高海拔對(duì)電氣設(shè)備的影響

1、海拔高度對(duì)電氣產(chǎn)品的影響隨著海拔高度的增加，大氣的壓力下降，空氣密度和濕度相應(yīng)地減少，其特征為：a、空氣壓力或空氣密度較低；b、空氣溫度較低，溫度變化較大；c、空氣絕對(duì)濕度較?。籨、大陽(yáng)輻射照度較高；e、降水量較少；f、年大風(fēng)日多；g、土壤溫度較低，且凍結(jié)期長(zhǎng)。這些特 征對(duì)電工產(chǎn)品性能有下面四大影響規(guī)律，列出如下：1 、空氣壓力或空氣密度降低的影響1 ）對(duì)絕緣介質(zhì)強(qiáng)度的影響空氣壓力或空氣密度的降低，引起外絕緣強(qiáng)度的降低。在海拔至5000m 范圍內(nèi)，每升高 1000m ，即平均氣壓每降低7.710.5kPa, 外絕緣強(qiáng)度降低8%13%.2）對(duì)電氣間隙擊穿電壓的影響對(duì)于設(shè)計(jì)定型的產(chǎn)品,由于其電氣間

2、隙已經(jīng)固定,隨空氣壓力的降低,其擊穿電壓也下降.為了保證產(chǎn)品在高原環(huán)境使用時(shí)有足夠的耐擊穿能力,必須增大電氣間隙.高原用電工產(chǎn)品的電氣間隙可按下表進(jìn)行修正.3）對(duì)電暈及放電電壓的影響a 、 高海拔低氣壓使高壓電機(jī)的局部放電起始電壓降低，電暈起始電壓降低，電暈腐蝕嚴(yán)重；b 、高海拔低氣壓使電力電容器內(nèi)部氣壓下降，導(dǎo)致局部放電起始電壓降低；c、高海拔低氣壓使避雷器內(nèi)腔電壓降低，導(dǎo)致工頻放電電壓降低。4）對(duì)開(kāi)關(guān)電器滅弧性能的影響空氣壓力或空氣密度的降低使空氣介質(zhì)滅弧的開(kāi)關(guān)電器滅弧性能降低，通斷能力下降和電壽命縮短。a）、直流電弧的燃弧時(shí)間隨海拔升高或氣壓降低而延長(zhǎng)；b）、直流與交流電弧的飛弧距離隨海

3、拔升高或氣壓降低而增加。5 ）對(duì)介質(zhì)冷卻效應(yīng)，即產(chǎn)品溫升的影響空氣壓力或空氣密度的降低引起空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)的降低。對(duì)于以自然對(duì)流、強(qiáng)迫通風(fēng)或空氣散熱器為主要散熱方式的電工產(chǎn)品，由于散熱能力的下降，溫升增加。在海拔至5000m范圍內(nèi)，每升高1000m ，即平均氣壓每降低7.710.5kPa, 溫升增加3%10%.a 、靜止電器的溫升隨海拔升高的增高率，每100m 一般在 0.4K 以內(nèi),但對(duì)高發(fā)熱電器,如電爐、電阻器、電焊機(jī)等電器，溫升隨海拔升高的增高率，每100m 達(dá)到 2K 以上。b 、電力變壓器溫升隨海拔的增高與冷卻方式有關(guān)，其增加率每100m 為：油浸自冷，額定溫升的 0.4% ；干式自

4、冷,額定溫升的0.5%；油浸強(qiáng)迫風(fēng)冷，額定溫升的0.6% ；干式強(qiáng)迫風(fēng)冷 , 額定溫升的1.0% ；c、電機(jī)的溫升隨海拔升高的增高率每100m為額定溫升的1%。6 ）對(duì)產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)和密封的影響a 、引起低密度、低濃度、多孔性材料（例如：電工絕緣材料、隔熱材料等）的物理和化學(xué)性質(zhì)的變化；b 、潤(rùn)滑劑的蒸發(fā)及塑料制品中增塑劑的揮發(fā)加速；c、由于內(nèi)外壓力差的增大，氣體或液體易從密封容器中泄漏或泄露率增大，有密封要求的電工產(chǎn)品，間接影響到電氣性能；d 、引起受壓容器所承受壓力的變化，導(dǎo)致受壓容器容易破裂。7 、空氣溫度降低及溫度變化（包括日溫差）增大的影響1 ）高原環(huán)境空氣溫度對(duì)產(chǎn)品溫升的補(bǔ)償平均空氣

