電性能方面有何差異？](#how-do-the-two-processes-differ-in-void-control-and-dielectric-performance)
- [採購模塑絕緣材料時，如何評估製程品質？](#how-to-evaluate-manufacturing-process-quality-when-sourcing-molded-insulation)
- [哪些品質控制步驟可確保生產後的絕緣體無空洞？](#what-quality-control-steps-ensure-void-free-insulation-after-production)

## 什麼是模塑絕緣體的 APG 與傳統鑄造製程？

![這張詳細的照片說明了自動加壓凝膠 (APG) 與傳統重力鑄造模塑絕緣體的根本差異。單一組件顯示為兩個並排的拋光截面。左側（APG）致密且完全無空隙，展示了精確的幾何形狀。右側（重力澆鑄）則顯示出材料結構中的內部孔隙和空隙，突顯出不受控制的收縮結果。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/APG-vs.-Gravity-Casting-Material-Structure-Comparison-1024x687.jpg)

APG 與重力鑄造材料結構比較

要瞭解製程選擇為何如此重要，我們必須先明確界定每種製造方法在關鍵的凝膠化階段會發生什麼。.

### 自動加壓凝膠 (APG)

APG 是一種閉模、壓力輔助鑄造製程，專門用於高性能環氧樹脂絕緣材料。製程順序如下

1. **混音：** 環氧樹脂、酸酐硬化劑和 ATH 填料均經過精確計量，並在真空下混合，以消除溶解的空氣。
2. **注射：** 脫氣混合物在可控壓力（通常為 3-6 bar）下注入預熱的鋼模（80-120°C）
3. **加壓凝膠化：** 在整個凝膠化階段都會保持壓力，以補償樹脂交聯時的體積收縮。
4. **脫模：** 完全膠化的部分會在 8-15 分鐘內釋放，並在烤箱中進行後固化。

**APG 的主要技術參數：**

- 射出壓力：3-6 巴
- 模具溫度：80-120°C
- 每個零件的週期時間8-15 分鐘
- 達到空隙含量：< 0.1%
- 尺寸公差： ±0.1mm

### 傳統重力鑄造

傳統的鑄造是靠重力將混合的樹脂填滿模腔，不需要施加壓力：

1. **混音：** 混合樹脂和硬化劑 - 通常不需要真空脫氣
2. **澆注：** 混合物以手動或半自動方式倒入開放式或松散封閉的模具中。
3. **Ambient Cure：** 零件可在室溫下或低溫烘箱中固化 4-8 小時
4. **脫模：** 固化後的零件會被移除，可能需要進行大量的後加工

**傳統鑄造的主要技術參數：**

- 應用壓力：無（僅重力作用）
- 固化溫度：20-80°C
- 每個零件的週期時間：4-8 小時
- 空隙含量：0.5-3%
- 尺寸公差： ±0.5mm 或更大

結構上的差異是根本性的：APG 藉由持續提供加壓材料來補償凝膠化過程中的樹脂收縮，而傳統鑄造則是讓收縮空隙在樹脂先凝固的地方自由形成。.

## 兩種製程在空隙控制和介電性能方面有何差異？

![模塑絕緣材料的分屏照片比較。左側面板顯示 APG 元件的橫截面，其內含的 200 倍放大顯微圖片顯示出完美致密、無空隙的結構。右圖顯示的是傳統重力鑄造的相應截面，其 200 倍放大的插圖顯示了許多微小的空隙和收縮間隙，證明了材料密度的差異。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/APG-vs.-Gravity-Casting-Material-Density-Comparison-1024x687.jpg)

APG 與重力鑄造材料密度比較

APG 與傳統鑄件之間的性能差距並非微不足道，而是符合下列條件的部件與傳統鑄件之間的差異 [IEC 60270](https://webstore.iec.ch/publication/1210)[1](#fn-1) 局部放電的要求，以及在工作電壓下無法達到這些要求的要求。.

