高原电气设备的选型.doc

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高原电气设备的选型

电气设备在选型中，因海拔高而考虑降容，要选择比低海拔容量更大的设备，比如空气开关，低海拔能通过50A电流，在2000米以上要除以80%，每上升100米减低1%，不理解是为什么！

我想可能是这样，海拔高，通常是一种温度比较低，而通常的绝缘材料在低温下会发生一系列的物性变化。

另外温度的变化也会引起湿度的变化，还有空气的稀薄，也会降低绝缘。

因此要考虑。

答案补充海拔高100米，温度降低0.6度。

温度的降低直接导致了绝缘材料的绝缘性能下降，如脆化，强度贬低等。

另外，海拔高的地方温差教大，容易产生凝结雾气，降低绝缘。

还有温度下降，海拔高导致空气稀薄，相当于绝缘空气层薄了，同时湿度会相应变大。

因为这些原因，防止过流击穿，要降低容量。

海拔高度超过1000m的地区称为高原地区。

高原地区气候的主要特征是:

气压、温度、湿度随海拔的增高而减小,太阳幅射随海拔增高而增高。

于是给电器元件的运行带来了许多不利的影响。

而我国的一般电器元件则是按海拔≤1000m的环境条件设计的。

因此研究高原环境对采金船电气产品及设备的影响及其所采取的措施,对今后指导采金船电气设计和低压电器元件的选型是有着一定的意义。

不同海拔高度的大气压、空气密度和湿度

海拔高度（m）0100015002000250030003500

相对大气压10.8880.8350.7860.7410.6950.655

相对空气密度10.90850.8650.8240.7840.7450.708

绝对湿度（g/m3）117.646.375.334.423.683.08

从上表可以看出，在3500m处的大气压仅为海平面大气压的65.5%。

日温差大、风沙大，引起热胀冷缩变化剧烈，使设备密封不易保持，密封材料老化快，产生渗漏。

由于低温、昼夜温差大，使仪表中的线性元件特性发生线性变化，测试仪表（包括压力表、液压表、流量计等）普遍存在精度降低、重复性差，零点漂移严重。

橡胶密封件经低温试验表明，随着温度的下降，其硬度、扯断强度及伸涨率三项机械性能均表现出不同程度的下降趋势。

由于昼夜温差大，温度变化快，设备外绝缘表面容易产生凝露，在低气压、污秽等综合作用下，绝缘强度急剧下降，极易产生运行电压的绝缘闪络事故。

太阳辐射的影响

高原地区日照强烈，紫外线强度大，会促使绝缘材料老化加快，特别是有机绝缘材料，会加速油漆涂层的老化和龟裂。

低压电器在高海拔地区的使用

根据JB/Z0103-11标准及科研部门的调查研究，现有普通型低压电器在高原地区的使用如下：

1、温度：

现有一般低压电器产品，使用于高原地区时，其动、静触头和导电体以及线圈等部分的温度随海拔高度的增加而递增。

其温升递增率为海拔每升高100M，温升增加0.1-0.5K，但大多数产品均小于0.4K。

而高原地区气温随海拔高度的增加而降低，其递减率为海拔每升高100M，气温降低足够补偿由海拔升高对电器温升的影响。

因此，低压电器的额定电流值可以保持不变，对于连续工作的大发热量电器，可适当降低电源等级使用。

2、绝缘耐压：

普通型低压电器在海拔2500时仍有60%的耐压裕度，且通过对国产常用继电器与转换开关等的试验表明，在海拔4000m及以下地区，均可在其额定电压下正常运行。

3、动作特性：

海拔升高时，双金属片的动作特性有少许变化，但在海拔4000m下时，均在其技术条件规定的特性曲线"带"范围内。

在采用低压断路器时，应留有一定的短路与工作余量。

附加说明：

1.经查相关资料：

