
隨著海拔高度(du)(du)的增加(jia),大(da)(da)氣(qi)(qi)的壓(ya)力(li)下(xia)(xia)降(jiang),空(kong)(kong)氣(qi)(qi)密度(du)(du)和濕度(du)(du)相應地減少,其(qi)特征為:a、空(kong)(kong)氣(qi)(qi)壓(ya)力(li)或空(kong)(kong)氣(qi)(qi)密度(du)(du)較(jiao)(jiao)(jiao)低;b、空(kong)(kong)氣(qi)(qi)溫(wen)度(du)(du)較(jiao)(jiao)(jiao)低,溫(wen)度(du)(du)變化較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)(da);c、空(kong)(kong)氣(qi)(qi)絕對濕度(du)(du)較(jiao)(jiao)(jiao)小;d、大(da)(da)陽輻(fu)射照度(du)(du)較(jiao)(jiao)(jiao)高;e、降(jiang)水量較(jiao)(jiao)(jiao)少;f、年大(da)(da)風(feng)日多;g、土壤溫(wen)度(du)(du)較(jiao)(jiao)(jiao)低,且凍(dong)結期長。這些特征對電工產品性能有下(xia)(xia)面四大(da)(da)影響規律,列出如下(xia)(xia):
1、空(kong)氣(qi)壓(ya)力或空(kong)氣(qi)密度降低(di)的影(ying)響(xiang)
1)對(dui)絕緣介質強度的影響
空氣(qi)壓(ya)力或(huo)空氣(qi)密度的降低(di),引起外絕緣強(qiang)度的降低(di)。在海拔至 5000m 范圍內,每(mei)升高 1000m,即平均(jun)氣(qi)壓(ya)每(mei)降低(di) 7.7~10.5kPa,外絕緣強(qiang)度降低(di) 8%~13%.
2)對電(dian)(dian)氣間(jian)隙(xi)(xi)擊(ji)穿(chuan)電(dian)(dian)壓(ya)的影(ying)響(xiang)對于(yu)設計定型的產(chan)品(pin),由于(yu)其電(dian)(dian)氣間(jian)隙(xi)(xi)已經固定,隨空氣壓(ya)力的降(jiang)低,其擊(ji)穿(chuan)電(dian)(dian)壓(ya)也下(xia)(xia)降(jiang).為了保(bao)證產(chan)品(pin)在高原(yuan)環境(jing)使用時有足夠的耐擊(ji)穿(chuan)能力,必須增大(da)電(dian)(dian)氣間(jian)隙(xi)(xi).高原(yuan)用電(dian)(dian)工(gong)產(chan)品(pin)的電(dian)(dian)氣間(jian)隙(xi)(xi)可(ke)按下(xia)(xia)表進行修正
3)對(dui)電暈及放電電壓的(de)影響
a、高海拔低(di)氣壓(ya)使高壓(ya)電機(ji)的局部放電起始(shi)電壓(ya)降低(di),電暈起始(shi)電壓(ya)降低(di),電暈腐蝕嚴重;
b、高海拔低(di)氣壓使電(dian)(dian)力電(dian)(dian)容(rong)器內部氣壓下降(jiang),導致(zhi)局部放電(dian)(dian)起始電(dian)(dian)壓降(jiang)低(di);
c、高海拔低氣壓(ya)使避雷器內腔電(dian)(dian)壓(ya)降低,導(dao)致(zhi)工頻放電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓(ya)降低。
4)對開關電器滅(mie)弧性能的影(ying)響(xiang)
空氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)力或空氣(qi)(qi)(qi)(qi)密度的(de)(de)降低使(shi)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)介質滅(mie)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)開關電器滅(mie)弧(hu)(hu)(hu)性能(neng)降低,通斷能(neng)力下降和(he)電壽命(ming)縮短。a)、直流電弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)燃弧(hu)(hu)(hu)時間隨(sui)海拔升(sheng)高或氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)降低而延(yan)長;b)、直流與交流電弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)飛弧(hu)(hu)(hu)距離隨(sui)海拔升(sheng)高或氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)降低而增(zeng)加。
5)對(dui)介質冷卻效應,即產品溫升的(de)影響(xiang)
空(kong)(kong)氣壓力或空(kong)(kong)氣密度的降(jiang)低(di)引起空(kong)(kong)氣介質冷卻效(xiao)應的降(jiang)低(di)。對(dui)于以(yi)自然對(dui)流、強迫通風(feng)或空(kong)(kong)氣散(san)(san)熱器(qi)為主要(yao)散(san)(san)熱方式的電(dian)工產(chan)品(pin),由于散(san)(san)熱能(neng)力的下降(jiang),溫升增加。在海拔(ba)至 5000m范圍內,每(mei)升高 1000m,即平均氣壓每(mei)降(jiang)低(di) 7.7~10.5kPa,溫升增加 3%~10%.
