隨著發(fā)電站向著大電流高壓方向發(fā)展對輸變電設(shè)備的絕緣要求更高，從而使環(huán)氧樹脂的干式、整體絕緣結(jié)構(gòu)和全密封工藝在電力互感器、變壓器、絕緣珠等產(chǎn)品上得到普遍的推廣。單件澆鑄量從幾十千克增加到了幾百千克，生產(chǎn)方式也更為專業(yè)化。為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)省能源，一些新的澆鑄工藝，如壓力凝膠法（PC法）、自動壓力凝膠法（PAC）、自動脫模凝膠法（CMRD）等得到了應(yīng)用。這些工藝要求環(huán)氧樹脂體系要有更好的工藝穩(wěn)定性，例如，黏度、適用期、凝膠時間、固化速度等。這些除涉及到固化體系的化學(xué)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)活性之外，還與雜質(zhì)離子含量有很大的關(guān)系。例如環(huán)氧樹脂中的鈉離子含量達到200×10^-6或氯化鈉含量達到1000×10^-6可使環(huán)氧樹脂桐油酸酐系統(tǒng)膠化降到無法使用的地步。離子雜質(zhì)對固化產(chǎn)物的高溫電絕緣性、介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）影響也很大。澆鑄件的大型化、嵌件的復(fù)雜化給制品的防開裂帶來了難度，在配方設(shè)計和工藝中選擇時盡可能減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，因此同樣是液態(tài)環(huán)氧樹脂-液態(tài)酸酐-叔胺-填料的體系也有千變?nèi)f化。

    用環(huán)氧樹脂作為絕緣材料起源于歐洲，直到1958年Imhof設(shè)計成功稱為DURESCA的110kV固體絕緣開關(guān)裝置后，奠定了它在電站設(shè)備中作為主要絕緣材料的地位，至今還沒有一種材料能撼動其地位或替代它。

    我國從20世紀(jì)60年代中期開始使用環(huán)氧樹脂澆鑄電力互感器、絕緣套管、高壓開關(guān)、絕緣珠等，走過了氣體斷路開關(guān)（GIS）到固體斷路開關(guān)（SIS）的道路。大都市人口密度大，用電量大，變電所的容量越來越大型化，油浸式變壓器體積又大又重，已逐漸被用環(huán)氧樹脂澆鑄成型的干式變壓器所取代。如今550kV的輸變電設(shè)備也實現(xiàn)了體積小、容量大和高可靠性，其中環(huán)氧樹脂澆鑄成型起到了關(guān)鍵的作用，而且在戶外絕緣材料的應(yīng)用技術(shù)上也已經(jīng)突破。

 

 

    典型的環(huán)氧樹脂澆鑄絕緣材料的性能，見表1-1。圖1-1和圖1-2分別列出了環(huán)氧樹脂澆鑄的典型工藝及設(shè)備。

 

 

    環(huán)氧樹脂澆鑄料是一多組分的復(fù)合體系，它由樹脂、固化劑、增韌劑、無機粉末填料等組成，對于該體系的黏度、反應(yīng)活性、適用期、放熱量等都需要在配方、工藝、鑄件尺寸結(jié)構(gòu)等方面作全面的設(shè)計，做到綜合平衡。其影響因素主要有以下。

    （1）黏度   從容易澆鑄和脫去氣泡的角度來考慮環(huán)氧樹脂澆鑄料的黏度要越小越好，通常操作時黏度高達40Pa·s時，便無法澆入模具，但環(huán)氧樹脂澆鑄料中填料是必須加入的，因為它是提高環(huán)氧樹脂固化物的硬度、熱導(dǎo)率，降低線膨脹系數(shù)，降低產(chǎn)品成本的主要手段。如果澆鑄料黏度太小，填料就容易發(fā)生沉淀。當(dāng)填料嚴(yán)重沉淀時，固化物呈不均勻狀態(tài)，在冷熱交變中就會發(fā)生開裂。從大量的實驗中得出經(jīng)驗數(shù)據(jù)，環(huán)氧樹脂澆注料凝膠臨界時，硅微粉填料就不可能發(fā)生沉淀了，此時的黏度在85Pa·s左右。

    （2）反應(yīng)活性和適用期   環(huán)氧樹脂澆鑄件都希望無氣泡、氣隙和裂紋存在，導(dǎo)致殘留氣泡和氣隙的原因是大量填料的加入帶人了空氣及樹脂中低分子量揮發(fā)物的存在。后一個原因可以在樹脂制造中排除。前一個問題可以在澆鑄工藝中用延長真空脫泡時間來解決。

    氣泡上升速度和粒子沉降速度可以用斯托克斯公式表示：

 

 

    式中  U———粒子沉降速度；

          g———重力加速度；

          d_p———粒子密度（這里是指空氣密度為0）；

          d_g———澆鑄料液體密度；

          D———氣泡直徑；

          η———澆鑄料黏度。

    從上式可以得出，若要去除澆鑄料中的氣泡，澆鑄料應(yīng)保持較長時間的低黏度。用抽真空的方法來擴大氣泡的直徑以加快脫泡的速度，所以要求澆鑄料的反應(yīng)活性在脫泡溫度下很低，有較長的適用期。

