高原型高壓電工產(chǎn)品幾種高海拔試驗(yàn)方法的探討

1、高原型高壓電工產(chǎn)品幾種高海拔試驗(yàn)方法的探討 摘要：介紹我國對(duì)高原型電工產(chǎn)品的幾種試驗(yàn)方法，不同的試驗(yàn)方法的特點(diǎn)、差別及不同方法下產(chǎn)生的試驗(yàn)結(jié)果差距的可能原因。 關(guān)鍵詞：高海拔 試驗(yàn)方法 電工產(chǎn)品 前言： 隨著國家“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的實(shí)施，西部經(jīng)濟(jì)開始了快速的發(fā)展，而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展總與電力息息相關(guān)。同時(shí)，由于西部有相當(dāng)多的高海拔地區(qū)，所以高海拔地區(qū)電力設(shè)備的安全是保障西部經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的必要前提。而保證高海拔地區(qū)電力設(shè)備的安全首先得保證對(duì)進(jìn)入高海拔地區(qū)的電力設(shè)備必須進(jìn)行高海拔試驗(yàn)。 1.高海拔特殊環(huán)境條件對(duì)高原型高壓電工產(chǎn)品的影響 1.1 高海拔環(huán)境條件對(duì)高壓電工產(chǎn)品外絕緣的影響 在研究用空氣做外絕緣

2、的高壓電工產(chǎn)品中，我們不能忽略空氣中的自由電荷，這些電荷（離子）由宇宙輻射和太陽活動(dòng)引起。隨著海拔的升高，由于空氣中離子漂移而產(chǎn)生的離子電導(dǎo)會(huì)隨著海拔高度的升高而增加，而高度增加時(shí)大氣的密度減少了，結(jié)果促使離子數(shù)增加，而且它們的自由行程變長。當(dāng)達(dá)到足夠的高度時(shí)，電導(dǎo)就會(huì)高到使大氣層成為類似于導(dǎo)體的電離層。這也就是隨著海拔的升高電工產(chǎn)品外絕緣性能下降的原因。 1.2 高海拔環(huán)境條件對(duì)高壓電工產(chǎn)品溫升的影響 隨著海拔的升高，氣壓降低，以空氣對(duì)流和傳導(dǎo)方式散熱的高壓電工產(chǎn)品的散熱效率降低，影響冷卻效果，致使產(chǎn)品溫升升高。 2.高海拔試驗(yàn)的幾種方法 目前，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，我國對(duì)高原型電工產(chǎn)品電氣性能試驗(yàn)

3、方法有如下幾種：第一：在高海拔自然環(huán)境條件下對(duì)電工產(chǎn)品電氣性能進(jìn)行試驗(yàn)；第二：在人工模擬高海拔環(huán)境條件下對(duì)電工產(chǎn)品電氣性能進(jìn)行試驗(yàn)；第三：利用高海拔修正系數(shù)對(duì)電工產(chǎn)品電氣性能進(jìn)行試驗(yàn)。 3.幾種試驗(yàn)方法的特點(diǎn) 第一種試驗(yàn)方法的特點(diǎn)為：在高海拔自然環(huán)境條件下試驗(yàn)結(jié)果比較接近真實(shí)，電工產(chǎn)品試驗(yàn)環(huán)境條件接近電工產(chǎn)品使用的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件。但在高海拔自然環(huán)境下，所需試驗(yàn)的設(shè)備條件難以滿足，如需進(jìn)行試驗(yàn)，需大規(guī)模的搬運(yùn)設(shè)備，故試驗(yàn)進(jìn)行比較困難，且耗費(fèi)大，經(jīng)濟(jì)性差。第二種試驗(yàn)方法的特點(diǎn)為：環(huán)境真實(shí)性次于第一種，但通過高海拔試驗(yàn)室多參數(shù)的調(diào)整，電工產(chǎn)品試驗(yàn)環(huán)境條件基本接近于自然環(huán)境條件，另外，此種方法比第一種方

4、法更經(jīng)濟(jì)，高效。第三種試驗(yàn)方法的特點(diǎn)為：電工產(chǎn)品試驗(yàn)環(huán)境條件與電工產(chǎn)品所使用的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件嚴(yán)重不符。其試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況有差距。 4.試驗(yàn)結(jié)果的差別 4.1 第一、二種方法得出的試驗(yàn)結(jié)果較接近于真實(shí)； 4.2第三種方法得出的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果有差距，具體表現(xiàn)為：我們?cè)诟吆０文M試驗(yàn)室進(jìn)行的眾多試驗(yàn)來看，許多生產(chǎn)商在生產(chǎn)當(dāng)?shù)乩酶吆０涡拚禂?shù)對(duì)其試品進(jìn)行試驗(yàn)合格后，此試品在高海拔試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)不合格現(xiàn)象，并且此現(xiàn)象較為普遍。 從數(shù)據(jù)結(jié)果上來看，不同的電工產(chǎn)品依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求通過修正系數(shù)修正后能達(dá)到同樣的技術(shù)參數(shù)要求值，但在高海拔模擬試驗(yàn)室試驗(yàn)時(shí)能夠達(dá)到的技術(shù)參數(shù)不一樣，也即數(shù)據(jù)具有分散性。 例如