5、溫度和最高空氣溫度均隨海拔升高而降低，電工絕緣材料的熱老化壽命決定于平均空氣溫度。高原環(huán)境空氣溫度的降低可以部分或全部補(bǔ)償因氣壓降低而引起電工產(chǎn)品運(yùn)行中溫升的增加。環(huán)境空氣溫度的補(bǔ)償值為0.5K/hm 。2 ）日溫差或溫度變化對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響龜裂， 密封結(jié)構(gòu)容易高原空氣溫度的日溫差大。較大的溫度變化使產(chǎn)品外殼容易變形、破裂。3 、空氣絕對(duì)濕度減小的影響1 ）、絕對(duì)濕度對(duì)外絕緣強(qiáng)度的影響平均絕對(duì)濕度隨海拔升高而降低。絕對(duì)濕度降低時(shí)，電工產(chǎn)品的外絕緣強(qiáng)度降低，因此要考慮工頻放電電壓與沖擊閃絡(luò)電壓的濕度修正。濕度修正以零海拔時(shí)的平均絕對(duì)濕度：11g/m3 為基準(zhǔn)， 具體修正按GB311.2 中有關(guān)規(guī)

6、定。 2 ）、絕對(duì)濕度對(duì)電機(jī)換向及炭刷磨損的影響絕對(duì)濕度的降低使換向器電機(jī)的換向火花增大，同時(shí)使電機(jī)炭刷的磨損率增加。4、太陽(yáng)輻射照度，包括紫外線輻射照度增加的影響2 ）高原熱輻射增加的影響海拔 5000m 時(shí)最大太陽(yáng)輻射度為低海拔時(shí)相應(yīng)值的1.25 倍， 熱輻射對(duì)物體起加熱作用。對(duì)于戶外用電工產(chǎn)品，太陽(yáng)熱輻射的增加引起較大的表面附加溫升，降低有機(jī)絕緣材料的材質(zhì)性能，使材料變形，產(chǎn)生機(jī)械熱應(yīng)力等影響。3 ）高原紫外線輻射增加的影響紫外線輻射照度隨海拔升高的增加率比太陽(yáng)總輻射照度的增加率大得多，海拔3000m時(shí)已達(dá)低海拔時(shí)相應(yīng)值的2 倍。紫外線引起有機(jī)絕緣材料的加速老化，使空氣容易電離而導(dǎo)致外絕

7、緣強(qiáng)度和電暈起始電壓降低。從上述四大影響看出，高、 低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備使用在高原環(huán)境上的設(shè)計(jì)應(yīng)該減低這些影響， 提高絕緣配合，同時(shí)增大電氣間隙，在選擇材料上和器件上綜合考慮，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇高原型器件入手，解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，其主要實(shí)現(xiàn)手段就是要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)層面考慮。高海拔對(duì)電氣設(shè)備主要的影響是絕緣和溫升兩方面?？梢詮膬蓚€(gè)方面思考：1 、海拔高了后，容易放電，因此絕緣等級(jí)要升高。由于空氣稀薄，對(duì)于空氣冷卻的部件散熱降低，因此要降低功率使用，這個(gè)要根據(jù)具體的海拔和散熱條件進(jìn)行計(jì)算。對(duì)不同的電氣設(shè)備影響的側(cè)重點(diǎn)不同，因此設(shè)計(jì)時(shí)側(cè)重點(diǎn)不同。一、高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備海拔升高，氣壓降低，空氣的絕緣強(qiáng)度減弱，使電器外絕