a、 靜止電(dian)(dian)器(qi)的(de)溫升(sheng)隨(sui)海拔升(sheng)高的(de)增(zeng)高率,每 100m 一般在 0.4K 以內,但對高發熱電(dian)(dian)器(qi),如電(dian)(dian)爐、電(dian)(dian)阻器(qi)、電(dian)(dian)焊機(ji)等電(dian)(dian)器(qi),溫升(sheng)隨(sui)海拔升(sheng)高的(de)增(zeng)高率,每 100m 達到(dao) 2K 以上。
b、 電力變壓器溫(wen)升(sheng)隨海拔的(de)(de)增高(gao)與冷卻方式(shi)(shi)有關,其增加率每 100m 為:油浸(jin)自冷,額定溫(wen)升(sheng)的(de)(de) 0.4%;干式(shi)(shi)自冷,額定溫(wen)升(sheng)的(de)(de) 0.5%;油浸(jin)強迫風冷,額定溫(wen)升(sheng)的(de)(de) 0.6%;干式(shi)(shi)強迫風冷,額定溫(wen)升(sheng)的(de)(de) 1.0%;
c、 電機的(de)溫升隨海拔(ba)升高(gao)的(de)增高(gao)率每 100m 為額定溫升的(de) 1%。
6)對產品機械結構和密封的影(ying)響
a、引起低(di)密(mi)度(du)、低(di)濃度(du)、多孔性(xing)材料(例如:電工絕緣材料、隔熱材料等)的物理和化學性(xing)質的變化;
b、潤滑劑的蒸發及塑料制品中增(zeng)塑劑的揮發加(jia)速;c、由(you)于(yu)內外(wai)壓(ya)力差(cha)的增(zeng)大,氣體或(huo)液體易從(cong)密封容器中泄(xie)漏(lou)或(huo)泄(xie)露率增(zeng)大,有密封要(yao)求的電(dian)工產品,間接影響(xiang)到電(dian)氣性(xing)能;
d、引(yin)起受壓(ya)容器(qi)所(suo)承受壓(ya)力的(de)變化,導致受壓(ya)容器(qi)容易破裂。
2、空氣(qi)溫(wen)度降低及溫(wen)度變化(包括日(ri)溫(wen)差)增大的影響
1)高原環境空氣溫度對產品溫升的補償
平均空(kong)(kong)氣溫度(du)和最(zui)高空(kong)(kong)氣溫度(du)均隨海拔升高而(er)降低,電工絕(jue)緣材料的熱老化(hua)壽命(ming)決定于
平(ping)均空(kong)氣溫度(du)。高原(yuan)環(huan)境空(kong)氣溫度(du)的(de)降低可以部分或全部補(bu)(bu)償因氣壓降低而引起電工(gong)產品運(yun)行中(zhong)溫升的(de)增加。環(huan)境空(kong)氣溫度(du)的(de)補(bu)(bu)償值為 0.5K/hm。
2)日(ri)溫差或(huo)溫度變化對產品結構的影(ying)響(xiang)
高原空氣(qi)溫度(du)的(de)日溫差(cha)大。較(jiao)大的(de)溫度(du)變化使產品外殼(ke)容(rong)易變形(xing)、龜裂,密封結(jie)構(gou)容(rong)易破裂。
3、空氣絕(jue)對濕(shi)度減小的影(ying)響(xiang)
1)、絕對濕度對外絕緣強度的影響
平均(jun)絕對濕(shi)(shi)度(du)隨海拔升高(gao)而降低(di)。絕對濕(shi)(shi)度(du)降低(di)時(shi),電工(gong)產品的外(wai)絕緣強度(du)降低(di),因此要考(kao)慮工(gong)頻放(fang)電電壓與沖(chong)擊閃絡電壓的濕(shi)(shi)度(du)修正。
濕度修(xiu)正(zheng)以(yi)零海拔時(shi)的平均絕對濕度:11g/m3 為(wei)基(ji)準(zhun),具體(ti)修(xiu)正(zheng)按 GB311.2 中有關規(gui)定。
2)、絕對(dui)濕度對(dui)電機換向及(ji)炭刷磨損的影(ying)響
絕對濕度的降低使(shi)(shi)換(huan)向(xiang)器(qi)電(dian)機的換(huan)向(xiang)火花(hua)增大,同時使(shi)(shi)電(dian)機炭刷的磨損(sun)率增加。
4、太陽輻射照(zhao)度,包括(kuo)紫外線輻射照(zhao)度增加的影響
1)高原熱輻射增加的(de)影響
海拔5000m時最大太陽(yang)輻(fu)射(she)(she)度為低海拔時相應值(zhi)的(de)(de)1.25倍,熱(re)(re)輻(fu)射(she)(she)對物體起加(jia)熱(re)(re)作(zuo)用。對于戶外用電工產(chan)品,太陽(yang)熱(re)(re)輻(fu)射(she)(she)的(de)(de)增加(jia)引起較大的(de)(de)表(biao)面附(fu)加(jia)溫升,降低有機絕緣材(cai)料(liao)的(de)(de)材(cai)質性能,使材(cai)料(liao)變形,產(chan)生機械(xie)熱(re)(re)應力等影響。