甘孜、阿坝、凉山等地区的平均海拔约3500m；成都地区的平均海拔约为500m。

2.为确保断路器可靠工作，额定工作电流建议按80～90％In降容使用，选择M型分断能力的断路器。

海拔越高，空气越稀薄，电器的散热条件以及触点的灭弧电压就会改变；因为海拔高度，空气稀薄，即使电器的散热条件变差，又给电弧的熄灭带来了困难。

据试验，海拔每升高100m，温升要增大0.1~0.5℃，而气温则降低0.5℃，所以海拔高度对温升的影响很小，可以不考虑。

至于绝缘强度和分断能力则不然，一般海拔每升高100m，电气间隙和漏电距离的击穿强度将降0.5~1%。

因此，将电器用于海拔高度超过2000m的地区时，应增强电器的绝缘强度，并降低对分断能力的要求。

Quantum最高能工作在5000米的地方.但要保证其正常工作,当海拔高于2000米,海拔每增加1000米,系统能工作的最大环境温度要减少6℃.在海拔为2000米时,系统允许的最大环境温度为60℃,如要工作在海拔为3000米的地方,系统允许的最大环境温度为60℃-6℃=54℃.

海拔高度对电机温升，电机电晕（高压电机）及直流电机的换向均有不利影响。

应注意以下三方面：

（1）海拔高，电机温升越大，输出功率越小。

但当气温随海拔的升高而降低足以补偿海拔对温升的影响时，电机的额定输出功率可以不变；

（2）高压电机在高原使用时要采取防电晕措施；

（3）海拔高度对直流电机换向不利，要注意碳刷材料的选用。

但实际应当多留些余量，因为海拔高处的环境温度也不总是那么低。

首先在高海时如何修正温升限值,GB755中给了一个修正表（表8）,见附件.表中第3条指出不需要修正。

因为测试地点都在1000米以下，所以GB755中又给出了在测试地点温升限值的修正表10。

如果我们要求F级115K，海拔3000m，根据表10公式计算得出在测试地点的温升=115X（1（3000-1000）/10000）=92K就是说我们在测试区里测试时，温升限制只有92K。

『KYN28A-12型开关柜用于高海拔地区绝缘设计与验证『更新时间：

2008-2-27』字体：

变小变大』作者：

佚名|来源：

工业电器网』我国虽然大部分人口都在沿海地区，但我『国却是一个高原地区众多的国家，国土面积在海拔1000m及以上的面积却占全国总面积的65％，水电资源3／4在西南、西北高原地区，煤炭资源大部分在新疆、山西、内蒙、宁夏等地区。

随着我国西部大开发战略的实施。

这些地区经济发展明显加快，开发西部水电资源、建设大型坑口发电厂，加上与东南亚及非洲高原地区的国际合作项目和贸易往来不断地增多，这些地区所需要的适合高海拔地区使用的开关设备也相应的增多，我公司结合一项出口工程的需要研制了适合海拔2500m使用的KYN28A-12／（G）型开关柜，今将解决绝缘部分的主要项目总结归纳如下：

设备的绝缘水平，是开关设备绝缘设计的主要依据。

中压开关设备的绝缘水平通常是以其额定短时（1min）工频耐受电压（PF-WV）和额定雷电冲击耐受电压（BIL）来表征的，对高海拔地区使用的开关设备而言，主要是考核外绝缘，因此对这种开关设备的设计首先要确定PFWV和BIL在海拔1000m以下的生产厂所在地的出厂耐压值，随着海拔的增高空气绝缘强度相应降低，因此开关设备内部带电体之间和对地的空气绝缘距离要加大，绝缘体表面沿面爬电距离要相应加大。

1外绝缘试验电压的确定

1.1根据GB311.1—1997规定：

“当高压电器用于海拔1000m以上，但不超过4000m时，其外绝缘试验电压应为耐受电压乘上系数Ka，其公式为Ka=1/（1.1-H×10-4），式中H为使用地点的海拔（已知H=2500m），Ka—海拔校正因数。