### 虛空形成的物理學

在環氧樹脂固化過程中，樹脂會經歷 [體積收縮率約為 2-5%](https://en.wikipedia.org/wiki/Epoxy)[2](#fn-2). .在傳統的鑄造製程中，這種收縮會造成微小的空隙 - 特別是在最後凝固的位置，通常是零件的幾何中心和厚截面。這些空洞的直徑從 10 微米到幾毫米不等。.

在高壓電場中，空隙的行為就像電容不連續區。當空隙內部的電場強度超過空隙的擊穿電壓時（通常為 [空氣為 3 kV/mm](https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_strength)[3](#fn-3))，就會發生局部放電。每一次局部放電事件都會侵蝕周圍的環氧樹脂基材，逐漸擴大空隙，直到介電體完全擊穿。.

APG 可在整個凝膠化過程中保持外部壓力，在空隙形成之前將新鮮樹脂壓入任何收縮區，從而消除這種機制。.

### 正面技術比較

| 參數 | APG 流程 | 傳統鑄造 |
| 虛擬內容 | < 0.1% | 0.5-3.0% |
| 局部放電級別 | < 5 pC | 20-200 pC |
| 介電強度 | ≥ 18 kV/mm | 12-15 kV/mm |
| 尺寸公差 | ±0.1mm | ±0.5mm |
| 表面處理 | 平滑、模具定義 | 粗糙，需要加工 |
| 週期時間 | 8-15 分鐘 | 4-8 小時 |
| 可達到的耐熱等級 | F (155°C) / H (180°C) | E (120°C) / B (130°C) |
| 填料分佈均勻性 | 高度均勻 | 變數（結算風險） |
| 重複性 (Cpk) | > 1.67 | < 1.0 |

### 客戶案例：品質故障可追溯至鑄造製程

一位 EPC 承包商的專案工程師在中東的一個 24kV 工業變電站專案中屢次發生絕緣故障，於是聯絡我們。三個模壓絕緣組件 (採購自單價低得多的供應商) 未能通過進料時的 PD 測試。 1.2×Um/31.2 \times U_m/\sqrt{3}. .對失敗的零件進行切片，發現在型芯橫截面上有高達 1.5mm 的可見空隙，這是傳統重力鑄造未真空脫氣的明顯特徵。.

在改用 Bepto 的 APG 製造的模塑絕緣材料以及每批完整的 IEC 60270 PD 測試報告後，該工程師確認在隨後的兩個專案階段中，60 個元件的 PD 故障率為零。最初的故障成本 - 包括項目延遲、重新測試和重新採購 - 遠遠超過了兩家供應商之間的價格差異。.

## 採購模塑絕緣材料時，如何評估製程品質？

![這張照片拍攝的是一位國際採購稽核人員與一位東亞供應商代表合作，對一家 APG 模壓絕緣材料工廠進行有系統的現場品質評估，有系統地核實批次測試認證和製程文件，以確保無空隙的材料品質。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/Structured-APG-Quality-Evaluation-1024x687.jpg)

結構化 APG 品質評估

只有當您可以確認您的供應商確實使用 APG 時，知道 APG 的優越性才會有用。實際上，許多供應商聲稱具有 APG 能力，但卻沒有提供一致的無空隙結果的製程控制。以下是一個結構化的評估框架。.

### 步驟 1：驗證製程設備

- **確認 APG 機器存在：** 要求提供具備壓力控制系統的閉模射出設備的工廠照片或稽核證據
- **檢查真空混合能力：** 針對 < 0.1% 的空隙含量，注塑前的樹脂真空脫氣是不可或缺的。
- **模具溫度控制：** 需要精確的模具加熱 (±2°C) 以達到一致的凝膠化動力學

### 步驟 2：檢閱流程文件

- **製程控制計畫 (PCP)：** 記錄每個產品的射出壓力、模具溫度、週期時間和材料配比
- **統計製程控制 (SPC) 記錄：** 關鍵尺寸的 Cpk > 1.67 表示製程受控
- **材料可追溯性：** 樹脂批號必須可追溯至進料檢驗記錄

