# 如何防止固體絕緣開關裝置 (SIS) 的絕緣故障

> 來源: https://voltgrids.com/zh/blog/how-to-prevent-insulation-failure-in-solid-insulated-switchgear-sis/
> 已發佈: 2026-03-23T03:07:40+00:00
> 已修改: 2026-05-13T04:03:25+00:00
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## 摘要

瞭解如何透過優化表面屏蔽和管理環境濕度來防止實心絕緣開關設備絕緣故障。本技術指南探討環氧樹脂特性和金屬噴塗層對局部放電控制的影響，以確保中壓配電系統的長期可靠性。.

## 媒體

- YouTube: https://youtu.be/qb5tQl7_vZE
- SoundCloud: https://soundcloud.com/bepto-247719800/how-to-prevent-insulation/s-5OH85kLYOEk?si=0a25d276d87d4d4a8c638982897ffe55&utm_source=clipboard&utm_medium=text&utm_campaign=social_sharing

## 文章

![SIS 開關設備](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/01/SIS-Switchgear.jpg)

[SIS 開關設備](https://voltgrids.com/zh/product-category/switching-devices/switchgear/sis-switchgear/)

## 引言

身為擁有超過 12 年中壓電力系統經驗的 Bepto Electric 銷售總監，我經常向面對重要可靠性問題的 EPC 承包商和採購經理諮詢。現代配電最迫切的挑戰？固體絕緣開關裝置 (SIS) 因表面遮蔽不當和環境濕氣造成的絕緣故障。當您為中電壓網路排除故障時，若發現新安裝的 SIS 面板因局部放電而失效，將會造成巨大的挫折。在工業廠房或智慧電網中運作的工程師需要能保證絕對安全和不中斷電力的設備。本文將深入探討 SIS 開關裝置背後的工程機制，探索先進的固體絕緣技術、精密的表面處理以及嚴格的品質控制如何消除災難性故障，並確保長期的系統可靠性。. 

最隱蔽的罪魁禍首？不受控制的局部放電 (PD)。當使用不合格的模壓絕緣材料時，無形的局部放電會悄然降解環氧樹脂基質，最終損害整個面板的完整性。.

## 目錄

- [什麼是 SIS 開關裝置的核心絕緣結構？](#what-are-the-core-insulation-structures-in-sis-switchgear)
- [為什麼表面屏蔽對可靠性至關重要？](#why-is-surface-shielding-critical-for-reliability)
- [如何在潮濕環境中選擇和保護固體絕緣材料？](#how-to-select-and-protect-solid-insulation-in-humid-environments)
- [安裝期間常見的故障排除錯誤有哪些？](#what-are-the-common-troubleshooting-mistakes-during-installation)
- [常見問題](#faqs-about-sis-switchgear)

## 什麼是 SIS 開關裝置的核心絕緣結構？

![簡潔的技術資料圖表可視化，著重於 SIS 開關設備絕緣環氧樹脂玻璃轉換溫度 (Tg) 的關係。大型雙 Y 軸線圖映射出 Tg 與兩種關鍵特性的關係：抗熱應力（抗破裂）和脆性破裂風險。100°C 至 110°C 的最佳溫度範圍以綠色高亮顯示，並附有軟區和標籤「OPTIMAL MV SIS INSULATION RANGE」。較高的 Tg 值顯示電阻下降，脆性增加，>110°C 區域標有「脆性增加 & 破裂風險」。在此下方，兩個互補的柱狀圖顯示概念比較資料：核心絕緣結構效能 (PD vs. 複雜度/成本) 」和「絕緣材質 (Epoxy Matrix 品質 vs. 成本)」。所有的文字和標籤都使用清晰、準確的英文，定性值強調數據之間的關係。整體印象專業且科學。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/Optimizing-Epoxy-Tg-for-SIS-Switchgear-Insulation-1024x687.jpg)

優化 SIS 開關設備絕緣的環氧 Tg

要瞭解如何預防 SIS 開關設備的故障，我們必須先分解其複雜的絕緣結構。與傳統的空氣絕緣設備不同，SIS 開關設備將多種絕緣策略整合到單一精巧的裝置中，以達到高介電強度。. 

