环网供电以其供电稳定性、安全可靠性和经济性,在电网中得到广泛应用。传统环网柜接地刀闸封闭在SF6气箱内,因为断口不可见而易发生误合地刀事故。许继(厦门)智能电力设备股份有限公司设计了一种地刀外置的RX3型环网柜,使得接地断口可见,也减小了气箱体积及SF6用量。本论文主要围绕12k V RX3型环网柜地刀外置及其绝缘附件伞裙套管进行仿真分析和结构设计改良。通过仿真分析和测试试验,提出了降低外置地刀空气域和伞裙套管电场峰值的改良方案,使电场分布更加均匀、绝缘性能更强。并对最优改良方案进行了试验验证。本文研究内容如下:(1)外置地刀及伞裙套管设计与电场分析。针对地刀外置的情况,设计了一款结合地刀静触头的电缆进出线套管。为了增强外置地刀绝缘性能,该套管在原有标准套管基础上设计了伞裙结构。利用有限元软件ANSYS绘制了伞裙套管在不同电压下的电场分布图,分析了地刀静触头与空气接触面电场值、静触头与环氧树脂绝缘材料接触面电场值和套管最大电场值随电压变化趋势。(2)伞裙套管高压试验。针对初次设计的伞裙套管模型,搭建试验平台,对内部嵌件分全网、不带网、半网等三类共8种伞裙套管样品进行了工频耐压试验。测试结果表明,伞裙套管不带网样品和带半网样品测试时起始放电电压为10k V,不合格。伞裙套管内部嵌件为全网时最低放电起始电压为25k V,与仿真结果基本相符。(3)外置地刀及伞裙套管结构优化。结合对原模型电场分布的分析,提出了三种改善电场的方案并对各方案进行了电场分析。根据仿真结果确定了外置地刀及伞裙套管的最优方案。对优化方案进行试验检测,试验结果表明优化后的套管模型可以达到国家标准要求的局部放电标准和耐压标准,能应用于RX3型环网柜中。