现将已知数据代人公式进行验算：

已知开关设备按DL/T404—1997规定额定电压12kV的规定耐压值u1：

PFWV=42kv／1min，u1’：

BIL=75kV；将已知数据带人公式计算出开关设备在海拔2500m运行条件下，在地处海拔1000m以下地区出厂试验电压值如下：

1.2根据GB/T11022—1999规定高海拔修正系数Ka，该标准规定对于安装在海拔高于1000m处的设备，外绝缘在标准参考大气条件下的绝缘水平应该将使用场所要求的绝缘耐受电压乘以系数Ka来校正，系数Ka按标准中图1的曲线选取，或按公式

1.3接GB311.1—1997规定的计算方法和GB胛11022—1999规定的计算方法相比．后者计算结果高于前者，现对PFWV取51kV．对BIL取91kV作为型式试验依据。

2空气绝缘距离的确定与验算

2.1按照八十年代原两部（原能源部和机电部）联合攻关组通过试验验证所确定的空气绝缘距离，当额定电压为12kV．海拔高度为2500m时相对地和相间带电体之间空气绝缘距离为144mm。

2.2空气绝缘距离的验算2.2.1对工频放电电压的验算

2.3对绝缘件沿面爬电距离的确定和验算：

2.3.1爬电距离的确

按80年代原部攻关组试验验证的结果和经验来看，对绝缘件（指以DMC、SMC：

及环氧树脂为原料制成的部件）只要选用加强绝缘型（亦称全工况）产品基本上能满足海拔2500m及以下地区要求。

2.3.2爬电距离的验算

已知加强绝缘型的有机绝缘材料制成绝缘件沿面爬电距离12kV时为24cm，将已知数据代人经验公式验算如下：

3现有KYN28A—12型标准型开关柜应用到海拔2500m的地方运行，在开关柜外形尺寸（W800×D1500×H2300mm）不变的条件下，对一次导电回路有关元器件和母线等采取相应技术措施，基本办法是对带电体之间和带电体对地之间的空气绝缘距离不足144mm地方采用复合绝缘或改变导体几何形状等措施。

3.1主母线、支母线采用加强绝缘型工艺措施（套绝缘护套或硫化，搭接头加绝缘包盒），这样柜与柜间的母线绝缘套管和触头盒的绝缘均得到加强获得解决；另外支母线宽度选用圆角60宽及端头倒圆角表面加工光滑无飞边毛刺等措施，这样可加大相间和相对地的绝缘距离和避免尖端放电机会。

3.2ZN63A—12/1250—31.5型真空断路器为了保证足够的空气绝缘距离需在每相靠近绝缘筒顶部的铝支架周边平面15mm宽及侧面10mm位置硫化处理，每相的绝缘拉杆选用大爬距（≥240mm）的产品；以弥补绝缘距离不足之缺欠，真空灭弧室采用北京京东方真空电器有限责任公司生产的适用高海拔地区使用的特制产品，因该灭弧室生产厂已有文章介绍故本文略。

大连第一互感器厂和大连北方互感器厂等

3.3电流互感器（CT）选用LZZBJ9—10GY型，多家生产厂均有适用高原地区的定型产品。

3.4接地开关（ES）选用在JNl5A—12／31.5—80型基础上加以改进，使断口由125mm改为≥144mm，其内配传感器高度145mm，沿面爬电距离>240mm，均能满足海拔2500米的技术要求。

3.5静触头对活门原为125mm<144mm，采取将金属活门对静触头一侧和活门上下边缘硫化处理。

注：

硫化层的厚度包括3.2项，3.5项均按承受9kV耐压值计算并考虑一定裕度，经核算选用≥0.8mm。

我公司KYN28A—12型开关柜经过上述改进后，经过中国机械工业（沈阳）检测中心顺利通过PFWV=51kV．BIL=91kV绝缘耐压试验。