我們的 SIS 開關設備採用的核心絕緣方法包括

- 主絕緣：這種絕緣依靠單一的固體絕緣材料（通常是環氧樹脂）作為高壓導體與地之間的主要放電通路。.
- 表面絕緣：這包括固體絕緣材料的表面，例如環氧樹脂，作為放電路徑，以支撐和固定電極。.
- 界面絕緣：利用不同固體絕緣元件之間的接觸面作為放電屏障。.
- 複合絕緣：一種混合結構，結合空氣或氣體與固體環氧隔板，以維持耐壓能力。.

在製造這些元件時，選擇正確的環氧樹脂至關重要。雖然有些製造商推崇極高的玻璃轉換溫度 (Tg)，但對於中電壓應用而言，約 100°C 至 110°C 的玻璃轉換溫度實際上是最佳選擇。. [過高的 Tg 會使材料變得太脆，大幅降低材料的抗熱裂縫能力。](https://en.wikipedia.org/wiki/Epoxy)[1](#fn-1).

## 為什麼表面屏蔽對可靠性至關重要？

![兩個中壓開關設備絕緣模組並排的可視化比較，展示了堅固金屬噴塗與標準半導體塗料在表面屏蔽方面的技術優勢。金屬噴塗的一面顯示了高效的散熱和穩定的電場，而油漆的一面則顯示了熱滯留和潛在的局部放電風險。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/Superior-Metallic-Shielding-vs.-Standard-Semi-Conductive-Paint-for-SIS-Switchgear-Reliability-1024x687.jpg)

優異的金屬屏蔽與標準的半導體塗料，確保 SIS 開關設備的可靠性

表面屏蔽是實體絕緣系統安全的支柱。透過隔離每個相位並在絕緣表面提供接地層，我們可以防止相對相故障，並大幅提升操作安全性。但是，如果這種遮蔽措施執行不當，就會大幅改變電場，加速局部放電。.

從技術角度來看，表面遮蔽層必須具備優異的連續性、強大的附著力，並能有效控制局部放電。在各種方法中，金屬噴塗的優點在於 [金屬具有優異的散熱效果，可穩定環氧樹脂，防止熱老化。](https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_conductivity)[2](#fn-2). 

### 表面遮蔽方法的比較分析

| 參數 | 金屬噴塗 | 半導體塗料 |
| 材質 | 導電金屬合金 | 碳基塗料 |
| 熱性能 | 高 (優異的散熱效果) | 低 (保溫) |
| 絕緣可靠性 | 高（均勻電場） | 中 (容易造成塗抹不均勻) |
| 應用 | 重型 SIS 開關裝置 | 輕負荷室內應用 |

我們最近與一位實用主義採購經理合作。他正在為一個關鍵基礎設施專案採購 SIS 開關設備，之前曾因絕緣故障而導致面板失效。根本原因是便宜的設備使用薄薄的半導體塗料，在熱循環下會降解。通過轉用 Bepto Electric 的 SIS 開關設備，該設備具有堅固的金屬噴塗屏蔽，他的團隊實現了零局部放電事件，確保了他的零容忍政策所要求的可靠性。.

## 如何在潮濕環境中選擇和保護固體絕緣材料？

![以模糊的工程工作台為背景的比較數據可視化資訊圖表和技術插圖，詳細說明了高濕度對固體絕緣開關裝置 (SIS) 的負面影響。折線圖顯示，在濕度超過 70% 的紅色陰影「臨界故障區」中，局部放電 (PD) 啟動電壓下降，表面電導率大幅上升。比較柱狀圖表顯示不同絕緣結構的性能，並對比標準非密封設計與密封乾燥空氣設計的局部放電穩定性，強調目標 <5pC 的局部放電極限以及防止內部冷凝。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/Visualizing-Humidity-Resistant-Advantages-of-Sealed-SIS-Switchgear-Designs-1024x687.jpg)

可視化密封式 SIS 開關裝置設計的防潮優勢

選擇正確的 SIS 開關設備需要嚴格符合您專案的實際環境。濕氣和污染是固體絕緣的最大敵人。當環境濕度超過 70% 時，絕緣表面的鹽分和污垢會吸收濕氣並導電、, [形成放電通道，大幅降低局部放電起始電壓](https://webstore.iec.ch/publication/6011)[3](#fn-3).