### 步驟 3：每批需求測試認證

- **IEC 60270 局部放電測試：** PD < 5 pC 時 1.2×Um/31.2 \times U_m/\sqrt{3} - 必須按批次，而非僅按設計類型
- **[IEC 60243 介電強度](https://webstore.iec.ch/publication/1230)[4](#fn-4):** 生產樣品 ≥ 18 kV/mm
- **[IEC 60112 CTI 測試](https://webstore.iec.ch/publication/529)[5](#fn-5):** ≥ 600V 用於暴露於污染的表面
- **尺寸檢驗報告：** 100% 具備 Go/No-Go 量規的關鍵尺寸檢查

### 特定申請的評估標準

- **工業中壓開關設備 (12-24kV)：** 最小 PD < 10 pC、CTI ≥ 400V、IP54 機殼相容性
- **電網 / 35kV 變電站：** PD < 5 pC，BIL ≥ 185kV，完整的 IEC 62271 類型測試記錄
- **可再生能源 MV 收集：** 紫外線穩定樹脂，熱循環測試符合 IEC 60068-2-14 標準
- **海洋 / 近海：** 鹽霧測試符合 IEC 60068-2-52，疏水表面處理通過驗證
- **熱帶 / 高濕度環境：** 吸水率 < 0.1%，抗凝結測試

## 哪些品質控制步驟可確保生產後的絕緣體無空洞？

![這份詳細的專業資料可視化圖表比較了 APG（自動壓力凝膠）製程與傳統重力澆注製程用於模製環氧樹脂絕緣材料的主要技術參數。本圖表具有兩個並列的主要部分，並配有圖表和柱形圖："VOID CONTENT (< 0.1% vs. 0.5-3.0%)」、「CYCLE TIME (8-15 分鐘 vs. 4-8 小時)」、「DIMENSIONAL TOLERANCE (±0.1mm vs. ±0.5mm+)」。所有圖表均清楚標示單位與資料標籤，展現 APG 的技術優勢。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/APG-vs.-Conventional-Gravity-Casting-Technical-Chart-1024x687.jpg)

APG 與傳統重力鑄造技術圖表

即使 APG 製程設備已就位，要達到無空隙輸出，仍需要嚴謹的製程內和出貨品質控制。這些都是不容商榷的檢查點，可將可靠的供應商與僅聲稱具有 APG 能力的供應商區分開來。.

### 生產品質控制檢查表

1. **進料檢驗** - 在每次生產前，驗證樹脂黏度、硬化劑反應性和填料含水量；不符合規格的材料是意外形成空洞的主要原因
2. **真空脫氣驗證** - 確認注入前的真空度 (< 1 mbar) 和保持時間；記錄資料以供追蹤
3. **射出壓力監控** - 每次噴射時即時記錄壓力；偏差 > ±0.3 bar 會觸發程序保持
4. **模具溫度驗證** - 每個週期記錄熱電偶資料；模具表面溫度均勻度 ±2°C
5. **首件檢驗 (FAI)** - 對每批生產的第一個零件進行完整的尺寸和 PD 測試
6. **輸出 PD 測試** - 100% PD 測試於 1.2×Um/31.2 \times U_m/\sqrt{3} 出貨前放行

### 避免常見的品質控制失敗

- **跳過真空脫氣** 縮短週期時間 - 標稱為「APG」的零件中空氣含量升高的最常見原因
- **重複使用陳舊的樹脂批次** 超過鍋底壽命 - 增加黏度、降低模具填充完整度、產生收縮空隙
- **模具維護不足** - 磨損的模具表面會導致飛邊、尺寸偏差和掩蓋內部空隙的表面缺陷
- **接受型式測試證書為批次證據** - 多年前在原型上進行的型式測試並不能證明今天的生產品質

### 買家來貨檢查規範

| 測試 | 方法 | 接受標準 |
| 局部放電 | IEC 60270 | < 5 pC 時 1.2×Um/31.2 \times U_m/\sqrt{3} |
| 介電強度 | IEC 60243 | ≥ 18 kV/mm |
| 絕緣電阻 | IEC 60167 | 2.5kV DC 時 > 1000 MΩ |
| 目視檢查 | IEC 60068-2-75 | 零裂縫、空洞或表面痕跡 |
| 尺寸檢查 | 繪圖公差 | 關鍵配合的 ±0.1mm |

## 總結

在 APG 和傳統鑄造之間作出選擇並非採購偏好，而是直接決定您系統中每個中電壓絕緣元件的介電完整性、使用壽命和安全餘量的決定。APG 的加壓、無空隙製造流程可提供優異的局部放電性能、尺寸一致性以及熱等級能力，這些都是傳統鑄件無法比擬的。.