    反應(yīng)活性大的酸酐和環(huán)氧樹脂起固化反應(yīng)時必然放熱量大，局部過熱就會造成澆注件中保留熱應(yīng)力，有可能造成裂紋或形成樹脂與工件的界面氣隙，同時環(huán)氧樹脂的活性和殘留堿含量也是影響因素。因此在選擇酸酐時，應(yīng)注意酸酐基的含量和盡可能小的游離酸的品種。此外澆鑄溫度也是適用期的主要影響因素。反應(yīng)速度可用下列公式表示：

 

 

    式中   K———反應(yīng)速度；

           K₀———頻率因素；

           E₁———反應(yīng)速度所表現(xiàn)的活化能；

           R———氣體常數(shù)；

           T———絕對溫度。

    環(huán)氧樹脂澆鑄料在某一溫度下隨著時間的延續(xù)，固化反應(yīng)的深入，黏度將增大，其規(guī)律遵循以下公式：

 

 

    式中   K———反應(yīng)速度；

           η_t———時間t時的澆鑄料黏度；

           T———澆鑄料反應(yīng)的時間；

           η₀———澆鑄料初始黏度。

    從以上兩個公式中可知：樹脂和固化劑的活性是澆鑄料適用期的主要影響因素。

    環(huán)氧樹脂和酸酐的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此要控制模內(nèi)的放熱溫度，就得降低初始固化溫度，并加入一定量的粉末填料以增大澆鑄料的熱導(dǎo)率，同時盡可能地減薄澆鑄厚度，這對消除或減少熱應(yīng)力是極有效的。

    環(huán)氧樹脂-酸酐體系在固化反應(yīng)的同時，體積開始收縮，到達開始凝膠時，如果沒有澆鑄料來做充分補充，就會因體積收縮有氣隙和內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，因此此時進行加壓凝膠（PC）對消除上述弊病很有效。

    環(huán)氧樹脂澆鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力另一滾主要的原因是固化物與金屬嵌件、包封件的膨脹系數(shù)不同造成的，特別是在界面處，而消除和降低澆鑄固化物的潛性內(nèi)應(yīng)力是提高鑄件抗開裂性的重要措施。

    為了提高澆鑄件的各項性能可以成用以下配方設(shè)計方案。提高耐熱性，可以通過摻混提高交聯(lián)密度的樹脂體系；為了改善樹脂的耐開裂性，配方中可選用長碳鏈的脂肪酸酐（如聚壬二酸酐等）以及特殊的填料等。

    由于電氣絕緣澆鑄件中都鑲嵌著銅、鋁導(dǎo)體、線圈、鐵芯等，環(huán)氧樹脂和上述金屬的膨脹系數(shù)不同，如果配方和工藝設(shè)計、操作不當(dāng)?shù)脑?，澆鑄件內(nèi)部就會有應(yīng)力存在最后導(dǎo)致開裂。此外一旦固化反應(yīng)控制不當(dāng)或填料粒度分布不均，會造成環(huán)氧樹脂固化物體積收縮，產(chǎn)生孔隙、氣泡，這會降低耐漏電痕跡性。

 

 

    真空澆鑄應(yīng)用最典型的實例是制造SF₆斷路器的拉桿和絕緣筒，它們除了要求具有高絕緣性能和抗腐蝕性外，還要承受沖擊負(fù)荷和十幾噸拉力下澆鑄件不分層、不開裂。

    作為電氣絕緣澆鑄用的環(huán)氧樹脂組成見表1-2。

 

 

    LW-200kV六氟化硫高壓電器的提升桿環(huán)氧澆鑄件配方及制品性能見表1-3和表1-4。

 

 

 

 

    環(huán)氧樹脂澆鑄的干式變壓器由于具有難燃、不爆、不污染環(huán)境、體積小、質(zhì)量輕、運行噪聲小等優(yōu)點，在高層建筑、車站、機場、地鐵等人口密集處已獲得廣泛的應(yīng)用。薄絕緣型干式變壓器在我國產(chǎn)量最大，它的絕緣結(jié)構(gòu)采用玻璃纖維方格布或玻璃纖維毛氈作填料，經(jīng)高真空除濕脫氣，在模具中用環(huán)氧樹脂真空澆鑄成型。澆鑄好的線圈機械強度高，耐熱循環(huán)和熱沖擊性能好，不易開裂，由于絕緣層?。▋H1～2mm），散熱好，變壓器中填充物的80%是玻璃纖維，具有較好的阻燃性。它要求澆鑄料黏度低，能浸透玻璃纖維，揮發(fā)分低，使用期長，固化產(chǎn)物韌性好。

    我國以前采用美國3M公司的配套環(huán)氧澆鑄料，據(jù)報道，目前已研制成功干式變壓器專用料。它們的主要成分為樹脂組分：E-51環(huán)氧樹脂和增韌劑按比例配制而成（稱為FM-06樹脂）；固化劑組成：由桐油酸酐和甲基四氫苯酐配制而成。FM-06樹脂組分指標(biāo)見表1-5。

 

 

    這種專用料與瑞士Ciba公司料的性能對比見表1-6。

 

 

    國內(nèi)外幾種薄絕緣干式變壓器環(huán)氧澆鑄料性能對比見表1-7。

    從表1-6和表1-7性能測試結(jié)果可見，我國干式變壓器專用澆鑄材料與國外水平相當(dāng)，可滿足使用要求。

 

 

 

 

    環(huán)氧樹脂絕緣澆鑄料在其他電氣裝備中也有著十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。詳見表1-8。