以下是針對挑戰性環境選擇 SIS 開關設備的逐步指南：

### 步驟 1：定義電氣需求

- 確定最大系統電壓和連續電流負載。.
- 驗證所需的局部放電限制 (最好 <5pC)，以確保長期穩定性。.

### 步驟 2：考慮環境條件

- 評估峰值環境濕度和溫度變化。.
- 對於高污染或濕度 >70% 的環境，請確保開關設備採高度密封設計，充滿乾燥空氣以防止內部結露。.

### 步驟 3：匹配標準與認證

- 確認固體絕緣 RMU 符合 GB 和 IEC 標準。.
- 審查類型測試報告，驗證環氧樹脂的機械強度和熱回復性。.

### 主要應用場景

- 工業級：需要堅固的屏蔽以防導電灰塵和震動。.
- 電網：要求終極相位對相位隔離，以防止連鎖網路故障。.
- 變電站：需要緊湊的模組化設計，以因應城市安裝空間的限制。.
- 太陽能：必須承受日夜溫度變化所造成的強烈熱循環。.
- 船用：需要絕對密封以防止鹽霧侵入和表面痕跡。.

## 安裝期間常見的故障排除錯誤有哪些？

![資料可視化圖表，特別是 Sankey 圖表，沒有人物或實體設備，以深色技術背景為背景。該圖表包含在乾淨的技術框架中，上方標題為「SIS SWITCHGEAR 的常見安裝故障 (概念資料)」。圖表有三個主要欄位，上面有不同顏色（藍色、紫色、橘色和綠色）和寬度的流動發光線條，寬度代表發生頻率。左側欄位標示為 「安裝階段」，包含三個來源節點與百分比 (相對、概念)：BUSBAR & CABLE ALIGNMENT (55%)」（最粗的藍色流程）、「MODULAR INTERFACE ASSEMBLY (25%)」（中等的橙色流程）、「GROUNDING LAYER HANDLING (20%)」（中等的紫色流程）。中間一列標示為「嚴重故障的脆弱性」，包含數個節點及其所佔的流量：樹脂中的機械微裂縫 (50%)」 (大部分來自匯流排對齊)、「空氣間隙與隙縫 (20%)」 (大部分來自介面組裝)、「崩裂的接地屏蔽層 (15%)」 (大部分來自接地處理)、「熱應力/崩裂 (15%)」 (來自不同來源的較小流量)。右欄標示為「後果與故障」，並顯示最後的影響：「部分剝離故障 (40%)」（最大的綠色流量）、「絕緣降級 (30%)」、「功率頻率測試故障 (20%)」、「其他運作故障 (10%)」。線條從左至右，以清晰流暢的路徑連接各階段、弱點及後果。文字標籤清晰明確，為白色或淺藍色。角落的小圖例定義了流程顏色。整體造型精緻且具技術性，背景是微微發光的資料點。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/SIS-Switchgear-Installation-Faults-Data-Diagram-1024x687.jpg)

SIS 開關裝置安裝故障資料圖

即使是優質的 SIS 開關設備，如果安裝不正確，也可能會發生故障。操作故障的故障排除經常會追溯到裝配階段的機械應力或處理不當。. 

### 正確的安裝與維護步驟

1. 確認表面遮蔽層的完整性；任何刮痕或剝落都可能造成局部放電點。.
2. 打開密封隔間前，請確保安裝環境完全乾燥、清潔。.
3. 連接母線和電纜時，無須強制對齊，以防止機械應力。.
4. [通電前進行全面的工頻耐壓測試](https://www.nema.org/standards/view/medium-voltage-controllers-rated-2001-to-7200-v-ac)[5](#fn-5).