2)高原紫外線輻射增加的影響
紫外線輻射照(zhao)度隨海(hai)(hai)拔(ba)升(sheng)高(gao)的(de)(de)增加(jia)率比太陽總輻射照(zhao)度的(de)(de)增加(jia)率大得多,海(hai)(hai)拔(ba) 3000m時(shi)已達低海(hai)(hai)拔(ba)時(shi)相應值的(de)(de) 2 倍。紫外線引起有機(ji)絕(jue)(jue)緣材料的(de)(de)加(jia)速老化,使空(kong)氣(qi)容易電離而(er)導致外絕(jue)(jue)緣強度和(he)電暈起始電壓降低。從上(shang)述(shu)四大影響看出,高(gao)、低壓成套(tao)開關設備(bei)使用(yong)在(zai)(zai)高(gao)原環境上(shang)的(de)(de)設計應該減低這些影響,提高(gao)絕(jue)(jue)緣配合(he),同時(shi)增大電氣(qi)間隙,在(zai)(zai)選(xuan)擇材料上(shang)和(he)器件上(shang)綜合(he)考慮,從結構設計和(he)選(xuan)擇高(gao)原型器件入手(shou),解決相關技術問題,其主(zhu)要實現手(shou)段就是要從產品設計層面考慮。高(gao)海(hai)(hai)拔(ba)對電氣(qi)設備(bei)主(zhu)要的(de)(de)影響是絕(jue)(jue)緣和(he)溫(wen)升(sheng)兩方面。可以從兩個方面思(si)考:
1、海(hai)拔高(gao)了后,容易放電,因此絕緣等級要升高(gao)。
由于空氣稀薄(bo),對于空氣冷卻的(de)部件散熱(re)降低(di),因此要降低(di)功率使用,這個要根(gen)據具體的(de)海拔(ba)和散熱(re)條(tiao)件進行計(ji)算(suan)。對不(bu)同(tong)的(de)電氣設(she)備(bei)影響的(de)側(ce)(ce)重點不(bu)同(tong),因此設(she)計(ji)時側(ce)(ce)重點不(bu)同(tong)。
一、高(gao)壓開關設備
海拔升高,氣壓降低,空(kong)氣的絕緣(yuan)(yuan)強度減(jian)弱,使電器外絕緣(yuan)(yuan)降低而對(dui)內絕緣(yuan)(yuan)影響很(hen)小。由于(yu)設(she)備的出(chu)廠試驗是在正(zheng)常海拔地點進行(xing)的,因此,根據 IEC 出(chu)版(ban)物 694 對(dui)于(yu)開關設(she)備以其(qi)
額定(ding)(ding)工(gong)頻(pin)耐(nai)(nai)(nai)壓(ya)(ya)值和(he)額定(ding)(ding)脈沖(chong)耐(nai)(nai)(nai)壓(ya)(ya)值來鑒定(ding)(ding)絕緣(yuan)能(neng)力(li),對于使(shi)用(yong)地(di)點(dian)超過 1000M 以上時,應(ying)作適當的(de)(de)(de)校正。對于 10KV 開關柜來說,其額定(ding)(ding)電(dian)壓(ya)(ya)為(wei) 12KV;額定(ding)(ding)工(gong)頻(pin)耐(nai)(nai)(nai)壓(ya)(ya)值(有效(xiao)值)為(wei) 32KV(對隔(ge)離(li)距離(li))和(he) 28KV(各相之間及(ji)對地(di));額定(ding)(ding)脈沖(chong)耐(nai)(nai)(nai)壓(ya)(ya)值(峰值)為(wei) 85KV(對隔(ge)離(li)距離(li))和(he) 75KV(各相之間及(ji)對地(di))。而(er)隨(sui)著海拔(ba)的(de)(de)(de)升高,空(kong)氣密(mi)(mi)度(du)降低(di),散熱條件變差,會使(shi)高壓(ya)(ya)電(dian)器(qi)(qi)(qi)在(zai)運(yun)行中溫升增加(jia),但空(kong)氣溫度(du)隨(sui)海拔(ba)高度(du)的(de)(de)(de)增加(jia)而(er)逐漸降低(di),基本可(ke)以補償由海拔(ba)升高對電(dian)器(qi)(qi)(qi)溫升的(de)(de)(de)影響。 但對于閥(fa)(fa)式避雷(lei)器(qi)(qi)(qi)來說,情(qing)況(kuang)就(jiu)較為(wei)復雜(za)。由于避雷(lei)器(qi)(qi)(qi)自身并不(bu)密(mi)(mi)封,其閥(fa)(fa)片的(de)(de)(de)間距不(bu)可(ke)調(diao),因(yin)此(ci)其火花間隙的(de)(de)(de)放(fang)電(dian)電(dian)壓(ya)(ya)易受空(kong)氣密(mi)(mi)度(du)的(de)(de)(de)影響,所以應(ying)向設備廠商注明(ming)海拔(ba)高度(du),或使(shi)用(yong)高壓(ya)(ya)型閥(fa)(fa)式避雷(lei)器(qi)(qi)(qi)。