8、緣降低而對(duì)內(nèi)絕緣影響很小。由于設(shè)備的出廠試驗(yàn)是在正常海拔地點(diǎn)進(jìn)行的，因此，根據(jù)IEC 出版物 694 對(duì)于開(kāi)關(guān)設(shè)備以其額定工頻耐壓值和額定脈沖耐壓值來(lái)鑒定絕緣能力，對(duì)于使用地點(diǎn)超過(guò)1000M 以上時(shí)，應(yīng)作適當(dāng)?shù)男Ｕ?duì)于 10KV開(kāi)關(guān)柜來(lái)說(shuō)，其額定電壓為 12KV;額定工頻耐壓值（有效值）為 32KV （對(duì)隔離距離）和28KV （各相之間及對(duì)地）；額定脈沖耐壓值（峰值）為85KV（對(duì)隔離距離）和75KV （各相之間及對(duì)地）。而隨著海拔的升高，空氣密度降低，散熱條件變差，會(huì)使高壓電器在運(yùn)行中溫升增加，但空氣溫度隨海拔高度的增加而逐漸降低，基本可以補(bǔ)償由海拔升高對(duì)電器溫升的影響。但對(duì)于閥式避雷器來(lái)

9、說(shuō)，情況就較為復(fù)雜。由于避雷器自身并不密封，其閥片的間距不可調(diào)，因此其火花間隙的放電電壓易受空氣密度的影響，所以應(yīng)向設(shè)備廠商注明海拔高度，或使用高壓型閥式避雷器。二、干式變壓器環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于以上兩個(gè)因素有著明確的校正方法。根據(jù) GB6450 ） 干式變壓器中第3.2.3 條和 4.2 條的規(guī)定，對(duì)于在超過(guò)1000M 海拔處運(yùn)行，并在正常海拔進(jìn)行試驗(yàn)的變壓器，其溫升限值應(yīng)相應(yīng)遞減，超過(guò)1000M 海拔部分以第500M 為一級(jí)，溫升限值接自冷變壓器2.5% 、 風(fēng)冷變壓器5%減小； 額定短時(shí)工頻耐受電壓值同時(shí)增加6.25% 。三、低壓電氣設(shè)備對(duì)于低壓電氣設(shè)備，情況要稍好一些。根據(jù)

10、JB/Z0103-11 標(biāo)準(zhǔn)及科研部門的調(diào)查研究，現(xiàn)有普通型低壓電器在高原地區(qū)的使用如下：1 、溫度：現(xiàn)有一般低壓電器產(chǎn)品，使用于高原地區(qū)時(shí)，其動(dòng)、靜觸頭和導(dǎo)電體以及線圈等部分的溫度隨海拔高度的增加而遞增。其溫升遞增率為海拔每升高100M ，溫升增加0.1-0.5K,但大多數(shù)產(chǎn)品均小于 0.4K。而高原地區(qū)氣溫隨海拔高度的增加而降低，其遞減率為海拔每升高100M ，氣溫降低足夠補(bǔ)償由海拔升高對(duì)電器溫升的影響。因此，低壓電器的額定電流值可以保持不變，對(duì)于連續(xù)工作的大發(fā)熱量電器，可適當(dāng)降低電源等級(jí)使用。2 、絕緣耐壓：普通型低壓電器在海拔2500 米時(shí)仍有60% 的耐壓裕度，且通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)常用繼電器

11、與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等的試驗(yàn)表明，在海拔4000M 及以下地區(qū)，均可在其額定電壓下正常運(yùn)行。3 、動(dòng)作特性：海拔升高時(shí)，雙金屬片熱繼電器和熔斷器的動(dòng)作特性有少許變化，但在海拔4000M 下時(shí)，均在其技術(shù)條件規(guī)定的特性曲線"帶 "范圍內(nèi) RTO 等國(guó)產(chǎn)常用熔斷器的熔化特性最大偏差均在容許偏差的50% 以內(nèi)。而國(guó)產(chǎn)常用熱繼電器的動(dòng)作穩(wěn)定性較好，其動(dòng)作時(shí)間隨海拔升高有顯著縮短，根據(jù)不同的型號(hào)，分別為正常動(dòng)作時(shí)間和40%-73% 。也可在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)電流整定值，使其動(dòng)作特性滿足要求。通過(guò)對(duì)低壓熔斷器非線性的環(huán)境溫度對(duì)時(shí)間-電流特性曲線研究表明，熔體的載流能力在同樣的較小的過(guò)載電流倍數(shù)情況下（即輕過(guò)載）熔斷時(shí)間隨環(huán)境