### 應避免的常見故障排除錯誤

- 引起熱應力：在儲存或安裝過程中，劇烈的溫度變化會導致環氧樹脂開裂，特別是在 [嵌入金屬導體和樹脂的膨脹係數不同](https://www.nist.gov/publications/thermal-expansion-materials)[4](#fn-4).
- 介面組裝不良：模組介面的密封與組裝不當，會產生空氣間隙，在中等電壓壓力下會立即造成局部放電的危險。.
- 破壞接地層：粗暴的處理方式會損壞金屬噴塗屏蔽層，破壞均勻的電場，保證絕緣層加速老化。.

我們最近協助了一家電力承包商，該承包商正飽受故障重複發生的困擾。他的團隊強行對齊不匹配的母線，由於高機械應力在環氧樹脂中產生了微裂縫。當我們提供現場訓練以確保無張力組裝後，絕緣的完整性就完全恢復了。.

## 總結

最大限度地延長中電壓網路的使用壽命意味著要認真對待固體絕緣。透過深入瞭解 SIS 開關設備的多層絕緣結構，並實施嚴格的表面屏蔽協議，您可以大幅降低故障率。最大的啟示：投資於 Bepto Electric 高品質、適當屏蔽的 SIS 開關設備，可確保您的配電系統在熱應力、濕度和局部放電的情況下保持彈性。.

## 關於 SIS 開關設備的常見問題

### 問：固體絕緣開關設備開裂的主要原因是什麼？ 

答：裂縫主要是由於溫度波動以及嵌入金屬導體和環氧樹脂之間不同的膨脹係數所造成的熱應力。.

### 問：為什麼金屬噴霧是表面屏蔽的首選？ 

答：金屬噴霧可提供高度連續的接地層和優異的散熱效果，有助於穩定內部環氧樹脂，防止熱老化。.

### 問：高濕度會對固體絕緣產生什麼影響？ 

答：當濕度超過 70% 時，絕緣表面的污染物會吸收濕氣並導電，迅速降低局部放電的起始電壓，並導致閃爍。.

### 問：為什麼我們不應該使用最高 Tg 的環氧樹脂？ 

答： 雖然高玻璃轉換溫度 (Tg) 代表較佳的耐熱性，但過高的 Tg 會使材料變脆，在操作過程中非常容易產生熱應力開裂。.

### 問：SIS 面板中的介面絕緣是什麼？ 

答： 界面絕緣依靠兩個獨立的固體絕緣元件之間精確的物理接觸面阻斷放電。.

1. “「環氧樹脂」、, `https://en.wikipedia.org/wiki/Epoxy`. .解釋熱固性聚合物的化學和物理特性，包括其交聯密度和斷裂韌性。證據作用：機制；資料來源類型：研究。支援：證實提高玻璃化轉換溫度通常會使聚合物基質變得更脆，容易產生熱裂。. [↩](#fnref-1_ref)
2. “「熱傳導性」、, `https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_conductivity`. .詳細介紹金屬元素與非金屬絕緣體相比的熱傳特性。證據作用：機制；資料來源類型：研究。支持：驗證金屬塗層可提供優異的散熱效果，以穩定底層樹脂基材。. [↩](#fnref-2_ref)
3. “「高壓開關設備與控制設備標準」、, `https://webstore.iec.ch/publication/6011`. .概述了中電壓環境中絕緣性能的國際標準。證據作用: general_support；資料來源類型: 標準。支援：說明濕氣和表面污染如何降低啟動局部放電所需的電壓臨界值。. [↩](#fnref-3_ref)
4. “「材料的熱膨脹」、, `https://www.nist.gov/publications/thermal-expansion-materials`. .分析材料在熱應力下的尺寸變化。證據作用：機制；資料來源類型：政府。支援：找出在熱循環期間，金屬與樹脂介面上產生機械微裂縫的根本原因。. [↩](#fnref-4_ref)
5. “「中壓控制器標準」、, `https://www.nema.org/standards/view/medium-voltage-controllers-rated-2001-to-7200-v-ac`. .提供在試運轉之前測試開關裝置組件的既定工業程序。證據作用: general_support；資料來源類型: Industry。支援：強調執行工頻耐壓測試的必要性，以確保通電前的安全性。. [↩](#fnref-5_ref)