二、干式變壓(ya)器
環氧樹脂(zhi)干(gan)(gan)式變(bian)壓(ya)(ya)器(qi),國家標(biao)準關于以(yi)上兩個因素有著明確(que)的校正方法。根據 GB6450)《干(gan)(gan)式變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)》中(zhong)第 3.2.3 條(tiao)和 4.2 條(tiao)的規(gui)定(ding),對于在超過 1000M 海拔(ba)處(chu)運行,并(bing)在正常海拔(ba)進行試驗的變(bian)壓(ya)(ya)器(qi),其溫升限(xian)(xian)值(zhi)應(ying)相應(ying)遞減,超過 1000M 海拔(ba)部分以(yi)第 500M 為一級,溫升限(xian)(xian)值(zhi)接自冷變(bian)壓(ya)(ya)器(qi) 2.5%、風冷變(bian)壓(ya)(ya)器(qi) 5%減小(xiao);額定(ding)短時(shi)工頻(pin)耐受電壓(ya)(ya)值(zhi)同時(shi)增加 6.25%。
三、低壓(ya)電氣設備
對于(yu)低壓電氣設備,情況(kuang)要稍好一(yi)些。根據(ju) JB/Z0103-11 標準(zhun)及科研(yan)部門的調查研(yan)究(jiu),現有普通型低壓電器在高原地區的使用如下:
1、溫(wen)度(du):現(xian)有一般低壓(ya)電(dian)(dian)(dian)器產(chan)品(pin),使用(yong)于高原地(di)區(qu)時,其(qi)動(dong)、靜觸頭和導電(dian)(dian)(dian)體(ti)以及線圈等(deng)部分的(de)溫(wen)度(du)隨海(hai)拔(ba)(ba)高度(du)的(de)增加而(er)遞增。其(qi)溫(wen)升遞增率(lv)為(wei)海(hai)拔(ba)(ba)每(mei)升高 100M,溫(wen)升增加0.1-0.5K,但(dan)大(da)多數產(chan)品(pin)均小于 0.4K。而(er)高原 地(di)區(qu)氣(qi)(qi)溫(wen)隨海(hai)拔(ba)(ba)高度(du)的(de)增加而(er)降低,其(qi)遞減率(lv)為(wei)海(hai)拔(ba)(ba)每(mei)升高 100M,氣(qi)(qi)溫(wen)降低足夠補償由(you)海(hai)拔(ba)(ba)升高對電(dian)(dian)(dian)器溫(wen)升的(de)影響。因(yin)此,低壓(ya)電(dian)(dian)(dian)器的(de)額定電(dian)(dian)(dian)流(liu)值可(ke)以保持不變,對于連續工作(zuo)的(de)大(da)發熱量電(dian)(dian)(dian)器,可(ke)適當降低電(dian)(dian)(dian)源等(deng)級使用(yong)。
2、絕緣(yuan)耐壓:普通型低壓電(dian)(dian)器在海(hai)拔(ba) 2500 米時仍有 60%的(de)耐壓裕度,且(qie)通過對國(guo)產常(chang)用繼電(dian)(dian)器與轉換開關等的(de)試(shi)驗表明,在海(hai)拔(ba) 4000M 及以下(xia)地區,均(jun)可(ke)在其額(e)定電(dian)(dian)壓下(xia)正(zheng)常(chang)運行。
3、動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)特(te)性(xing)(xing)(xing):海(hai)(hai)拔升高時(shi),雙金屬片熱(re)繼(ji)(ji)電(dian)器(qi)和(he)熔(rong)(rong)(rong)斷器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)特(te)性(xing)(xing)(xing)有少許(xu)(xu)變(bian)化(hua),但在(zai)(zai)海(hai)(hai)拔 4000M 下(xia)(xia)(xia)時(shi),均在(zai)(zai)其技術條(tiao)件規定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)(xing)(xing)曲線(xian)"帶(dai)"范圍內(nei) RTO 等(deng)國產常(chang)用(yong)熔(rong)(rong)(rong)斷器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)特(te)性(xing)(xing)(xing)最大(da)偏差均在(zai)(zai)容許(xu)(xu)偏差的(de)(de)(de)(de)(de) 50%以(yi)(yi)內(nei)。