**在指定任何 MV 應用的模塑絕緣材料時，零件背後的流程與零件本身同樣重要 - 務必驗證 APG 能力、要求批次級 PD 證書，並將品質控制文件視為必須交付的項目，而非可選擇的額外項目。.**

## 有關 APG 製程與傳統鑄造的常見問題

### **問：為什麼 APG 在中電壓絕緣中產生的局部放電水平比傳統鑄件低？**

**A:** APG 可在整個凝膠化過程中保持注塑壓力，消除作為 PD 起始點的收縮空隙。傳統鑄造會讓空隙自由形成，導致 PD 水準比 APG 製成的元件高出 10-40 倍。.

### **問：如何確認供應商是真正使用 APG 而非傳統鑄造？**

**A:** 要求提供閉模 APG 注塑設備的工廠稽核照片、真空混合記錄、每批 IEC 60270 PD 測試報告，以及顯示關鍵尺寸 Cpk > 1.67 的 SPC 資料。.

### **問：對於環氧樹脂絕緣，APG 與傳統澆注法可達到多少空隙率？**

**A:** APG 透過適當的真空脫氣與壓力控制，可達到低於 0.1% 的空隙含量。傳統重力鑄造通常會產生 0.5-3% 的空隙含量，視零件幾何形狀和樹脂系統而定。.

### **問：APG 模壓絕緣材料是否比傳統澆鑄的替代品昂貴得多？**

**A:** APG 元件的單位成本略高，但消除了 PD 故障、現場更換和計劃外停機，可節省大量的生命週期成本 - 通常是最初價格差異的 5-10 倍。.

### **問：用於 35kV 變電站的 APG 模壓絕緣需要哪些認證？**

**A:** 要求 IEC 60270 PD 測試 (< 5 pC)、IEC 60243 介電強度 (≥ 18 kV/mm)、IEC 60112 CTI (≥ 600V)，以及完整的 IEC 62271 類型測試記錄。所有證書必須參考目前的生產批次，而非歷史原型。.

1. “「IEC 60270：高壓測試技術 - 局部放電量測」、, `https://webstore.iec.ch/publication/1210`. .定義局部放電測試方法和可接受臨界值的國際標準。證據作用：標準；來源類型：標準。支援：IEC 60270 局部放電要求。. [↩](#fnref-1_ref)
2. “「環氧樹脂」、, `https://en.wikipedia.org/wiki/Epoxy`. .環氧樹脂特性概述，包括固化收縮率。證據作用：材料屬性；來源類型：研究。支持：約 2-5% 的體積收縮率。. [↩](#fnref-2_ref)
3. “「介電強度」、, `https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_strength`. .提供常見絕緣氣體的典型介質擊穿電壓。證據作用：技術參數；資料來源類型：研究。支援：空氣為 3 kV/mm。. [↩](#fnref-3_ref)
4. “「IEC 60243-1：絕緣材料的電氣強度 - 測試方法」、, `https://webstore.iec.ch/publication/1230`. .規定了評估固體絕緣介電強度的標準程序。證據作用：標準；來源類型：標準。支援：IEC 60243 介電強度。. [↩](#fnref-4_ref)
5. “「IEC 60112：固體絕緣材料的驗證和比較追蹤指數的測定方法」、, `https://webstore.iec.ch/publication/529`. .概述了測試追蹤阻力的標準方法。證據作用：標準；來源類型：標準。支援：IEC 60112 CTI 測試。. [↩](#fnref-5_ref)