一、电气元件优化选型
（一）真空断路器具有灭弧能力强、体积小、寿命长等优势，是实现矿安高压开关柜小型化的核心元件。其采用真空作为灭弧介质，触头开距小，能够有效缩小断路器自身的体积。在 10kV 矿安高压开关柜中应用真空断路器，相比传统的油断路器，可使断路器的整体尺寸减少 30% - 40% 。此外，真空断路器的操动机构也在不断创新，永磁操动机构凭借结构简单、可靠性高、动作迅速等特点，进一步减小了断路器的空间占用，为开关柜小型化设计创造了有利条件 。
（二）环氧树脂浇注式互感器
环氧树脂浇注式互感器将一次绕组和二次绕组用环氧树脂真空浇注成型，具有绝缘性能好、体积小、重量轻的特点。与传统的油浸式互感器相比，其体积可缩小 50% 左右，且无需考虑油的泄漏和防火问题，更加适合在空间有限的矿安高压开关柜中使用 。同时，环氧树脂的绝缘性能稳定，能够在井下潮湿、多尘的恶劣环境中可靠运行，为开关柜的小型化和安全运行提供保障 。
（三）复合绝缘母线
复合绝缘母线采用环氧树脂等高分子材料作为绝缘层，包裹在铜或铝导体表面。相比传统的空气绝缘母线，复合绝缘母线的绝缘性能更好，可有效缩小相间距离和对地距离。在满足相同绝缘要求的情况下，使用复合绝缘母线可使开关柜的柜体宽度减少 20% - 30% 。此外，复合绝缘母线还具有抗污秽、防潮、防腐蚀等优点，能够适应矿山井下复杂的环境条件 。
二、结构设计创新
（一）模块化设计
采用模块化设计理念，将矿安高压开关柜分解为多个功能独立的模块，如断路器模块、母线模块、电缆室模块等。每个模块在工厂内完成组装和调试，现场安装时通过标准化接口进行拼接。模块化设计不仅便于生产和运输，还能有效减少开关柜的整体体积。通过合理优化模块布局，可使开关柜的结构更加紧凑，空间利用率提高 20% - 30% 。同时，模块化设计也方便了后期的维护和检修，某个模块出现故障时，可快速进行更换，减少停电时间 。
（二）立体式布局
改变传统的平面式布局方式，采用立体式布局。将母线室布置在开关柜的上方，断路器室和电缆室分别布置在中间和下方，通过垂直母线实现各室之间的电气连接。立体式布局充分利用了开关柜的垂直空间，在相同的占地面积下，可使开关柜的内部空间得到更有效的利用，从而实现小型化设计 。此外，立体式布局还能减少电气元件之间的水平连接距离，降低母线的长度和损耗，提高开关柜的电气性能 。
（三）紧凑型隔室设计
优化开关柜各隔室的结构，采用紧凑型设计。通过合理设计隔室的分隔板、绝缘支撑件等部件，在保证绝缘性能和安全距离的前提下，限度地缩小隔室的尺寸。例如，采用绝缘隔板替代部分金属隔板，既满足了绝缘要求，又减少了隔板的厚度；优化绝缘支撑件的结构，使其在提供可靠支撑的同时，占用更少的空间 。紧凑型隔室设计可使开关柜的整体体积进一步减小，提高开关柜的紧凑性和小型化程度 。
三、绝缘技术改进
（一）固体绝缘技术
固体绝缘技术是实现矿安高压开关柜小型化的重要技术手段。采用环氧树脂、硅橡胶等固体绝缘材料，对电气元件进行全绝缘封装。固体绝缘材料具有绝缘性能优异、不受环境因素影响等优点，可有效缩小电气元件之间的绝缘距离。例如，将真空断路器的触头、导电回路等部件用环氧树脂进行浇注封装，形成全绝缘结构，可使断路器的体积大幅减小，同时提高其可靠性和安全性 。此外，固体绝缘技术还能减少开关柜内部的电场不均匀性，降低局部放电的风险 。
（二）复合绝缘技术
复合绝缘技术是将不同性能的绝缘材料组合使用，充分发挥各材料的优势，提高绝缘性能。例如，在母线绝缘设计中，采用硅橡胶外套与环氧树脂内芯相结合的复合绝缘结构。硅橡胶具有良好的耐候性和憎水性，能够有效防止污秽和潮湿对绝缘性能的影响；环氧树脂则具有较高的机械强度和绝缘强度，为母线提供可靠的绝缘支撑 。复合绝缘技术可在保证绝缘性能的前提下，进一步缩小绝缘距离，实现开关柜的小型化设计 。
（三）绝缘结构优化设计
通过对绝缘结构进行优化设计，提高绝缘效率。采用电场仿真软件对开关柜内部的电场分布进行分析，根据分析结果优化绝缘部件的形状和尺寸，使电场分布更加均匀，降低局部电场强度 。例如，对绝缘子的伞裙形状、尺寸进行优化设计，可提高绝缘子的爬电距离和污闪电压；对触头盒的结构进行优化，可改善触头部位的电场分布，提高绝缘性能 。绝缘结构的优化设计能够在不增加绝缘材料用量的情况下，提高绝缘性能，为开关柜小型化设计提供支持 。
四、散热技术提升
（一）高效散热材料应用
选用高效散热材料，如高导热系数的金属材料（铜、铝）和散热复合材料，提高开关柜的散热能力。在柜体设计中，增加散热筋片或散热孔，增大散热面积。同时，采用散热涂料，如纳米散热涂料，涂覆在柜体表面，可提高柜体的散热效率 。例如，在开关柜的母线室和断路器室等发热部位，采用高导热系数的铝型材作为散热部件，配合散热筋片和散热涂料，可有效降低设备的运行温度，保证在小型化设计的情况下，设备仍能可靠运行 。
（二）优化散热结构设计
优化开关柜的散热结构，采用合理的通风方式。例如，采用自然通风与强制通风相结合的方式，在柜体底部设置进风口，顶部设置出风口，利用热空气上升的原理实现自然通风；同时，在关键发热部位安装散热风扇，进行强制通风 。通过优化通风路径，减少通风阻力，提高通风效率。此外，还可采用热管散热技术，将发热部件的热量快速传递到柜体外部，有效降低设备温度 。优化后的散热结构能够在开关柜体积减小的情况下，保证良好的散热效果，设备正常运行 。
（三）智能散热控制技术
引入智能散热控制技术，根据开关柜内部的温度变化自动调节散热设备的运行状态。通过安装温度传感器，实时监测开关柜内部各部位的温度。当温度低于设定阈值时，散热风扇停止运行，减少能耗；当温度超过设定阈值时，散热风扇自动启动，并根据温度高低调节转速，实现散热的智能化控制 。智能散热控制技术不仅能够提高散热效率，还能降低开关柜的运行能耗，延长散热设备的使用寿命 。