而(er)國產常(chang)用(yong)熱(re)繼(ji)(ji)電(dian)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)好(hao),其動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)時(shi)間隨海(hai)(hai)拔升高有顯著(zhu)縮短,根據不同的(de)(de)(de)(de)(de)型號,分別(bie)為正(zheng)常(chang)動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)時(shi)間和(he) 40%-73%。也可在(zai)(zai)現場(chang)調(diao)節電(dian)流(liu)(liu)整定(ding)值(zhi),使(shi)其動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)特(te)性(xing)(xing)(xing)滿足(zu)要求。通過對(dui)低壓熔(rong)(rong)(rong)斷器(qi)非線(xian)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)境溫(wen)度對(dui)時(shi)間-電(dian)流(liu)(liu)特(te)性(xing)(xing)(xing)曲線(xian)研究表(biao)明,熔(rong)(rong)(rong)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)載(zai)流(liu)(liu)能力(li)在(zai)(zai)同樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)過載(zai)電(dian)流(liu)(liu)倍數情況下(xia)(xia)(xia)(即(ji)輕(qing)過載(zai))熔(rong)(rong)(rong)斷時(shi)間隨環(huan)境溫(wen)度減小(xiao)而(er)增加,在(zai)(zai) 20 度以(yi)(yi)下(xia)(xia)(xia)時(shi),變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)程度則(ze)更大(da);而(er)在(zai)(zai)同樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)過載(zai)電(dian)流(liu)(liu)倍數情況下(xia)(xia)(xia)(即(ji)短路(lu)(lu)(lu)保護(hu)(hu)時(shi)),熔(rong)(rong)(rong)斷時(shi)間隨環(huan)境溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)可不作(zuo)(zuo)考慮。因此,在(zai)(zai)高原地區的(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)熔(rong)(rong)(rong)斷器(qi)開關作(zuo)(zuo)為配電(dian)線(xian)路(lu)(lu)(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)過載(zai)與短路(lu)(lu)(lu)保護(hu)(hu)時(shi),其上下(xia)(xia)(xia)級之間的(de)(de)(de)(de)(de)選擇(ze)性(xing)(xing)(xing)應特(te)別(bie)加以(yi)(yi)考慮。在(zai)(zai)采用(yong)低壓斷路(lu)(lu)(lu)器(qi)時(shi),應留(liu)有一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)斷路(lu)(lu)(lu)與工作(zuo)(zuo)余量(liang)。由此可見,熔(rong)(rong)(rong)斷器(qi)在(zai)(zai)高原的(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)環(huan)境下(xia)(xia)(xia)可靠性(xing)(xing)(xing)和(he)保護(hu)(hu)特(te)性(xing)(xing)(xing)更為理想。