针对低压开关柜中绝缘材料如何设计选型进行了阐述。从低压开关柜与绝缘材料密切相关的几个重要性能出发进行分析，首先介绍耐压性能对绝缘材料选择的影响，比如绝缘电压、暂时过电压、瞬态过电压等；其次介绍耐热性能对绝缘材料选择的影响，比如长期耐热温度、短时耐热温度等；最后介绍电动力、原材料类型、加工工艺性、环保要求等对绝缘材料设计选型的影响。
低压开关柜广泛应用于配电、照明和电机控制等电能转换和控制场合，影响着国民经济和生活的各个方面。低压开关柜里安装了许多电气元件和发热零部件（例如铜母线、绝缘导线等），为防止过压或过热引起的停电、停工甚至伤人、火灾等事故，除了选择质量优良的电气元件外，低压开关柜内部合理的结构设计和合理的原材料选择至关重要。优秀的结构设计不仅会充分考虑所有内装元器件和所有载流部件的散热、强度、绝缘、各种防护、耐压等性能，还会充分考虑机械应力、电气应力、热应力和环境压力等因素造成的不利影响，从而保障低压开关柜安全可靠运行。
此外，绝缘材料的设计选型也与低压开关柜的性能密切相关，本文将对此进行阐述，并结合应用案例进行分析，希望能给同行带来一些启发。
1 耐压性能的要求对
绝缘材料选择的影响
电气设备运行时，在正常使用条件下承受的是工作电压，由于系统电压的不稳定性以及系统外部的影响，电气设备还会承受各种过电压，例如暂时过电压、操作过电压、雷击过电压等，如果电压过高，就有可能造成绝缘材料的击穿。因此，电气设备需要具备耐受上述各种电压的能力。
通常，设备的绝缘电压应等于或大于所在系统的工作电压。绝缘电压是选择工频耐受电压和爬电距离要参考的电压值。施加工频耐受电压可以衡量电路耐受暂时过电压的能力，施加冲击耐受电压可以衡量其耐受瞬态过电压的能力。
在低压系统中，常见的工作电压为400 V，A、B、C三相，当过电压类别为Ⅳ类（即电源进线点水平）时，国家标准规定的额定冲击耐受电压为6 kV。A、B、C三相母线系统通常选择铜排，由绝缘件支撑，如图1所示。图中灰色表示绝缘支撑件，红色表示导体——铜排。a为电气间隙（即两个导体之间的最短直线距离），b为爬电距离（即两个导体之间沿绝缘材料表面的最短距离）。任何情况下，爬电距离都不应小于相应的最小电气间隙，即b≥a。
最小电气间隙由所在系统的额定冲击耐受电压决定。比如，当额定冲击耐受电压为6 kV时，电气间隙最小为5.5 mm，即a≥5.5 mm。低压开关柜的产品标准《低压成套开关设备和控制设备 第1部分：总则》（GB/T 7251.1—2013）的10.9.3.5条规定，如果电气间隙达到了标准规定的最小电气间隙的1.5倍，则可以免除冲击耐受电压试验，只需用测量的方法进行电气间隙的验证即可。
最小爬电距离由额定绝缘电压、环境污染等级和材料组别三者共同确定。例如，在额定绝缘电压为690 V、环境污染等级为3、材料组别为Ⅱ的条件下，最小爬电距离为9 mm；而材料组别为Ⅲa的条件下，最小爬电距离为10 mm。由此可以看出，材料组别越高，需要的最小爬电距离越小，结构可以设计得越紧凑。
材料组别分类如表1所示[1]。
注：CTI是相比电痕化指数的英文名称第一个字母的缩写，是固体绝缘材料能经受住50滴规定的试验溶液而不出现电痕化的最大电压值，单位为伏特[1]。
在进行结构设计时，A、B、C三相导体间要保持一定的电气间隙和爬电距离，否则会被击穿，造成短路甚至火灾等事故。因为电气间隙a最小要求为5.5 mm，爬电距离b最小要求为9 mm（假设选择材料组别为Ⅱ）。为了同时满足最小a和最小b的要求，要么将电气间隙放大到9 mm，要么将灰色的绝缘材料的表面由平面设计改为凸起表面设计，以增加爬电距离到9 mm，如图2（b）所示，蓝色部分相加为爬电距离。如果选择电气间隙≥1.5×5.5=8.25 mm，那么就可以免做冲击耐受电压的试验。因此，选择电气间隙≥9 mm，则同时可以满足最小爬电距离的要求，还可以免做冲击耐受电压的试验。在实际结构设计时，要从整体出发多方权衡到底选择多大尺寸。