5、：同是額定電壓為12 kv環(huán)網(wǎng)柜和中置柜，利用修正系數(shù)試驗(yàn)的試驗(yàn)地點(diǎn)海拔為2000m，使用海拔為3000m，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工頻耐壓值為42 kv，利用修正系數(shù)修正后的試驗(yàn)電壓值為46.62 kv，環(huán)網(wǎng)柜和中置柜都通過了46.62 kv的工頻耐壓試驗(yàn)。但在模擬3000m海拔的高海拔試驗(yàn)室內(nèi)，有的試品能通過42 kv的工頻耐壓試驗(yàn)，有的只能通過41.5kv的工頻耐壓試驗(yàn)，有的只能通過41kv甚至以下電壓值的工頻耐壓試驗(yàn)，即數(shù)據(jù)無規(guī)律。 4.3分析第三種方法得出的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果有差距的可能原因 第一：不同的試驗(yàn)設(shè)備可能誤差不一樣。第二：不同的制造廠的產(chǎn)品所留裕量有差別。比如上面的例子：有的制造廠的產(chǎn)品

6、本身在2000m海拔時(shí)能通過48kv甚至更高電壓值的工頻耐壓，所以在模擬3000m海拔的高海拔試驗(yàn)室內(nèi)能通過42 kv的工頻耐壓試驗(yàn)；有的制造廠的產(chǎn)品本身在2000m海拔時(shí)剛好能通過46.62 kv的工頻耐壓試驗(yàn)，所以在模擬3000m海拔的高海拔試驗(yàn)室內(nèi)有的出現(xiàn)不能通過42 kv的工頻耐壓試驗(yàn)，當(dāng)然有的也能通過。也即數(shù)據(jù)很分散。第三：不同的電工產(chǎn)品帶電后本身電場(chǎng)分布不一樣。從單純考慮距離絕緣的設(shè)計(jì)思想來看，同樣的絕緣距離下不同的產(chǎn)品，由于電場(chǎng)分布不一樣，耐受電壓肯定不一樣。第四：自然電場(chǎng)不一樣。自然界的電場(chǎng)的強(qiáng)度隨著時(shí)間、地點(diǎn)、天氣狀況、離地高度的變化而變化，且地形的不規(guī)則，也會(huì)引起本地區(qū)電場(chǎng)

7、變形。如：由于天氣狀況不一樣，自然電場(chǎng)分為晴天電場(chǎng)和擾動(dòng)電場(chǎng)，晴天電場(chǎng)有規(guī)則的年變化、日變化、緯度變化等。而擾動(dòng)電場(chǎng)特點(diǎn)是電場(chǎng)方向和數(shù)值上均有明顯的不規(guī)則變化。所以，由于制造廠進(jìn)行修正試驗(yàn)時(shí)的自然電場(chǎng)的不一樣，導(dǎo)致同樣的修正結(jié)果，在模擬環(huán)境下結(jié)果不一樣。同時(shí)數(shù)據(jù)也具分散性。第五：用標(biāo)準(zhǔn)修正系數(shù)試驗(yàn)與實(shí)際模擬試驗(yàn)不一樣。 大量的試驗(yàn)證明，海拔1000m以下不同海拔點(diǎn)的高壓電工產(chǎn)品外絕緣放電電壓有區(qū)別，且不是標(biāo)準(zhǔn)的線性關(guān)系。所以用試驗(yàn)地點(diǎn)海拔為基準(zhǔn)點(diǎn)的修正與真正模擬更相符。gb/t 20635-2006里的高海拔外絕緣校正系數(shù)kh =em（h-1000/8150），該公式是以1000m為基準(zhǔn)點(diǎn)。例

8、如在0m海拔和1000m海拔地點(diǎn)分別試驗(yàn)10kv高壓柜，該高壓柜使用地點(diǎn)海拔為3000m，采用該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正，不考慮實(shí)際試驗(yàn)地點(diǎn)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工頻耐壓值為42 kv，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)修正系數(shù)修正后的試驗(yàn)電壓值都為53.68 kv。在兩個(gè)地點(diǎn)試驗(yàn)的高壓柜都通過試驗(yàn)。再將該兩臺(tái)柜子放入3000m海拔的模擬環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果是在0m海拔通過修正試驗(yàn)的高壓柜不能通過3000m模擬海拔的試驗(yàn)，而1000m海拔通過修正試驗(yàn)的高壓柜能通過3000m模擬海拔的試驗(yàn)，就其原因?yàn)樵?m海拔和1000m海拔采用修正系數(shù)試驗(yàn)時(shí)，如果都以1000m為基準(zhǔn)點(diǎn)，那么試驗(yàn)結(jié)果有大的誤差。如果采用以實(shí)際試驗(yàn)地點(diǎn)海拔為基準(zhǔn)點(diǎn)或者考慮實(shí)際試驗(yàn)地點(diǎn)海拔的因數(shù)在內(nèi)。試驗(yàn)結(jié)果就更為理想。也即實(shí)際試驗(yàn)時(shí)高海拔外絕緣校正系數(shù)改為kh =em（h-h/8150）。h為產(chǎn)品使用地點(diǎn)海拔，h為試驗(yàn)海拔，實(shí)際試驗(yàn)地點(diǎn)h可為任意海拔。這樣也填補(bǔ)了在高于1000m海拔的地方試驗(yàn)時(shí)無法按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定kh =em（h-1000/8150）進(jìn)行修正的空白。 5.結(jié)束語 綜上所述，要保證高原型電工產(chǎn)品在高海拔地區(qū)的安全、可靠運(yùn)行，必須進(jìn)行高海拔試驗(yàn)，在高海拔試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)綜合考慮